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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil.
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Aus dem Stand der Technik sind stromlos offene und stromlos geschlossene Magnetventile für Fahrzeuganwendungen, wie beispielsweise Antiblockiersysteme (ABS), Antriebschlupfregelsysteme (ASR-Systeme), elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) usw. bekannt. Die bekannten Magnetventile umfassen jeweils eine Ventilbaugruppe und eine Magnetbaugruppe, welche getrennt montiert werden. Bei den bekannten Magnetventilen wird in der Regel zuerst die Ventilbaugruppe über eine Verstemmscheibe im Fluidblock bzw. Pumpengehäuse verstemmt, d.h. im Fluidblock bzw. Pumpengehäuse befestigt. Parallel wird die Magnetbaugruppe einschließlich einer elektrischen Kontaktierung am Steuergerät befestigt. Erst bei der Montage des Steuergeräts auf dem Fluidblock bzw. Pumpengehäuse fügt sich die Magnetbaugruppe über einen Gehäusemantel und eine als Abdeckscheibe ausgeführte Gehäuseabdeckung endgültig auf die zugehörige Ventilbaugruppe, so dass das Magnetventil als eine funktionstüchtige Einheit gebildet wird.
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Aus der
DE 10 2008 015 147 A1 ist ein Elektromagnetventil bekannt, dessen Druckfeder besonders kompakt im Federanschlag aufgenommen ist und dessen Magnetanker mittels des Federanschlags präzise im Ventilgehäuse geführt ist, wozu der Federanschlag abschnittsweise aus einem Rohrabschnitt des Ventilgehäuses hervorsteht und sich in eine Ausnehmung des Magnetankers erstreckt.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 044 672 A1 wird ein Magnetventil mit einer Ventilbaugruppe und einer an die Ventilbaugruppe gefügten
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Magnetbaugruppe beschrieben. Die Ventilbaugruppe umfasst eine Ventilkapsel, einen in der Ventilkapsel längsbeweglich geführten Magnetanker mit einer Dichtgeometrie, einen Ventileinsatz und einen Ventilkörper mit einem Ventilsitz. Die Magnetbaugruppe umfasst einen Gehäusemantel, eine Abdeckung und eine Spulenwicklung, welche bei Bestromung eine Magnetkraft zum Bewegen des Magnetankers gegen die Kraft einer Rückstellfeder erzeugt. Der Ventilkörper ist als nach oben offene topfförmige Hülse ausgeführt und mit dem offenen Ende in ein offenes Ende der Ventilkapsel eingepresst. Der Ventileinsatz leitet einen von der Magnetbaugruppe über eine Abdeckscheibe und die Ventilkapsel eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt in Richtung Magnetanker. Zudem kann ein abgewinkeltes Ende der Ventilkapsel über eine Verstemmscheibe mit einem Fluidblock verstemmt werden.
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Aus der
DE 198 49 667 A1 ist eine elektromagnetische Vorrichtung für eine schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit mindestens einem ersten, in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenen Magnetventil und mit mindestens einem zweiten, in seiner stromlosen Grundstellung offenen Magnetventil bekannt. Die ersten und zweiten Magnetventile sind in Aufnahmebohrungen eines Ventilblocks aufgenommen. Hierbei ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Magnetventile baugleiche, einstückige Ventilgehäuse aufweisen, in welchen jeweils sämtliche Magnetventilbauteile im Wesentlichen ohne axialen Überstand aufgenommen sind, und dass jeweils die gesamte Länge der ersten und zweiten Magnetventile in den Aufnahmebohrungen des Ventilblocks versenkt ist, und dass zwischen einer zum Ventilsitz weisenden Stirnseite mindestens einer Magnetspule und einer Trennebene zwischen dieser Magnetspule und dem zugeordneten Polstück ein nichtferromagnetischer Distanzring angeordnet ist.
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Aus der
DE 102 03 325 A1 ist ein Magnetventil mit einer Ventilbaugruppe, welche eine erste Ventilhülse, einen in der ersten Ventilhülse längsbeweglich geführten Magnetanker mit einer Dichtgeometrie und einem Ventilkörper mit einem Ventilsitz umfasst, und einer an die Ventilbaugruppe gefügten Magnetbaugruppe mit einem Gehäusemantel, einer Abdeckung und einer Spulenwicklung bekannt, welche bei Bestromung eine Magnetkraft zum Bewegen des Magnetankers gegen die Kraft einer Rückstellfeder erzeugt. Die erste Ventilhülse taucht mit einem offenen Ende in ein offenes Ende des Ventilkörpers ein und ist im Ventilkörper befestigt. Eine Endfläche des Ventilkörpers ist als Mittel zur Befestigung der Ventilbaugruppe ausgeführt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Bauhöhe über der Oberkante des Fluidblocks bzw. Pumpengehäuse reduziert und der Ventilaufbau und die Montage vereinfacht werden können. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Verringerung der Bauhöhe ohne wesentlich vergrößerten radialen Bauraumbedarf des Magnetventils im Steuergerät und ohne wesentliche Änderung der Magnetbaugruppe.
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Kern der Erfindung ist die Einführung der ersten Ventilhülse innen in den Ventilkörper und die Nutzung der Endfläche des Ventilkörpers zur Befestigung der Ventilbaugruppe in einem Fluidblock bzw. Pumpengehäuse. Durch die Nutzung der Endfläche des Ventilkörpers als Verstemmfläche, kann eine bisher verwendete Verstemmscheibe in vorteilhafter Weise entfallen. Mit der Verringerung der Bauhöhe um ungefähr die Dicke der Verstemmscheibe kann das Boxvolumen des korrespondierenden Steuergeräts weiter reduziert werden. Darüber hinaus können durch die Einsparung der Verstemmscheibe in vorteilhafter Weise Kostenvorteile bei der Beschaffung und Montage erzielt werden. Zudem können Teile der Ventilbaugruppe ungefähr um die Dicke der Verstemmscheibe verkürzt werden. Die Ventilbaugruppe kann beispielsweise einen stromlos offenen oder einen stromlos geschlossenen Ventilsitz aufweisen. Bei einem stromlos offenen Magnetventil können beispielsweise ein Ventileinsatz, eine Ventilkapsel und ein Stößel mit Dichtgeometrie und bei einem stromlos geschlossenen Magnetventil können beispielsweise eine Ventilhülse, eine Kapsel und ein Magnetanker mit Dichtgeometrie gekürzt werden. Bei einem stromlos offenen Magnetventil ist die erste Ventilhülse als haubenförmige an einem Ende geschlossene Kapsel ausgeführt und bei einem stromlos geschlossenen Magnetventil ist die ersten Hülse an beiden Enden offen ausgeführt, wobei ein Ende mit einem Polkern verbunden und durch diesen abgeschlossen ist. Da die Abmessungen der Magnetbaugruppe selbst nicht verändert werden, ist also in erster Näherung nicht mit einer Verschlechterung der Magnetkraft zu rechnen. Die Führungsverhältnisse in der Ventilbaugruppe, d.h. Länge zu Durchmesser, werden aufgrund der Verkürzungen leicht verschlechtert. Zudem erleichtern Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine mögliche Integration der Magnetbaugruppe in den.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Magnetventil zur Verfügung, welches eine Ventilbaugruppe und eine an die Ventilbaugruppe gefügte Magnetbaugruppe umfasst. Die Ventilbaugruppe umfasst eine erste Ventilhülse, einen in der ersten Ventilhülse längsbeweglich geführten Magnetanker mit einer Dichtgeometrie und einen Ventilkörper mit einem Ventilsitz. Die Magnetbaugruppe umfasst einen Gehäusemantel, eine Abdeckung und eine Spulenwicklung, welche bei Bestromung eine Magnetkraft zum Bewegen des Magnetankers gegen die Kraft einer Rückstellfeder erzeugt. Zudem taucht die erste Ventilhülse mit einem offenen Ende in ein offenes Ende des Ventilkörpers ein und ist im Ventilkörper befestigt, wobei eine Endfläche des Ventilkörpers als Mittel zur Befestigung der Ventilbaugruppe ausgeführt ist. Hierbei ist ein Ventileinsatz zur Führung eines Stößels mit einer Innenfläche der ersten Ventilhülse verbunden, vorzugsweise verpresst. Die erste Ventilkapsel ist vorzugsweise mit dem Ventilkörper verschweißt. Diese Schweißverbindung muss höhere Belastungen ertragen als im Stand der Technik, da keine Kraftübernahme durch einen über eine Verstemmscheibe hergestellten Formschluss mehr besteht.
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Eine Endfläche ist am offenen Ende des Gehäusemantels als Verstemmfläche zur Ausbildung einer Verstemmung mit dem Fluidblock ausgebildet, wobei die Endfläche des Ventilkörpers dann als Stützfläche für einen Gehäuseboden des Gehäusemantels der Magnetbaugruppe ausgebildet ist. Dadurch kann die Magnetbaugruppe in vorteilhafter Weise vollständig in einer Aufnahme im Fluidblock versenkt werden. Hierbei erfolgt die Verstemmung über eine plastische Verformung des Fluidblockmaterials, vorzugsweise Aluminium, welche über der als Verstemmfläche ausgebildeten Endfläche des Gehäusemantel einen vorzugsweise umlaufenden Steg ausbildet, welcher die Magnetbaugruppe und damit das Magnetventil axial in der Aufnahme im Fluidblock fixiert. Die Besonderheit dieser Anordnung besteht darin, dass die Ventilbaugruppe und die Magnetbaugruppe, obwohl sie gemeinsam im Fluidblock bzw. Pumpengehäuse befestigt werden, bei der Baugruppenmontage getrennt handhabbar sind. Dies kann Vorteile bei Herstellungs- und/oder Prüfprozessen, im Wertstrom und bei Investitionen, beispielsweise bei einer Wiederverwendung von vorhandenen Fertigungsanlagen haben.
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Zudem ist der Ventilkörper als nach oben offene topfförmige Hülse ausgeführt, welche einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetventils möglich.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils kann die Endfläche an einer Stirnseite des Ventilkörpers ausgebildet werden, wodurch eine einfache und kostengünstige Realisierung der Erfindung möglich ist.
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Bei einer besonders einfachen Ausführungsform weist die nach oben offene topfförmige Hülse einen gleichbleibenden Außendurchmesser auf. Alternativ kann die topfförmige Hülse einen eingezogenen unteren Außendurchmesser aufweisen, um den wirksamen Durchmesser des Ventilkörpers zum Dichteinpressen im Fluidblock zu reduzieren. Dadurch können in vorteilhafter Weise auch die erforderlichen Einpress- und Haltekräfte reduziert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils kann der Magnetanker als Ringanker ausgeführt werden, da hauptsächlich ein äußerer Ring für den Magnetfluss genutzt wird. In einer Innenbohrung des Magnetankers ist ein Stößel mit Dichtgeometrie geführt. Der Stößel kann beispielsweise in der Ankerinnenbohrung eingepresst oder anderweitig geführt werden. Der Stößel kann damit ein ähnliches Führungsverhältnis, d.h. Verhältnis Länge zu Durchmesser, aufweisen wie im Stand der Technik, obwohl das Ventil erheblich verkürzt werden kann.
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Die Rückstellfeder kann sich beispielsweise auf einer Federabstützung abstützen, welche mit dem Ventileinsatz verbunden oder am Ventilkörper angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Magnetventilanordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Magnetventils.
- 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Magnetventilanordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Magnetventils.
- 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Magnetventilanordnung mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Magnetventils.
- 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Magnetventilanordnung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Magnetventilen 1 jeweils eine Ventilbaugruppe 20 und eine an die Ventilbaugruppe 20 gefügte Magnetbaugruppe 10. Die Ventilbaugruppe 20 umfasst eine erste Ventilhülse 22, einen in der ersten Ventilhülse 22 längsbeweglich geführten Magnetanker 24 mit einer Dichtgeometrie 26.1 und einen Ventilkörper 30 mit einem Ventilsitz 32. Die Magnetbaugruppe 10 umfasst einen Gehäusemantel 12, eine Abdeckung 18 und eine Spulenwicklung 16, welche bei Bestromung eine Magnetkraft zum Bewegen des Magnetankers 24 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 27 erzeugt. Hierbei taucht die erste Ventilhülse 22 mit einem offenen Ende 22.2 in ein offenes Ende 34 des Ventilkörpers 30 ein und ist im Ventilkörper 30 vorzugsweise durch eine Schweißverbindung 22.1 befestigt, wobei eine Endfläche 36 des Ventilkörpers 30 als Mittel zur Befestigung der Ventilbaugruppe 20 ausgeführt ist.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, sind die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele als stromlos offene Magnetventile 1a, 1b dargestellt, welche jeweils eine Magnetbaugruppe 10a, 10b zur Erzeugung eines Magnetflusses und eine Ventilbaugruppe 20a, 20b, 20c, 20d aufweisen. Die Magnetbaugruppe 10a, 10b umfasst jeweils ein Gehäuse mit einem Gehäusemantel 12a, 12b und einer Abdeckung 18, die beispielsweise als untere Abdeckscheibe 18a und als einteilig mit dem Gehäusemantel 12a ausgebildeter Gehäusedeckel 18b oder als einteilig mit dem Gehäusemantel 12b ausgeführter Gehäuseboden 18c und als obere Abdeckscheibe 18d ausgeführt ist, einen Wicklungsträger 14 und eine Spulenwicklung 16. Die Ventilbaugruppe 20a, 20b, 20c, 20d umfasst jeweils eine haubenförmige Ventilkapsel 22a, 22b als erste Ventilhülse 20, einen als Ringanker ausgeführten Magnetanker 24, in dessen Innenbohrung ein Stößel 26, 26a, 26b mit einer Dichtgeometrie 26.1 eingepresst ist, eine Rückstellfeder 27 und einen als nach oben offene topfförmige Hülse 30a, 30b, 30c, 30d ausgeführten Ventilkörper 30 mit einem Ventilsitz 32. Die Magnetbaugruppe 10a, 10b erzeugt eine Magnetkraft, welche den längsbeweglichen Magnetanker 24 mit dem Stößel 26 und der Dichtgeometrie 26.1 gegen die Kraft der Rückstellfeder 27 in Richtung Ventileinsatz 28 bewegt, wobei sich die Rückstellfeder 27 auf einer Federabstützung 28, 39 abstützt, die beispielsweise als mit einem Ventileinsatz 28, verbundener Ringbund 28.1 oder als Rand 39 des Ventilsitzes 32 ausgebildet ist. Die auf den Wicklungsträger 14 gewickelte Spulenwicklung 16 bildet eine elektrische Spule, welche über elektrische Anschlüsse ansteuerbar ist. Der Ventileinsatz 28 leitet den von der Magnetbaugruppe 10a, 10b über die unter Abdeckscheibe 18a oder den Gehäuseboden 18c eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt in Richtung Magnetanker 24. Durch Bestromen der Spulenwicklung 16 kann ein Fluidfluss zwischen einem ersten Fluidanschluss 28.2 und einem zweiten Fluidanschluss 40 eingestellt werden. Über einen im Bereich des ersten Fluidanschlusses 28.2 angeordneten Ringfilter 42, 42a, 42b kann das Fluid aus einer im Fluidblock 3, 3a, 3b, 3c, 3d angeordneten Fluidleitung 7, 7a, 7b, 7c, 7d gefiltert werden. Zusätzlich kann zur weiteren Fluidfilterung im Bereich des zweiten Fluidanschlusses 40 ein Flachfilter 44 angeordnet werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist im ersten Ausführungsbeispiel die Endfläche 36a des Ventilkörpers 30, 30a an einer Stirnseite 37 am offenen Endbereich 34, 34a als Verstemmfläche 36a zur Ausbildung einer Verstemmung 5a mit dem Fluidblock 3a ausgebildet. Die Verstemmung 5a erfolgt über eine plastische Verformung des Fluidblockmaterials, vorzugsweise Aluminium, welche über der als Verstemmfläche 36a ausgebildeten Endfläche 36 des Ventilkörpers 30, 30a einen vorzugsweise umlaufenden Steg ausbildet, welcher den Ventilkörper 30, 30a und damit die Ventilbaugruppe 20a axial in der Aufnahme im Fluidblock 3a fixiert. Nach dem Verstemmvorgang kann die Magnetbaugruppe 10 axial auf die Ventilbaugruppe 20a aufgeschoben und über die Abdeckscheibe 18a mit dieser verpresst werden.
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Zudem weist die nach oben offene topfförmige Hülse 30a im dargestellten Ausführungsbeispiel einen gleichbleibenden Außendurchmesser auf und der Ventileinsatz 28 ist zur Führung des Stößels 26 mit einer Innenfläche der Ventilkapsel 22a verbunden, vorzugsweise verpresst. Die Rückstellfeder 27 stützt sich auf der Federabstützung 28 ab, die als mit dem Ventileinsatz 28 verbundener Ringbund 28.1 ausgeführt ist. Der Ringbund 28.1 kann beispielsweise in den Ventileinsatz 28 eingepresst werden. Die interne Abdichtung des Magnetventils 1a im Fluidblock 3a bzw. Pumpengehäuse wird durch Dichteinpressen eines unteren Rands 9 des Ventilkörpers 30 in den Fluidblock 3a bzw. in das Pumpengehäuse realisiert.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, stützt sich im zweiten Ausführungsbeispiel die Rückstellfeder 27b am Rand 39 des Ventilsitzes 32 direkt im Ventilkörper 30, 30b ab. Dies ermöglicht eine extrem verkürzte Ausführungsform der Ventilbaugruppe 20b mit einem verkürzten Stößel 26b und einer verkürzten Ventilkapsel 22b. Allerdings wird die Druckfeder 27b bei diesem Ausführungsbeispiel direkt vom Betriebsmedium durchströmt, wodurch das Strömungsverhalten und/oder das Federverhalten beeinflusst werden können. Als weiteren Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die nach oben offene topfförmige Hülse 30b im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einen eingezogenen unteren Außendurchmesser auf. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Einpress- und Haltekräfte während des Dichteinpressens des unteren Rands 9 des Ventilkörpers 30, 30b in den Fluidblock 3b bzw. in das Pumpengehäuse verringert werden.
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Analog zum ersten Ausführungsbeispiels ist die Endfläche 36 des Ventilkörpers 30, 30b ebenfalls an der Stirnseite 37 am offenen Endbereich 34, 34b als Verstemmfläche 36a zur Ausbildung einer Verstemmung 5b mit dem Fluidblock 3b ausgebildet. Die Verstemmung 5b erfolgt analog zum ersten Ausführungsbeispiel über eine plastische Verformung des Fluidblockmaterials, welche über der als Verstemmfläche 36a ausgebildeten Endfläche 36 des Ventilkörpers 30, 30b einen vorzugsweise umlaufenden Steg ausbildet, welcher den Ventilkörper 30, 30b und damit die Ventilbaugruppe 20b axial in der Aufnahme im Fluidblock 3b fixiert.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist die Endfläche 36 des Ventilkörpers 30, 30c im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nach außen gezogen und bildet einen Befestigungsflansch 38 aus. Dadurch kann die wirksame Verstemmfläche 36b vergrößert werden. Zur Ausbildung der Verstemmung 5c mit dem Fluidblock 3b wird analog zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Fluidblockmaterial plastisch verformt, so dass über der als Verstemmfläche 36b ausgebildeten Endfläche 36 des Befestigungsflansches 38 des Ventilkörpers 30, 30c ein vorzugsweise umlaufender Steg ausbildet wird, welcher den Ventilkörper 30, 30c und damit die Ventilbaugruppe 20c axial in der Aufnahme im Fluidblock 3c fixiert.
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Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist die Magnetbaugruppe 10b im dargestellten erfindungsgemäßen vierten Ausführungsbeispiel vollständig im Fluidblock 3d bzw. Pumpengehäuse versenkt. Daher ist eine Endfläche am offenen Ende des Gehäusemantels 12b als Verstemmfläche zur Ausbildung einer Verstemmung 5d mit dem Fluidblock 3d ausgebildet. Die Endfläche 36 des Ventilkörpers 30, 30d ist als Stützfläche 36c für einen Gehäuseboden 18c der Magnetbaugruppe 10b ausgebildet, welcher einteilig mit dem Gehäusemantel 12b ausgeführt ist. Die Abdeckscheibe 18d der Magnetgruppe 10 ist beim vierten Ausführungsbeispiel oben angeordnet und mit einem Einzug für einen besseren magnetischen Übergang zur Ventilbaugruppe 20d versehen. Analog zum zweiten Ausführungsbeispiel weist die nach oben offene topfförmige Hülse 30d im dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ebenfalls einen eingezogenen unteren Außendurchmesser auf, um die Einpress- und Haltekräfte während des Dichteinpressens des unteren Rands 9 des Ventilkörpers 30, 30d in den Fluidblock 3d bzw. in das Pumpengehäuse in vorteilhafter Weise zu verringern.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen in vorteilhafter Weise ein Magnetventil zur Verfügung, welches in vorteilhafter Weise die Verringerung der Bauhöhe über der Oberkante des Fluidblocks bzw. Pumpengehäuses und die Vereinfachung des Ventilaufbaus und der Montage ermöglicht.
