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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse, einer Spule, einem Anker, welcher durch Bestromung der Spule axial bewegbar ist, einer Gleitbuchse, welche formschlüssig in einer Bohrung des Gehäuses aufgenommen ist, und einem einen Ventilkörper ausbildenden Stößel, welcher mit dem Anker bewegbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Magnetventile bekannt, bei welchen die Gleitbuchse kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist. Bei den bei einer Verbrennungskraftmaschine auftretenden Temperaturwechselbelastungen kann bei einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem metallischen Teil eine dauerhaft sichere Verbindung nicht gewährleistet werden. Für eine solche Verbindung wird daher vorzugsweise ein Formschluss zwischen den Teilen gewählt.
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Die
DE 10 2009 041 673 B4 offenbart ein Magnetventil, bei welchem die Gleitbuchse über Formschluss im Ventilgehäuse befestigt ist. Das Magnetventil umfasst ein Ventilgehäuse in welchem eine Spule angeordnet ist, die auf einen Spulenträger gewickelt ist. Der Spulenträger weist eine Hülsenöffnung auf, in welcher eine Gleitbuchse angeordnet ist. Am Innenumfang der Hülsenöffnung bildet der Spulenträger mehrere Rastfederarme aus, die sich geneigt frei in die Hülsenöffnung erstrecken. Die Rastfederarme wirken mit einer Nut in der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse zusammen und begrenzen die Bewegung der Gleitbuchse in einer axialen Richtung der Buchse. Zur Begrenzung der Gleitbuchse in eine dazu entgegengesetzte axiale Richtung, ist an der Gleitbuchse ein Flansch ausgebildet, welcher mit dem Ventilgehäuse zusammenwirkt.
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Innerhalb der Gleitbuchse ist ein Magnetanker durch Bestromung der Spule axial bewegbar, so dass ein Ventildurchlass zu öffnen oder zu schließen ist.
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Bei dem Magnetventil nach dem Stand der Technik besteht das Problem, dass die Gleitbuchse in mehreren Verfahrensschritten montiert werden muss, um eine dauerhaltbare Befestigung zu gewährleisten.
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Des Weiteren ist aus der
US 4 621 788 A ein axial durchströmbares Elektromagnetventil bekannt, dessen Anker beidseitig auf einen Ventilsitz absenkbar ist und der direkt im Gehäuse geführt wird. An einem axialen Ende weist das Elektromagnetventil ein Einlegeteil auf, an dessen Ende der eine Ventilsitz ausgebildet ist und an dessen radialer Außenfläche Federarme ausgebildet sind, die in eine korrespondierende Ausnehmung des Gehäuses greifen. Dieses Einlegeteil trägt ein Kunststoffteil, dessen Durchströmungsquerschnitt sich aufgrund der Elastizität in Abhängigkeit des Druckes ändert. Eine Gleitbuchse wird nicht offenbart.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, ein Magnetventil für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei welchem die Gleitbuchse auf einfache Weise mit dem Ventilgehäuse dauerhaltbar mit nur einem Verfahrensschritt verbindbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Magnetventil für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Magnetventil weist das Gehäuse an einem Innenumfang der Bohrung wenigstens eine radial federnde wulstartige Ausformung auf, welche mit wenigstens einer, an einer Außenumfangsfläche der Gleitbuchse ausgebildeten Radialnut formschlüssig derart zusammenwirkt, dass eine Bewegung der Gleitbuchse in beide axiale Richtungen begrenzt wird. Unter einer wulstartigen Ausformung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jede konvexe Materialauftragung auf den Innenumfang der Bohrung verstanden werden. Die wulstartige Ausformung ist dabei nicht auf eine spezielle Form festgelegt und kann somit jede Form aufweisen, soweit eine formschlüssige Verbindung mit der Radialnut der Gleitbuchse vorliegt. Die wulstartige Ausformung ist an einem dünnwandigen Bereich der die Bohrung begrenzenden Wand vorgesehen, so dass die wulstartige Ausformung radial federnd ist. Dadurch gibt die wulstartige Ausformung während der Montage der Gleitbuchse in die Bohrung in radialer Richtung nach. Auf Höhe der Radialnut federt die wulstartige Ausformung in die Radialnut und begrenzt eine Bewegung der Gleitbuchse in beide axiale Richtungen. Zur Begrenzung der Bewegung der Gleitbuche ist somit lediglich die wulstartige Ausformung notwendig. Eine solche wulstartige Ausformung ist sehr einfach an dem Innenumfang der Bohrung auszubilden. Die Gleitbuchse des Magnetventils kann somit auf einfache Weise formschlüssig in der Bohrung befestigt werden.
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In einer die Bohrung begrenzenden Wand sind zwei axial versetzt angeordnete, wulstartige Ausformungen ausgebildet, welche mit zwei an der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse axial versetzt ausgebildeten Radialnut formschlüssig zusammenwirken. Die Gleitbuchse wird dadurch an zwei unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten, Haltepositionen gehalten. Im Vergleich zu lediglich einer einzigen Halteposition, wird die Gleitbuchse sicherer in der Bohrung gehalten, so dass jede wulstartige Ausformung kleiner ausgebildet sein kann. Zusätzlich wird ein Verkippen der Gleitbuchse um die Halteposition vermieden, so dass eine hohe Parallelität einer Gleitbuchsenachse zu einer Achse der Bohrung gegeben ist.
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Die die Bohrung begrenzende Wand bildet wenigstens einen Federarm aus, an dem die wulstartige Ausformung angeordnet ist. Als Federarm im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Element verstanden, welches eine längliche Erstreckung in axialer Richtung der Bohrung aufweist und welches lediglich über eine der Querseiten mit dem Gehäuse verbunden ist. Die beiden Längsseiten und die verbleibende Querseite liegen somit frei. Durch die entsprechende Ausgestaltung der wulstartigen Ausformung auf dem Federarm wird eine gute Federwirkung erzielt.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Gehäuse einen Spulenträger auf, auf den die Spule gewickelt ist und in dem die Gleitbuchse angeordnet ist, wobei der Anker in der Gleitbuchse geführt bewegbar ist. Die wulstartige Ausformung wird somit durch den Spulenträger ausgebildet. In dem Spulenträger kann somit eine Gleitbuchse für den Anker angeordnet werden. Dadurch werden die Gleiteigenschaften des Ankers im Spulenträger verbessert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Gehäuse ein Ventilgehäuse auf, in dem die Gleitbuchse angeordnet ist, wobei der Stößel in der Gleitbuchse geführt bewegbar ist. Als Ventilgehäuse wird der Teil des Gehäuses verstanden, welches einen Ventileingang bzw. einen Ventilausgang aufweist. Dieses Ventilgehäuse weist folglich die wulstartige Ausformung auf. Durch die Gleitbuchse werden die Gleiteigenschaften des Stößels im Ventilgehäuse verbessert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die wulstartige Ausformung als geschlossener Ring ausgebildet. Der geschlossene Ring umgibt somit die Gleitbuchse vollumfänglich. Die Gleitbuchse ist dadurch besser in der Bohrung zentriert. Zusätzlich wird durch den geschossenen Ring die Auflagefläche zwischen wulstartiger Ausformung und der Radialnut vergrößert, so dass auch bei größeren axialen Kräften die Gleitbuchse sicher in der Bohrung gehalten werden kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der geschlossene Ring radial versetzt zu einer Gehäuseaußenwand angeordnet, und am axialen Ende eines sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprungs ausgebildet, so dass zwischen Gehäuseaußenwand und dem geschlossenen Ring ein radialer Ringspalt ausgebildet ist. Die Wanddicke des ringförmigen Vorsprungs kann bei dem geschlossenen Ring unabhängig von dem Gehäuse gewählt werden, so dass eine ausreichende Federwirkung des geschlossenen Ringes zum Einfedern in die Radialnut der Gleitbuchse sichergestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die die Bohrung begrenzende Wand mehrere über den Innenumfang gleichmäßig verteilte Federarme auf. Durch mehrere Federarme wird die Gleitbuchse sicherer in der Bohrung gehalten. Zudem ist eine bessere Zentrierung der Gleitbuchse in der Bohrung möglich.
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Vorzugsweise ist die wulstartige Ausformung durch zwei in der die Bohrung begrenzenden Wand in axialer Richtung verlaufende Öffnungen begrenzt. Eine solche Öffnung tritt durch das Material der die Bohrung begrenzenden Wand hindurch und ist umfänglich vollständig von dem Material der die Bohrung begrenzenden Wand umgeben. Die Öffnung ist vorzugsweise als Langloch oder als Schlitz ausgebildet. Durch die Öffnungen wird ein Streifen gebildet, auf welchem die wulstartige Ausformung angeordnet ist, welcher lediglich an zwei axialen Enden mit der die Bohrung begrenzenden Wand verbunden ist. In einem Bereich zwischen den beiden axialen Enden weist der Streifen mit der wulstartigen Ausformung eine radial federnde Beweglichkeit auf, so dass die Radialnut der Gleitbuchse mit der wulstartigen Ausformung verrastbar ist. Durch diese radiale Beweglichkeit wird die Montage der Gleitbuchse vereinfacht.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Gehäuseteil die Gleitbuchse und den Stößel aufweist und in einem zweiten Gehäuseteil der Spulenträger und der Anker angeordnet sind, und dass das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil mechanisch verbunden ist. Der Elektromagnet ist dadurch für unterschiedliche Anschlüsse nutzbar. Darüber hinaus ist bei einem Schadensfall jedes Teil einzeln austauschbar, so dass nicht das ganze Magnetventil ausgetauscht werden muss.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Gehäuseteil aus Kunststoff besteht. Hierdurch können auch komplizierte Ausgestaltungen des ersten Gehäuseteils im Wege des Spritzgusses einfach realisiert werden. Durch die Verwendung von Kunststoff, als relativ günstigen Werkstoff, kann das erste Gehäuseteil wirtschaftlicher hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Radialnut einen Rechteckquerschnitt auf. Eine solche Radialnut ist einfach herzustellen und weist Flächen auf, welche orthogonal zur axialen Bewegungsrichtung der Gleitbuchse sind und somit Haltekräfte optimal aufnehmen kann. Die Gleitbuchse kann somit sicherer in der Bohrung gehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die an beiden axialen Seiten der wulstartigen Ausformung angeordneten Flächen als abgeschrägte Flächen ausgebildet. Die abgeschrägten Flächen sind zueinander geneigt, so dass dadurch die wulstartige Ausformung gebildet ist. An jeder axialen Seite der wulstartigen Ausformung bildet die abgeschrägte Fläche eine Art Rampe, so dass die Montage vereinfacht ist.
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Vorzugsweise besteht die Gleitbuchse aus Metall. Eine solche Gleitbuchse hat eine hohe Lebensdauer, da der durch die Gleitbewegung entstehende Verschleiß sehr gering ist.
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Es wird somit ein Magnetventil für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, bei welchem die Gleitbuchse auf einfache Weise formschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbindbar ist und darüber hinaus wirtschaftlich herstellbar ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen zeigen:
- 1: Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetventils für eine Verbrennungskraftmaschine,
- 2: Schnittdarstellung eines Gehäuses nach einem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
- 3: Schnittdarstellung eines Gehäuses nach einem zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und
- 4: Schnittdarstellung eines Gehäuses nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetventils 10 für eine Verbrennungskraftmaschine. Das Magnetventil 10 umfasst ein Gehäuse 14, welches zweiteilig aus einem ersten Gehäuseteil 18, welches als Ventilgehäuse dient, und einem zweiten Gehäuseteil 22 gebildet ist. Beide Gehäuseteile 18, 22 sind an einer Verbindungsstelle 26 kraftschlüssig über beispielsweise eine Laserschweißverbindung verbunden. In dem Bereich der Verbindungsstelle 26 ist ein erster O-Ring 28 angeordnet, welcher das Magnetventil 10 nach außen hin abdichtet.
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Innerhalb des zweiten Gehäuseteils 22 ist eine Spule 30 angeordnet, welche aus einem Spulendraht gebildet ist, der auf einen Spulenträger 34 gewickelt ist. Das zweite Gehäuseteil 22 bildet einen Stecker 38 mit Steckkontakten 42 aus, über welchen die Spule 30 bestrombar ist. Die Spule 30 weist eine Spulenträgerbohrung 46 auf, in welcher eine Führungshülse 47 angeordnet ist, welche sich bis in das erste Gehäuseteil 18 erstreckt. Zwischen einer Gehäuseaußenwand 48 des ersten Gehäuseteils 18 und der Führungshülse 47 ist ein zweiter O-Ring 49 angeordnet, so dass ein Gehäuseinnenraum 50 nach außen abgedichtet ist. In der Führungshülse 47 ist ein Anker 51 angeordnet, der durch Bestromung der Spule 30 in Richtung einer Mittelachse 54 des zweiten Gehäuseteils 22 axial zu einem Kern 56 bewegbar ist.
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In dem ersten Gehäuseteil 18 ist eine metallische Gleitbuchse 58 in einer Bohrung 62 des ersten Gehäuseteils 18 formschlüssig angeordnet. Die Gleitbuchse 58 nimmt einen, einen Ventilkörper ausbildenden Stößel 66 auf, wobei der Stößel 66 mit dem Anker 51 über eine Verbindungsstange 70, in der Gleitbuchse 58 axial bewegbar ist. Zwischen einem von dem Stößel 66 ausgebildeten Federteller 74 und einem Absatz 78 im ersten Gehäuseteil 18, ist eine Druckfeder 82 angeordnet, welche auf den Stößel 66 eine Kraft in Richtung des Ankers 51 aufbringt. Ein zu dem Anker 51 entgegengesetztes axiales Ende des Stößels 66 wirkt mit einem Ventilsitz 86 zusammen, so dass im nicht bestromten Zustand eine Verbindung zwischen Ventileingang 90 und Ventilausgang 94 freigegeben ist. Im bestromten Zustand ist der Stößel 66 mit dem Ventilsitz 86 in Kontakt und verschließt die Verbindung zwischen Ventileingang 90 und Ventilausgang 94.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Gehäuseteils 18 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. An einem Innenumfang 98 der die Bohrung 62 begrenzenden Wand weist das erste Gehäuseteil 18 eine wulstartige Ausformung 102 auf, welche entlang einer Umfangsrichtung der Bohrung 62 auf einem in axialer Richtung verlaufenden Federarm 106 angeordnet ist. Die wulstartige Ausformung 102 wirkt mit einer an einer Außenumfangsfläche 110 ausgebildeten umlaufenden Radialnut 114 (siehe 1) der Gleitbuchse 58 zusammen, so dass die Gleitbuchse 58 formschlüssig in dem ersten Gehäuseteil 18 gehalten ist.
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In 3 ist eine Schnittdarstellung des ersten Gehäuseteils 18 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die wulstartige Ausformung 102 durch zwei in der die Bohrung 62 begrenzenden Wand in axialer Richtung verlaufende langlochförmige Öffnungen 118 begrenzt ist. Dadurch wird ein Federsteg 120 ausgebildet, auf dem die wulstartige Ausformung 102 angeordnet ist.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Gehäuseteils 18 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass in der die Bohrung 62 begrenzenden Wand eine weitere wulstartige Ausformung 122 ausgebildet ist, welche axial versetzt zu der wulstartigen Ausformung 102 angeordnet ist. Die wulstartige Ausformung 122 ist in Form eines geschlossenen Ringes am axialen Ende eines sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprungs 126 ausgebildet. Der geschlossene Ring und der ringförmige Vorsprung 126 sind innerhalb des ersten Gehäuseteils 18 radial versetzt zu der Gehäuseaußenwand 48 angeordnet, so dass zwischen der Gehäuseaußenwand 48 und dem geschlossenen Ring bzw. dem ringförmigen Vorsprung 126 ein radialer Ringspalt 134 ausgebildet ist. Dadurch wird eine Federwirkung des ringförmigen Vorsprungs 126 in radialer Richtung ermöglicht. Die wulstartige Ausformung 122 wirkt mit einer an der Außenumfangsfläche 110 der Gleitbuchse 58 axial versetzt zur Radialnut 114 ausgebildeten weiteren Radialnut 138 zusammen, so dass die Gleitbuchse 58 formschlüssig in dem ersten Gehäuseteil 18 gehalten ist.
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Bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Magnetventil wird auf einfache konstruktive Maßnahmen eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Gleitbuchse hergestellt. Dadurch können die Herstellungskosten des Magnetventils gesenkt werden.
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Es kann auch eine wulstartige Ausformung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem umlaufenden Ring nach dem dritten Ausführungsbeispiel kombiniert sein. Ferner sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei welchen der Ring nicht geschlossen ist, sondern Unterbrechungen aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Magnetventil
- 14
- Gehäuse
- 18
- erstes Gehäuseteil
- 22
- zweites Gehäuseteil
- 26
- Verbindungsstelle
- 28
- erster O-Ring
- 30
- Spule
- 34
- Spulenträger
- 38
- Stecker
- 42
- Steckkontakte
- 46
- Spulenträgerbohrung
- 47
- Führungshülse
- 48
- Gehäuseaußenwand
- 49
- zweiter O-Ring
- 50
- Gehäuseinnenraum
- 51
- Anker
- 54
- Mittelachse
- 56
- Kern
- 58
- Gleitbuchse
- 62
- Bohrung
- 66
- Stößel
- 70
- Verbindungsstange
- 74
- Federteller
- 78
- Absatz
- 82
- Druckfeder
- 86
- Ventilsitz
- 90
- Ventileingang
- 94
- Ventilausgang
- 98
- Innenumfang
- 102
- wulstartige Ausformung
- 106
- Federarm
- 110
- Außenumfangsfläche
- 114
- Radialnut
- 118
- Öffnung
- 120
- Federsteg
- 122
- wulstartige Ausformung
- 126
- ringförmiger Vorsprung
- 134
- radialer Ringspalt
- 138
- Radialnut
