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Stand der Technik
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Aus
DE 196 50 865 A1 ist
ein an einem Kraftstoff-Einspritzventil eingesetztes Magnetventil
bekannt. Der Magnetanker des Magnetventils ist mehrteilig ausgebildet
und weist eine Ankerscheibe sowie einen Ankerbolzen auf, der in
einem Gleitstück geführt ist. Um ein Nachschwingen
der Ankerscheibe nach einem Schließen des Magnetventils
zu vermeiden, ist am Magnetanker eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen.
Mit einer solchen Dämpfungseinrichtung sind exakt die erforderlichen
kurzen Schaltzeiten des Magnetventils einhaltbar. Das Magnetventil gemäß der
DE 116 50 865 A1 wird
insbesondere zur Anwendung bei Einspritzanlagen mit Hochdrucksammelraum
(Common Rail) eingesetzt. Gemäß dieser Lösung
wird die Magnethülse, die den Elektromagneten des Magnetventils
umgibt, mit einer Magnetspannmutter am Injektorkörper des
Kraftstoffinjektors befestigt.
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DE 199 56 206 A1 bezieht
sich auf die Leerhubeinstellung zwischen einem Aktor in einem Übertragungselement
eines Ventils in einem Kraftstoffinjektor. Innerhalb eines Kraftstoffinjektors
wird ein Stellantrieb positioniert, in dem ein plastisch verformbares
Abstandselement in das Gehäuse des Kraftstoffinjektors
eingelegt wird. Das Abstandselement wird entsprechend dem gewünschten
Leerhub des Ventils bleibend zusammengepresst und an dem Abstandselement
anlegend das Aktorgehäuse am Gehäuse des Kraftstoffinjektors
befestigt.
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Aus
DE 10 2007 026 488
A1 ist eine Magnetbaugruppe mit Bajonettverschluss bekannt.
Bei dieser Lösung erfolgt die Montage des Magnetkernes von
unten durch eine unterbrochene Schulter im Magnethalter gegen die
Wirkung einer Tellerfeder. Sobald der Magnetkern mit seiner Unterseite
hinter der Schulter liegt wird dieser verdreht und die vorstehenden
Segmente gestellt. Die Magnetspule wird anschließend eingeschoben,
so dass die Spulenpins, die für die elektrische Kontaktierung
erforderlich sind, durch zwei Bohrungen des Magnetteiles geführt
sind. Diese Durchführung wird gemäß der
Lösung aus
DE 10
2007 026 488.9 durch Klebstoff gegen Heraustreten des Kraftstoffs
abgedichtet. Die Klebstoffdichtung ist beschränkt haltbar
bei relativ hohen Druckwellen im Niederdruckbereich und eignet sich
nicht für Anwendungen in hohen Temperaturbereichen, da
sich dort die Viskosität des Klebers und dessen Abdichtwirkung
verschlechtert und nicht für Systeme, die mit hohen Systemdrücken
arbeiten.
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Die
obenstehend beschriebene Lösung weist die Problemstelle
auf, dass die Abdichtung durch Klebstoff eine Beschränkung
in der Belastbarkeit darstellt.
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In
einer weiteren Ausführungsmöglichkeit, bei der
die Bauteile einer Magnetgruppe miteinander verschweißt
werden, ist eine Problemstelle durch eine Schweißnaht zwischen
Halteplatte und Magnethülse gegeben, an der die Schweißnaht
kaum beherrschbar ist, da eine gehärtete, recht großvolumige Halteplatte
aus kohlenstoffreichem Material sich nur sehr schwierig und ohne
sichere Prozessbeherrschung verschweißen lässt.
Diese Schweißnaht stellt daher eine Schwachstelle hinsichtlich
der Dichtheit gegen Austreten von Kraftstoff sowie eine Schwachstelle
hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit, resultierend aus den
Druckschwingungen innerhalb der Magnetbaugruppe, dar. Außerdem
ist eine aus mehreren Baukomponenten stoffschlüssig gefügte Magnetgruppe
relativ teuer.
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Darstellung der Erfindung
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetgruppe, insbesondere zur
Betätigung eines Kraftstoffinjektors, mit einem Magnethalter
zu realisieren, der einteilig ausgebildet ist, keine Klebestelle
aufweist und zusätzlich einen reduzierten Umfang aufweisen soll
bezüglich der elektrischen Kontaktierung, um die Einbausituation
am Motorraum eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
folgend wird ein einteiliger Magnethalter mit Bajonettgeometrie
vorgeschlagen. Der Magnetkern wird zunächst axial in den
Magnethalter eingeschoben, entgegen der Wirkung einer Federkraft
eines Federelementes. Danach wird der Magnetkern verdreht und durch
die Federkraft gegen Vorsprünge, die am Innenumfang des
Magnethalters ausgeführt sind, angestellt. Anschließend
erfolgt die Montage der Magnetspule in den bereits in den Magnethalter
vormontierten Magnetkern.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene einteilig ausgebildete
Magnethalter umfasst eine im Gegensatz zu Lösungen gemäß dem
Stand der Technik in radialer Richtung verlaufende Rücklaufbohrung, die über
eine exzentrisch im Magnethalter ausgebildete Verbindungsbohrung
mit dem Hohlraum der Magnetgruppe in Verbindung steht, in der der
Magnetkern samt darin integrierter Magnetspule aufgenommen ist.
In dem Hohlraum befindet sich neben einer Stützscheibe
aus gehärtetem Material eine Tellerfeder, welche den Magnetkern
der Magnetgruppe an Vorsprünge am Innenumfang des Magnethalters
anstellt. Der Magnethalter wird aus nicht-gehärtetem Material
gefertigt. In diesen Hohlraum wird in der Regel Leckage- und Steuermenge
abgesteuert und über die exzentrisch angeordnete Verbindungsbohrung
und die in der vorliegenden Lösung radial verlaufende Bohrung
in den niederdruckseitigen Rücklauf eines Kraftstoffeinspritzsystems
in Richtung des Tanks abgeführt.
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Aufgrund
des Verlaufs der Bohrung zum niederdruckseitigem Rücklauf
in radialer Richtung ergibt sich der entscheidende Vorteil, dass
Abdichtringe nunmehr über geeignet ausgebildete Einführfasen von
der Oberseite her in den Magnethalter montiert werden können,
was bei einer in vertikaler Richtung orientierten Rücklaufbohrung
zur Absteuerung von Leckagemenge und Steuermenge nicht möglich
ist, da die Durchführungen für elektrische Kontakte
im Magnethalter im Schatten der Ablaufgeometrie liegen. Bei einer
sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckenden Rücklaufbohrung
können die Einführfasen nicht gefertigt werden,
die nötig sind, um die Dichtringe für die Kontaktstifte
von der Oberseite her zu montieren, ohne die Dichtringe zu beschädigen.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung liegt darin, dass diese einen erheblich geringeren
Bauraum benötigt, während der Injektor mit montierter
Magnetbaugruppe am Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine montiert
wird. Sind die elektrischen Stecker wie bei den Lösungen
aus dem Stand der Technik in einer Kunststoffumspritzung ummantelt,
die bereits Bestandteil der Magnetgruppe ist, so bestehen erhebliche
Schwierigkeiten bei der Handhabung während der Montage.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
werden die die Magnetspule der Magnetgruppe kontaktierenden, vorzugsweise
als Kontaktpins ausgebildeten elektrischen Kontakte, durch Durchführungen
in einer Kontaktführung geführt. Anschließend
werden die Kontaktpins um ca. 90° umgebogen und in die
Kontaktführung eingeklemmt. Dort werden die umgebogenen
Kontaktpins innerhalb von Aussparungen durch kundenseitig zu stellende
Gegenstecker elektrisch kontaktiert, was bevorzugt im Wege einer
Schneidklemm-Kontaktierung erfolgen kann. Dies beansprucht wesentlich weniger
Bauraum und kann sehr sicher und relativbewegungsfrei durch einen
kundenseitig zu stellenden Kundenstecker kontaktiert werden. Die
an der oberen Planseite des Magnethalters montierte Kontaktführung
umfasst komplementär zur Trichtergeometrie der Einführfasen,
ausgeführte Fortsätze, die in den Magnethalter hineinragen
und die Dichtringe fixieren. An der Oberseite der Kontaktführung
verlaufen Nuten, die größere Aussparungen aufweisen.
Nach einer Durchführung der elektrischen Kontakte durch
die Kontaktführung und deren Einschieben im Magnethalter,
können die überstehenden Enden der elektrischen
Kontakte einfach in die Nuten umgebogen werden. Eine kundenseitige
elektrische Kontaktierung erfolgt innerhalb von Aussparungen, die
in einer ausreichenden Tiefe ausgebildet werden können,
so dass der kundenseitige Gegenstecker zur Kontaktierung der abgebogenen,
vorzugsweise um 90° abgewinkelten elektrischen Kontakte,
gesichert ist und keine Relativbewegungen auftreten, welche die
elektrischen Kontaktierung beeinträchtigen.
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Durch
die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung
lässt sich eine bewegungsfreie Kontaktierung der abgebogenen
Enden der elektrischen Kontakte durch den Gegenstecker realisieren.
Zur Fixierung der kundenseitigen Gegenstecker kann am Umfang des
Magnethalters eine Umlaufnut oder dergleichen ausgebildet werden,
in welcher der kundenseitig zu stellende Gegenstecker zur Kontaktierung
der elektrischen Kontakte der Magnetspule verrastet werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 einen
Kraftstoffinjektor mit einer Magnetbaugruppe gemäß dem
Stand der Technik,
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2 eine
Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetbaugruppe,
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3 eine
Seitenansicht der in 2 dargestellten erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Ausführungsvarianten der Magnetbaugruppe und
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4 einen
Schnitt durch den Kunststoffkörper der Schneidklemmkontaktierung
mit Verlauf eines elektrischen Kontaktes zur Bestromung der Magnetspule.
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Ausführungsvarianten
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Der
Darstellung gemäß 1 ist eine
Magnetgruppe, gefertigt gemäß dem Stand der Technik zur
Betätigung eines Kraftstoffinjektors, zu entnehmen.
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Wie 1 zeigt,
ist in einem als Magnethülse ausgebildeten Magnethalter 10 ein
Magnetkern 12 eingelassen. Der Magnetkern 12 wiederum
umschließt eine Magnetspule 14. Der Magnetkern 12 ist innerhalb
des Magnethalters 10 über eine Tellerfeder 18 vorgespannt
und stützt sich mit seiner Unterseite an Vorsprüngen
am Innenumfang des Magnethalters 10 ab. Der in 1 teilweise
dargestellte Kraftstoffinjektor gemäß dem Stand
der Technik umfasst einen Ankerbolzen 28 sowie einen relativ
zu diesem bewegbare Anker 30. Der Anker 30 ist
durch eine Ventilfeder 32 beaufschlagt, die sich an einer
Scheibe abstützt. Der Ankerbolzen 28 öffnet
oder schließt einen Ventilsitz 36, der an der
Oberseite eines Ventilstücks 34 des Kraftstoffinjektors
ausgebildet ist. Beim Öffnen des Ventilsitzes 36 wird
ein Steuerraum 38 druckentlastet, so dass eine Druckstange
beziehungsweise ein nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied
am in 1 nicht dargestellten brennraumseitigen Ende öffnet
und Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt
wird. Sobald der Ventilsitz 36 durch den Ankerbolzen 28 bei Aufhebung
der Bestromung der Magnetspule 14 wieder verschlossen wird,
baut sich der Systemdruck im Steuerraum 38 des Kraftstoffinjektors
wieder auf und die Druckstange beziehungsweise das nadelförmig ausgebildete
Ventilglied fährt wieder in einen Sitz, so dass am brennraumseitigem
Ende des Kraftstoffinjektors ausgebildete Einspritzöffnungen
wieder verschlossen werden.
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Der
Darstellung gemäß 2 ist eine
Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetgruppe zu entnehmen.
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Wie 2 zeigt,
umfasst eine Magnetgruppe 8 einen aus nicht-gehärtetem
Material gefertigten Magnethalter 10. In diesen ist der
Magnetkern 12 mit darin aufgenommener Magnetspule 14 durch
einen Bajonettverschluss fixiert. Der Bajonettverschluss wird durch
am Innenumfang des Magnethalters 10 umlaufend ausgebildete
Vorsprünge gebildet, gegen die nach einer in axialer Richtung
erfolgenden Einführbewegung und einer sich daran anschließenden Verdrehung
die Unterseite des Magnetkerns 12 durch die Tellerfeder 18 angestellt
werden. Die Tellerfeder 18 ihrerseits stützt sich
an einer Stützscheibe 20 ab, die eine umlaufende
Ausnehmung 56 aufweist, in welche die Tellerfeder 18 eingreift.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht zudem
hervor, dass sich elektrische Kontakte, die insbesondere als Kontaktpin 22 ausgeführt
sind (vgl. Position 22), durch Dichtringe 26 abgedichtet
sind und sich durch Durchführungen 20 einer Kontaktführung 24 erstrecken. Zur
Verbesserung der Montage und zur Sicherstellung einer Nichtbeschädigung
der Dichtringe 26, sind im Magnethalter 10 auf
der Montageseite für die Kontaktführung 24 Einführfasen 58 ausgebildet.
Durch diese Einführfasen 58 ist der Magnethalter 10 noch vor
Montage von Magnetkern 12 und Magnetspule 14 von
der Oberseite her zugänglich. Insbesondere lassen sich
durch die Einführfasen 58, die im nicht-gehärteten
Material des Magnethalters 10 ausgebildet sind, die Dichtringe 26 beschädigungsfrei
kontaktieren. Durch die komplementäre Geometrie der Kontaktführung 24,
in Bezug auf die Geometrie der Einführfasen 58,
werden die Dichtringe 26 nach Aufschieben auf die Kontaktpins 22 fixiert
und gleichzeitig die Einführfasen 58 abgedichtet.
Es ergibt sich im Vergleich zur Lösung des Standes der
Technik gemäß 1 eine wesentlich
kompakt bauendere und eine einen kleineren Außendurchmesser
aufweisende elektrische Kontaktierungsmöglichkeit durch
die Kontaktführung 24 an der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetgruppe 8.
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An
der Außenseite des Magnethalters 10 verläuft
eine Umlaufnut 50, an welcher kundenseitige Gegenstecker, über
welche die Herstellung der elektrischen Kontaktierung erfolgt, fixiert
werden. Über eine in 2 angedeutete
Spannmutter 54 wird der vormontierte Magnethalter 10 am
Injektorkörper des in 1 nur teilweise
dargestellten Kraftstoffinjektors befestigt. Die obere Planseite
des Magnethalters 10 ist durch Bezugszeichen 44 bezeichnet.
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Der
Darstellung gemäß 3 ist eine
seitliche Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetgruppe 8 zu
entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 3 geht hervor,
dass eine Bohrung 52 sich in radialer Richtung durch den
Magnethalter 10 erstreckt. Die sich in radialer Richtung
durch den Magnethalter 10 erstreckende Bohrung 52 steht
mit einer exzentrisch im Material des Magnethalters 10 verlaufenden
Verbindungsbohrung 60 mit dem Hohlraum in Verbindung, in
dem der Magnetkern 12 samt darin eingebetteter Magnetspule 14 aufgenommen
ist. Durch den radialen Verlauf der Bohrung 52 steht an
der Oberseite, d. h. im Bereich der Planseite 44 des Magnethalters 10,
wesentlich mehr Platz zur Ausbildung der elektrischen Kontaktierung
zur Verfügung. Diese kann andererseits sehr bauraumsparend
ausgebildet werden, so dass sich durch den Einsatz einer Schneidklemmkontak tierung
zur Kontaktierung der Magnetspule 14 insgesamt ein geringer
Außendurchmesser der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetgruppe 8 darstellen lässt. 3 zeigt
zudem, dass sich an der Decke des Hohlraums innerhalb des Magnethalters 10, in
dem Bereich, in dem der Magnetkern 12 samt darin eingebetteter
Magnetspule 14 aufgenommen ist, die Tellerfeder 18 an
der Stützscheibe 20 abstützt. Die Stützscheibe 20 kann,
da die Bohrung 52 zur Absteuerung von Leckage- und Steuermenge
radial im Magnethalter 10 verläuft, ohne weitere
Bearbeitung, zur Realisierung eines Durchflussquerschnittes in eine zentrische
Rücklaufbohrung, gefertigt werden. Es sind keine Sonderbearbeitungsschritte
zur Realisierung eines niederdruckseitigen Rücklaufes durch
den Magnetkern 12, wie bei bisher bekannten Lösungen gemäß dem
Stand der Technikerforderlich.
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Die
Absteuerung von Leckage- und Steuermenge erfolgt aus dem Hohlraum,
in dem der Magnetkern 12 aufgenommen ist, durch die exzentrisch angeordnete
Verbindungsbohrung 60, in die sich radial nach außen
erstreckende Bohrung 52, die mit dem in 2 und 3 nicht
dargestellten Niederdruckbereich eines Kraftstoff-Einspritzsystems
in Verbindung steht. Mit der in 3 angedeuteten Spannmutter 54 wird
der Magnethalter 10 an dem in 1 teilweise
dargestellten Injektorkörper des Kraftstoffinjektors befestigt.
Die Darstellung gemäß 3 stellt
einen um 90° versetzten Schnitt in Bezug auf die Schnittdarstellung
durch die Magnetbaugruppe 8 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetbaugruppe gemäß 2 dar.
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4 schließlich
zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Magnetbaugruppe 8, wobei im in 3 dargestellten
Schnittverlauf ein elektrischer Kontakt im Schnittverlauf liegt.
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4 zeigt,
dass die Schneidklemmkontaktierung der umgebogenen elektrischen
Kontakte 22 durch Aufstecken von Gegensteckern in Aussparung 48 der
Kontaktführung 24 entsteht. Die Kontaktführung 24 weist
in ihrem unteren Bereich eine Geometrie auf, die komplementär
zur Geometrie der Einführfasen 58 des Magnethalters 10 gefertigt
ist. Durch die Einführfasen 58 lässt
sich wie vorstehend im Zusammenhang mit 2 bereits
dargelegt, eine beschädigungsfreie Montage von Dichtringen 26 zur
Abdichtung der elektrischen Kontakte 22 erreichen, die
bevorzugt als Kontaktierungspins ausgebildet sind. Andererseits
kann durch die Kontaktführung 24 eine relativbewegungsfreie
Fixierung von kundenseitig zu stellenden Gegensteckern erreicht
werden. Dazu werden die freien Enden der elektrischen Kontakte 22 nach
der Durchführung 40 in der Kontaktführung 24 im
Wesentlichen um 90° gebogen. Dadurch liegen die freien Enden
der elektrischen Kontakte 22 in Nuten 46, die
im Kunststoffmaterial der Kontaktführung 24 ausgebildet
sind. Die Nuten 46 ihrerseits wiederum umfassen geeignet
dimensionierte Aussparungen 48. Diese werden bevorzugt
in einer Tiefe im Material der Kontaktführung 24 ausgestaltet,
so dass eine relativbewegungsfreie Montage des kundenseitig zu stellenden
Gegensteckers zur elektrischen Kontaktierung der freien, umgebogenen
Enden der elektrischen Kontakte 22 möglich ist.
Je nach Tiefe der Aussparung 48, ragen die Gegenstecker
relativbewegungsfrei in die Kontaktführung 24 ein,
so dass die elektrische Verbindung an diesem, über die
Lebensdauer gesehen, sichergestellt ist. Wie im Zusammenhang mit
den 2 und 3 bereits erwähnt,
umfasst der Magnethalter 10 eine Umlaufnut 50,
welche beispielsweise ein Anklipsen des Gegensteckers im Magnethalter 10 ermöglicht.
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In
der Darstellung gemäß 4 ist aufgrund des
dort dargestellten Schnittverlaufs lediglich ein elektrischer Kontakt 22 dargestellt.
Der nicht in der Schnittebene liegende elektrische Kontakt 22 ist
auf analoge Weise in die Nut 46 samt Aussparung 48 der Kontaktführung 24 eingebettet.
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Aus
der Schnittdarstellung gemäß 4 ergibt
sich zudem, dass im Hohlraum oberhalb des Magnetkernes 12 mit
darin eingebetteter Magnetspule 14 die Tellerfeder 18 aufgenommen
ist, welche den Magnetkern 12 an dessen Oberseite beaufschlagt und
an die in den Schnittverläufen gemäß den 2 und 3 dargestellten
Vorsprünge am Innenumfang des Magnethalters 10 anstellt.
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Die
Stützscheibe 20, in welche sich die Tellerfeder 18,
die den Magnetkern 12 beaufschlagt, abstützt,
wird bevorzugt aus gehärtetem Material gefertigt. Die Verwendung
von gehärtetem Material ist insbesondere deshalb notwendig,
um den hohen Axialkräften, die durch den Ankerbolzen 28 erzeugt
werden, bei druckausgeglichen ausgebildeten Magnetventilen verformungsfrei
zu widerstehen. Der Magnethalter 10 selbst kann aus nicht-gehärtetem
Material hergestellt werden, was die Herstellkosten nochmals reduziert.
Die Stützscheibe 20, an der sich die Tellerfeder 18 abstützt,
wird als rotationssymmetrisches Bauteil gefertigt, so dass sich
der Absatz 56 zur Positionierung der Tellerfeder 18 einfach
herstellen lässt. Das Erfordernis, an der Stützscheibe 20 eine Geometrie
einzuarbeiten, um den Rücklauf hindurchzuführen,
entfällt aufgrund der exzentrischen Lage der Verbindungsbohrung 60,
die sich vom Hohlraum, in dem der Magnetkern 12 aufgenommen
ist, in die Radialbohrung 52 erstreckt und Leckage- und
Steuermenge abführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19650865
A1 [0001]
- - DE 11650865 A1 [0001]
- - DE 19956206 A1 [0002]
- - DE 102007026488 A1 [0003]
- - DE 102007026488 [0003]