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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Grundkörper und einem sich an einen Endbereich des Grundkörpers anschließenden, mit einem Fluiddruck beaufschlagbaren Verschlusselement, wobei der Grundkörper in seinem Endbereich mindestens eine, dem Verschlusselement zugeordnete erste Stützfläche aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzeinrichtung.
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Stand der Technik
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Magnetventile der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie sind beispielsweise als stromlos offene oder stromlos geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile ausgeführt. Ein solches Magnetventil dient als technisches Bauteil dazu, einen Ein- oder Auslass von Gasen oder Flüssigkeiten zu kontrollieren oder eine Fließrichtung zu steuern beziehungsweise zu regeln. Ein Einlassanschluss, durch welchen das Fluid – also entweder das Gas oder die Flüssigkeit – in das Magnetventil gelangt, ist häufig in dem Verschlusselement angeordnet, welches sich an den Grundkörper beziehungsweise dessen Endbereich anschließt. Eine durch den Druck des Fluids verursachte Kraft wirkt also auf das Verschlusselement. Diese Kraft wird beispielsweise durch einen Druckunterschied, insbesondere bei geschlossenem Magnetventil, oder durch unterschiedlich große, mit dem Fluid beaufschlagte Flächen des Verschlusselements, verursacht. Diese Kraft muss durch den Grundkörper aufgenommen werden. Dazu weist er die erste Stützfläche auf, welche dem Verschlusselement zugeordnet ist. Die Stützfläche dient dem Abstützen des Verschlusselements in axialer Richtung, insbesondere wenn die Kraft das Verschlusselement auf den Grundkörper zu drängen. In Abhängigkeit von der Kraft kann auf das Verschlusselement beziehungsweise den Grundkörper ein sehr großer Druck ausgeübt werden. Dieser Druck ist abhängig von der Fläche der Stützfläche. Die aus dem Stand der Technik bekannte Abstützung des Verschlusselements an dem Grundkörper über die Stützfläche kann unter Umständen zu einer herabgesetzten Dauerfestigkeit des Magnetventils führen, so dass dieses möglicherweise häufiger ausgetauscht werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist das Magnetventil mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil auf, dass die Dauerfestigkeit des Magnetventils verbessert ist. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Stützelement erreicht, welches mit dem Grundkörper verbunden ist und mindestens eine als Auflagefläche für das Verschlusselement dienende weitere, zweite Stützfläche aufweist oder gemeinsam mit der ersten Stützfläche die Auflagefläche ausbildet, wobei die Auflagefläche größer ist als die erste Stützfläche. Auf diese Weise kann der Druck, welcher von dem Fluid auf das Verschlusselement ausgeübt wird, um das Maß verringert werden, um welches die Fläche der Auflagefläche größer ist als die Fläche der Stützfläche. Dazu ist das Stützelement an dem Grundkörper befestigt. Es weist die zweite Stützfläche auf. Diese kann in einer ersten Ausführungsform als alleinige Auflagefläche für das Verschlusselement dienen. Beispielsweise stützt sich dabei das Stützelement selbst auf der Stützfläche des Verschlusselements ab und stellt zum Abstützen des Verschlusselements in axialer Richtung die zweite Stützfläche zur Verfügung. In einer zweiten Ausführungsform bildet die zweite Stützfläche mit der ersten Stützfläche gemeinsam die Auflagefläche aus. Zu diesem Zweck ist die zweite Stützfläche bündig beziehungsweise fluchtend mit der ersten Stützfläche angeordnet, so dass sie gemeinsam eine plane Fläche, nämlich die Auflagefläche, bilden. Diese weist eine größere Fläche auf als die erste Stützfläche.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützelement durch Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss mit dem Grundkörper und/oder dem Verschlusselement verbunden ist. Prinzipiell kann das Stützelement beliebig mit dem Grundkörper beziehungsweise dem Verschlusselement verbunden sein. Üblicherweise wird das Stützelement auf den Grundkörper aufgepresst, so dass ein Kraftschluss vorliegt. Dabei dient die Auflagefläche üblicherweise lediglich zum Abstützen des Verschlusselements. Die Befestigung des Verschlusselements an dem Grundkörper muss nicht durch eine Befestigung des Verschlusselements an dem Stützelement erreicht sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützelement zumindest bereichsweise auf der Stützfläche des Grundkörpers und/oder in einer im Bereich der Stützfläche ausgebildeten Nut aufliegt. Um das Stützelement selbst in axialer Richtung zu befestigen, kann es vorgesehen sein, dass es auf der Stützfläche des Grundkörpers zumindest bereichsweise abgestützt ist. Das bedeutet, dass das Stützelement auf der Stützfläche aufliegt und über die Stützfläche eine auf das Stützelement wirkende Kraft in den Grundkörper einleitet. Alternativ oder zusätzlich kann auch im Bereich der (ersten) Stützfläche eine Nut ausgebildet sein, mit welcher die axiale Befestigung des Stützelements realisiert ist. Die Nut ist dabei eine zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, umlaufende Nut, mit welcher beispielsweise eine Rastverbindung zwischen Stützelement und Grundkörper realisiert ist. Mit der Nut wird auch gleichzeitig die Ausrichtung der ersten Stützfläche zu der zweiten Stützfläche erleichtert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Stützfläche ringförmig ausgebildet ist und/oder die erste Stützfläche einfasst. Prinzipiell kann die zweite Stützfläche eine beliebige Form aufweisen. Üblicherweise ist der Grundkörper des Magnetventils jedoch zylindrisch, weist also einen zumindest bereichsweise runden Querschnitt auf. Aus diesem Grund ist die zweite Stützfläche vorteilhafterweise ringförmig. In der zweiten Ausführungsform, in welcher die zweite Stützfläche gemeinsam mit der ersten Stützfläche die Auflagefläche ausbildet, kann es vorgesehen sein, dass die zweite Stützfläche die erste Stützfläche zumindest teilweise in Umfangsrichtung einfasst. Vorteilhafterweise ist die zweite Stützfläche als die erste Stützfläche vollständig umgreifender Ring ausgebildet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verschlusselement und/oder das Stützelement aus Kunststoff und/oder Metall bestehen. In Abhängigkeit von der auf das Verschlusselement beziehungsweise das Stützelement wirkenden Kraft wird das Material für diese Elemente gewählt. Bei einer niedrigen Belastung kann beispielsweise die Verwendung von Kunststoff sowohl für das Verschlusselement als auch das Stützelement aus Kostengründen vorteilhaft sein. Bei einer größeren Druckbelastung kann jedoch insbesondere das Stützelement aus Metall ausgebildet werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützelement zumindest bereichsweise in eine zentrale Ausnehmung des Grundkörpers eingreift, insbesondere zwischen dem Grundkörper und einem Dichtkörper des Magnetventils gehalten ist, oder den Grundkörper zumindest bereichsweise umgreift. Um das Stützelement an dem Grundkörper zu befestigen sind demnach grundsätzlich zwei Möglichkeiten vorgesehen. Die erste Möglichkeit sieht vor, dass das Stützelement in den Grundkörper eingreift; bei der zweiten Möglichkeit ist der Grundkörper von dem Stützelement umgriffen. Dabei ist insbesondere eine klemmende Befestigung des Stützelements an dem Grundkörper vorgesehen. Beispielsweise kann bei der ersten Möglichkeit das Stützelement geringfügig größer sein als die zentrale Ausnehmung des Grundkörpers, in welche es eingreift. Alternativ, falls das Stützelement den Grundkörper umgreift, sind Innenabmessungen des Stützelements geringfügig kleiner als Außenabmessungen des Grundkörpers, so dass ein klemmendes Halten realisiert ist.
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Soll das Stützelement in die zentrale Ausnehmung eingreifen, so ist es besonders vorteilhaft, wenn es zwischen dem Grundkörper und einem Dichtkörper des Magnetventils klemmend gehalten ist. Der Dichtkörper ist in dem Magnetventil beispielsweise zur Ausbildung eines Ventilsitzes vorgesehen, welcher mit einem Dichtelement zusammenwirkt, um das Magnetventil zu öffnen oder zu schließen. Es kann nun vorgesehen sein, dass zunächst das Stützelement in die zentrale Ausnehmung des Grundkörpers eingebracht wird und anschließend der Dichtkörper derart in das Stützelement eingepresst wird, dass dieses sich zumindest geringfügig aufweitet und somit eine klemmende Verbindung zu dem Grundkörper hergestellt ist. Auf diese Weise sind sowohl das Stützelement als auch der Dichtkörper in dem Magnetventil beziehungsweise dem Grundkörper gehalten. Bei einer solchen Ausführung ist es jedoch vorteilhaft wenn zusätzliche Haltemittel vorgesehen werden, um die Verbindung zwischen Stützelement, Dichtkörper und Grundkörper dauerhaft zu sichern.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Gehäuse des Magnetventils den Grundkörper, das Stützelement und/oder das Verschlusselement zumindest bereichsweise einfasst. Das Gehäuse ist insbesondere dazu da, das Magnetventil an einer externen Einrichtung zu befestigen beziehungsweise mit dieser zu verbinden. Zu diesem Zweck fasst es zumindest den Grundkörper zumindest bereichsweise ein. Zusätzlich oder alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Stützelement beziehungsweise das Verschlusselement zumindest bereichsweise in dem Gehäuse angeordnet sind. Auf diese Weise werden die Dichtigkeit des Magnetventils und die Befestigung von Grundkörper, Stützelement und Verschlusselement aneinander verbessert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verschlusselement außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. In diesem Fall fasst das Gehäuse also beispielsweise lediglich den Grundkörper und/oder das Stützelement ein. Das Verschlusselement dagegen ist außerhalb des Gehäuses vorgesehen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Verschlusselement entweder mit dem Grundkörper, dem Stützelement und/oder dem Gehäuse zur Ausbildung einer Befestigung des Verschlusselements an dem Magnetventil verbunden ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Grundkörper und/oder dem Verschlusselement mindestens ein Fluidanschluss ausgebildet ist und/oder das Verschlusselement den Fluidanschluss bildet. Der Fluidanschluss kann beispielsweise der Einlassanschluss oder auch ein Auslassanschluss des Magnetventils sein. Beispielsweise können der Einlassanschluss in dem Verschlusselement und der Auslassanschluss in dem Grundkörper ausgebildet sein. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Verschlusselement den Fluidanschluss bildet, also unmittelbar Mittel aufweist, um eine Fluidverbindung einer externen Einrichtung zu dem Magnetventil herzustellen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzeinrichtung, insbesondere ABS-, TCS- oder ESP-Einrichtung, mit mindestens einem Magnetventil, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, welches über einen Grundkörper und ein sich an einen Endbereich des Grundkörpers anschließendes, mit einem Fluiddruck beaufschlagbares Verschlusselement verfügt, wobei der Grundkörper in dem Endbereich eine erste Stützfläche zum Abstützen des Verschlusselements aufweist. Dabei ist ein Stützelement vorgesehen, welches mit dem Grundkörper verbunden ist und eine als Auflagefläche für das Verschlusselement dienende weitere, zweite Stützfläche aufweist oder gemeinsam mit der ersten Stützfläche die Auflagefläche ausbildet, wobei die Auflagefläche größer ist als die erste Stützfläche. Die vorstehend beschriebenen Magnetventile sind besonders für den Einsatz in einer solchen Fahrerassistenzeinrichtung geeignet, da in einer solchen häufig hohe Drücke, beispielsweise Bremsdrücke, mittels des Magnetventils eingestellt werden sollen. Beispielsweise sind die Magnetventile dabei Bremseinrichtungen zugeordnet, welche der Fahrerassistenzeinrichtung angehören oder von dieser zumindest angesteuert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung erfolgt. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt eines nicht erfindungsgemäßen Magnetventils, welches einen Grundkörper und ein Verschlusselement aufweist,
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2 den Grundkörper des Magnetventils in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in einer Seitenansicht, wobei an dem Grundkörper ein Stützelement angebracht ist, und
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3 der Grundkörper mit dem Stützelement in einer Draufsicht, wobei eine von Stützflächen des Stützelements und des Grundkörpers ausgebildete Auflagefläche erkennbar ist.
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Die 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Magnetventils 1, welches in der hier dargestellten Ausführungsform aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Magnetventil besteht aus einem Grundkörper 2, welcher auch als Ventileinsatz bezeichnet wird. Der Grundkörper 2 ist zumindest bereichsweise von einem Gehäuse 3 eingeschlossen. In dem Grundkörper 2 ist ein Magnetanker 4 sowie ein sich daran anschließendes Betätigungselement 5 axial beweglich – bezogen auf eine Längsachse 6 des Magnetventils 1 – gelagert. Das Betätigungselement 5 weist an seiner dem Magnetanker 4 abgewandten Seite ein Dichtelement 7 auf, welches mit einem in einem Dichtkörper 8 ausgebildeten Ventilsitz 9 zusammenwirkt, um eine Strömungsverbindung von einem ersten Fluidanschluss 10, welcher als Einlassanschluss ausgebildet ist, zu einem zweiten Fluidanschluss 11, welcher einen Auslassanschluss darstellt, herzustellen oder zu unterbinden.
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In einem Endbereich 12 des Grundkörpers 2 schließt sich ein Verschlusselement 13 an diesen an. Dabei ist der erste Fluidanschluss 10 in diesem Verschlusselement 13 vorgesehen beziehungsweise wird von dem Verschlusselement 13 ausgebildet. Das Verschlusselement 13 stützt sich in axialer Richtung auf eine erste Stützfläche 14 auf, welche von dem Grundkörper 2 ausgebildet ist. Diese erste Stützfläche 14 bildet dabei eine Auflagefläche 15 für das Verschlusselement 13. Insbesondere wenn das Magnetventil 1 verschlossen ist, das Dichtelement 7 also derart in dem Ventilsitz 9 einsitzt, das keine Fluidverbindung zwischen den Fluidanschlüssen 10 und 11 vorliegt, liegt an dem ersten Fluidanschluss 10 ein größerer Druck vor als an dem zweiten Fluidanschluss 11 beziehungsweise in einer Fluidkammer 16. Die Fluidkammer 16 steht dabei in permanenter Strömungsverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss 11 und wird zumindest bereichsweise von dem Grundkörper 2 ausgebildet beziehungsweise umschlossen.
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Liegt an dem ersten Fluidanschluss 10 der höhere Druck vor, so wird das Verschlusselement 13 von diesem Druck in Richtung des Grundkörpers 2 gedrängt. Die Druckdifferenz zwischen den Fluidanschlüssen 10 und 11 bewirkt also eine Kraft auf das Verschlusselement 13 in Richtung des Grundkörpers 2. Diese Kraft wird von der Auflagefläche 15 aufgenommen, wobei sowohl der Grundkörper als auch das Verschlusselement 13 einem entsprechenden Druck beziehungsweise einer Spannung ausgesetzt sind. Bei der hier dargestellten Ausführungsform des Magnetventils 1 ist die Fläche der Auflagefläche 15 vergleichsweise klein, so dass auf den Grundkörper 2 und das Verschlusselement 13 ein vergleichsweise hoher Druck aufgebracht wird. Da das Verschlusselement 13 üblicherweise aus Kunststoff besteht, kann auf diese Weise eine Flächenbeanspruchung beziehungsweise Flächenbelastung auftreten, welche einer Dauerfestigkeit des Magnetventils 1 entgegensteht, da sie unter Umständen Beschädigungen an dem Verschlusselement 13 bewirken kann.
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Aus diesem Grund wird dem Grundkörper 2 in welchem die Fluidanschlüsse 11 vorliegen, ein Stützelement 17 zugeordnet, welches mit dem Grundkörper 2 verbunden ist. Dies ist in der 2 dargestellt. Das Stützelement 17 bildet eine weitere, zweite Stützfläche 18 aus, welche bündig beziehungsweise fluchtend zu der ersten Stützfläche 14 angeordnet ist. Auf diese Weise können die Stützflächen 14 und 18 gemeinsam eine Auflagefläche 15 ausbilden, welche eine größere Fläche aufweist als die erste Stützfläche 14. Bei einer solchen Ausführungsform des Magnetventils 1 wird der Druck, welcher auf das Verschlusselement 13 wirkt, welches auf der Auflagefläche 15 aufliegt, deutlich verringert. Auf diese Weise wird die Betriebsfestigkeit des Magnetventils durch die Reduzierung der Flächenbelastung des Verschlusselements 13 reduziert. Das Stützelement 17 kann daher auch als Armierungsteil bezeichnet werden.
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Wie in der 3 zu erkennen, ist das Stützelement 17 ringförmig ausgebildet und umgibt den Grundkörper 2 in Umfangsrichtung vollständig. Dabei ist das Stützelement 17 beispielsweise auf den Grundkörper 2 aufgepresst, so dass zwischen einer Innenfläche 19 des Stützelements 17 und einer Außenfläche 20 des Grundkörpers 2 eine klemmende Verbindung hergestellt ist, über welche das Stützelement 17 an dem Grundkörper 2 sicher gehalten ist.
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Dabei sind, wie bereits vorstehend ausgeführt, die erste Stützfläche 14 des Grundkörpers 2 und die zweite Stützfläche 18 des Stützelements 17 zur Bildung der Auflagefläche 15 für das Verschlusselement 13 bündig beziehungsweise fluchtend zueinander angeordnet, so dass die Auflagefläche 15 plan ausgebildet ist. Es wird deutlich, dass durch das Vorsehen des Stützelements 17 die Auflagefläche 15 im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Magnetventilen 1 deutlich vergrößert wird. Auf diese Weise kann der auf das Verschlusselement 13 wirkende Druck beziehungsweise die von diesem hervorgerufenen Spannungen in dem Verschlusselement 13 verringert werden, da die von dem Druck des Fluids verursachte Kraft auf das Verschlusselement 13 auf eine größere Fläche, nämlich die gemeinsame Fläche von den Stützflächen 14 und 18, aufgebracht wird. Derartige Magnetventile 1 können besonders vorteilhaft in Verbindung mit Fahrerassistenzeinrichtungen, beispielsweise ABS-, TCS- oder ESP-Einrichtungen, verwendet werden.