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Die Erfindung geht aus von einem zweistufigen Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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In hydraulischen Fahrzeugbremssystemen mit ESP-Funktionalität (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm), ASR-Funktionalität (ASR: Antischlupfregelung) und/oder ABS-Funktionalität (ABS: Antiblockiersystem) werden zur Fahrdynamikregelung als Magnetventile ausgeführte Ventile zum Einstellen eines Fluidstroms für unterschiedliche Funktionen eingesetzt. Diese Magnetventile dienen als technisches Bauteil dazu, einen Ein- oder Auslass von Fluiden zu kontrollieren oder die Strömungsrichtung und/oder Fluidmenge zu steuern und/oder zu regeln. Aus dem Bereich solcher hydraulischen Fahrzeugbremssysteme sind verschiedenste Systeme bekannt, bei denen ein aktiver oder teilaktiver Druckaufbau in einem Fluidaggregat bzw. Hydraulikaggregat über ein als stromlos geschlossenes zweistufiges Magnetventil ausgeführtes Hochdruckschaltventil realisiert wird, welches eine Vorstufe und eine Hauptstufe umfasst. Zweistufige Magnetventile werden vorzugsweise eingesetzt, wenn entweder hohe Volumenströme bei niedrigen Drücken oder hohe Drücke geschaltet werden müssen. Bei einer Aktivierung bzw. Betätigung gibt das zweistufige Magnetventil beispielsweise einen Strömungspfad zwischen einem Hauptbremszylinder bzw. Primärkreis und einem Pumpenelement bzw. Sekundärkreis frei. Die zweistufige Ausbildung ermöglicht auch bei hohen Differenzdrücken das Öffnen des Magnetventils bzw. das Freigeben des Strömungspfads. Der Primärkreis ist dabei an eine erste Fluidöffnung und der Sekundärkreis ist an eine zweite Fluidöffnung des zweistufigen Magnetventils angeschlossen, zwischen denen ein erstes Schließelement der Vorstufe und ein zweites Schließelement der Hauptstufe angeordnet sind.
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Aus der
DE 10 2008 001 864 A1 ist ein gattungsgemäßes zweistufiges Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe, welche eine in einem Gehäusemantel angeordnete Spulenwicklung umfasst, und einer Ventilpatrone bekannt, welche einen Polkern, einen Magnetanker, welcher in einer Ventilhülse axial zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, mindestens eine erste Fluidöffnung, mindestens eine zweite Fluidöffnung, eine Vorstufe mit einem ersten Ventilsitz und einem ersten Schließelement und eine Hauptstufe mit einem größeren zweiten Ventilsitz und einem zweiten Schließelement umfasst. Der Magnetanker ist mit dem ersten Schließelement verbunden und über ein Federelement mit dem zweiten Schließelement gekoppelt. Zwischen dem ersten Schließelement und dem zweiten Schließelement ist eine durch einen einstellbaren Vorstufenhub begrenzte Relativbewegung gegen eine Federkraft des Federelements möglich, wobei ein einstellbarer Arbeitsluftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Polkern einen Gesamthub des Magnetankers vorgibt. Die Ventilpatrone ist mit einem polkernseitigen Ende zumindest teilweise in die Magnetbaugruppe eingeführt, wobei ein oberes Ende der Magnetbaugruppe am Polkern anliegt und ein unteres Ende der Magnetbaugruppe an der Ventilhülse anliegt. Die Magnetbaugruppe erzeugt durch Bestromen der Spulenwicklung ein Magnetfeld, welches den Magnetanker gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegt. Typischerweise wird beim Öffnen des Magnetventils zuerst die Vorstufe mit kleinem Sitzdurchmesser geöffnet, indem der Magnetanker das erste Schließelement um den Vorstufenhub in Richtung Polkern aus dem ersten Ventilsitz hebt, wenn eine durch die aktuelle Druckdifferenz zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung bewirkte Fluidkraft größer als die Federkraft des Federelements ist. Anschließend wird die Hauptstufe geöffnet, indem der Magnetanker das zweite Schließelement bis zum Anschlag um den Resthub aus dem zweiten Ventilsitz hebt und gleichzeitig das erste Schließelement bis zum Anschlag um den Resthub weiter in Richtung Polkern bewegt. Nach dem Druckausgleich zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung bewegt die Federkraft des Federelements das zweite Schließelement mit dem ersten Ventilsitz um den Vorstufenhub in Richtung Polkern bis der erste Ventilsitz bzw. die Vorstufe geschlossen ist, und der zweite Ventilsitz bzw. die Hauptstufe vollständig geöffnet ist. Der Gesamthub des Magnetankers setzt sich also aus dem Vorstufenhub und dem Resthub zusammen und ist dementsprechend groß. Ist die durch die aktuelle Druckdifferenz zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung bewirkt Fluidkraft kleiner als die Federkraft des Federelements, dann bleibt die Vorstufe geschlossen und die Hauptstufe wird direkt geöffnet, indem der Magnetanker das erste Schließelement gleichzeitig mit dem zweiten Schließelement um den Gesamthub bis zum Anschlag in Richtung Polkern bewegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das zweistufige Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Gesamthub des Magnetankers reduziert ist, ohne dabei die Funktionen des Magnetventils einzuschränken. Durch die Reduzierung des Gesamthubs wird in vorteilhafter Weise ein kleinerer Arbeitsluftspalt eingestellt, so dass ein kleinerer Magnetstrom erforderlich ist, um das Magnetventil zu öffnen. Des Weiteren kann die Bauhöhe des zweistufigen Magnetventils verkürzt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein zweistufiges Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe und einer Ventilpatrone zur Verfügung, welche einen Polkern, einen Magnetanker, welcher in einer Ventilhülse durch eine von der Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft gegen die Kraft einer Rückstellfeder axial zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, mindestens eine erste Fluidöffnung, mindestens eine zweite Fluidöffnung, eine Vorstufe mit einem ersten Ventilsitz und einem ersten Schließelement und eine Hauptstufe mit einem größeren zweiten Ventilsitz und einem zweiten Schließelement umfasst. Der Magnetanker ist mit dem ersten Schließelement verbunden und über ein Federelement mit dem zweiten Schließelement gekoppelt. Zwischen dem ersten Schließelement und dem zweiten Schließelement ist eine durch einen einstellbaren Vorstufenhub begrenzte Relativbewegung gegen eine Federkraft des Federelements möglich, wobei ein einstellbarer Arbeitsluftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Polkern einen Gesamthub des Magnetankers vorgibt. Hierbei öffnet der Magnetanker während seiner Öffnungsbewegung die Vorstufe oder die Hauptstufe jeweils mit dem identischen Gesamthub, wobei der Vorstufenhub größer als der Gesamthub des Magnetankers eingestellt ist.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass entweder die Vorstufe oder die Hauptstufe mit dem jeweils selben Gesamthub geöffnet werden. Dadurch ergibt sich im unbestromten Zustand des Magnetventils in vorteilhafter Weise ein geringerer Gesamthub des Magnetankers und ein geringerer Arbeitsluftspalt zwischen dem Polkern und dem Magnetanker. Hierbei wird der mögliche Vorstufenhub minimal größer als der Gesamthub eingestellt, damit beide Stufen des Magnetventils geschlossen werden können. Vorzugsweise kann der Arbeitsluftspalt so eingestellt werden, dass der Magnetanker im bestromten Zustand direkt am Polkern anliegt. Dadurch ergibt sich im bestromten Zustand ein geringerer Haltestrom. Zudem steht durch den geringeren Arbeitsluftspalt bei gleicher Ausführung der Magnetbaugruppe eine größere Magnetkraft zum Bewegen des Magnetankers zur Verfügung, sodass geringere Schaltzeiten und eine größere schaltbarer Druckdifferenz bei niedrigerem Energiebedarf umgesetzt werden können. Zudem ergeben sich aufgrund des kürzeren Beschleunigungswegs weniger Geräusche beim Schalten des Magnetventils. Da über die Eigenschaften des Federelements ein geringerer Schwellwert für den Differenzdruck zum Öffnen der Hauptstufe festgelegt werden kann, ergibt sich beim Druckausgleich bei offener Nebenstufe ein geringerer Druckausgleichsschlag beim Öffnen der Hauptstufe.
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Bei Ausführungsform des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils kann der Vorstufenhub nur grob eingestellt werden, sodass ein fixes Voreinpressmaß ausreichend ist, um den Vorstufenhub zumindest geringfügig größer als den Gesamthub einzustellen. Dadurch kann ein aufwändiger Einstellprozess an der Fertigungslinie entfallen. Bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils in einem hydraulischen Bremssystem zwischen einem Hauptbremszylinder und einem Pumpenelement, ergeben sich keine durchflussabhängigen unterschiedlichen Strömungsquerschnitte beim Zuziehen des zweiten Schließelements und ein besseres Pedalgefühl.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen zweistufigen Magnetventils möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der Magnetanker in Abhängigkeit einer aktuellen Druckdifferenz zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung über das erste Schließelement den ersten Ventilsitz oder über das zweite Schließelement den zweiten Ventilsitz öffnen kann. Somit kann der Magnetanker das erste Schließelement aus dem ersten Ventilsitz bewegen, wenn die aktuelle Druckdifferenz zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung größer als ein Schwellwert ist. Hierbei kann das Federelement nach dem Druckausgleich zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung das zweite Schließelement aus dem zweiten Ventilsitz bewegen und die Hauptstufe öffnen und die Vorstufe schließen. Des Weiteren kann der Magnetanker bei geschlossener Vorstufe das zweite Schließelement aus dem zweiten Ventilsitz bewegen und die Hauptstufe öffnen, wenn die aktuelle Druckdifferenz zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung kleiner oder gleich dem Schwellwert ist. Der Schwellwert kann vorzugsweise über die Eigenschaften des verwendeten Federelements vorgegeben und eingestellt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Magnetventils kann die Federkraft des Federelements so vorgegeben werden, dass diese bei einer Durchströmung des zweiten Ventilsitzes in Schließrichtung größer als eine korrespondierende Fluidkraft ist und die Hauptstufe im geöffneten Zustand halten kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Magnetventils kann der erste Ventilsitz beispielsweise an einer ersten axialen Durchgangsöffnung des zweiten Schließelements angeordnet werden. Der zweite Schließkörper kann zumindest abschnittsweise in einer Vorstufenkapsel angeordnet werden, wobei der erste Ventilsitz innerhalb der Vorstufenkapsel angeordnet ist. Hierbei kann die Vorstufenkapsel an ihrem offenen Ende fest an einen Verbindungsbereich des Magnetankers angebunden werden. So kann das zweite Schließelement beispielsweise mit einem vom Magnetanker abgewandten Ende eine axiale Öffnung der Vorstufenkapsel durchgreifen und sich über das Federelement am Rand der Öffnung an der Vorstufenkapsel abstützen. Zudem kann am zweiten Schließelement ein Anschlag ausgebildet werden. Hierbei kann ein Abstand zwischen dem Anschlag des zweiten Schließelements und dem Rand der Öffnung in der Vorstufenkapsel den Vorstufenhub bestimmen. Dies ermöglicht eine einfache Einstellung des Vorstufenhubs durch Vorgabe eines voreingestellten Einpresshubs, mit welchem die Vorstufenkapsel auf den Verbindungsbereich des Magnetankers aufgepresst bzw. der Magnetanker in die Vorstufenkapsel eingepresst wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils in einem stromlos geschlossenen Zustand.
- 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils aus 1 mit geöffneter Vorstufe.
- Fig. zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils aus 1 und 2 mit geöffneter Hauptstufe und geschlossener Vorstufe.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils 1 eine Magnetbaugruppe 3 und eine Ventilpatrone 10. Die Ventilpatrone 10 umfasst einen Polkern 14, einen Magnetanker 16, welcher in einer Ventilhülse 12 durch eine von der Magnetbaugruppe 3 erzeugte Magnetkraft gegen die Kraft einer Rückstellfeder 17 axial zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, mindestens eine erste Fluidöffnung 19.1, mindestens eine zweite Fluidöffnung 19.2, eine Vorstufe 20 mit einem ersten Ventilsitz 24 und einem ersten Schließelement 26 und eine Hauptstufe 30 mit einem größeren zweiten Ventilsitz 34 und einem zweiten Schließelement 36. Der Magnetanker 16 ist mit dem ersten Schließelement 26 verbunden und über ein Federelement 28 mit dem zweiten Schließelement gekoppelt 36. Zwischen dem ersten Schließelement 26 und dem zweiten Schließelement 36 ist eine durch einen einstellbaren Vorstufenhub hV begrenzte Relativbewegung gegen eine Federkraft des Federelements 28 möglich, wobei ein einstellbarer Arbeitsluftspalt 18 zwischen dem Magnetanker 16 und dem Polkern 14 einen Gesamthub hB des Magnetankers 16 vorgibt. Hierbei öffnet der Magnetanker 16 während seiner Öffnungsbewegung die Vorstufe 20 oder die Hauptstufe 30 jeweils mit dem identischen Gesamthub hG, wobei der Vorstufenhub hV größer als der Gesamthub hG des Magnetankers 16 eingestellt ist.
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Das bedeutet, dass der Magnetanker 16 in Abhängigkeit einer aktuellen Druckdifferenz P1-P2 zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung 19.2 über das erste Schließelement 26 den ersten Ventilsitz 24 oder über das zweite Schließelement 36 den zweiten Ventilsitz 34 öffnet, wie aus 2 weiter ersichtlich ist. Hierbei bewegt der Magnetanker 16 das erste Schließelement 26 aus dem ersten Ventilsitz 24, wenn die aktuelle Druckdifferenz P1-P2 zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung 19.2 größer als ein Schwellwert ist. Nach dem Druckausgleich zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung 19.2 bewegt das Federelement 28 das zweite Schließelement 36 aus dem zweiten Ventilsitz 34 und öffnet die Hauptstufe 30 und schließt die Vorstufe 20, wie aus 3 weiter ersichtlich ist. Ist die aktuelle Druckdifferenz P1-P2 zwischen der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 und der mindestens einen zweiten Fluidöffnung 19.2 kleiner oder gleich dem Schwellwert, dann bewegt der Magnetanker 16 bei geschlossener Vorstufe 20 das zweite Schließelement 36 aus dem zweiten Ventilsitz 34 und öffnet die Hauptstufe 30, wie aus 3 ersichtlich ist. Hierbei wird das erste Schließelement 26 durch seine Verbindung zum Magnetanker 16 mitbewegt, ohne dass das erste Schließelement 26 aus dem ersten Ventilsitz 24 abgehoben wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert kann über die Eigenschaften des verwendeten Federelements 28 vorgegeben und eingestellt. Hierbei wird die Federkraft des Federelements 28 so vorgegeben, dass diese bei einer Durchströmung des zweiten Ventilsitzes 34 in Schließrichtung, d.h. von der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 in Richtung der mindestens einen zweiten Fluidöffnung 19.2, größer als eine korrespondierende Fluidkraft ist und die Hauptstufe 30 im geöffneten Zustand halten kann.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist das zweistufige Magnetventil 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel als zweistufiges stromlos geschlossenes Schaltventil ausgeführt, und kann beispielsweise als Hochdruckschaltventil in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann. In ESP-Geräten (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm) kommen im Vergleich zu ABS-Geräten (ABS: Antiblockiersystem) zwei Sonderventile zum Einsatz. Eines dieser Ventile ist ein solches Hochdruckschaltventil. Dieses Hochdruckschaltventil ermöglicht in einem ersten Fall einen Eingriff in das Bremssystem, ohne dass ein Fahrerwunsch vorliegt. Hierzu muss ein Saugpfad für eine Pumpe geöffnet werden, so dass diese anstelle des Fahrers den benötigten Druck für die Regelung bereitstellen kann. In einem zweiten Fall kann es zu einer Überschneidung zwischen Fahrerwunsch (Bremsen) und ESP-Regelung zum Stabilisieren des Fahrzeuges kommen. Hierzu muss dann dieser Pfad gegen den vom Fahrer eingebrachten Druck (Hochdruck) geöffnet werden können.
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Für diese beiden Fälle kann das dargestellte zweistufige stromlos geschlossene Magnetventil 1 eingesetzt werden, dessen Ventilsitze 24, 34 je Anwendungsfall (drucklos, großer Dichtsitz) bzw. Fahrerwunsch (Hochdruck, kleiner Dichtsitz und mit abnehmendem Hochdruck wieder großer Dichtsitz) über den beweglichen Magnetanker 16 durch Bestromen der Spulenwicklung 3.3 der Magnetbaugruppe 3 geöffnet werden können.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist die Rückstellfeder 17 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Polkern 14 und dem Magnetanker 16 angeordnet. Hierbei weist der Magnetanker 16 eine als zentrale Sacklochbohrung ausgeführte Federaufnahme auf, welche die Rückstellfeder 17 zumindest teilweise aufnimmt und führt.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilpatrone 10 im dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils 1 ein mit der Ventilhülse 12 verbundenes Ventilunterteil 19, welches als Hülse ausgeführt ist, in welche ein ringförmige Ventilkörper 32 eingepresst ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des zweistufigen Magnetventils 1 ist das zweite Schließelement 34 als Dichtbuchse 36A ausgeführt, wobei der erste Ventilsitz 24 an einer ersten axialen Durchgangsöffnung 38 des zweiten Schließelements 36 angeordnet ist. Zudem ist das zweite Schließelement 36 zumindest abschnittsweise in einer Vorstufenkapsel 22 angeordnet, wobei der erste Ventilsitz 34 innerhalb der Vorstufenkapsel 22 angeordnet ist. Die Vorstufenkapsel 22 ist an ihrem offenen Ende fest an einen Verbindungsbereich 16.1 des Magnetankers 16 angebunden. Ein Strömungsweg von der mindestens einen ersten Fluidöffnung 19.1 zur Vorstufe 20 führt durch mindestens eine Zuströmöffnung 39 in der Vorstufenkapsel 22. Zudem ist zwischen dem Magnetanker 16 und der Vorstufenkapsel 22 ein axialer Spalt 42 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Zuströmöffnungen 39 als Radialbohrungen in die Vorstufenkapsel 22 eingebracht und münden in den umlaufenden axialen Spalt 42.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist das zweite Schließelement 36 axial beweglich in der Vorstufenkapsel 22 angeordnet. Hier ist das Federelement 28 zwischen der Vorstufenkapsel 22 und dem zweiten Schließelement 36 angeordnet und im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schraubendruckfeder ausgeführt, welche das zweite Schließelement 36 in Richtung des Magnetankers 16 drückt, so dass das erste Schließelement 26 den an der axialen ersten Durchgangsöffnung 38 angeordneten ersten Ventilsitz 24 in dem in 1 dargestellten stromlos Zustand des Magnetventils 1 abdichten kann. Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist das erste Schließelement 26 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schließkugel 26A ausgebildet und fest mit dem Magnetanker 16 verbunden. Das zweite Schließelement 36 durchgreift mit einem vom Magnetanker 16 abgewandten Ende eine axiale stirnseitige Öffnung 23 der Vorstufenkapsel 22 und stützt sich über das Federelement 28 am Rand 23.1 der Öffnung 23 an der Vorstufenkapsel 22 ab. Am zweiten Schließelement 36A ist ein Anschlag 36.2 ausgebildet, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel als Anschlagschulter 36.2A ausgeführt ist. Hierbei bestimmt ein Abstand zwischen dem Anschlag 36.2 des zweiten Schließelements 36 und dem Rand 23.1 der Öffnung 23 in der Vorstufenkapsel 22 den Vorstufenhub hV.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist das Ventilunterteil 19 als Hülse ausgeführt, in welche ein ringförmige Ventilkörper 32 eingepresst ist. Der Ventilkörper 32 weist eine zweite axiale Durchgangsöffnung 33 mit einem größeren Querschnitt als die erste Durchgangsöffnung 38 im zweiten Schließelement 36 auf. An dieser zweiten Durchgangsöffnung 33 ist der zweite Ventilsitz 34 innerhalb des als Hülse ausgeführten Ventilunterteils 19 ausgebildet. Alternativ kann der zweite Ventilsitz 34 an der in den hülsenförmigen Ventilunterteil 19 eingebrachten zweiten Fluidöffnung 19.2 ausgebildet werden. Über die axiale Bewegung des zweiten Schließelementes 36 kann der zweite Ventilsitz 34 und somit die Hauptstufe 30 geöffnet und geschlossen werden. Das hülsenförmige Ventilunterteil 19 kann vorzugsweise als mehrstufiges Tiefziehteil hergestellt werden. Die Vorstufenkapsel 22 und das zweite Schließelement 36 ragen in das Ventilunterteil 19 hinein, sodass das zweite Schließelement 36 mit dem zweiten Ventilsitz 34 dichtend zusammenwirken kann. Das Ventilunterteil 19 weist an seinem freien Ende eine zweite Fluidöffnung 19.2 auf. Das Ventilunterteil 19 ist dabei in einem nicht dargestellten Fluidblock angeordnet. Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, sind mehrere erste Fluidöffnungen 19.1 als Radialbohrungen in eine Mantelfläche des Ventilunterteils 19 eingebracht. Zudem ist im Bereich der ersten Fluidöffnungen 19.1 ein Radialfilter 5 angeordnet, welcher größerer Schmutzpartikel zurückhalten kann. Das Ventil 1 kann über eine Verstemmscheibe 7 im Fluidblock verstemmt werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorstufenkapsel 22 an ihrem offenen Ende fest auf den Verbindungsbereich 16.1 des Magnetankers 16 aufgepresst. Alternativ kann die Anbindung der Vorstufenkapsel 22 an den Verbindungsbereich 16.1 des Magnetankers 16 als Schweißung oder Gewindeverband ausgeführt werden.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Magnetbaugruppe 3 einen haubenförmigen Gehäusemantel 3.1, einen Wicklungsträger 3.2, auf welchen eine Spulenwicklung 3.3 aufgebracht ist, und eine Abdeckscheibe 3.4, welche den Gehäusemantel 3.1 an seiner offenen Seite abschließt. Die Ventilpatrone 10 ist mit einem polkernseitigen Ende zumindest teilweise in die Magnetbaugruppe 3 eingeführt, wobei ein oberes Ende der Magnetbaugruppe 3 am Polkern 14 anliegt und ein unteres Ende der Magnetbaugruppe 3 an der Ventilhülse 12 anliegt.
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Die Magnetbaugruppe 3 erzeugt durch Bestromen der Spulenwicklung 33 das Magnetfeld, welches den Magnetanker 16 gegen die Kraft der Rückstellfeder 17 bewegt.
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Anstatt wie bei den herkömmlichen zweistufigen Magnetventilen den Vorstufenhub hV durchlaufen zu müssen, um die Hauptstufe 30 zu öffnen, wird bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen zweistufigen Magnetventils 1 der Gesamthub hG des Magnetankers 16 genutzt, um entweder die Vorstufe 20 oder die Hauptstufe 30 zu öffnen. Daher kann im Gegensatz zu den herkömmlichen Magnetventilen der Gesamthub hG des Magnetanker 10 so deutlich geringer eingestellt werden. Dadurch ist der Arbeitsluftspalt 18 zwischen dem Magnetanker 16 und dem Polkern 14 wesentlich kleiner, was zu deutlich größeren Magnetkräften führt. Die Federkraft des Federelements 28 wird dabei größer als bei den herkömmlichen zweistufigen Magnetventilen vorgegeben, damit beim Durchströmen des zweistufigen Magnetventils 1 in Schließrichtung das zweite Schließelement 36 nicht durch die Fluidkräfte in den zweiten Ventilsitz 34 gedrückt und die Hauptstufe 30 geschlossen wird. Die stärkerer Federkraft des Federelements 28 muss beim Öffnen jedoch überwunden werden. Dieser Mehraufwand an Kraft wird aber durch die erhöhte Magnetkraft mehr als ausgeglichen. Wie aus 2 und 3 weiter ersichtlich ist, liegt der Magnetanker 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand direkt am Polkern 14 an, sodass der Haltestrom herabgesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008001864 A1 [0003]
