Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Magnetventil nach dem Anspruch 17 und ein Verfahren nach dem Anspruch 18.

In der EP 2 630 647 A2 ist bereits ein elektromagnetischer Aktor mit zumindest einem Magnetkernelement, mit einem, relativ zu dem Magnetkernelement beweglich gelagerten, Magnetankerelement, welches eine Aufnahmeausnehmung ausbildet, und mit einer Rückstellfeder, welche dazu vorgesehen ist, das Magnetkernelement und das Magnetankerelement voneinander wegzudrücken, wobei das Magnetankerelement eine innerhalb der Aufnahmeausnehmung angeordnete Angriffsfläche aufweist, an welcher ein erstes Ende der Rückstellfeder abgestützt ist, vorgeschlagen worden. Dadurch, dass in der EP 2 630 647 A2 ein Elastomerdämpfer, welcher ein Magnetfeld nicht effektiv leiten kann, in einem Außendurchmesserbereich des Magnetankerelements angeordnet ist, kann zu einer Erhöhung einer von dem Aktor bereitgestellten Magnetkraft lediglich ein Durchmesser der Rückstellfeder reduziert werden, womit eine erhöhte Knickneigung der Rückstellfeder einhergeht, was zu unerwünschten, eine Lebensdauer beeinträchtigenden, mechanischen Querkräften führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich eines Magnetfeldflusses, insbesondere hinsichtlich einer Minimierung von Querkräften, bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 , 17 und 18 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung, insbesondere einer elektromagnetischen Ventilvorrichtung, mit zumindest einem Magnetkernelement, mit einem, relativ zu dem Magnetkernelement beweglich gelagerten, Magnetankerelement, welches eine Aufnahmeausnehmung ausbildet, und mit einer Rückstellfeder, welche dazu vorgesehen ist, das Magnetkernelement und das Magnetankerelement, insbesondere in Axialrichtung des Magnetankerelements und/oder einer Magnetspule der elektromagnetischen Aktorvorrichtung, voneinander wegzudrücken, wobei das Magnetankerelement eine innerhalb der Aufnahmeausnehmung angeordnete Angriffsfläche aufweist, an welcher ein erstes Ende der Rückstellfeder abgestützt ist.

Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Es wird vorgeschlagen, dass die elektromagnetische Aktorvorrichtung ein Dämpfungselement aufweist, welches zwischen dem Magnetkernelement und dem Magnetankerelement angeordnet ist und welches einen Federsitz ausbildet, an dem ein, dem ersten Ende gegenüberliegendes, zweites Ende der Rückstellfeder abgestützt ist. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter Magnetfluss erreicht werden. Vorteilhaft kann ein Magnetfluss in dem Außendurchmesserbereich des Magnetankers ermöglicht werden, insbesondere indem der Außendurchmesserbereich des Magnetankers frei von einem Dämpfungselement ausgebildet werden kann. Vorteilhaft weist die Aktorvorrichtung einen Außendurchmesserbereich des Magnetankerelements und des Magnetkernelements auf, welcher vollständig für eine Magnetflussleitung zur Verfügung steht. Dadurch kann vorteilhaft eine relativ hohe Magnetkraft erreicht werden, insbesondere da eine Magnetflussleitung mit wachsendem Außendurchmesser zunimmt. Damit kann, insbesondere im Vergleich mit der EP 2 630 647 A2, vorteilhaft eine gesamte Magnetkraft bereits bei gleichbleibenden Ankerabmessungen wesentlich erhöht werden. Vorteilhaft kann eine knicksichere Auslegung der Rückstellfeder, insbesondere auch bei höheren Anforderungen an die zu erreichenden Magnetkräfte, erleichtert und/oder ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Verkürzung der Rückstellfeder und/oder eine tiefere Anordnung der Rückstellfeder in einem Inneren der Aufnahmeausnehmung des Magnetankerelements ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft die Rückstellfeder derart im Magnetankerelement platziert werden, dass durch die Rückstellfeder eine teilweise (mechanische) Kompensation von potentiell auftretenden (magnetischen) Querkräften erreicht werden kann. Vorteilhaft kann dadurch ein besonders geringer tribologischer Verschleiß und somit insbesondere eine hohe Lebensdauer erreicht werden.

Unter einer „elektromagnetischen Aktorvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine durch eine Magnetspule antreibbare Aktorvorrichtung verstanden werden. Insbesondere bildet die elektromagnetische Aktorvorrichtung zumindest einen Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines elektromagnetischen Aktors aus. Vorteilhaft ist die elektromagnetische Aktorvorrichtung zumindest zu einer Verwendung in einem Ventil, insbesondere einem pneumatischen Schaltventil und/oder einem (stromlos geschlossenen) 2/2- Wegeventil, vorgesehen. Insbesondere ist die elektromagnetische Aktorvorrichtung durch die erreichte Minimierung des Einflusses magnetischer Querkräfte auf die Bewegung des Magnetankerelements besonders für elektromagnetische Aktoren mit besonders hohen Anforderungen an eine Energieeffizienz und/oder an eine Lebensdauer geeignet. Insbesondere bildet das Magnetkernelement zumindest einen dem Magnetankerelement zugewandten Teil eines Magnetkerns aus. Vorzugsweise bildet das Magnetkernelement den Magnetkern vollständig aus. Insbesondere ist das Magnetkernelement unbeweglich und/oder stationär. Vorzugsweise ist das Magnetkernelement unbeweglich und/oder stationär relativ zu einem Gehäuse der elektromagnetischen Aktorvorrichtung und/oder relativ zu einer Magnetspule der elektromagnetischen Aktorvorrichtung angeordnet. Insbesondere bildet das Magnetkernelement zusammen mit der Magnetspule eine Induktivität aus. Vorzugsweise besteht das Magnetkernelement zumindest überwiegend aus einem weichmagnetischen Werkstoff mit einer hohen magnetischen Sättigungsflussdichte (z.B. > 1T) und mit einer hohen magnetischen Permeabilität (z.B. > 3000). Beispielsweise besteht das Magnetkernelement zumindest überwiegend aus einem Weicheisen und/oder aus einer SiFe-, einer NiFe-, einer CoFe- oder einer AlFe-Legierung. Insbesondere ist das Magnetankerelement dazu vorgesehen, den magnetischen Fluss der Magnetfeldspule zu bündeln und zu führen.

Ferner soll unter einem „Magnetankerelement“ ein Bauteil verstanden werden, welches bei einem Betrieb der elektromagnetischen Aktorvorrichtung dazu vorgesehen ist, eine Bewegung auszuüben, welche die Funktion des Aktors bestimmt, beispielsweise eine Änderung einer Ventilstellung. Insbesondere bildet das Magnetankerelement zumindest einen dem Magnetkernelement zugewandten Teil eines Magnetankers aus. Vorzugsweise bildet das Magnetankerelement den Magnetanker vollständig aus. Vorzugsweise ist das Magnetankerelement mittels eines magnetischen Signals, insbesondere eines Magnetfelds, beeinflussbar. Insbesondere ist das Magnetankerelement dazu vorgesehen, in Reaktion auf ein magnetisches Signal eine Bewegung, insbesondere eine Linearbewegung, auszuführen. Insbesondere besteht das Magnetankerelement dabei zumindest teilweise aus einem magnetisch aktiven, insbesondere (ferro-) magnetischen und/oder magnetisierbaren, Material, vorteilhaft aus Eisen und/oder weichmagnetischem Stahl. Insbesondere bildet das Ankerelement einen Tauchanker bzw. einen Tauchkern eines Aktors, insbesondere eines Hubmagneten, aus, welcher insbesondere zumindest innerhalb eines Inneren der Magnetspule, insbesondere der Hohlspule, bewegbar ist. Insbesondere ist die Magnetspule dazu vorgesehen, das Magnetfeld zu erzeugen, welches dazu vorgesehen ist, mit dem Ankerelement wechselzuwirken und/oder das Ankerelement in Richtung der Axialrichtung des Magnetankerelements, insbesondere der Längsmittelachse der Magnetspule, zu beschleunigen. Insbesondere ist die Aufnahmeausnehmung als eine parallel zu der Axialrichtung des Magnetankerelements verlaufende Vertiefung und/oder Durchdringung zumindest des Magnetankerelements ausgebildet. Insbesondere kann die Aufnahmeausnehmung entlang der Axialrichtung wechselnde oder variable Durchmesser aufweisen. Insbesondere ist die Aufnahmeausnehmung dazu vorgesehen, neben der Rückstellfeder weitere Bauteile der elektromagnetischen Aktorvorrichtung aufzunehmen, beispielsweise zumindest einen Teil des Dämpfungselements oder zumindest einen Teil eines Ventilsitzelements.

Insbesondere ist die Aufnahmeausnehmung zentral in dem Magnetankerelement angeordnet. Vorzugsweise ist die Aufnahmeausnehmung zumindest in einem Bereich, in dem die Rückstellfeder angeordnet ist, rohr- oder schlauchförmig, beispielsweise als eine Bohrung, ausgebildet. Insbesondere umfasst die Aufnahmeausnehmung einen Rückstellfeder-Aufnahmebereich, welcher vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der an einen Außendurchmesser der Rückstellfeder angepasst ist (z.B. höchstens 5 % größer ist). Insbesondere umfasst die Aufnahmeausnehmung die Angriffsfläche, welche einen in einem Inneren des Magnetankerelements liegenden Federsitz ausbildet. Insbesondere ist der im Inneren des Magnetankerelements angeordnete Federsitz einstückig, vorzugsweise monolithisch, mit dem Magnetankerelement ausgebildet. Insbesondere bildet die Angriffsfläche für die Rückstellfeder einen Federsitz des Magnetankerelements aus.

Insbesondere ist die Rückstellfeder als eine Spiralfeder, vorzugsweise eine Spiraldruckfeder, ausgebildet. Insbesondere ist die Rückstellfeder zwischen dem Federsitz des Magnetankerelements und dem Federsitz des Dämpfungselements eingespannt. Vorzugsweise befindet sich die Rückstellfeder in allen Betriebszuständen der elektromagnetischen Aktorvorrichtung in einem vorgespannten Zustand. Insbesondere stellt ein Betriebszustand der elektromagnetischen Aktorvorrichtung, in dem das Ventilsitzelement auf einem Ventilsitz aufliegt, den Betriebszustand dar, in welchem die Rückstellfeder maximal entspannt ist. Insbesondere stellt ein Betriebszustand der elektromagnetischen Aktorvorrichtung, in dem das Magnetankerelement an dem Dämpfungselement anliegt, den Betriebszustand dar, in welchem die Rückstellfeder maximal gespannt ist. Das Dämpfungselement ist insbesondere in Axialrichtung des Magnetankerelements zwischen dem Magnetkernelement und dem Magnetankerelement angeordnet. Das Dämpfungselement ist insbesondere dazu vorgesehen, Berührungen zwischen dem Magnetankerelement und dem Magnetkernelement in der Axialrichtung des Magnetankerelements zu unterbinden. Das Dämpfungselement ist insbesondere dazu vorgesehen, metallische Anschläge zwischen dem Magnetankerelement und dem Magnetkernelement zu verhindern. Das Dämpfungselement weist insbesondere zumindest in einem dem Magnetankerelement zugewandten Teilbereich ein Elastizitätsmodul (bei 20°C) von weniger als 10 GPa, vorzugsweise weniger als 5 GPa und bevorzugt weniger als 2 GPa auf. Das Dämpfungselement weist vorzugsweise eine durchgehende Ausnehmung, insbesondere Bohrung, auf. Die durchgehende Ausnehmung ist vorzugsweise zentral in dem Dämpfungselement angeordnet.

Insbesondere umfasst die elektromagnetische Aktorvorrichtung einen Steuerkonus, wie er beispielsweise bereits aus der DE 198 48 919 A1 oder aus der EP 2 630 647 A2 bekannt ist. Der Steuerkonus ist dazu vorgesehen, bei einer Bewegung des Magnetankerelements einen zumindest teilweisen Überlapp von Magnetankerelement und Magnetkernelement zu erzeugen. Der Steuerkonus umfasst vorzugsweise einen dem Magnetkernelement zugeordneten ersten Steuerkonusteil, welcher als eine axial von einer dem Magnetankerelement zugewandten Seite des Magnetkernelements hervorstehende, insbesondere ringförmige, Erhebung ausgebildet ist. Der Steuerkonus umfasst vorzugsweise einen dem Magnetankerelement zugeordneten zweiten Steuerkonusteil, welcher als eine in Axialrichtung erstreckte Ausnehmung in dem Magnetankerelement, die vorzugsweise zugleich einen Teil der Aufnahmeausnehmung ausbildet, ausgebildet ist. Insbesondere ist denkbar, dass die Zuordnung der Steuerkonusteile zu Magnetankerelement und Magnetkernelement auch umgekehrt sein könnte. Der erste Steuerkonusteil ist insbesondere dazu vorgesehen, bei einer Stellbewegung des Magnetankers zumindest teilweise in den zweiten Steuerkonusteil einzugreifen. Vorzugsweise sind dabei Seitenflächen der überlappenden Steuerkonusteile relativ zu der Axialrichtung, bevorzugt in zueinander gegensätzliche Richtungen, angewinkelt. Dadurch können vorteilhaft bei der Stellbewegung des Magnetankerelements auftretende magnetische Querkräfte, welche zu einer unerwünschten Drehbewegung des Magnetankerelements führen können, wesentlich reduziert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Rückstellfeder ein Durchmesser-Längen- Verhältnis von wenigstens 0,35, vorzugsweise von wenigstens 0,4 und bevorzugt von wenigstens 0,45 aufweist, wobei ein zur Berechnung des Durchmesser- Längen-Verhältnisses relevanter Durchmesser durch einen Mittelwert eines Außendurchmessers der Rückstellfeder und eines Innendurchmessers der Rückstellfeder gebildet ist und wobei vorzugsweise eine zur Ermittlung des Durchmesser-Längen-Verhältnisses relevante Länge eine Länge der Rückstellfeder in einem in der Aktorvorrichtung montierten, insbesondere vorgespannten, Zustand der Rückstellfeder, bevorzugt in dem in der Aktorvorrichtung montierten Zustand der Rückstellfeder, in dem ein Ventilsitzelement des Magnetankerelements auf einem Ventilsitz eines die Aktorvorrichtung umfassenden Magnetventils aufsitzt (vgl. auch Fig. 1 ), ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Knicksicherheit der Feder gewährleistet werden, wodurch insbesondere geringe Lagerkräfte und ein geringer tribologischer Verschleiß, welcher bei einer nicht-knicksicheren Rückstellfeder beispielsweise durch Verkippungen des Magnetankerelements aus einer zu der Axialrichtung der Magnetspule parallelen Lage auftreten kann, erreicht werden können. Bevorzugt liegt das Durchmesser-Längen-Verhältnis der Rückstellfeder bei höchstens 1 ,0. Insbesondere weist die Aufnahmeausnehmung eine, insbesondere minimale, Quererstreckung senkrecht zu der Axialrichtung auf, die wenigstens 30 %, vorzugsweise wenigstens 35 %, bevorzugt wenigstens 40 % und besonders bevorzugt höchstens 50 % einer maximalen Quererstreckung des Magnetankerelements beträgt. Insbesondere weist die Rückstellfeder ein knicksicheres Durchmesser-Längen-Verhältnis von wenigstens 0,35 auf.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass ein Quotient, welcher gebildet ist aus einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Rückstellfeder und dem Innendurchmesser der Rückstellfeder und aus einer Länge der Rückstellfeder größer ist als 0,85, vorzugsweise größer ist als 1 ,0 und bevorzugt größer ist als 1 ,1 , wobei vorzugsweise die zur Ermittlung des Quotienten relevante Länge die Länge der Rückstellfeder in dem in der Aktorvorrichtung montierten, insbesondere vorgespannten, Zustand der Rückstellfeder, bevorzugt in dem in der Aktorvorrichtung montierten Zustand der Rückstellfeder, in dem ein Ventilsitzelement des Magnetankerelements auf einem Ventilsitz eines die Aktorvorrichtung umfassenden Magnetventils aufsitzt (vgl. auch Fig. 1 ), ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Knicksicherheit der Feder gewährleistet werden, wodurch insbesondere geringe Lagerkräfte und ein geringer tribologischer Verschleiß erreicht werden können. Bevorzugt liegt der Quotient bei höchstens 2,0. Insbesondere ist die Rückstellfeder zumindest zu einem Großteil aus einem Stahldraht ausgebildet. Vorzugsweise ist die Rückstellfeder zumindest zu einem Großteil aus einem Drahtmaterial mit einer Drahtstärke von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1 ,2 mm und bevorzugt höchstens 2 mm ausgebildet. Unter einem Großteil soll insbesondere zumindest 66 %, vorzugsweise zumindest 80 % und bevorzugt zumindest 95 % verstanden werden. Insbesondere weist die knicksichere Rückstellfeder ein Durchmesser-Längen-Verhältnis von wenigstens 0,35 bei einer Drahtstärke von wenigstens 1 mm auf.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement in einem relativ zur Axialrichtung des Magnetankerelements und/oder des Magnetkernelements gesehen, insbesondere zu einer Zentralachse der elektromagnetischen Aktorvorrichtung gesehen, radial innenliegenden Zentralbereich des Magnetankerelements und/oder des Magnetkernelements angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter Magnetfluss erreicht werden. Vorteilhaft kann ein Magnetfluss in dem Außendurchmesserbereich des Magnetankers ermöglicht werden, insbesondere indem der Außendurchmesserbereich des Magnetankers frei von einem Dämpfungselement ausgebildet werden kann. Insbesondere erstreckt sich der radial innenliegende Zentralbereich des Magnetankerelements und/oder des Magnetkernelements auf wenigstens 25 %, vorzugsweise auf wenigstens 33 %, vorteilhaft auf wenigstens 40 %, bevorzugt auf wenigstens 50 % und besonders bevorzugt auf höchstens 66 % einer gesamten, insbesondere minimalen, Radialerstreckung des Magnetankerelements und/oder des Magnetkernelements.

Wenn das Dämpfungselement, insbesondere in allen möglichen Betriebszuständen des Magnetankerelements, zumindest teilweise in der Aufnahmeausnehmung angeordnet ist, kann vorteilhaft ein besonders tiefliegender, insbesondere besonders weit in das Magnetankerelement versenkter, dem Dämpfungselement zugeordneter Federsitz erreicht werden. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders stabilisierende Wirkung der Rückstellfeder gegen Verkippungen des Magnetankerelements erreicht werden. Insbesondere ist zumindest ein Teil des Dämpfungselements in zumindest einem Betriebszustand des Magnetankerelements in dem Rückstellfeder- Aufnahmebereich der Aufnahmeausnehmung angeordnet. Insbesondere ist zumindest ein, insbesondere weiterer, Teil des Dämpfungselements in zumindest einem Betriebszustand des Magnetankerelements, vorzugsweise in allen möglichen Betriebszuständen des Magnetankerelements, in einem von dem Rückstellfeder-Aufnahmebereich der Aufnahmeausnehmung verschiedenen Bereich der Aufnahmeausnehmung angeordnet.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement innerhalb der Aufnahmeausnehmung, insbesondere relativ zu dem Magnetankerelement, bewegbar ist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Dämpfung erreicht werden. Vorzugsweise ist ein maximaler Außenradius des Dämpfungselements kleiner als ein minimaler Innenradius des zur teilweisen Aufnahme des Dämpfungselements vorgesehenen Bereichs der Aufnahmeausnehmung, welcher verschieden ist von dem Rückstellfeder-Aufnahmebereich. Insbesondere ist das Dämpfungselement entlang der Axialrichtung relativ zu dem Magnetankerelement bewegbar. Insbesondere ist das Dämpfungselement zumindest im Wesentlichen unbeweglich relativ zu dem Magnetkernelement angeordnet. Insbesondere ist das Magnetankerelement relativ zu dem Dämpfungselement bewegbar, wobei sich die Aufnahmeausnehmung während einer Bewegung des Magnetankerelements auf das Magnetkernelement hin, zumindest teilweise über das Dämpfungselement stülpt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Magnetkernelement eine weitere Aufnahmeausnehmung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das Dämpfungselement derart aufzunehmen, dass es gegen Radialbewegungen zumindest im Wesentlichen gesichert ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Dämpfung optimiert werden, insbesondere indem eine exakte Zentrierung des Dämpfungselements um die Axialrichtung erreicht werden kann und/oder indem ein Wackeln des Dämpfungselements in Radialrichtung unterbunden werden kann. Insbesondere verläuft die Radialrichtung senkrecht zur Axialrichtung durch die Axialrichtung. Insbesondere ist das Dämpfungselement mittels einer Übergangspassung oder mittels einer leichten Presspassung in die weitere Aufnahmeausnehmung eingepasst. Darunter, dass das Dämpfungselement „im Wesentlichen gegen Radialbewegungen gesichert ist“, soll insbesondere verstanden werden, dass ein radiales Spiel des Dämpfungselements relativ zu dem Magnetkernelement kleiner ist als 1 % eines maximalen Durchmessers des Dämpfungselements in der Radialrichtung.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Federsitz des Dämpfungselements von dem Magnetkernelement aus gesehen in der Axialrichtung (des Magnetkernelements und/oder des Magnetankerelements), insbesondere in einem Betriebszustand des Magnetankerelements, in dem das Rückstellelement maximal entspannt ist, vorzugsweise in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements, unterhalb eines dem Magnetkernelement zugewandten Endes des Magnetankerelements angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein besonders tiefliegender, insbesondere besonders weit in das Magnetankerelement versenkter, dem Dämpfungselement zugeordneter Federsitz erreicht werden. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders stabilisierende Wirkung der Rückstellfeder gegen Verkippungen des Magnetankerelements erreicht werden. Insbesondere bilden ausschließlich Zustände, in der die elektromagnetische Aktorvorrichtung vollständig montiert und einsatzbereit ist, Betriebszustände des Magnetankerelements aus. Insbesondere ist der Federsitz des Dämpfungselements, insbesondere in einem Betriebszustand des Magnetankerelements, in dem das Rückstellelement maximal entspannt ist, vorzugsweise in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements, um eine Strecke in Axialrichtung in das Magnetankerelement versenkt, welche wenigstens 3 %, vorzugsweise wenigstens 5 %, bevorzugt 7 % und besonders bevorzugt höchstens 25 % einer gesamten Längserstreckung des Magnetankerelements in Axialrichtung beträgt. Insbesondere ist der Federsitz des Dämpfungselements, insbesondere in einem Betriebszustand des Magnetankerelements, in dem das Rückstellelement maximal entspannt ist, vorzugsweise in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements, um eine Strecke in Axialrichtung in das Magnetankerelement versenkt, welche wenigstens 8 %, vorzugsweise wenigstens 10 %, bevorzugt 13 % und besonders bevorzugt höchstens 33 % einer gesamten senkrecht zu der Axialrichtung verlaufenden Quererstreckung des Magnetankerelements beträgt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildet ist. Dadurch können vorteilhafte Dämpfungseigenschaften erreicht werden. Beispielsweise ist das Elastomer als ein Vulkanisat eines Naturkautschuks oder als ein Vulkanisat eines Silikonkautschuks ausgebildet. Bevorzugt ist das Elastomer als ein synthetisches Elastomer ausgebildet (z.B. SBR, BR, NBR, CR, SI, EPDM, o.ä.). Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement als ein mehrteiliges Bauteil mit zumindest zwei Komponenten oder als ein Verbundbauteil mit zumindest zwei Komponenten ausgebildet ist, wobei eine erste Komponente des mehrteiligen Bauteils oder des Verbundbauteils aus dem Elastomer ausgebildet ist und zumindest teilweise an einem, einer Anschlagsfläche des Magnetankerelements zugewandten Bereich, insbesondere Außenbereich, des Dämpfungselements angeordnet ist. Dadurch können vorteilhaft besonders gute Dämpfungseigenschaften erreicht werden. Die zumindest zwei Komponenten des mehrteiligen Bauteils können miteinander verklebt, verschweißt, verpresst, vergossen oder anderweitig miteinander verbunden sein. Alternativ könnten die zwei Komponenten des mehrteiligen Bauteils jedoch auch frei von einer festen Verbindung miteinander, beispielsweise lediglich nebeneinander angeordnet, ineinander gestülpt angeordnet oder übereinandergestapelt, sein. Das Verbundbauteil ist vorzugsweise mittels eines Mehrkomponenten- Spritzgussverfahrens hergestellt. Alternativ kann das Dämpfungselement jedoch selbstverständlich auch vollständig nur aus einer einzigen Komponente, beispielsweise aus einem Elastomer, ausgebildet sein.

Wenn zudem eine zweite Komponente des als mehrteiliges Bauteil oder als Verbundbauteil ausgebildeten Dämpfungselements aus einem Material ausgebildet ist, welches wesentlich härter ist als der Elastomer der ersten Komponente und zumindest teilweise in einem Bereich des Dämpfungselements um den Federsitz für die Rückstellfeder, insbesondere auf einer der Rückstellfeder zugewandten Seite des Dämpfungselements, angeordnet ist, kann vorteilhaft ein sicherer und fester Federsitz bei gleichzeitig guten Dämpfungseigenschaften durch das Dämpfungselement bereitgestellt werden. Insbesondere ist die zweite Komponente aus einem Metall, beispielsweise einem Aluminium, oder aus einem Hartkunststoff ausgebildet. Insbesondere bildet die zweite Komponente den Federsitz aus. Insbesondere weist das Dämpfungselement ein Federführungselement auf. Insbesondere ist das Federführungselement dazu vorgesehen, ein, insbesondere radiales, Verrutschen der Rückstellfeder relativ zu dem Dämpfungselement zu verhindern. Insbesondere ist der Federsitz des Dämpfungselements rund um das Federführungselement angeordnet. Insbesondere greift das Federführungselement im montierten Zustand der elektromagnetischen Aktorvorrichtung zumindest teilweise in ein Inneres der als Spiraldruckfeder ausgebildeten Rückstellfeder ein. Insbesondere ist ein Teil der Rückstellfeder im montierten Zustand der elektromagnetischen Aktorvorrichtung um das Federführungselement herum gewunden. Insbesondere weist das Material der zweiten Komponente ein Elastizitätsmodul (bei 20°C) von mehr als 5 GPa, vorteilhaft von mehr als 10 GPa, vorzugsweise von mehr als 40 GPa und bevorzugt von mehr als 69 Gpa auf. Alternativ könnte die erste Komponente auch auf einer dem Magnetkernelement zugewandten Seite des Dämpfungselements angeordnet sein, während die zweite Komponente auf einer dem Magnetankerelement zugewandten Seite des Dämpfungselements angeordnet ist.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass ein radial, insbesondere in der Radialrichtung, außenliegender Teil des Magnetankerelements, welcher sich insbesondere über zumindest 20 %, vorzugsweise über zumindest 30 % und bevorzugt über zumindest 35 % einer gesamten Radialerstreckung des Magnetankerelements erstreckt, zumindest auf einer dem Magnetkernelement zugewandten Seite frei von Bedeckungselementen, wie Dämpfungselementen, ist. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter Magnetfluss erreicht werden. Vorteilhaft kann ein Magnetfluss in dem Außendurchmesserbereich des Magnetankers ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft eine relativ hohe Magnetkraft der elektromagnetischen Aktorvorrichtung erreicht werden, insbesondere da eine Magnetflussleitung mit wachsendem Außendurchmesser zunimmt. Vorzugsweise ist ein Zwischenraum zwischen den radial, insbesondere in der Radialrichtung, außenliegenden und zueinander gegenüberliegenden Teilen des Magnetankerelements und des Magnetkernelements frei von Elementen oder Bauteilen, welche eine Magnetfeldführung wesentlich beeinträchtigen oder behindern. Vorzugsweise ist der Zwischenraum zwischen den radial, insbesondere in der Radialrichtung, außenliegenden und zueinander gegenüberliegenden Teilen des Magnetankerelements und des Magnetkernelements gasgefüllt, beispielsweise luftgefüllt, oder vakuumiert.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Großteil eines Überlappungsabschnitts des Magnetankerelements, welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand des Magnetankerelements zumindest einen Teil des Magnetkernelements in Radialrichtung zu umschließen, auf zumindest einer dem Magnetkernelement zugewandten Seite frei von Bedeckungselementen, wie Dämpfungselementen, ist. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter Magnetfluss erreicht werden.

Ferner wird in einem Aspekt der Erfindung, welcher für sich alleine genommen, oder auch in Kombination mit zumindest einem, insbesondere in Kombination mit einem, insbesondere in Kombination mit beliebig vielen der übrigen Aspekte der Erfindung betrachtet werden kann, vorgeschlagen, dass die Rückstellfeder zumindest in dem Betriebszustand des Magnetankerelements, in dem die Rückstellfeder maximal entspannt ist, vorzugsweise in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements, vollständig innerhalb der Aufnahmeausnehmung des Magnetankerelements angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders stabilisierende Wirkung der Rückstellfeder gegen Verkippungen des Magnetankerelements erreicht werden. Insbesondere ist das zweite Ende der Rückstellfeder in der Axialrichtung des Magnetankerelements, insbesondere von dem Magnetkernelement aus gesehen, unterhalb eines dem Magnetkernelement zugewandten Endes des Magnetankerelements, insbesondere unterhalb einer dem Magnetkernelement zugewandten Endfläche des Magnetankerelements, angeordnet. Insbesondere ist der Federsitz des Dämpfungselements und der Federsitz des Magnetankerelements innerhalb der Aufnahmeausnehmung des Magnetankerelements angeordnet.

Außerdem wird in einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher für sich alleine genommen, oder auch in Kombination mit zumindest einem, insbesondere in Kombination mit einem, insbesondere in Kombination mit beliebig vielen der übrigen Aspekte der Erfindung betrachtet werden kann, vorgeschlagen, dass die Angriffsfläche für die Rückstellfeder, insbesondere der durch das Magnetankerelement innerhalb der Aufnahmeausnehmung gebildete Federsitz für das erste Ende der Rückstellfeder, durch den theoretischen Ankerdrehpunkt des Magnetankerelements verläuft und/oder angeordnet ist oder von dem Magnetkernelement aus gesehen unterhalb des theoretischen Ankerdrehpunkts des Magnetankerelements verläuft und/oder angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders stabilisierende Wirkung der Rückstellfeder gegen Verkippungen des Magnetankerelements erreicht werden. Der theoretische Ankerdrehpunkt ist gebildet durch einen Mittelpunkt zweier diametral gegenüberliegender äußerster Berührpunkte des Magnetankerelements, wobei die äußersten Berührpunkte als die Oberflächenpunkte des Magnetankerelements ausgebildet sind, an denen das Magnetankerelement eine gedachte oder reale, das Magnetankerelement in Umfangsrichtung, insbesondere zylindrisch, umschließende Magnetankerführung, beispielsweise ein Polrohr der elektromagnetischen Aktorvorrichtung, zuerst berührt, wenn das Magnetankerelement aus einer Position, in der eine Axialrichtung des Magnetankerelements und eine vorgesehene Stellrichtung des Magnetankerelements parallel verlaufen, herausgedreht wird, insbesondere um eine senkrecht zu der vorgesehenen Stellrichtung des Magnetankerelements und/oder zu einer Axialrichtung der Magnetspule verlaufende Drehachse gedreht wird.

Alternativ oder zusätzlich wird in einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher für sich alleine genommen, oder auch in Kombination mit zumindest einem, insbesondere in Kombination mit einem, insbesondere in Kombination mit beliebig vielen der übrigen Aspekte der Erfindung betrachtet werden kann, vorgeschlagen, dass die Angriffsfläche für die Rückstellfeder, insbesondere der durch das Magnetankerelement innerhalb der Aufnahmeausnehmung gebildete Federsitz für das erste Ende der Rückstellfeder, von dem Magnetkernelement aus gesehen in einer, insbesondere in Bezug auf eine maximale Gesamterstreckung des Magnetankerelements gesehenen, unteren Hälfte des Magnetankerelements, vorzugsweise einer von dem Magnetkernelement wegweisenden Hälfte des Magnetankerelements verläuft und/oder angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders stabilisierende Wirkung der Rückstellfeder gegen Verkippungen des Magnetankerelements erreicht werden.

Außerdem wird das Magnetventil, insbesondere ein 2/2-Wege-Magnetventil, vorzugsweise ein 2/2-Wege-NC („normally closed“)-Magnetventil, mit der elektromagnetischen Aktorvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann insbesondere ein Ventil mit vorteilhaften Ventileigenschaften, beispielsweise mit einer besonders hohen Lebensdauer und/oder mit einem besonders geringen Energiebedarf, erreicht werden. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Magnetventil mit der elektromagnetischen Aktorvorrichtung als ein von einem 2/2-Wege-Magnetventil verschiedenes Magnetventil, z.B. ein 3/2-Wege-Magnetventil, ausgebildet ist.

Des Weiteren wird ein Verfahren zu einem Betrieb der elektromagnetischen Aktorvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann insbesondere ein Ventil mit vorteilhaften Ventileigenschaften, beispielsweise mit einer besonders hohen Lebensdauer und/oder mit einem besonders geringen Energiebedarf, erreicht werden.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Aktorvorrichtung, das erfindungsgemäße Magnetventil und das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße elektromagnetische Aktorvorrichtung, das erfindungsgemäße Magnetventil und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen, Verfahrensschritten und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils mit einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Magnetankerelements und einer Rückstellfeder der elektromagnetischen Aktorvorrichtung und

Fig. 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens mit der elektromagnetischen Aktorvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils 60. Das Magnetventil 60 ist als ein 2/2-NC-Wegesitzventil ausgebildet. Das Magnetventil 60 kann beispielsweise zu einem Einsatz im Kraftfahrzeugbereich vorgesehen sein. Das Magnetventil 60 umfasst einen Arbeitsanschluss 66. Das Magnetventil 60 umfasst einen Versorgungsanschluss 68. Das Magnetventil 60 steuert eine Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss 66 und dem Versorgungsanschluss 68. Das Magnetventil 60 weist einen Ventilsitz 70 auf. Der Ventilsitz 70 ist dazu vorgesehen, mit einem Ventilsitzelement 88 eines Magnetankerelements 12 wechselzuwirken. Das Ventilsitzelement 88 ist als eine Ventildichtung ausgebildet. Das Ventilsitzelement 88 ist dazu vorgesehen, dichtend auf den Ventilsitz 70 aufzusitzen. Bei einem dichtenden Aufsitzen des Ventilsitzelements 88 auf dem Ventilsitz 70 ist der Arbeitsanschluss 66 geschlossen. Bei einem dichtenden Aufsitzen des Ventilsitzelements 88 auf dem Ventilsitz 70 ist ein Pfad zwischen dem Arbeitsanschluss 66 und dem Versorgungsanschluss 68 geschlossen. Bei einem Entfernen des Ventilsitzelements 88 von dem Ventilsitz 70 ist der Pfad zwischen dem Arbeitsanschluss 66 und dem Versorgungsanschluss 68 geöffnet.

Das Magnetventil 60 weist eine elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 auf. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 ist als eine Ventilvorrichtung ausgebildet. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist eine Magnetspule 72 auf. Die Magnetspule 72 ist als eine Hohlspule ausgebildet. Die Magnetspule 72 umfasst ein Spulenträgerelement 76. Die Magnetspule 72 umfasst Spulenwicklungen 74. Die Spulenwicklungen 74 sind mehrfach um das Spulenträgerelement 76 gewickelt. Die Magnetspule 72 weist eine Axialrichtung 36 auf. Die Axialrichtung 36 der Magnetspule 72 verläuft zentral durch ein Inneres 82 der Magnetspule 72, insbesondere durch ein Wicklungszentrum der Spulenwicklungen 74. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist ein Magnetkernelement 10 auf. Das Magnetkernelement 10 bildet einen Magnetkern der elektromagnetischen Aktorvorrichtung 62 zumindest teilweise aus. Das Magnetkernelement 10 ist unbeweglich relativ zu der Magnetspule 72 gelagert. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist ein Gehäuse 78 auf. Das Gehäuse 78 umschließt die Magnetspule 72 zumindest zu einem Großteil. Die Magnetspule 72 ist relativ zu dem Gehäuse 78, vorzugsweise an dem Gehäuse 78, fixiert. Das Magnetkernelement 10 ist relativ zu dem Gehäuse 78, vorzugsweise an dem Gehäuse 78, fixiert. Das Magnetkernelement 10 ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest zu einem Großteil, innerhalb der Spulenwicklungen 74 der Magnetspule 72 angeordnet. Das Magnetkernelement 10 bildet zusammen mit der Magnetspule 72 eine Induktivität aus.

Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist das Magnetankerelement 12 auf. Das Magnetankerelement 12 weist eine Axialrichtung 36 auf. Die Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 ist identisch zu der Axialrichtung 36 der Magnetspule 72. Das Magnetankerelement 12 ist relativ zu dem Magnetkernelement 10 beweglich gelagert. Das Magnetankerelement 12 ist relativ zu der Magnetspule 72 beweglich gelagert. Das Magnetankerelement 12 ist relativ zu dem Ventilsitz 70 beweglich gelagert. Das Magnetankerelement 12 ist entlang der Axialrichtung 36 beweglich gelagert. Das Magnetankerelement 12 wechselwirkt mit einem Magnetfeld der Magnetspule 72. Das Magnetankerelement 12 wird abhängig von dem Magnetfeld der Magnetspule 72 zu dem Magnetkernelement 10 hingezogen. Das Magnetankerelement 12 ist zu einem Teil in dem Inneren 82 der Magnetspule 72 angeordnet. Das Magnetankerelement 12 wird abhängig von dem Magnetfeld der Magnetspule 72 weiter in das Innere 82 der Magnetspule 72 hineingezogen. Zwischen dem Magnetkernelement 10 und dem Magnetankerelement 12 ist ein Luftspalt 80 ausgebildet. Bei einer Aktivierung des Magnetfelds der Magnetspule 72 tendiert das Magnetankerelement 12 dazu, eine Ausdehnung des Luftspalts 80 durch eine Bewegung des Magnetankerelements 12 entlang der Axialrichtung 36 zu verkleinern. Das Magnetankerelement 12 weist das Ventilsitzelement 88 auf. Das Magnetankerelement 12 hält das Ventilsitzelement 88. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist ein Polrohr 84 auf. Das Polrohr 84 ist teilweise in dem Inneren 82 der Magnetspule 72 angeordnet. Das Polrohr 84 ist parallel zu der Axialrichtung 36 ausgerichtet. Das Magnetankerelement 12 ist innerhalb des Polrohrs 84 angeordnet. Das Magnetankerelement 12 ist innerhalb des Polrohrs 84 bewegbar. Das Magnetankerelement 12 ist bei einer ideal parallelen Ausrichtung seiner Axialrichtung 36 zu der Axialrichtung 36 der Magnetspule 72 zu dem Polrohr 84 berührungsfrei. Lediglich bei (minimalen) Verkippungen des Magnetankerelements 12 relativ zu der Axialrichtung 36 der Magnetspule 72 kann es zu einem Kontakt zwischen dem Polrohr 84 und dem Magnetankerelement 12 kommen.

Das Magnetankerelement 12 weist eine Aufnahmeausnehmung 14 auf. Das Magnetankerelement 12 bildet die Aufnahmeausnehmung 14 aus. Die Aufnahmeausnehmung 14 ist parallel zu der Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 und/oder der Magnetspule 72 ausgerichtet. Die Aufnahmeausnehmung 14 durchdringt das Magnetankerelement 12 axial. Die Aufnahmeausnehmung 14 umfasst mehrere Teilbereiche mit verschiedenen Quererstreckungen / Durchmessern. Das Ventilsitzelement 88 ist in der Aufnahmeausnehmung 14 angeordnet. Das Ventilsitzelement 88 ist in einem von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen unteren Teil der Aufnahmeausnehmung 14 angeordnet. Das Ventilsitzelement 88 ist an einem von dem Magnetkernelement 10 wegweisenden Ende der Aufnahmeausnehmung 14 und/oder des Magnetankerelements 12 angeordnet. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist eine Rückstellfeder 16 auf. Die Rückstellfeder 16 ist in der Fig. 1 in dem montierten und vorgespannten Zustand dargestellt. Die Rückstellfeder 16 weist in dem montierten und vorgespannten Zustand eine Länge 34 auf. Die Rückstellfeder 16 ist dazu vorgesehen, das Magnetankerelement 12 und das Magnetkernelement 10 voneinander wegzudrücken. Die Rückstellfeder 16 erzeugt durch das Voneinander-Wegdrücken von Magnetankerelement 12 und Magnetkernelement 10 die NC-Konfiguration des Magnetventils 60. Die Rückstellfeder 16 ist in der Aufnahmeausnehmung 14 angeordnet. Die Rückstellfeder 16 ist zumindest in einem Betriebszustand des Magnetankerelements 12, in dem die Rückstellfeder 16 maximal entspannt ist, vollständig innerhalb der Aufnahmeausnehmung 14 des Magnetankerelements 12 angeordnet. In der Fig. 1 ist die Rückstellfeder 16 in dem maximal entspannten Zustand dargestellt. Die Rückstellfeder 16 ist in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements 12 vollständig innerhalb der Aufnahmeausnehmung 14 des Magnetankerelements 12 angeordnet. Die Rückstellfeder 16 ist als eine Spiraldruckfeder ausgebildet. Die Rückstellfeder 16 ist in der Aufnahmeausnehmung 14 vorgespannt. Die Rückstellfeder 16 ist in allen Betriebszuständen des Magnetankerelements 12 vorgespannt.

Das Magnetankerelement 12 weist eine Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 auf. Die Angriffsfläche 18 bildet einen Federsitz 86 des Magnetankerelements 12 aus. Die Rückstellfeder 16 weist ein dem Magnetankerelement 12 zugewandtes erstes Ende 24 und ein dem Magnetkernelement 10 zugewandtes zweites Ende 26 auf. Die Rückstellfeder 16 ist mit dem ersten Ende 24 an der Angriffsfläche 18 abgestützt. Die Angriffsfläche 18 ist innerhalb der Aufnahmeausnehmung 14 angeordnet. Die Aufnahmeausnehmung 14 bildet einen Teilbereich mit einem reduzierten Durchmesser, welcher wiederum die Angriffsfläche 18 ausbildet. Die Rückstellfeder 16 ist innerhalb der Aufnahmeausnehmung 14 des Magnetankerelements 12 an dem Magnetankerelement 12 abgestützt. Die Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 ist von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen in einer unteren Hälfte 64 des Magnetankerelements 12 angeordnet. Die Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 verläuft senkrecht zu der Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 in der von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen unteren Hälfte 64 des Magnetankerelements 12.

Das Magnetankerelement 12 weist einen theoretischen Ankerdrehpunkt 58 auf. Der theoretische Ankerdrehpunkt 58 ist gebildet durch einen Mittelpunkt zweier diametral gegenüberliegender äußerster Berührpunkte 98, 100 des Magnetankerelements 12. Die beiden äußersten Berührpunkte 98, 100 sind als die Punkte auf einer Oberfläche 102 des Magnetankerelements 12 ausgebildet, an denen das Magnetankerelement 12 das das Magnetankerelement 12 in Umfangsrichtung, insbesondere zylindrisch, umschließende Polrohr 84 zuerst berührt, wenn das Magnetankerelement 12 aus einer Position, in der die Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 und eine vorgesehene Stellrichtung 104 des Magnetankerelements 12 parallel verlaufen, herausgedreht wird (z.B. in eine der durch einen Pfeil 106 gekennzeichneten Richtungen). Der theoretische Ankerdrehpunkt 58 liegt auf einer Mittelachse 108 des Magnetankerelements 12. Die durch das Magnetankerelement 12 gebildete Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 ist von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen unterhalb von dem theoretischen Ankerdrehpunkt 58 angeordnet. Die durch das Magnetankerelement 12 gebildete Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 verläuft von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen vollständig unterhalb von dem theoretischen Ankerdrehpunkt 58. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Angriffsfläche 18 für die Rückstellfeder 16 durch den theoretischen Ankerdrehpunkt 58 des Magnetankerelements 12 verläuft. Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist einen Steuerkonus 90 auf. Der Steuerkonus 90 ist dazu vorgesehen, magnetische Querkräfte, die eine Bewegung des Magnetankerelements 12 beeinflussen können, möglichst gering zu halten und/oder zu kompensieren. Der Steuerkonus 90 umfasst zwei Steuerkonusteile 92, 94. Der erste Steuerkonusteil 92 ist als ein Teil des Magnetkernelements 10 ausgebildet. Der erste Steuerkonusteil 92 ist als ein ringförmig von dem Magnetkernelement 10 in Richtung des Magnetankerelements 12 hervorstehender Vorsprung ausgebildet. Der zweite Steuerkonusteil 94 ist als ein Teil des Magnetankerelements 12 ausgebildet. Der zweite Steuerkonusteil 94 ist als ein von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen oberster Teil der Aufnahmeausnehmung 14 ausgebildet, welcher im Vergleich zu einem darunterliegenden, die Rückstellfeder 16 eng umschließenden Bereich einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Die beiden Steuerkonusteile 92, 94 sind dazu vorgesehen, bei einer Bewegung des Magnetankerelements 12 in Richtung des Magnetkernelements 10 zu überlappen und/oder ineinander einzugreifen. Der erste Steuerkonusteil 92 weist eine den Spulenwicklungen 74 der Magnetspule 72 zugewandte Außenumfangsfläche auf, deren Oberfläche 110 relativ zu der Axialrichtung 36 der Magnetspule 72 oder relativ zu einer Axialrichtung 36 des Magnetkernelements 10 angewinkelt ist. Die Oberfläche 110 des ersten Steuerkonusteils 92 ist derart relativ zu der Axialrichtung 36 angewinkelt, dass sich die Oberfläche 110 an die Spulenwicklungen 74 der Magnetspule 72 annähert, umso weiter man sich auf der Oberfläche 110 in Richtung des Magnetankerelements 12 bewegt. Der zweite Steuerkonusteil 94 weist eine der Rückstellfeder 16 zugewandte Innenumfangsfläche auf, deren Oberfläche 112 relativ zu der Axialrichtung 36 der Magnetspule 72 oder relativ zu der Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 angewinkelt ist. Die Oberfläche 112 des zweiten Steuerkonusteils 94 ist derart relativ zu der Axialrichtung 36 angewinkelt, dass sich die Oberfläche 112 an die Spulenwicklungen 74 der Magnetspule 72 annähert, umso weiter man sich auf der Oberfläche 110 in Richtung des Magnetkernelements 10 bewegt. Bezüglich einer detaillierten Beschreibung des gegenüber magnetischen Querkräften stabilisierend wirkenden Effekts dieser Ausgestaltung des Steuerkonus 90 wird erneut auf die EP 2 630 647 A2 verwiesen.

Die elektromagnetische Aktorvorrichtung 62 weist ein Dämpfungselement 20 auf. Das Dämpfungselement 20 ist zwischen dem Magnetkernelement 10 und dem Magnetankerelement 12 angeordnet. Das Dämpfungselement 20 ist in dem Luftspalt 80 angeordnet. Das Dämpfungselement 20 ist dazu vorgesehen, einen Kontakt zwischen dem Magnetankerelement 12 und dem Magnetkernelement 10 zu verhindern. Das Dämpfungselement 20 ist dazu vorgesehen, einen Anschlag für die Bewegung des Magnetankerelements 12 auszubilden und/oder zu definieren. Das Dämpfungselement 20 ist dazu vorgesehen, eine Abbremsung des Magnetankerelements 12 am Ende einer auf das Magnetkernelement 10 hin gerichteten Bewegungsstrecke abzudämpfen. Das Dämpfungselement 20 bildet einen Federsitz 22 aus, an dem ein dem ersten Ende 24 gegenüberliegendes zweites Ende 26 der Rückstellfeder 16 abgestützt ist. Das Dämpfungselement 20 weist ein Federführungselement 96 auf. Das Federführungselement 96 ist als eine kreisförmige Erhebung des Dämpfungselements 20 auf einer der Rückstellfeder 16 zugewandten Seite des Dämpfungselements 20 ausgebildet. Der Federsitz 22 des Dämpfungselements 20 verläuft rund um das Federführungselement 96. Das Federführungselement 96 verhindert ein radiales Verrutschen der Rückstellfeder 16 im montierten und vorgespannten Zustand.

Das Dämpfungselement 20 ist relativ zu der Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 gesehen in einem radial innenliegenden Zentralbereich 38 des Magnetankerelements 12 angeordnet. Das Dämpfungselement 20 ist relativ zu der Axialrichtung 36 des Magnetkernelements 10 gesehen in einem radial innenliegenden Zentralbereich 38 des Magnetkernelements 10 angeordnet. Das Magnetkernelement 10 weist eine weitere Aufnahmeausnehmung 40 auf, welche dazu vorgesehen ist, das Dämpfungselement 20 derart aufzunehmen, dass es gegen Radialbewegungen zumindest im Wesentlichen gesichert ist. Das Magnetkernelement 10 ist durch eine Übergangspassung oder eine leichte Presspassung in der weiteren Aufnahmeausnehmung 40 des Magnetkernelements 10 fixiert. Ein radial außenliegender Teil 50 des Magnetankerelements 12 ist auf einer dem Magnetkernelement 10 zugewandten Seite 52 frei von Bedeckungselementen, wie Dämpfungselementen 20. Ein Überlappungsabschnitt 54 des Magnetankerelements 12, welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand des Magnetankerelements 12 zumindest einen Teil des Magnetkernelements 10 in Radialrichtung 56 zu umschließen, ist auf zumindest einer dem Magnetkernelement 10 zugewandten Seite 52 frei von Bedeckungselementen, wie Dämpfungselementen 20. Ein radial außenliegender Teil 114 des Magnetkernelements 10 ist auf einer dem Magnetankerelement 12 zugewandten Seite 116 frei von Bedeckungselementen, wie Dämpfungselementen 20. Der Luftspalt 80 ist in einem Bereich zwischen den radial außenliegenden Teilen 50, 114 des Magnetankerelements 12 und des Magnetkernelements 10 frei von Elementen, welche ein Magnetfeld schlecht oder nicht leiten, wie beispielsweise Dämpfungselemente 20.

Das Dämpfungselement 20 ist (in jedem Betriebszustand des Magnetankerelements 12) teilweise in der Aufnahmeausnehmung 14 angeordnet. Das Dämpfungselement 20 ist relativ zu dem Magnetankerelement 12 innerhalb der Aufnahmeausnehmung 14 bewegbar. Bei einer Bewegung des Magnetankerelements 12 im Magnetfeld der Magnetspule 72 ändert sich eine Position des Dämpfungselements 20 relativ zu dem Magnetankerelement 12. Bei der Bewegung des Magnetankerelements 12 im Magnetfeld der Magnetspule 72 ändert sich eine Position des Dämpfungselements 20 in der Aufnahmeausnehmung 14. Der Federsitz 22 des Dämpfungselements 20 ist von dem Magnetkernelement 10 aus gesehen in der Axialrichtung 36 des Magnetankerelements 12 unterhalb eines dem Magnetkernelement 10 zugewandten Endes des Magnetankerelements 12, insbesondere unterhalb einer dem Magnetkernelement 10 zugewandten Stirnseite 118 des Magnetankerelements 12 angeordnet.

Das Dämpfungselement 20 ist teilweise aus einem Elastomer ausgebildet. Das

Dämpfungselement 20 ist teilweise aus einem von einem Elastomer verschiedenen Werkstoff ausgebildet. Das Dämpfungselement 20 ist als ein mehrteiliges Bauteil mit zumindest zwei Komponenten 42, 44 ausgebildet. Alternativ kann das Dämpfungselement 20 auch als ein Verbundbauteil mit zumindest zwei Komponenten 42, 44 ausgebildet sein. Die erste Komponente 42 des mehrteiligen Bauteils oder des Verbundbauteils ist aus dem Elastomer ausgebildet. Das Magnetankerelement 12 bildet eine Anschlagsfläche 120 aus, welche dazu vorgesehen ist, bei einer maximalen Auslenkung des Magnetankerelements 12 an dem Dämpfungselement 20 anzuschlagen. Die erste Komponente 42 ist in einem, einer Anschlagsfläche 120 des Magnetankerelements 12 zugewandten Bereich 46 des Dämpfungselements 20 angeordnet. Die erste Komponente 42 bildet eine Form einer Ringscheibe aus. Die erste Komponente 42 ist an der zweiten Komponente 44 fixiert. Die erste Komponente 42 kann mit der zweiten Komponente 44 stoffschlüssig (oder anderweitig) verbunden sein. Die zweite Komponente 44 des als mehrteiliges Bauteil oder als Verbundbauteil ausgebildeten Dämpfungselements 20 ist aus einem Material ausgebildet, welches wesentlich härter ist als das Elastomer der ersten Komponente 42. Die zweite Komponente 44 des Dämpfungselements 20 ist in einem um den Federsitz 22 für die Rückstellfeder 16 liegenden Bereich 48 des Dämpfungselements 20 angeordnet.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Schnitt durch die Rückstellfeder 16 und das Magnetankerelement 12 in einem Nahbereich des Federsitzes 86 des Magnetankerelements 12. Die Rückstellfeder 16 weist einen Innendurchmesser 32 auf. Die Rückstellfeder 16 weist einen Außendurchmesser 30 auf. Die Rückstellfeder 16 weist einen Durchmesser 28 auf, welcher aus einem Mittelwert zwischen dem Außendurchmesser 30 und dem Innendurchmesser 32 gebildet ist. Die Rückstellfeder 16 weist ein Durchmesser-Längen-Verhältnis von wenigstens 0,35, vorzugsweise von wenigstens 0,4 und bevorzugt von wenigstens 0,45 auf. Zur Berechnung des Durchmesser-Längen-Verhältnisses wird der durch den Mittelwert des Außendurchmessers 30 und des Innendurchmessers 32 gebildete Durchmesser 28 herangezogen. Die Rückstellfeder 16 weist in dem in der Fig. 1 gezeigten maximal entspannten Zustand die Länge 34 auf, welche zur Berechnung des Durchmesser-Längen-Verhältnisses herangezogen wird. Die Rückstellfeder 16 ist aus einem Stahldraht ausgebildet. Der Stahldraht weist eine Drahtstärke 122 auf. Die Drahtstärke 122 ist die Differenz zwischen dem Außendurchmesser 30 der Rückstellfeder 16 und dem Innendurchmesser 32 der Rückstellfeder 16. Ein aus einer Länge 34 der Rückstellfeder 16 (siehe Fig. 1 ) und der Drahtstärke 122 gebildeter Quotient ist größer als 0,85, vorzugsweise größer als 1 ,0 und bevorzugt größer als 1 ,1 . Die Rückstellfeder 16 weist in dem in der Fig. 1 gezeigten maximal entspannten Zustand die Länge 34 auf, welche zur Berechnung des Quotienten herangezogen wird.

Die Fig. 3 zeigt ein Verfahren zu einem Betrieb der elektromagnetischen Aktorvorrichtung 62. In zumindest einem Verfahrensschritt 124 wird die Magnetspule 72 stromlos gehalten. Dadurch wirkt keine Magnetkraft auf das Magnetankerelement 12 und die Rückstellfeder 16 drückt das Ventilsitzelement 88 auf den Ventilsitz 70. Der Pfad zwischen dem Arbeitsanschluss 66 und dem Versorgungsanschluss 68 ist geschlossen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 126 wird die Magnetspule 72 bestromt. Das Magnetankerelement 12 wird dadurch in Richtung des Magnetkernelements 10 bewegt. Der Pfad zwischen dem Arbeitsanschluss 66 und dem Versorgungsanschluss 68 ist nun geöffnet. In dem Verfahrensschritt 126 werden auftretende magnetische Querkräfte zumindest teilweise durch die entsprechend der vorangehenden Beschreibung positionierte und ausgebildete Rückstellfeder 16 kompensiert und/oder aufgenommen. Dadurch bewegt sich das Magnetankerelement 12 mit wesentlich verringerter Verkippung, d.h. mit wesentlich verringerter Reibung an dem Polrohr 84. Dadurch kann ein verschleißarmer und energiesparender Betrieb der elektromagnetischen Aktorvorrichtung 62 erreicht werden. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 128 wird das Magnetfeld der Magnetspule 72 erneut deaktiviert, so dass das Magnetankerelement 12 in die Ausgangslage aus dem Verfahrensschritt 124 zurückkehrt. Bezugszeichen

10 Magnetkernelement

12 Magnetankerelement

14 Aufnahmeausnehmung

16 Rückstellfeder

18 Angriffsfläche

20 Dämpfungselement

22 Federsitz

24 Erstes Ende

26 Zweites Ende

28 Durchmesser

30 Außendurchmesser

32 Innendurchmesser

34 Länge

36 Axialrichtung

38 Zentralbereich

40 weitere Aufnahmeausnehmung

42 Erste Komponente

44 Zweite Komponente

46 Bereich

48 Bereich

50 Teil

52 Seite

54 Überlappungsabschnitt

56 Radialrichtung

58 Theoretischer Ankerdrehpunkt

60 Magnetventil

62 Elektromagnetische Aktorvorrichtung

64 Untere Hälfte

66 Arbeitsanschluss Versorgungsanschluss Ventilsitz

Magnetspule Spulenwicklungen

Spulenträgerelement Gehäuse

Luftspalt Inneres

Polrohr

Federsitz

Ventilsitzelement Steuerkonus erster Steuerkonusteil zweiter Steuerkonusteil Federführungselement Berührpunkt Berührpunkt Oberfläche Stellrichtung

Pfeil

Mittelachse

Oberfläche

Oberfläche

Teil

Seite

Stirnseite

Anschlagsfläche Drahtstärke

Verfahrensschritt Verfahrensschritt

Verfahrensschritt