-
Stand der Technik
-
DE 196 50 865 A1 bezieht
sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in
einem Steuerraum eines Einspritzventils, etwa eines Common-Rail-Einspritzsystems. Über den
Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens
gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventiles
geöffnet
oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten,
einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer
Ventilschließfeder
in Schließrichtung
beaufschlagtes Ventilglied, das mit dem Ventilsitz des Magnetventils
zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum steuert.
-
Es
ist ein Common-Rail-Injektor mit einem zweiten Anker bekannt, der
durch ein Magnetventil angezogen wird. Der Anker übt im stromlosen
Fall die Schließkraft
auf eine Ventilkugel aus. Wenn der Elektromagnet bestromt wird,
bewegt sich der Anker um den Ankerhub nach oben, die Schließkraft,
die auf eine als Schließelement
dienende Ventilkugel wirkt, wird zu Null und ein Abströmventil öffnet. Eine
Ankerführung,
die fest im Injektorkörper
des Krafstoffinjektors verschraubt ist, nimmt den Ankerbolzen auf.
Auf dem Ankerbolzen wird die Ankerplatte geführt, die ihrerseits vom Elektromagneten
angezogen wird. Der Ankerbolzen kann aufgrund des Führungsspiels
in der Ankerführung
kippen. Die Ankerplatte ihrerseits kann auf dem Ankerbolzen verkippen,
so dass sich die Gesamtkippung der Baugruppe Ankerbolzen/Ankerplatte
in Bezug zum Beispiel auf die Injektorhauptachse als Summe der Führungsspiele
bestimmen lässt.
-
Die
Ankerplatte hat einen definierten Überhubanschlag auf der Ankerführung, der
die kinetische Energie der Bewegung des Ankers nach dem Abschalten
des Elektromagneten aus dem System nimmt. Wenn die Ventilkugel in
ihren Sitz tritt, wird der Ankerbolzen in seiner Bewegung gestoppt.
Die Ankerplatte kann noch um den Überhub weiterfliegen (ballistische
Betriebsphase), bevor sie auf den Überhubanschlag auftrifft. Somit
muss nur ein Teil der kinetischen Energie aus der Bewegung des Ankerbolzens
im Ventilsitz abgebaut wer den. Der Teil der kinetischen Energie,
der aus der Bewegung der Ankerplatte herrührt, wird im Injektorkörper abgebaut.
-
Bei
derzeitigen Serienprodukten tritt das Problem auf, dass die eine
Schließkraft
auf den Ankerbolzen ausübende
Ventilfeder Querkraftanteile in die Baugruppe eines zweiteilig ausgebildeten
Ankers mit einer Ankerplatte und einem Ankerbolzen einleitet. Bedingt
durch das Führungsspiel
zwischen der Ankerführung
und dem Ankerbolzen führt
dies zu einer Verkippung des Ankerbolzens in der Ankerführung. Bei
starker Querkraft kann diese Verkippung auch in der oberen Position
des Ankerbolzens bei bestromtem Elektromagneten vorhanden sein,
da ein Ankerbolzenanschlag einseitig anliegen kann. Damit wird ein
Teil des eingestellten Ankerhubes, d.h. die Bewegung des Ankerbolzens
im Betrieb, nicht vollständig ausgenutzt.
Dies führt
zu einer geringeren Einspritzmenge von Kraftstoff in den Brennraum
einer Verbrennungskraftmaschine. Hinzu kommt die Reibung des Ankerbolzens
in der Ankerführung,
die ebenfalls die Bewegung des Ankerbolzens beeinflusst. Diese Reibung
nimmt mit größerem Kippwinkel α zu, da der Hebelarm
der auslösenden
Kraft ebenfalls zunimmt. Der Angriffspunkt der Ventilfeder hat einen
relativ großen
Abstand zum oberen Ende der Ankerführung. Dadurch entstehen am
oberen und am unteren Ende der Ankerführung sehr hohe punktuell wirkende
Kräfte
auf den Ankerbolzen, welche die Reibung verstärken und somit die Bewegung
des Ankerbolzens verlangsamen. Die Geschwindigkeit, mit der sich
der Ankerbolzen bewegt, d.h. das Öffnen und Schließen der Ventilkugel,
hat einen sehr großen
Einfluss auf die in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
eingespritzte Einspritzmenge.
-
Bei
dem aus
DE 195 50
865 A1 bekannten Magnetventil umfasst die Magnetbaugruppe
ein als Kugel ausgebildetes Schließelement, eine kugelförmig ausgebildete
Kugelführung,
die am unteren Ende eines Ankerbolzens angebracht ist, eine Ankerfeder, eine
auf dem Ankerbolzen bewegbare Ankerplatte sowie eine Einstellscheibe
für den
Ankerhub. Des Weiteren ist eine Sicherungsscheibe am oberen Ende
des Ankerbolzens vorgesehen, die ihrerseits von einer Sicherungshülse umschlossen
ist. Die die Sicherungsscheibe umschließende Sicherungshülse neigt
im Laufe der Betriebszeit des Magnetventils zu Verschleißerscheinungen
wie zum Beispiel einem Aufbördeln
am unteren, nicht von der Ventilfeder beaufschlagten Ende, an welches
die Ankerplatte anschlägt
sowie zur Gratbildung. Ferner stellen sich im Material der Sicherungshülse Mikrorisse
ein, die die Gefahr des Aufreißens
der Sicherungshülse
in sich bergen, so dass die die Sicherungsscheibe absichernde Sicherungshülse unwirksam
werden kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung der Anzahl in einem
Magnetventil verbauter Teile sowie eine Vereinfachung des Montageaufwandes
zu erreichen und insbesondere dynamische Massenkräfte zu verringern.
Des Weiteren sollen Verschleißerscheinungen,
die sich innerhalb des Magnetventils über dessen Betriebszeit gesehen
einstellen können,
minimiert werden.
-
Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
folgend wird eine Sicherungsscheibe vorgeschlagen, die den Entfall
der Sicherungshülse,
welche die Sicherungsscheibe gemäß der Lösung des Standes
der Technik absichert, ermöglicht.
-
Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene
auf den Ankerbolzen aufzubringende Sicherungsscheibe ist so ausgebildet,
dass diese durch die ihr innewohnende Federwirkung selbstsichernd
ausgeführt
ist. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe handelt es sich um eine solche, die als unterbrochene
Scheibe ausgebildet ist, deren Unterbrechung so ausgebildet ist,
dass diese in Bezug auf die Nut am Ankerbolzen, in der die Sicherungsscheibe
verrastet wird, ein Untermaß aufweist.
Bevorzugt ist die Sicherungsscheibe in Bezug auf ihre Öffnung derart
ausgebildet, dass die die Öffnung
im Umfang der Sicherungsscheibe begrenzenden Stirnflächen plan
ausgebildet sind, um die Montage der Sicherungsscheibe beim seitlichen
Aufschieben auf die am oberen Ende des Ankerbolzens eines zweiteiligen Ankers
ausgebildete Nut einzuschieben. Die maximale Aufweitung der am Ankerbolzen
zu montierenden, erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe wird durch die Differenz aus Nutdurchmesser am
Ankerbolzen und Weite der beiden die Öffnung an der die Sicherungsscheibe
begrenzenden Planseiten definiert. Um beim seitlich erfolgenden
Aufrasten der Sicherungsscheibe auf dem oberen Bereich des Ankerbolzens
ausgebildete Nut auftretende Querkräfte abzufangen, wird der Ankerbolzen
bevorzugt in einem diesen abstützenden
Gegenhalter aufgenommen. Dadurch wird einem Verspannen der Ankerbaugruppe
entgegengewirkt.
-
Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Sicherungsscheibe kann auch im Wege des Nachrüstens an vorhandene Kraftstoffinjektoren,
die mittels eines Magnetventiles betätigt werden und die einen zweiteiligen
Anker aufweisen, durch Umrüstung
eingesetzt werden. Entscheidend für die Sicherungsfunktion der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe ist der Stand der beiden bevorzugt plan ausgebildeten
offenen Seiten, die die Öffnung im
Umfang der Sicherungsscheibe begrenzen. Dieser Abstand ist so auszulegen,
dass eine verliersichere Aufnahme der Sicherungsscheibe in der Nut
im oberen Bereich des An kerbolzens möglich ist. Durch die erfindungsgemäß ausgelegte
Sicherungsscheibe kann bei Magnetventilen, die auf einen zweiteiligen Anker,
so zum Beispiel zur Betätigung
einer Ankerbaugruppe an einem Kraftstoffinjektor einwirken, auf den
Einsatz einer Sicherungshülse
verzichtet werden. Da Kraftstoffinjektoren in Großserienproduktion gefertigt
werden und diese betätigenden
Elektromagnetventile ebenfalls, ist eine erhebliche Kosteneinsparung
durch den Entfall der Sicherungshülse sowie eine Vereinfachung
der Montage des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
elektromagnetisch betätigten Kraftstoffinjektors
erreichbar.
-
Zeichnung
-
Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
-
Es
zeigt:
-
1 einen
Kraftstoffinjektor mit einer zweiteilig ausgebildeten Ankerbaugruppe,
die durch ein Magnetventil betätigt
wird,
-
2 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Sicherungsscheibe und
-
3 einen
Schnitt durch die Sicherungsscheibe gemäß 2 entlang
des Schnittverlaufes III-III.
-
Ausführungsvarianten
-
1 ist
ein Schnitt durch einen Kraftstoffinjektor zu entnehmen, der mittels
eines Magnetventils betätigt
ist.
-
1 zeigt
einen Ankerbolzen 10, der von einer Ankerführung 12 umschlossen
ist. Im Injektorkörper 30 des
in 1 im Schnitt dargestellten Kraftstoffinjektors
befindet sich ein Magnetventil, welches einen Elektromagneten 32 umfasst.
Unterhalb des Elektromagneten 32 befindet sich eine zweiteilig
ausgebildete Ankerbaugruppe, einen Ankerbolzen 10 und eine
Ankerplatte 70 umfassend. Der Ankerbolzen 10 ist
in einer Ankerführung 12 geführt. Mit
Bezugszeichen 14 ist eine Injektorlängsachse bezeichnet. Der Ankerbolzen 10 ist
von einer verlängert
ausgebildeten Ankerführung 28 umschlossen.
Die Ankerplatte 70 ist an der Außenmantelfläche eines Halses 29,
die verlängert
ausgebildeten Ankerführung 28 geführt. Der
Ankerbolzen 10 ist von einer Ventilfeder 24 beaufschlagt.
Am Ankerbol zen 10 ist in dessen oberen Bereich eine Nut 22 ausgebildet,
in die eine Sicherungsscheibe 34 eingelassen ist. Die Sicherungsscheibe 34 ihrerseits
ist von einer Sicherungshülse 26 umschlossen.
-
Die
Ankerplatte 70 gemäß der Darstellung
in 1 ist durch eine Ankerfeder 36 vorgespannt,
die sich ihrerseits an einem scheibenförmigen Ansatz der verlängerten
Ankerführung 28 abstützt. Die
verlängerte
Ankerführung 28 wird
mittels einer Spannschraube 52 im Injektorkörper 30 befestigt.
Unterhalb der verlängerten
Ankerführung 28 befindet
sich eine klassierte Einstellscheibe 56, die auf einer
Stirnfläche 58 eines
Ventilstücks
aufliegt. Über
die klassierte Einstellscheibe 56 wird der Hubweg des zweiteilig
ausgebildeten Ankers 10, 70 definiert.
-
Die
Bewegung der Ankerplatte 70 nach oben ist durch die Sicherungsscheibe 34 begrenzt.
An dem der Sicherungsscheibe 34 gegenüberliegenden Ende des Ankerbolzens 10 befindet
sich ein scheibenförmig
ausgebildeter Anschlag 38 des Ankerbolzens 10,
der an der unteren Stirnfläche
der verlängert ausgebildeten
Ankerführung 28 anschlägt. Der
scheibenförmige
Anschlag 38 am unteren Ende des Ankerbolzens 10 ist
von dem klassierten Einstellring 56 umschlossen. Der klassierte
Einstellring 56 wiederum liegt auf der Stirnfläche 58 des
Ventilstückes 59, das
in eine Einspritzventilgliedführung übergeht,
auf. Innerhalb des Ventilstücks 59 ist
ein Steuerraum 48 ausgebildet, der mit unter hohem Druck
stehenden Kraftstoff über
eine Zulaufdrossel 50 druckbeaufschlagt ist und über eine
Ablaufdrossel 46 druckentlastbar ist. Die Ablaufdrossel 46 kann
durch ein Schließelement 42,
welches in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
kugelförmig
ausgebildet ist, freigegeben oder verschlossen werden. Im Ventilstück 59 ist
im Bereich der Ablaufdrossel 46 ein Sitz 44 für das in
dieser Ausführungsvariante
kugelförmig ausgebildete
Schließelement 42 ausgebildet.
Das kugelförmig
ausgebildete Schließelement 42 ist
von einem Führungskörper 40 umschlossen,
der durch das untere Ende des Ankerbolzens 10 kraftbeaufschlagt
ist.
-
Bei
Druckentlastung des Steuerraumes 48. d.h. beim Öffnen des
kugelförmig
ausgebildeten Schließelementes 42 nach
Betätigung
des Elektromagneten 32, erfolgt ein Druckabbau im Steuerraum 48 und
dadurch das Auffahren eines nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 60 mit
seiner Stirnseite in den Steuerraum 48. Dadurch werden Einspritzöffnungen
an der Unterseite des hier nur teilweise dargestellten Injektorkörpers 30 geöffnet, so dass
unter hohem Druck stehender Kraftstoff am brennraumseitigen Ende
des Kraftstoffinjektors in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
eingespritzt werden kann.
-
Mit
Bezugszeichen 62 ist der Sitz des Ventilstücks 59 mit
Einspritzventilgliedführung
im Injektorkörper 30 bezeichnet.
-
Der
Darstellung gemäß 2 ist
eine Draufsicht auf das erfindungsgemäß vorgeschlagene Sicherungselement
zur Sicherung der Ankerplatte einer mehrteiligen Ankerbaugruppe
zu entnehmen.
-
Die
Darstellung gemäß 2 zeigt,
dass eine Sicherungsscheibe 80 eine Öffnung 82 aufweist. Die Öffnung 82 ist
in einer Weite 84 ausgebildet, die geringer ist als der
Durchmesser der in 1 im oberen Bereich des Ankerbolzens 10 ausgebildeten
Aufnahmenut 22 ist. In der Darstellung gemäß 1 wird
die dort in die Aufnahmenut 22 eingelassene Sicherungsscheibe 34 durch
die Sicherungshülse 26 gesichert.
Die Sicherungshülse 26 bewirkt,
dass die Sicherungsscheibe 34 gemäß der Darstellung in 1 im
montierten Zustand in Umfangsrichtung zusammengedrückt bleibt
und somit durch die Sicherungshülse 26 verliersicher
am Ankerbolzen 10 aufgenommen ist.
-
Im
Gegensatz zu der in 1 dargestellten Sicherungsscheibe 34 weist
die Sicherungsscheibe 80 gemäß der Draufsicht in 2 eine
Weite 84 auf, die geringer ist als der Durchmesser der
Aufnahmenut 22 gemessen am Nutgrund der Aufnahmenut 22 am
Ankerbolzen 10. Bevorzugt wird die Öffnung 82 in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe 80 durch eine erste Planseite 86 und
eine zweite Planseite 88 der Sicherungsscheibe 80 begrenzt.
An der Innenumfangsfläche
der 2 in der Draufsicht dargestellten erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe, ist eine zumindest eine halbkreisförmige Erstreckung
aufweisende Anlagefläche 90 ausgebildet.
Die Anlagefläche 90 weist einen
Innendurchmesser 92 auf, der die Weite 84 der Öffnung 82 in
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe 80 übersteigt.
-
Wenn
die in 2 dargestellte Sicherungsscheibe mit ihrer in
Bezug auf den Durchmesser der Aufnahmenut 22 ein Untermaß aufweisenden Öffnung 82 in
der Aufnahmenut 22 verrastet, so erfolgt eine Aufweitung
des Umfangs der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe 80 bei der Passage der ersten und der
zweiten Planseiten 86, 88 entlang der stärksten Durchmesserstelle
im Nutgrund der Aufnahmenut 22 im oberen Bereich des Ankerbolzens 10.
Nach vollständig
erfolgtem Aufschieben und Anlage der Anlagefläche 90 im Nutgrund
der Aufnahmenut 22 ist die Sicherungsscheibe 80 aufgrund
des Zurückfederns
der zuvor aufgeweiteten Öffnung 82 und
der dem Material der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sicherungsscheibe 80 innewohnenden
Elastizität
durch Zurückfedern verliersicher
in der Aufnahmenut 22 im oberen Bereich des Ankerbolzens 10 aufgenommen
und bedarf keiner weiteren Sicherung, insbesondere kann eine in 1 dargestellte
Sicherungshülse 34 entfallen.
-
3 zeigt
den in der Sicherungsscheibe gemäß der Darstellung
in 2 eingetragenen Schnittverlauf III-III.
-
Aus
der Darstellung gemäß 3 geht
hervor, dass die am Innenumfang der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Sicherungsscheibe 80 ausgebildete Anlagefläche 90 im
Innendurchmesser 92 ausgeführt ist. Eine Dicke der Sicherungsscheibe 80 ist
in der Darstellung gemäß 3 durch
Bezugszeichen 94 identifiziert.