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Stand der Technik
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Aus
DE 196 50 865 A1 ist
ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum
eines Einspritzventiles, so zum Beispiel für Common-Rail-Einspritzsysteme,
bekannt. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine
Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung
des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen wird. Das
Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker
und ein mit dem Anker bewegtes und von einem Ventilschließfeder
in Schließrichtung beaufschlagtes Ventil, das mit dem Ventilsitz
des Magnetventiles zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus
einem Steuerraum steuert.
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Bei
einem derzeit eingesetzten, leckagefrei ausgebildeten Kraftstoffinjektor,
der mittels eines Magnetventiles betätigt wird, erfolgt
die Kopplung zwischen einem Ventilkolben und einem nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglied über einen hydraulischen Koppler.
Der hydraulische Koppler umfasst eine Kopplerhülse mit
einer Innenbohrung, in welcher der Ventilkolben geführt
ist. Der Durchmesser der Kopplerhülse ist größer
als der Außendurchmesser des nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes. Die Kopplerhülse liegt an ihrem
unteren Ende mit einer an deren Stirnseite ausgebildeten Dichtkante
auf einen Düsenkörper auf und schließt
ein Kopplervolumen ein. Die Kopplerhülse wird im Ruhezustand
mit einer geringen, über eine Spiralfeder aufgebrachten
Kraft an eine Stirnfläche der Düsennadel angestellt.
Die Kopplerhülse bzw. der Koppler ist von unter Systemdruck
stehendem Kraftstoff umgeben. Unter Systemdruck ist das Kraftstoffdruckniveau
zu verstehen, welches in einem Kraftstoffeinspritzsystem, so zum
Beispiel über eine Hochdruckpumpe, innerhalb eines Hochdruckspeicherkörpers
(Common-Rail) erzeugt wird.
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Bei
heute eingesetzten, mittels eines Elektromagneten betätigten
Kraftstoffinjektoren kommt der genauen und robusten, d. h. reproduzierbaren Einstellung
des Ankerhubes einer Ankerbaugruppe innerhalb des Magnetventiles
eine entscheidende Bedeutung zu. Unter dem Ankerhub ist die freie
Wegstrecke zu verstehen, die dem Anker zwischen seiner Posi tion
im Ruhezustand, üblicherweise definiert durch den Kontakt
des Ankers und einem Ventilstück am Dichtsitz, sowie einer
Ankerposition an einem oberen Hubanschlag zur Verfügung
steht. Der Ankerhub wird folglich beeinflusst vom Abstand zwischen dem
Dichtsitz, der im Ventilstück ausgebildet ist, und einem
oberen Hubanschlag.
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Um
eine möglichst genaue und robuste Einstellung dieses Ankerhubes
zu ermöglichen, wird der Hubanschlag für den Anker
in vielen Fällen möglichst nahe am Dichtsitz ausgeführt,
so zum Beispiel unterhalb des magnetisch aktiven Ankerbereiches.
Dies hat jedoch zur Folge, dass der Anker an seinem Schaft einen
Bund aufweisen muss, und infolgedessen der magnetisch aktive Bereich
des Ankers in einem separaten Teil ausgeführt werden muss,
welches erst nach der Montage der Ankerführung, welche
in diesem Fall den oberen Hubanschlag enthält, mit dem
Schaftteil des Ankers gefügt wird. Das Fügen kann
entweder lösbar oder auch unlösbar erfolgen.
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Bei
einteilig ausgebildeten Ankern, was aus Kosten- und Montagegründen
in vielen Fällen erwünscht ist, ist der obere
Hubanschlag oberhalb der Ankerführung anzuordnen. Gängig
sind hier die Ausführungen eines Hubanschlages am Magnetkern,
so zum Beispiel direkt über eine zwischen Anker und Kern
eingelegte Restluftspaltfolie oder an einer Hülse, welche
sich an einem oberhalb des Kerns angeordneten Ablaufstutzen abstützt.
In diesem Falle ergibt sich für den Abstand zwischen dem
Dichtsitz im Ventilstück und dem oberen Hubanschlag eine
erheblich längere und daher auch wesentlich toleranzempfindlichere
Toleranzkette. Insbesondere kann sich die Position des Dichtsitzes
im Haltekörper des Kraftstoffinjektors unter dem Einfluss
des unterhalb des Dichtsitzes anstehenden Systemdrucks um einige μm
verschieben, während hingegen die Position des oberen Hubanschlages
gegenüber dem Haltekörper vom Systemdruck unbeeinflusst
bleibt. In der Folge ergibt sich eine Reduktion des Ankerhubes bei steigendem
Systemdruck, was durch eine Erhöhung des Ankerhub-Einstellwerts
im drucklosen Zustand kompensiert werden muss. Um diese Kompensation durch
Erhöhung des Ankerhub-Einstellwerts zu erreichen, muss
die Bewegung des Dichtsitzes im Haltekörper unter dem Einfluss
des anstehenden Systemdrucks bekannt sein, was jedoch nicht immer
der Fall ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abstand zwischen
einem Dichtsitz und einem Hubanschlag eines Magnetventiles zur Betätigung
eines Kraftstoffinjektors unbeeinflusst von Systemdruck, mit dem
der Kraftstoffinjektor beaufschlagt ist, zu gestalten.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, insbesondere an einem kraftausgeglichenen Ventil,
welches einen ein- oder mehrteiligen Anker aufweist, eine Führungshülse
vorzusehen, die einerseits einen Trägerabschnitt aufweist,
auf welchem der Magnetkern des Magnetventiles ruht, und welche andererseits
einen Führungsabschnitt umfasst, innerhalb dessen eine
Ankerplatte mit einem an dieser ausgebildeten hülsenförmigen
Ansatz geführt ist. Der obere Hubanschlag für
den Anker des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventiles, insbesondere der in diesem angeordneten Ankerbaugruppe,
ist am Magnetkern ausgebildet und kann zum Beispiel über
einen Anschlag realisiert werden, der durch eine zwischen Ankerplatte
und Magnetkern eingelegte Restluftspaltscheibe gebildet wird. Die
Führungshülse liegt mit ihrer unteren Stirnfläche
auf dem Ventilstück auf, an welchem der Dichtsitz ausgebildet
ist, während der Magnetkern auf einer oberen, beispielsweise
ringförmig verlaufenden Auflagefläche durch die Führungshülse
abgestützt ist.
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Der
axiale Abstand zwischen dem Dichtsitz im Ventilstück und
der Auflagefläche der Führungshülse am
Ventilstück lässt sich mit y1 bezeichnen,
die Höhe der Führungshülse mit y2. Damit ergibt sich der Abstand zwischen
dem Dichtsitz im Ventilstück und der unteren Stirnfläche
des Magnetkernes zu y = y2 – y1. Der Abstand zwischen dem Dichtsitz am
Anker und der oberen Stirnfläche der auf dem Anker aufgelegten
Restluftspaltscheibe sei x, so dass sich folglich der Ankerhub AH
aus der Differenz zwischen y und x ergibt. Demzufolge gehen nur
die Maße y1, y2 sowie x
in den Ankerhub (AH) ein.
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Bevorzugt
wird der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
folgend, im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors, der Magnetkern
durch ein elastisch ausgebildetes Federelement gegen die Auflagefläche,
die beispielsweise ringförmig gestaltet sein kann, der
Führungshülse gedrückt. Das Federelement
stützt sich zum Beispiel an der Innenseite eines Deckels
ab, mit welchem das Magnetventil im Kopfbereich des Kraftstoffinjektors
verschlossen ist. Der Ablaufstutzen, welcher den Hohlraum, in dem das
elastische Federelement aufgenommen ist, begrenzt, ist zum Beispiel
mittels einer Magnetspannmutter am Haltekörper des Kraftstoffinjektors
fixiert.
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Verschiebt
sich nun das innerhalb des Haltekörpers angeordnete Ventilstück,
an dem der Dichtsitz ausgebildet ist, unter dem Einfluss des Systemdrucks
um einige μm, sei es nach oben oder sei es nach unten,
so wird auch der Magnetkern des Magnetventils um dasselbe Maß in
axiale Richtung verschoben. Bei dieser Verschiebung ändert
sich lediglich der Abstand zwischen der oberen Stirnfläche
des Magnetkerns und der unteren Stirnfläche des Ablaufstutzens.
Dadurch ändert sich geringfügig die Vorspannkraft,
mit der das Federelement den Magnetkern auf der Buchse niederhält.
Das Maß y, d. h. die Differenz y2 abzüglich
des Maßes y1 hingegen bleibt konstant.
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Die
Führungshülse kann aus einem nicht magnetischen
Material hergestellt werden, wobei zur Einstellung des Ankerhubes
(AH) zwischen der Führungshülse und dem Magnetkern
oder zwischen der Führungshülse und dem Magnetstück
eine Einstellscheibe eingelegt sein kann, die wiederum auch aus einem
nicht magnetischen Material hergestellt werden kann.
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Bei
Magnetventilen, bei denen eine Führung des Ankers in der
Zentralbohrung der Führungshülse nicht erforderlich
ist, da der Anker bereits anderweitig geführt ist, kann
das Spiel zwischen dem Anker und der Zentralbohrung der Führungshülse
sehr groß gewählt werden, so dass es keiner weiteren
Führung innerhalb der Führungshülse bedarf.
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Der
obere Hubanschlag des Ankers des Magnetventils am Magnetkern über
die Zwischenschaltung einer Restluftschaltscheibe zwischen der unteren
Stirnfläche des Magnetkerns und der oberen Planseite der
Ankerbaugruppe, stellt lediglich eine mögliche Ausführungsvariante
dar. Stattdessen kann der Anker auch voll oder teilflächig
direkt am Magnetkern des Magnetventils anschlagen und/oder es kann
ein Restluftspalt über eine in den Anker eingebrachte Stufe
oder über eine Beschichtung des Ankers bzw. von dessen
dem Magnetkern zuweisender Stirnseite oder der Magnetkernstirnfläche,
welche der Ankerplatte zuweist, dargestellt werden.
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In
fertigungstechnisch besonders einfacher Weise lässt sich
der Ankerhub dadurch einstellen, dass die Führungshülse über
eine kraftschlüssige, bevorzugt leicht elastisch ausgelegte
Verbindung mit dem Ventilstück geführt ist. Dazu
bietet sich beispielsweise eine domförmige Erhebung innerhalb des
Ventilstückes an, in deren Zentrum ein Ablaufkanal verläuft,
durch welchen die aus dem Steuerraum bei Öffnen des Dichtsitzes
abgesteuerte Menge austritt. Die seitliche Begrenzung dieser domförmig
ausgebildeten Erhebung kann beispielsweise in Form eines Morsekegels
ausgebildet sein, so dass die Führungshülse, die
den Anker des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils aufnimmt, in Form eines Presssitzes am Morsekegel
unter leichter Aufweitung ihres unteren Abschnittes gefügt
werden kann. Bei dieser Befestigungsmöglichkeit lässt
sich der Ankerhub (AH) sehr einfach dadurch einstellen, dass beim
Führen der Führungshülse und des Ankers – im
hier dargelegten Beispiel mit Rücklaufscheibe ausgestattet – die
Aufpresskraft für die Führungshülse solange
erhöht wird, bis der Abstand zwischen der oberen Stirnfläche
des Trägerabschnittes, d. h. die ringförmig verlaufende
Auflagefläche für den Magnetkern und eine von
der Stirnseite der Restluftspaltscheibe einen Sollwert erreicht
hat. Dieser Sollwert ergibt sich aus dem Sollwert des Ankerhubes
sowie einem Vorhalt, welche die elastische Verformung der Buchse
während des Fügeprozesses berücksichtigt.
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Alternativ
kann die Führungshülse auf das Ventilstück
aufgeschraubt sein und der Ankerhub durch Variation des Anzugdrehmomentes
dieser Schraubverbindung eingestellt werden.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ankerbaugruppe,
unter Verwendung der Führungshülse für
den Fall, dass eine Zentrierung des Ankeraußendurchmessers
zum Dichtsitz im Ventilstück nicht erforderlich ist, kann
auf die Zentrierung verzichtet werden. Erfolgt die Ableitung eines
Absteuervolumens bei offenem Ventil aus dem Raum zwischen Dichtsitz
und Führungshülse über eine oder mehrere
radial in der Wand der Führungshülse ausgebildeten
Absteuerbohrungen, oder nach unten über Anschlüsse
am Ventilstückaußendurchmesser unterhalb des Dichtsitzes,
so wird das Absteuervolumen nicht mehr – wie bei heutigen
Ventilen üblich – in den inneren Ankerraum eingeleitet.
Folglich unterbleibt in diesen Fällen auch die schlagartige Änderung
des Volumenstromes durch den Luftspalt zwischen Anker und Magnetkern,
der bei heutigen Magnetventilen zu Störkräften
auf den Anker führt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung bietet eine erheblich verbesserte Robustheit des
Magnetventils gegenüber dem zum Beispiel im Niederdruckbereich, d.
h. im Rücklauf herrschenden Kraftstoffgegendruck und damit
ein noch besseres reproduzierbares Öffnungs- und Schließverhalten
der Ankerbaugruppe und damit des Magnetventils zur Betätigung
eines Kraftstoffinjektors.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben:
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Es
zeigt:
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1 ein
Magnetventil gemäß des Standes der Technik mit
sitznahem Ankerhubanschlag und zweiteilig ausgeführtem
Anker,
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2 eine
erste Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils mit Führungshülse,
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3 eine
weitere Ausführungsform der in 2 dargestellten
Ausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils mit Führungshülse, die auf einen
Morsekegel am Ventilstück aufgeschrumpft ist, und
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4 eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Führungshülse mit Fixierung mittels einer Schraubverbindung
an einer domförmigen Erhebung des Ventilstückes
im Sitzbereich.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Der
Darstellung gemäß 1 ist ein
Magnetventil gemäß des Standes der Technik zu
entnehmen.
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Ein
Kraftstoffinjektor 10 gemäß der Darstellung
in 1 umfasst einen Haltekörper 12,
in dem ein Magnetventil 14 aufgenommen ist. Das Magnetventil 14 ist
von einer Hülse 16 umschlossen, die durch einen
Deckel 18 verschlossen ist, der mit einer Mutter oder dergleichen
an der Hülse 16 befestigt werden kann. Das Magnetventil 14 ist
gemäß der Darstellung in 1 symmetrisch
zur Achse 20 ausgeführt.
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Das
Magnetventil 14 umfasst einen Magnetkern 22, der
eine Schließfeder 28 aufnimmt. Des Weiteren ist
in den Magnetkern 22 des Magnetventils 14 eine
Magnetspule 26 eingebettet. Der unteren Stirnseite des
Magnetkerns 22 gegenüberliegend befindet sich
eine Ankerplatte 32 einer Ankerbaugruppe 30. Die
Ankerplatte 32 der Ankerbaugruppe 30 ist durch
die Schließfeder 28 beaufschlagt. Aus der Darstellung
gemäß 1 ist weiter entnehmbar, dass
es sich bei der Ankerbaugruppe 30 des Magnetventils 14 gemäß der
Darstellung in 1 um eine mehrteilig ausgebildete
Ankerbaugruppe 30 handelt, bei der die Ankerplatte 32 verschiebbar
am Ankerbolzen 34 gelagert ist. 1 ist darüber
hinaus entnehmbar, dass die an der Mantelfläche des Ankerbolzen 34 geführte
Ankerplatte 32 über eine Ankerfeder 36 vorgespannt
ist, die sich an einer Ankerführung 38 abstützt.
Die Ankerführung 38 weist darüber hinaus
einen Ankerhubanschlag 40 auf, an welcher ein in Umfangsrichtung
sich am Ankerbolzen 34 erstreckender Bund anschlägt.
An der Unterseite des Bundes am Ankerbolzen 34 befindet
sich eine Aufnahme für ein Schließelement 44,
welches in der Darstellung gemäß 1 kugelförmig
ausgebildet ist. Das kugelförmig ausgebildete Schließelement 44 verschließt
einen Ablaufkanal in einem Ventilstück 46, in
dem ein Steuerraum zur Betätigung eines in 1 nicht
dargestellten, bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes
aufgenommen ist. Der Darstellung gemäß 1 lässt
sich darüber hinaus entnehmen, dass die Ankerführung 38 mittels
einer Ventilspannschraube 48 im Haltekörper 12 des
Kraftstoffinjektors 10 befestigt ist. Im Fuße
der Ankerführung 38, innerhalb der der Ankerbolzen 34 verschieblich
geführt ist, befindet sich mindestens eine Abströmbohrung 50, über
welche bei geöffnetem Dichtsitz 42 aus dem im Ventilstück 46 ausgebildeten
Steuerraum austretender Kraftstoff in den Niederdruckbereich, d.
h. dem Rücklauf 24 im Kopfbereich des Kraftstoffinjektors 10 zuströmt.
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2 zeigt
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Magnetventils.
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Der
Darstellung gemäß 2 lässt
sich entnehmen, dass der Kraftstoffinjektor 10 im Kopfbereich
das Magnetventil 14 umfasst, welches den Magnetkern 22 sowie
die in den Magnetkern 22 eingelassene Magnetspule 26 aufweist,
welche mit der Ankerbaugruppe 30 zusammen wirkt. Die Ankerbaugruppe 30 wiederum
umfasst die Ankerplatte 32, deren Planseite 74 der
unteren Stirnseite des Magnetkerns 22 zugewandt ist. Dieser
ist von einer Durchgangsöffnung durchzogen, welche die
Schließfeder 28 aufnimmt, die an einem zur Achse 20 symmetrisch ausgebildeten
Druckstift 92 verläuft. Oberhalb des Druckstiftes 92 befindet
sich ein Ablaufstutzen 66, über welchen abgesteuerte
Menge in den Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 abströmt.
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Darüber
hinaus lässt sich 2 entnehmen, dass
der Magnetkern 22 einerseits über ein elastisches
Vorspannelement 70 vorgespannt ist, und andererseits auf
einer ringförmigen Auflagefläche 98 einer
Führungshülse 60 aufliegt. Die Führungshülse 60 wiederum
umfasst neben einem durch Bezugszeichen 62 angedeuteten
Trägerabschnitt einen in geringerem Durchmesser ausgebildeten
Führungsabschnitt 64, innerhalb dessen ein hülsenförmiger
Ansatz der Ankerplatte 32 aufgenommen ist. Der Trägerabschnitt 62 der
Führungshülse 60 begrenzt einen Ankerraum 78;
ein außerhalb des Außenumfangs der Führungshülse 60 liegender
Raum stellt einen Absteuerraum 80 dar.
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Die
Trägerhülse 60 ist mit ihrem Führungsabschnitt 64 für
den hülsenförmigen Ansatz der Ankerplatte 32 an
einer Erhebung 104 des Ventilstücks 46 aufgenommen.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor,
dass die Erhebung 104 gemäß dieser Ausführungsform
eine zylindrische Mantelfläche aufweist, an der der Führungsabschnitt 64 der
Führungshülse 60 beispielsweise durch
Ausbildung eines Press- bzw. Schrumpfsitzes 100 fixiert
ist. Der Führungsabschnitt 64 der Führungshülse 60 liegt
mit seiner unteren Stirnfläche auf einer Planfläche 96 des
Ventilstücks auf.
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Die
Erhebung 104 des Ventilstücks 46 ist
von einem Ablaufkanal 84 durchzogen, in dem eine Ablaufdrossel 88 aufgenommen
ist. Über den Ablaufkanal 84 mit der darin aufgenommenen
Ablaufdrossel 88 ist ein im Ventilstück 46 ausgebildeter,
in 2 jedoch nicht dargestellter Steuerraum druckentlastbar. Aus 2 geht
hervor, dass der hülsenförmige Ansatz der Ankerplatte 32,
der in dieser Ausführungsform des Magnetventils 14 das
Ventilglied darstellt, einen Dichtsitz 42, 86 des
Magnetventils 14 verschließt. Die mit Bezugszeichen 94 bezeichnete Stirnfläche
an der Unterseite des hülsenförmigen Ansatzes der
Ankerplatte 32 liegt auf einer Sitzfläche 90 an
der Oberseite der Erhebung 104 des Ventilstücks 46 an
und verschließt den Sitz 42, 86. Aufgrund
des verschlossenen Sitzes 42, 86 tritt keine abgesteuerte Menge
aus dem Ablaufkanal 84 aus.
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Wird
das Magnetventil 14 bei Bestromung der Magnetspule 26 geöffnet,
strömt über den geöffneten Sitz 42, 86 abgesteuerte
Menge über mindestens eine in der Wand des Führungsabschnittes 64 der
Führungshülse 60 ausgebildete Abströmbohrung 82 in
den Absteuerraum 80 ab. Die Ableitung eines beim Öffnen
des Magnetventiles 14 abzusteuernden Volumens aus dem Raum
zwischen dem Dichtsitz 42, 86 und der Führungshülse 60 über
ein oder mehrere radiale Abströmbohrungen 82 oder
alternativ auch Anschliffe am Außendurchmesser des Ventilstückes 46 unterhalb
des Dichtsitzes 42, 86 vermeidet im Gegensatz
zu heute eingesetzten Ventilen das Einleiten des Absteuervolumens
in das Innere des Ankerraums 78. Folglich unterbleibt bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform des der
Erfindung zugrunde liegenden Gedankens, die schlagartige Änderung
des Volumenstromes durch den Luftspalt zwischen dem Anker und dem
Magnetkern 26, der bei heute eingesetzten Magnetventilen
zu Störkräften führt, die auf die Ankerbaugruppe 30 wirken.
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Wie
der Darstellung gemäß 2 weiter
entnommen werden kann, ist auf der Planseite 74 der Ankerplatte 32 eine
Restluftspaltscheibe 76 aufgebracht, die der unteren Stirnseite
des Magnetkernes 22 gegenüberliegt. Während
die Führungshülse 60 mit ihrer unteren
Stirnfläche auf der Planfläche 96 des
Ventilstücks 46 aufliegt, liegt der Magnetkern 22 auf
der ringförmig konfigurierten Auflagefläche der Führungshülse 60 auf.
Der axiale Abstand zwischen dem Dichtsitz 42, 86 und
der Auflagestelle der Führungshülse 60 auf
der Planfläche 96 des Ventilstücks 46 ist
mit y1 bezeichnet. Die Höhe der
Führungshülse 60 ist mit dem Maß y2 bemaßt. Der Abstand zwischen dem
Dichtsitz 42, 86 und der unteren Stirnseite des Magnetkerns 22 ergibt
sich somit zu y = y2 – y1. Der Abstand zwischen dem Dichtsitz 42, 86 und
dem Anker, d. h. der Ankerplatte 32 und der oberen Stirnfläche
der auf der Planseite 74 der Ankerplatte 32 aufliegenden
Restluftspaltscheibe 76, wird mit x bezeichnet. Demzufolge
ergibt sich der Ankerhub AH aus der Differenz des Abstandes y und
des Abstandes x.
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Demzufolge
gehen in den Ankerhub AH nur die Maße y1,
y2 und x ein.
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Im
zusammengebauten Zustand des Kraftstoffinjektors wird der Magnetkern 22 durch
das elastische Federelement 70 gegen die Stirnfläche,
d. h. die ringförmig verlaufende Auflagefläche 98 der
Führungshülse 60 gedrückt. Das
elastische Federelement 70 wiederum stützt sich
am Ablaufstutzen 66 ab. Der Ablaufstutzen 66 ist
wiederum am Haltekörper 12 fixiert, beispielsweise über
eine in 2 nicht dargestellte Magnetspannmutter.
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Verschiebt
sich nun Ventilstück 46 im Haltekörper 12 unter
dem Einfluss des Systemdruckes um einige μm nach oben oder
nach unten, so wird zwangsläufig der Magnetkern 22 um
dasselbe Maß axial verschoben. Dabei ändert sich
lediglich der Abstand zwischen der oberen Stirnfläche des
Magnetkerns 22 und der unteren Stirnfläche des
Ablaufstutzens 66. Dies beeinflusst die Vorspannkraft geringfügig,
mit der das elastische Federelement 70 den Magnetkern 22 der
Führungshülse 60 niederhält.
Das Maß y und damit der Ankerhub AH bleiben dagegen konstant.
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Die
Führungshülse 60 kann aus einem nicht magnetischen
Material gefertigt sein, ebenso wie eine zur Einstellung des Ankerhubs
AH zwischen der Führungshülse 60 und
dem Magnetkern 22 und/oder zwischen der Führungshülse 60 und
dem Ventilstück 46 angeordnete Einstellscheibe,
die ebenfalls aus einem nicht magnetischen Material gefertigt sein
kann.
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Bei
Magnetventilen, bei denen eine Führung des Ankers 32 in
der Zentralbohrung der Führungshülse 60 nicht
erforderlich ist, da der Anker bereits anderweitig geführt
ist, kann das Spiel zwischen dem Ankerbolzen 34 und der
Zentralbohrung der Führungshülse 60 relativ
groß gewählt werden, so dass keine weitere Führung
des Ankerbolzens 34 innerhalb des Führungsabschnittes 64 der
Führungshülse 60 erfolgt.
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Wie
sich der Darstellung gemäß 2 des Weiteren
entnehmen lässt, befindet sich ein ringförmig
ausgebildeter Ablaufspalt 72 zwischen der Innenseite des
Haltekörpers 12 und dem Außenumfang des
Magnetkerns 22, über welche die in den Absteuerraum 80 abgesteuerte
Menge zum Beispiel dem Ablaufstutzen 66 zuströmen
kann. Alternativ zu dem in 2 mit Bezugszeichen 72 bezeichneten ringförmigen
Ablaufspalt, können auch diskrete Ablaufkanäle,
seien es ein Ablaufkanal, seien es mehrere Ablaufkanäle
anstelle des Ablaufkanals 72 in Ringform gebildet sein.
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Aus 2 geht
hervor, dass in dieser Ausführungsform der Anschlag des
Ankers 32 am Magnetkern 22 über die Restluftspaltscheibe 76 erfolgt. Alternativ
kann der Anker 32 auch voll- oder teilflächig
direkt am Magnetkern 22 anschlagen und/oder es kann ein
Restluftspalt über eine in den Anker, d. h. die Ankerplatte 32 eingebrachte
Stufe und/oder über eine Beschichtung der Planseite 74 der
Ankerplatte 32 und/oder der diesem zuweisenden Stirnfläche
des Magnetkerns 22 dargestellt werden.
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In
der Darstellung gemäß 2 befindet
sich im Druckstift 92 im oberen Bereich eine schräg
angesetzte Bohrung, welche den Abfluss von Absteuer- und/oder Leckagemenge aus
dem Absteuerraum 80 nach oben hin ermöglicht,
wo sich in der Ausführungsform gemäß 2 der
Rücklauf 24 innerhalb des Ablaufstutzens 66 befindet.
Alternativ dazu kann die Verbindung zum Rücklauf 24 durch
eine Bohrung im Ablaufstutzen 66 dargestellt werden, ebenso
kann auch der Rücklauf 24 an anderer Stelle angebracht werden,
wenn sich dies für den jeweiligen Anwendungsfall günstig
oder notwendig erweist.
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3 ist
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Ventils zu entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 3 geht hervor,
dass der Anker 32, symmetrisch ausgebildet zur Achse 20,
eine Durchgangsbohrung aufweist, in welche der in 2 dargestellte
Druckstift 92 eingelassen ist, so dass ein druck- und kraftausgeglichenes Magnetventil 14 erhalten
wird. Auf der Planseite 74 der Ankerplatte 32 befindet
sich die bereits beschriebene Restluftspaltscheibe 76.
Die obere Stirnseite der Restluftspaltscheibe 76 weist
zu dieser gegenüberliegenden – in 3 nur
angedeuteten – Stirnfläche des Magnetkernes 22 den
den Ankerhub 102 bildenden Abstand auf, wie in 3 skizziert.
Der Anker 32 ist gemäß der Ausführungsform
in 3 von der Führungshülse 60 umschlossen.
Die Führungshülse 60 umfasst den Trägerabschnitt 62 sowie
den Führungsabschnitt 64. Im unteren Ende des
Führungsabschnittes 64 ist die Führungshülse 60 mit Presssitz
bzw. Schrumpfsitz 100 an einer als Morsekegel 118 bezüglich
der Außenfläche ausgestalteten Erhebung 104 des
Ventilstücks 46 fixiert. Durch diese Befestigungsmöglichkeit
der Führungshülse 60, welche mit einer
Aufweitung 108 des Führungsabschnittes 64 der
Führungshülse 60 am unteren Ende einhergeht,
lässt sich in vorteilhafter Weise der Ankerhub AH leicht
einstellen. Aufgrund der der. Führungshülse 60 innewohnenden
Elastizität kann der Ankerhub AH sehr einfach dadurch eingestellt
werden, dass beim Fügen der Führungshülse 60 der
Anker 32 und – im hier dargestellten Beispiel – auch
die Restluftspaltscheibe 76 bereits eingelegt sind und
nun die auf die Führungshülse 60 wirkende
Aufpresskraft solange erhöht wird, bis der Abstand zwischen
der oberen Stirnfläche der Führungshülse 60 und
der Restluftspaltscheibe 76 seinen Sollwert erreicht hat.
Dieser Sollwert ergibt sich aus dem Sollwert des Ankerhubes AH sowie
einem Vorhalt, welcher die elastische Verformung der Führungshülse 60 während
des Fügeprozesses berücksichtigt. Die Aufpresskraft beim
Fügeprozess muss dabei deutlich höher sein als
die Vorspannkraft, welche über das Vorspannelement 70 aufgebracht
wird, mit welcher der Magnetkern 22 im Betrieb später
gegen die in 3 dargestellte ringförmig
verlaufende Auflagefläche 98 am oberen Ende des
Trägerabschnittes 62 gedrückt wird.
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3 zeigt
des Weiteren, dass der Dichtsitz 42, 86 zwischen
der Sitzfläche 90 der mit Morsekegel 118 ausgeführten
Erhebung 104 sowie der Stirnfläche 94 des
hülsenförmigen Ansatzes der Ankerplatte 32 gebildet
ist. Um den Aufbau eines nennenswerten hydraulischen Druckes zwischen
dem Dichtsitz 42, 86 und der Führungshülse 60 zu
verhindern, befindet sich seitlich in der Wand der Führungshülse 60 im Trägerabschnitt 64 mindestens
eine Abströmbohrung 82, über welche die
abgesteuerte Menge bei Öffnen des Dichtsitzes 42, 86 in
den Absteuerraum 80 geleitet wird.
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Aus 3 geht
hervor, dass die Erhebung 104 an ihrer Außenmantelfläche
eine leicht konische Kontur 106 aufweist, welche den Morsekegel 118 definiert.
Dessen Kegelwinkel wiederum bewirkt die radiale Aufweitung 108 des
Führungsabschnittes 64 im unteren Bereich der
Führungshülse 60.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung für ein Magnetventil.
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4 zeigt,
dass am Außenumfang der Erhebung 104 des Ventilstücks 46 ein
Gewindeabschnitt angebracht ist, der mit einem Innengewinde, welches
unterhalb des Führungsabschnittes 64 der Führungshülse 60 ausgebildet
ist, eine Schraubverbindung 112 bildet. Die Führungshülse 60,
in deren Führungsabschnitt 64 der hülsenförmige
Ansatz der Ankerplatte 32 geführt ist, ist einerseits über
die Schraubverbindung 112 mit der Erhebung 104 am Ventilstück 46 verbunden
und stützt sich andererseits über eine Abstützung 116 unter
Zwischenschaltung eines elastischen Bereiches 114 auf der
Planfläche 96 des Ventilstücks 46 ab.
Aus 4, welche den Dichtsitz 42, 86 nur
hälftig zeigt, geht des Weiteren hervor, dass der hülsenförmige
Ansatz der Ankerplatte 32 mit seiner Stirnfläche 94 auf
der Sitzfläche 90 am Dichtsitz 42, 86 aufliegt
und den ebenfalls nur hälftig dargestellten Ablaufkanal 84 mit
darin ausgebildeter Ablaufdrossel 88 verschließt,
so dass keine Druckentlastung des Steuerraumes erfolgt.
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Bei
der in Zusammenhang mit 4 dargestellten Lösung
ist die Führungshülse 60 auf das Ventilstück 46 aufgeschraubt
und durch die Schraubverbindung 112 mit diesem befestigt.
Der Ankerhub AH kann durch Variation des Anzugmomentes dieser Schraubverbindung 112 verändert
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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