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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffeinspritzvorrichtungen.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Standes der Technik.
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Eine
herkömmliche Brennstoffeinspritzvorrichtung für
eine Verbrennungsmaschine mit innerer Verbrennung, beispielsweise
der Art, wie sie in den
japanischen
ersten Patentveröffentlichungen Nr. 2007-64364 und
2006-257874 offenbart
sind, enthält eine Einspritzbohrung, einen Hochdruck-Brennstoffkanal,
eine Nadel, eine Gegendruckkammer, ein Steuerventil, einen Stator
und einen Anker. In der Brennstoffeinspritzvorrichtung wird Brennstoff
zu der Einspritzbohrung über den Hochdruck-Brennstoffkanal
geführt und in einen Zylinder der Maschine über die
Einspritzbohrung eingespritzt. Die Nadel öffnet und schließt
selektiv den Hochdruck-Brennstoffkanal. Die Gegendruckkammer lässt
einen Brennstoffdruck als Gegendruck auf die Nadel wirken. Das Steuerventil öffnet
und schließt selektiv einen Auslass der Gegendruckkammer.
Der Stator und der Anker arbeiten zusammen als ein Antrieb zur Betätigung
des Steuerventils zum Öffnen des Auslasses der Gegendruckkammer.
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Im
Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung erzeugt, wenn ein Solenoid
des Stators mit Energie beaufschlagt wird, der Stator eine magnetische
Anziehung, welche den Anker anzieht, um ihn in eine Richtung zur
Betätigung des Steuerventils im Sinne einer Öffnung
des Auslasses der Gegendruckkammer zu bewegen. Folglich fällt
der Gegendruck (d. h., der Brennstoffdruck in der Gegendruckkammer)
ab, was bewirkt, dass sich die Nadel in einer Richtung im Sinne
einer Öffnung des Hochdruck-Brennstoffkanals bewegt. Dies
hat zur Folge, dass Brennstoff in den Zylinder der Maschine über
die Einspritzbohrung eingespritzt wird. Wenn weiterhin das Solenoid
des Stators abgeschaltet wird, dann verschwindet die durch den Stator
erzeugte magnetische Anziehungskraft, was bewirkt, dass der Anker
sich in einer Richtung zur Betätigung des Steuerventils
im Sinne einer Schließung des Auslasses der Gegendruckkammer bewegt.
Folglich baut sich der Druck wieder auf, was zur Folge hat, dass
sich die Nadel in einer Richtung im Sinne einer Schließung
des Hochdruck-Brennstoffkanals bewegt. Demzufolge wird die Brennstoffeinspritzung
in den Zylinder des Motors oder der Maschine über die Einspritzbohrung
unterbrochen.
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Darüber
hinaus enthält, wie in 7 gezeigt ist,
in der herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung der
Anker 64x ein Scheibenteil 641x, ein Anlageteil 642x und
ein Stiftteil 644x. Das Scheibenteil 641x hat
die Gestalt einer Scheibe und ist so angeordnet, dass es dem Stator 63 in
der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung (d.
h., in der Vertikalrichtung mit Bezug auf 7) gegenübersteht. Das
Scheibenteil 641x bildet zusammen mit dem Stator 63 einen
magnetischen Schließungskreis, wenn das Solenoid des Stators 63 mit
Energie beaufschlagt wird. Das Anlageteil 642x ist in direktem
Kontakt mit dem Kugelventil (d. h., dem Steuerventil) 65. Das
Stiftteil 644x hat zylindrische Gestalt und erstreckt sich
in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung
zur Verbindung des Scheibenteils 641x mit dem Anlageteil 642x.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtung enthält weiterhin ein
hohles Führungsteil 80 zur Führung des
Ankers 64x zur Bewegung in der Längsrichtung der
Brennstoffeinspritzvorrichtung. Genauer gesagt, das Führungsteil 80 ist
so angeordnet, dass es die Seitenfläche des Stiftteils 644x des
Ankers 64x umgibt. Wenn der Anker 64x während
des Betriebs der Brennstoffeinspritzvorrichtung bewegt wird, dann
gleitet das Stiftteil 644x an der inneren Seitenfläche 80a des
Führungsteils 80, so dass der Anker 64x durch
das Führungsteil 80 daran gehindert wird, sich
von der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung
wegzuschwenken. Folglich wird der Anker 64x durch das Führungsteil 80 so
geführt, dass es sich in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung
bewegt.
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Zum
Minimieren einer Verkanntung des Ankers 64x gegenüber
der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung ist
es weiterhin wünschenswert, den Gleitspielraum zwischen
der inneren Seitenfläche 80a des Führungsteils 80 und
der Seitenfläche des Stiftteils 644x des Ankers 64x minimal
zu halten.
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Vielerlei
Ablagerungen neigen jedoch dazu, sich in dem Gleitspielraum abzulagern.
Solche Ablagerungen können beispielsweise Verunreinigungen im
Brennstoff und Produkte umfassen, welche durch chemische Veränderungen
des Brennstoffs erzeugt werden. Wenn insbesondere der Brennstoff
minderer Qualität ist, dann kann die Ansammlung von Ablagerungen
in dem Gleitspielraum rasch fortschreiten, was verursacht, dass
das Stiftteil 644x des Ankers 64x in dem Führungsteil 80 festgesetzt
wird. Folglich wird der Anker 64x außer Stande
gesetzt, zu arbeiten, wodurch es für die Brennstoffeinspritzvorrichtung unmöglich
wird, Brennstoff in den Zylinder des Motors oder Maschine einzuspritzen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine erste Brennstoffeinspritzvorrichtung
geschaffen, welche einen Brennstoffkanal (53a), ein Ventil
(65), einen Stator (63) und einen Anker (64)
enthält. Das Ventil (65) öffnet und schließt
selektiv den Brennstoffkanal (53a). Der Stator (63)
enthält ein Solenoid (62) und erzeugt eine magnetische
Anziehung, wenn das Solenoid (62) mit Energie beaufschlagt
wird. Der Anker (64) ist so ausgebildet, dass er von der
magnetischen Anziehungskraft angezogen wird, um sich in einer Betätigungsrichtung
auf den Stator (63) zu bewegen, was bewirkt, dass das Ventil
(65) den Brennstoffkanal (53a) öffnet.
Die erste Brennstoffeinspritzvorrichtung ist so ausgebildet, dass
sie Brennstoff einspritzt, wenn der Brennstoffkanal (53a)
durch das Ventil (65) geöffnet wird. Weiter enthält
in der ersten Brennstoffeinspritzvorrichtung der Anker (64)
ein Scheibenteil (641), welches die Gestalt einer Scheibe
aufweist und so angeordnet ist, dass es dem Stator (63)
in der Betätigungsrichtung gegenübersteht, sowie
ein Anlageteil (642), welches Kontakt mit dem Ventil (65)
aufnimmt. Ein Führungsteil (67) ist so angeordnet,
dass es einer äußeren Seitenfläche (641c) des
Scheibenteils (641) des Ankers (64) in einer Richtung
senkrecht zu der Betätigungsrichtung gegenübersteht.
Während der Bewegung des Ankers (64) macht das
Führungsteil (67) gleitenden Kontakt mit der äußeren
Seitenfläche (641c) des Scheibenteils (641)
und führt dadurch den Anker (64) bei der Bewegung
in der Betätigungsrichtung.
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In
der ersten Brennstoffeinspritzvorrichtung kann das Führungsteil
(67) die Gestalt eines Hohlzylinders haben und so angeordnet
sein, dass es die äußere Seitenfläche
(641c) des Scheibenteils (641) des Ankers (64)
umgibt.
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In
der ersten Brennstoffeinspritzvorrichtung hat vorzugsweise die äußere
Seitenfläche (641c) des Scheibenteils (641)
des Ankers (64) den größten Durchmesser
in der Ankerkonstruktion (64).
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird auch eine zweite Brennstoffeinspritzvorrichtung
geschaffen, welche einen Brennstoffkanal (53a), ein Ventil
(65), einen Stator (63) und einen Anker (64) enthält.
Das Ventil (65) öffnet und schließt selektiv den
Brennstoffkanal (53a). Der Stator (63) enthält
ein Solenoid (62) und erzeugt eine magnetische Anziehungskraft,
wenn das Solenoid (62) mit Energie beaufschlagt wird. Der
Anker (64) ist so ausgebildet, dass er durch die magnetische
Anziehungskraft zur Bewegung in einer Betätigungsrichtung
auf den Stator (63) hin angezogen wird, was bewirkt, dass
das Ventil (65) den Brennstoffkanal (53a) öffnet.
Die zweite Brennstoffeinspritzvorrichtung ist so ausgebildet, dass
sie Brennstoff einspritzt, wenn der Brennstoffkanal (53a)
durch das Ventil (65) geöffnet wird. Weiter enthält
in der zweiten Brennstoffeinspritzvorrichtung der Anker (64)
ein Scheibenteil (641), welches die Gestalt einer Scheibe
hat und so angeordnet ist, dass es dem Stator (63) in der
Betätigungsrichtung gegenübersteht, sowie ein
Anlageteil (642), welches Kontakt mit dem Ventil (65)
aufnimmt. Mindestens eine Bohrung (641b) oder Nut ist in
dem Scheibenteil (641) des Ankers (64) radial
außerhalb von dem Anlageteil (642) vorgesehen,
welche sich in Axialrichtung des Scheibenteils (641) erstreckt.
Die zweite Brennstoffeinspritzvorrichtung enthält weiter
mindestens ein Führungsteil (57), welches gleitverschieblich in
der Bohrung (641b) oder der Nut des Scheibenteils (641)
des Ankers (64) angeordnet ist. Während der Bewegung
des Ankers (64) hat das Führungsteil (57) gleitende
Berührung mit der Innenfläche des Scheibenteils
(641), welche die Bohrung (641b) oder Nut definiert,
und führt dadurch den Anker (64) zur Bewegung
in der Betätigungsrichtung.
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In
der zweiten Brennstoffeinspritzvorrichtung kann das Anlageteil (642)
des Ankers (64) becherförmig sein, um darin den
Ventilkörper in unmittelbarem Kontakt mit dem Ventil (65)
aufzunehmen. Die mindestens eine Bohrung (641b) oder Nut,
welche in dem Scheibenteil (641) gebildet ist, kann durch
eine Mehrzahl von Bohrungen (641b) oder Nuten verwirklicht
werden. Das mindestens eine Führungsteil (57) kann
eine Mehrzahl von solchen Führungsteilen (57) umfassen,
von denen jedes gleitverschieblich in einer entsprechenden einen
der Bohrungen (641b) oder Nuten des Scheibenteils (641)
des Ankers (64) angeordnet ist. Während der Bewegung
des Ankers (64) können die Führungsteile
(57) gleitverschiebliche Berührung mit den Innenflächen
des Scheibenteils (641) haben, welche die entsprechenden
Bohrungen (641b) oder Nuten definieren, wodurch der Anker
(64) zur Bewegung in der Betätigungsrichtung geführt
wird.
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In
der zweiten Brennstoffeinspritzvorrichtung kann das mindestens eine
Führungsteil aus mindestens einem zylindrischen Stift (57)
gebildet sein. Die mindestens eine Bohrung oder Nut des Scheibenteils (641)
kann durch mindestens eine Durchgangsbohrung (641b) gebildet
sein, welche in dem Scheibenteil (641) hergestellt ist
und einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die mindestens
eine Bohrung oder Nut des Scheibenteils (641) kann jedoch
auch aus mindestens einer Nut gebildet sein, welche in der äußeren
Seitenfläche (641c) des Scheibenteils (641) erzeugt
ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird auch eine dritte Brennstoffeinspritzvorrichtung
geschaffen, welche einen Brennstoffkanal (53a), ein Ventil
(65), einen Stator (63) und einen Anker (64) enthält.
Das Ventil (65) öffnet und schließt selektiv den
Brennstoffkanal (53a). Der Stator (63) enthält
ein Solenoid (62) und erzeugt eine magnetische Anziehungskraft,
wenn das Solenoid (62) mit Energie beaufschlagt wird. Der
Anker (64) ist so ausgebildet, dass er durch die magnetische
Anziehungskraft angezogen wird, um sich in der Betätigungsrichtung
in Richtung auf den Stator (63) zu bewegen, wodurch das
Ventil (65) zur Öffnung des Brennstoffkanals (53a)
veranlasst wird. Die dritte Brennstoffeinspritzvorrichtung ist so
ausgebildet, dass sie Brennstoff einspritzt, wenn der Brennstoffkanal
(53a) durch das Ventil (65) geöffnet
wird. Weiter enthält in der dritten Brennstoffeinspritzvorrichtung
der Anker (64) ein Scheiben teil (641) und ein
Anlageteil (642). Das Scheibenteil (641) hat die
Gestalt einer Scheibe und ist so angeordnet, dass es dem Stator
(63) in der Betätigungsrichtung gegenübersteht.
Das Anlageteil (642) ist becherförmig gestaltet,
um darin den Ventilkörper in unmittelbarer Anlage mit dem
Ventil (65) aufzunehmen. Ein hohles, scheibenförmiges
Führungsteil (58) ist so angeordnet, dass es eine äußere Seitenfläche
(642b) des Anlageteils (642) des Ankers (64)
umgibt. Während der Bewegung des Ankers (64) hat
das Führungsteil (58) gleitverschiebliche Berührung
mit der äußeren Seitenfläche (642b) des
Anlageteils (642) und führt dadurch den Anker (64)
zur Bewegung in der Betätigungsrichtung.
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Vorzugsweise
ragt in der dritten Brennstoffeinspritzvorrichtung das Anlageteil
(642) des Ankers (64) von dem Scheibenteil (641)
in der Axialrichtung des Scheibenteils (641) in Richtung
auf das Ventil (65) vor. Die Auskragungslänge
(L) des Anlageteils (642) von dem Scheibenteil (641)
aus ist geringer als der Außendurchmesser des Scheibenteils
(641).
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Es
ist weiter zu bevorzugen, dass die Auskragungslänge (L)
des Anlageteils (642) von dem Scheibenteil (641)
aus geringer als die Hälfte des Außendurchmessers
des Scheibenteils (641) ist.
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Die
erste, zweite und dritten Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung können bleistiftartige Brennstoffeinspritzvorrichtungen
sein. Genauer gesagt, kann jede der ersten, zweiten und dritten
Brennstoffeinspritzvorrichtung weiter folgendes enthalten: eine
Einspritzbohrung (22), über welche der Brennstoff
von der Brennstoffeinspritzeinrichtung (10) aus eingespritzt
wird; einen Hochdruck-Brennstoffkanal (42), über
welchen der Brennstoff in die Brennstoffeinspritzbohrung (22)
von außen her eingeführt wird; eine Solenoidventileinheit (60),
welche den Stator (63), den Anker (64) und das Ventil
(65) enthält; und einen Körper (40),
welcher die Solenoidventileinheit (60) in sich aufnimmt
und in welchem der Hochdruck-Brennstoffkanal (42) gebildet
ist. Die Solenoidventileinheit (60) kann in dem Körper
(40) so angeordnet sein, dass sie mit Bezug auf den Hochdruck-Brennstoffkanal
(42) in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung
des Körpers (40) ausgerichtet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird noch voll umfänglicher aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden
Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
verständlich, welche jedoch nicht im Sinne einer Beschränkung
der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu
verstehen sind, sondern nur zum Zwecke der Erläuterung
und für das bessere Verständnis dienen. In den
begleitenden Zeichnungen stellen dar:
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1 eine
teilweise im Querschnitt gezeigte Ansicht, welche den Gesamtaufbau
einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht, welche detaillmäßig die Ausbildung
sowohl einer Solenoidventileinheit als auch einer Öffnungsplatte
der Brennstoffeinspritzvorrichtung zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht, welche den detaillierten Aufbau sowohl der
Solenoidventileinheit als auch der Öffnungsplatte gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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4 eine
Querschnittsansicht entsprechend der in 3 angedeuteten
Schnittlinie A-A;
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5 eine
Querschnittsansicht, welche den detaillierten Aufbau sowohl der
Solenoidventileinheit als auch der Öffnungsplatte gemäß der
dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 eine
Querschnittsansicht entsprechend der in 5 angedeuteten
Schnittlinie B-B; und
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7 eine
Querschnittsansicht, welche einen Teil einer herkömmlichen
Brennstoffeinspritzvorrichtung wiedergibt.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Es
sei bemerkt, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit
und Verständlichkeit identische Bauteile, welche identische
Funktionen in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
haben, so weit wie möglich mit gleichen Bezugszahlen in
den jeweiligen Figuren versehen sind.
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[Erste Ausführungsform]
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1 zeigt
den Gesamtaufbau einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 ist
zur Verwendung beispielsweise in einem Reihenbrennstoffeinspritzsystem
für einen Kraftfahrzeugdieselmotor zur Brennstoffeinspritzung in
einen Zylinder des Motors konstruiert. Wie in 1 gezeigt,
enthält die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 einen
Düsenkörper 20, eine Nadel 30,
einen Haltekörper 40, eine Öffnungsplatte 50 und
eine Solenoidventileinheit 60.
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Der
Düsenkörper 20 ist mittels einer Haltemutter 11 an
dem unteren Ende des Haltekörpers 40 befestigt,
wobei die Öffnungsplatte 50 zwischen dem Düsenkörper 20 und
dem unteren Ende des Haltekörpers 40 gelegen ist.
In dem Düsenkörper 20 sind eine Führungsbohrung 21,
in welcher die Nadel 30 verschiebbar angeordnet ist, und
eine Einspritzbohrung 22 eingeformt, über welche
Brennstoff in den Zylinder des Motors eingespritzt wird, wenn die
Nadel 30 angehoben wird.
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Die
Führungsbohrung 21 erstreckt sich von der oberseitigen
Stirnfläche des Düsenkörpers 20 in Richtung
zur Spitze des Düsenkörpers 20. Zwischen der
Innenfläche der Führungsbohrung 21 und
der Außenfläche der Nadel 30 ist ein
ringförmiger Zwischenraum eingeformt, welcher einen Hochdruck-Brennstoffkanal 23 zur
Einführung von Brennstoff unter hohem Druck zu der Einspritzbohrung 22 bildet.
Das stromauf gelegene Ende des Hochdruck-Brennstoffkanals 23 (oder
die Führungsbohrung 21) öffnet sich an
der oberseitigen Stirnfläche des Düsenkörpers 20 und
ist strömungsmäßig mit einem Hochdruck-Brennstoffkanal 51 verbunden,
der in der Öffnungsplatte 50 ausgebildet ist.
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Darüber
hinaus ist der Durchmesser der Führungsbohrung 21 auf
halber Länge der Führungsbohrung 21 erweitert,
um einen Brennstoffsumpf 24 zu bilden. Die Innenfläche
der Führungsbohrung 21 (d. h., die Innenfläche
des Düsenkörpers 20, welche die Führungsbohrung 21 begrenzt)
hat am unteren Ende eine konischen Abschnitt, welcher eine Ventilsitzfläche
des Düsenkörpers 20 bildet. Andererseits hat
die Außenfläche der Nadel 30 am unteren
Ende einen konischen Abschnitt, welcher eine Aufsitzfläche
der Nadel 30 bildet. Wenn die Aufsetztfläche der Nadel 30 auf
der Ventilsitzfläche des Düsenkörper 20 aufsitzt
(d. h., sich darauf abstützt), dann ist der Hochdruck-Brennstoffkanal 23,
der zu der Einspritzbohrung 23 geführt ist, durch
die Nadel 30 abgeschlossen.
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Ein
Federlager 25, welches hohl zylindrische Gestalt besitzt,
ist durch Presssitz in die Führungsbohrung 21 des
Ventilkörpers 20 auf der stromauf gelegenen Seite
der Nadel 30 (d. h., auf der oberen Seite der Nadel mit
Bezug auf 1) eingesetzt. Zwischen der
unterseitigen Stirnfläche des Federlagers 25 und
der oberseitigen Stirnfläche der Nadel 30 ist eine
Feder 26 eingefügt, welche die Nadel 30 in
einer Richtung im Sinne einer Schließung des Hochdruck-Brennstoffkanals 23 drängt
(d. h., mit Bezug auf 1 in der Abwärtsrichtung).
Eine Gegendruckkammer 27 ist in dem Federlager 25 gebildet,
um einen Gegendruck auf die oberseitige Stirnfläche der Nadel 30 wirken
zu lassen. Der Gegendruck (d. h., der Brennstoffdruck in der Gegendruckkammer 27) dringt
die Nadel 30 in der Richtung im Sinne einer Schließung
des Hochdruck-Brennstoffkanals 23, während der
Brennstoffdruck in dem Brennstoffsumpf 24 die Nadel 30 in
einer Richtung im Sinne einer Öffnung des Hochdruck-Brennstoffkanals 23 (d. h.,
mit Bezug auf 1 in die Aufwärtsrichtung) drängt.
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Ein
Leitungsanschluss 41 ist an dem oberen Ende des Haltekörpers 40 gebildet,
so dass Brennstoff unter hohem Druck von einer Sammelschiene (nicht
dargestellt) zu der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 über
eine Brennstoffleitung (nicht dargestellt) geführt wird,
welche an den Leitungsanschluss 41 gelegt ist. Innerhalb
des Leitungsanschlusses 41 ist ein Stiftfilter (nicht dargestellt)
zur Filterung des Brennstoffes hohen Druckes angeordnet, welcher der
Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 zugeführt wird.
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In
dem Haltekörper 40 ist ein Hochdruck-Brennstoffkanal 42 und
eine Aufnahmebohrung 43 gebildet. Der Hochdruck-Brennstoffkanal 42 ist
zur Einführung des Brennstoffes hohen Drucks von dem Leitungsanschluss 41 zu
dem Hochdruck-Brennstoffkanal 23 des Düsenkörpers 20 über den
Hochdruck-Brennstoffkanal 51 der Öffnungsplatte 50 vorgesehen.
Die Aufnahmebohrung 43 ist zur Aufnahme der Solenoidventileinheit 60 ausgebildet. Sowohl
der Hochdruck-Brennstoffkanal 42 als auch die Aufnahmebohrung 43 erstrecken
sich in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 (d.
h., mit Bezug auf 1 in Vertikalrichtung). Zusätzlich
fällt in der vorliegenden Ausführungsform die Längsrichtung
der Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 mit der Richtung
der Einführung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 in
den Zylinderkopf der Maschine während der Montage der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 an
dem Motor zusammen.
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Bezug
nehmend auf 2 ist festzustellen, dass in
der Öffnungsplatte 50 ein Zuflusskanal 52, über
welchen Brennstoff hohen Drucks von dem Hochdruck-Brennstoffkanal 51 in
die Gegendruckkammer 27 strömt, und ein Auslasskanal 53 ausgebildet
sind, über welchen der Brennstoff hohen Drucks aus der
Gegendruckkammer 27 ausströmt. Darüber
hinaus ist der Zuflusskanal 52 mit einer Einlassöffnung 52a versehen,
während der Auslasskanal 53 mit einer Auslassöffnung 53a versehen
ist.
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Die
Solenoidventileinheit 60 enthält einen Stator 63,
einen Anker 64, ein Kugelventil 65 und eine Schraubenfeder 66.
Der Stator 63 enthält ein Solenoid 62,
welches um eine Kunststoffspule 61 gewickelt ist. Der Anker 64 ist
gegenüberliegend dem Stator 63 mit Bezug auf die
Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 angeordnet
(d. h., mit Bezug auf 2 in der Vertikalrichtung) und
ist in der Längsrichtung so wohl auf den Stator 63 zu
als auch von ihm weg bewegbar. Mit anderen Worten, die Betätigungsrichtung
des Ankers 64 fäl1t mit der Längsrichtung
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 zusammen. Das Kugelventil 65 ist
so ausgebildet, dass es sich zusammen mit dem Anker 64 bewegt,
um die Auslassöffnung 53a selektiv zu öffnen
und zu schließen. Zusätzlich ist das Solenoid 62 des
Stators 63 elektrisch über Leitungen 72 mit
Anschlüssen 71 verbunden. Wie in 1 gezeigt,
sind die Anschlüsse 71 in einem aus Kunstharz
gefertigten Verbindergehäuse 70 vorgesehen, welches
an einem oberen Endbereich des Haltekörpers 40 montiert
ist.
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Sowohl
der Stator 63 als auch der Anker 64 sind aus einem
ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen, gefertigt. Wenn
das Solenoid 62 mit Energie beaufschlagt wird, dann erzeugt
der Stator 63 eine magnetische Anziehungskraft, welche den
Anker 64 zur Bewegung in der Betätigungsrichtung
auf den Stator 63 hin (d. h., mit Bezug auf 2 in
Aufwärtsrichtung) gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 66 anzieht.
Die Schraubenfeder 66 ist in einer Ferderaufnahmebohrung 63a untergebracht,
welche in einem mittleren Bereich des Stators 63 ausgebildet
ist, um sich in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 zu
erstrecken, so dass sie den Anker 64 in Längsrichtung
von dem Stator 63 wegdrängt. Wenn weiterhin das
Solenoid 62 abgeschaltet wird, dann verschwindet die von
dem Stator 63 erzeugte magnetische Anziehungskraft. Der
Anker 64 wird dann durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 66 in
der Betätigungsrichtung von dem Stator 63 weg
bewegt (d. h., mit Bezug auf 2 in Abwärtsrichtung).
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Derjenige
Teil der Aufnahmebohrung 43 des Haltekörpers 40,
welcher unterhalb des Stators 63 gelegen ist, bildet eine
Ventilkammer 43a zur Aufnahme des Kugelventils 65.
Der Anker 64 findet auch Aufnahme in der Ventilkammer 63a zusammen
mit dem Kugelventil 65. Zusätzlich ist die Ventilkammer 43a mit
Brennstoff niedrigen Drucks angefüllt, welcher über
die Auslassöffnung 53a aus der Gegendruckkammer 27 ausgeströmt
ist.
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In
der oberen Stirnfläche der Öffnungsplatte 50 sind
eine ringförmige Nut 54 und eine Anzahl von radialen
Nuten 55 gebildet, welche sich jeweils radial nach auswärts von
der ringförmigen Nut 54 erstrecken. Der Brennstoff
niedrigen Drucks in der Ventilkammer 53a strömt
zu einem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 über die
ringförmigen und radialen Nuten 54 und 55.
Der Niederdruck-Brennstoffkanal 44 ist in dem Haltekörper 40 gebildet
und erstreckt sich in Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 parallel
zu dem Hochdruck-Brennstoffkanal 42. Der Brennstoff niedrigen
Drucks in der Ventilkammer 43a leckt auch in einen ringförmigen
Spalt 43b aus, welcher zwischen der Innenfläche
der Aufnahmebohrung 43 und der Außenfläche
des Stators 63 gebildet ist. Der Brennstoff niedrigen Drucks,
welcher in den ringförmigen Spalt 53b ausleckt,
strömt weiter zu dem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 über
einen Verbindungskanal (nicht dargestellt), der in dem Haltekörper 40 gebildet
ist.
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Ein
hohlzylindrischer Abstandhalter 67 ist in der Ventilkammer 43a derart
angeordnet, dass er sowohl an der oberen Stirnfläche der Öffnungsplatte 50 als
auch an der unteren Stirnfläche des Stators 63 ansteht.
Mit dem Abstandshalter 67 wird ein Zwischenraum zwischen
der unteren Stirnfläche des Ankers 64 und der
oberen Stirnfläche der Öffnungsplatte 50 gebildet,
wenn das Solenoid 62 mit Energie beaufschlagt wird, und
es wird ein Zwischenraum zwischen der oberen Stirnfläche
des Ankers 64 und der unteren Stirnfläche des
Stators 63 gebildet, wenn das Solenoid 62 abgeschaltet
wird. Darüber hinaus wird, wie in 1 gezeigt,
die obere Stirnfläche der Solenoidventileinheit 60 durch
eine Feder (beispielsweise eine konische Tellerfeder) 68 in
Richtung auf die Öffnungsplatte 50 gepresst. Das
bedeutet, dass durch die elastische Kraft der Feder 68 der
Abstandshalter 67 zwischen der Öffnungsplatte 50 und
dem Stator 63 gehalten wird.
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Eine
Anzahl von Nuten 67a ist in der oberen Stirnfläche
des Abstandshalters 67 ausgebildet, um eine Strömungsverbindung
zwischen dem ringförmigen Zwischenraum 43b und
der Ventilkammer 43a herzustellen. Die Nuten 67a erstrecken
sich jeweils in einer Radialrichtung des Abstandshalters 67 und
haben in Umfangsrichtung des Abstandshalters 67 eine vorbestimmte
Beabstandung.
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Folglich
wird der Brennstoff niedrigen Drucks in der Ventilkammer 43a zu
dem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 über zwei Wege
entlastet. Der erste Weg verläuft über die ringförmigen
und radialen Nuten 54 und 55 der Öffnungsplatte 50.
Der zweite Weg verläuft über die Nuten 67a des
Abstandshalters 67, den ringförmigen Zwischenraum 43b und
den nicht dargestellten Verbindungskanal, welcher strömungsmäßig
den ringförmigen Spalt 43b mit dem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 verbindet.
Zusätzlich sei bemerkt, das es auch möglich ist,
einen der beiden Verbindungswege in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 wegzulassen.
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Darüber
hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Solenoidventileinheit 60 in
dem Haltekörper 40 so angeordnet, dass sie mit
dem Hochdruck-Brennstoffkanal 42 in einer Richtung senkrecht
zu der Längsrichtung des Haltekörpers 40 ausgerichtet
ist. Mit anderen Worten, die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung der
Bleistiftbauart.
-
Nach
Beschreibung des Gesamtaufbaus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 sei
nachfolgend die detaillierte Konstruktion des Ankers 64 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform beschrieben.
-
Der
Anker 64 enthält ein Scheibenteil 641, ein
Anlageteil 642 und ein Sitzteil 643. Das Scheibenteil 641 hat
die Gestalt einer Scheibe und ist aus einem ferromagnetischen Material
(beispielsweise Silikonstahl) gefertigt. Das Scheibenteil 641 ist
gegenüberliegend dem Stator 63 angeordnet, um
zusammen mit dem Stator 64 einen magnetischen Schließungskreis
auszubilden, wenn das Solenoid 62 mit Energie beaufschlagt
wird. Das Scheibenteil 641 hat eine Einsatzbohrung 641a,
welche im Zentrum des Scheibenteils ausgebildet ist, sowie eine
Anzahl von Durchgangsbohrungen 641b, welche radial außerhalb
der Einsatzbohrung 641a gelegen sind. Die Durchgangsbohrungen 641b sind
zur Durchleitung von Brennstoff niedrigen Drucks in die Ventilkammer 43a während
der Bewegung des Ankers 64 vorgesehen, um den Widerstand
des Brennstoffs niedrigen Drucks gegenüber dem Anker 64 herabzusetzen. Weiter
ist eine Abschrägung 641d von beispielsweise 45° an
der außenseitigen Fläche 641c des Scheibenteils 641 an
dem der Öffnungsplatte 50 zugewandten Rand über
den gesamten Umfang des Scheibenteils 641 vorgesehen. Das
Sitzteil 643 hat zylindrische Gestalt und ist mit Presssitz
in die Einsetzöffnung 641a des Scheibenteils 641 eingesetzt.
Das Sitz teil 643 besitzt eine Ausnehmung 643a,
welche in der oberen Stirnfläche des Sitzteils 643 vorgesehen
ist und welche kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 (d. h., in Vertikalrichtung
mit Bezug auf 2) hat. In der Ausnehmung 643a ist
ein unterer Endbereich der Schraubenfeder 66 eingesetzt.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform ist das Sitzteil 643 einstückig
mit dem Anlageteil 642 ausgebildet. Darüber hinaus
ist das Scheibenteil 641 aus hartem Material gefertigt,
um Kollisionen mit dem Stator 63 standzuhalten, während
sowohl das Anlageteil 642 als auch das Sitzteil 643 aus
weicherem Material gegenüber demjenigen des Scheibenteils 641 gefertigt
sind. Es versteht sich jedoch, dass sowohl das Scheibenteil 641 als
auch das Anlageteil 642, als auch das Sitzteil 643 einstückig
aus demselben Material gefertigt werden können.
-
Das
Anlageteil 642 ragt nach unten von dem Sitzteil 643 vor
und hat becherförmige Gestalt. Das Kugelventil 65 ist
in dem Anlageteil 46 in unmittelbarem Kontakt damit aufgenommen.
Genauer gesagt, die innere Bodenfläche 642a des
Anlageteils 642 hat konische Gestalt und dient als Kontaktfläche
oder Anlagefläche des Ankers 64 zur Berührungsaufnahme
mit dem Kugelventil 65. Darüber hinaus beschränkt
die innere Seitenfläche des Anlageteils 642 die
Bewegung des Kugelventils 65 in einer Richtung senkrecht
zur Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10.
-
Der
Innendurchmesser des Scheibenteils 641 ist so gewählt,
dass er größer ist als der Außendurchmesser
des Anlageteils 642. Fernerhin ist die Auskragungslänge
L des Anlageteils 642 von der unteren Stirnfläche
des Scheibenteils 641 aus so gewählt, dass sie
kleiner ist als der Außendurchmesser des Scheibenteils 641.
Beispielsweise kann die Auskragungslänge L so gewählt
sein, dass sie weniger als der halbe Außendurchmesser des
Scheibenteils 641 misst.
-
Die
innere Seitenfläche des Abstandhalters 67 ist
der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 des Ankers 64 über
einen kleinen Zwischenraum CL1 zwischen diesen Flächen
zugekehrt. Der Zwischenraum CL1 ist so gewählt, dass er
beispielsweise im Bereich von 10 μm bis 100 μm
liegt.
-
Wenn
bei einem solchen kleinen Zwischenraum CL1 der Anker 64 aufgrund
des Einschaltungszustands des Solenoids 62 betätigt
wird, dann gleitet die außenseitige Fläche 641c des
Scheibenteils 641 auf der inneren Seitenfläche
des Abstandshalters 67, so dass der Anker 64 durch
den Abstandshalter 67 in Betätigungsrichtung auf
den Stator 63 hin oder von ihm weg geführt wird.
-
Folglich
wird der Anker 64 durch den Abstandshalter 67 an
einer Bewegung senkrecht zu der Betätigungsrichtung gehindert.
Dies hat zum Ergebnis, dass es möglich ist das Kugelventil 65 an
einer starken Abweichung von der Auslassöffnung 53a in einer
Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 zu
hindern.
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Darüber
hinaus wird der Anker 64 auch durch den Abstandshalter 67 daran
gehindert, sich gegenüber der Betätigungsrichtung
zu verkanten. Demzufolge ist es möglich, den Neigungswinkel
der axialen Mittellinie des Ankers 64 relativ zur axialen Mittellinie
des Stators 63 auf einen vorbestimmten Bereich zu beschränken.
-
Zusätzlich
sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Nuten 67a des
Abstandshalters 67 so angeordnet, dass sie demjenigen Teil
der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 gegenüberstehen, welcher auf
der inneren Seitenfläche des Abstandshalters 67 gleitet
(d. h., demjenigen Teil der äußeren Seitenfläche 641c,
welcher nicht die Abschrägung 641d aufweist).
-
Derjenige
Teil der Außenfläche des Kugelventils 65,
welcher der Öffnungsplatte 50 gegenübersteht,
bildet eine Sitzfläche 65a, die sich senkrecht zur
Längsrichtung der Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 erstreckt.
Andererseits bildet ein ringförmiger Bereich der oberen
Stirnfläche der Öffnungsplatte 50, der
unmittelbar die Auslassöffnung 53a umgibt, eine Ventilsitzfläche 50a.
Die Auslassöffnung 53a wird abgeschlossen, wenn
die Sitzfläche 65a des Kugelventils 65 auf
der Ventilsitzfläche 50a der Öffnungsplatte 50 aufsitzt
(d. h. an ihr ansteht), und wird geöffnet, wenn die Sitzfläche 65a von
der Ventilsitzfläche 50a abgehoben wird.
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Als
nächstes sei der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Wenn
das Solenoid 62 abgeschaltet wird, dann schließt
das Kugelventil 65 die Auslassöffnung 63a ab.
Aus diesem Grunde, und hier sei wieder auf 1 Bezug
genommen, ist die Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach
abwärts drückt, größer als die
Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach oben drängt. Vorliegend
ist die Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach abwärts
drängt, gleich der Summe der Kraft, welche durch den Brennstoffdruck
in der Gegendruckkammer 27 auf die Nadel 30 aufgebracht
wird, und der elastischen Kraft der Feder 26, welche die Nadel 30 nach
abwärts drückt; die Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach
aufwärts drängt, ist lediglich gleich der Kraft,
welche durch den Brennstoffdruck in dem Brennstoffsumpf 24 auf
die Nadel 30 zur Wirkung kommt. Folglich sitzt die Sitzfläche
der Nadel 30 auf der Ventilsitzfläche des Düsenkörpers 20 auf
und schließt hierdurch den Hochdruck-Brennstoffkanal 23 ab,
der zu der Einspritzbohrung 22 führt. Demzufolge
kann kein Brennstoff in den Zylinder des Motors über die
Einspritzbohrung 22 eingespritzt werden.
-
Wenn
weiter das Solenoid 62 eingeschaltet wird, dann erzeugt
der Stator 63 eine magnetische Anziehung, welche den Anker 64 zur
Bewegung in der Betätigungsrichtung in Richtung auf den
Stator 63 gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 66 hin
anzieht. Dann wird auch das Kugelventil 65 in Richtung
auf den Stator 63 unter dem Brennstoffdruck in der Gegendruckkammer 27 bewegt,
wodurch die Auslassöffnung 53a geöffnet
wird. Folglich strömt der Brennstoff in der Gegendruckkammer 27 zu
der Ventilkammer 43a über die Auslassöffnung 53a aus,
wodurch verursacht wird, dass der Brennstoffdruck in der Gegendruckkammer 27 abfällt.
Es sei bemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform
die Einlassöffnung 52a und die Auslassöffnung 53 so
ausgebildet sind, dass die Strömungsgeschwindigkeit des
Brennstoffs, welcher in die Gegendruckkammer 27 über
die Einlassöffnung 22a einströmt, geringer
ist als die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs, welcher über
die Auslassöffnung 53a aus der Gegendruckkammer 27 ausströmt. Durch
den Abfall des Brennstoffdrucks in der Gegendruckkammer 27 wird
die Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach abwärts
drängt, kleiner als die Gesamtkraft, welche die Nadel 30 nach
aufwärts drückt, wodurch die Nadel 30 dazu
veranlasst wird, sich nach aufwärts zu bewegen. Dies hat
zur Folge, dass die Sitzfläche der Nadel 30 von
der Ventilsitzfläche des Düsenkörpers 20 abgehoben
wird, um den Hochdruck-Brennstoffkanal 23 zu öffnen,
wodurch dem Brennstoff ermöglicht wird, in den Zylinder
des Motors über die Einspritzbohrung 22 eingespritzt
zu werden. Zusätzlich wird der Brennstoff, welcher aus
der Gegendruckkammer 27 zu der Ventilkammer 43a ausströmt,
weiter zu dem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 über
die zwei oben erwähnten Wege abgegeben; dann strömt
der Brennstoff aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 von
dem Niederdruck-Brennstoffkanal 44 aus und kehrt zu dem
Brennstofftank (nicht dargestellt) zurück.
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Wenn
dann weiter das Solenoid 62 wieder abgeschaltet wird, dann
verschwindet die durch den Stator 63 erzeugte magnetische
Anziehungskraft. Der Anker 64 wird dann durch die elastische
Kraft der Schraubenfeder 66 in der Betätigungsrichtung
von dem Stator 63 weg bewegt. Das Kugelventil 65 wird somit
zusammen mit dem Anker 64 im Sinne einer Schließung
der Auslassöffnung 53a bewegt. Folglich baut sich
der Brennstoffdruck in der Gegendruckkammer 27 wieder auf
und macht die Gesamtkraft, welche auf die Nadel 30 nach
abwärts wirkt, größer als die Gesamtkraft,
welche die Nadel 30 nach aufwärts drückt.
Dies veranlasst die Nadel 30 dazu, sich nach abwärts
zu bewegen, bis die Sitzfläche der Nadel 30 auf
der Ventilsitzfläche des Düsenkörpers 20 aufsitzt,
um den Hochdruck-Brennstoffkanal 23 abzuschließen.
Dies hat zur Folge, dass die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder
des Motors über die Einspritzbohrung 22 unterbrochen
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die
folgenden Wirkungen zu erzielen.
- (1) In der
vorliegenden Ausführungsform macht, wenn der Anker 64 gemäß dem
Einschaltzustand des Solenoids 62 betätigt wird,
der Abstandshalter 67 gleitenden Kontakt mit der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641,
wodurch der An ker 64 zur Bewegung in der Betätigungsrichtung
geführt wird. Mit anderen Worten, der Anker 64 wird
durch den Abstandshalter 67 unter der gleitenden Berührung
zwischen dem Abstandshalter 67 und der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 geführt.
Die äußere Seitenfläche 641c hat
den größten Durchmesser innerhalb der Ankerkonstruktion 64;
demgemäß ist der Durchmesser der äußeren
Seitenfläche 641c größer als
derjenige des Stiftteils 644x bei der herkömmlichen
Brennstoffeinspritzvorrichtung, welche in 7 gezeigt
ist. Zusätzlich ist bei der herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung
der Durchmesser des Stiftteils 644x so gewählt,
dass er gleich dem Außendurchmesser des Anlageteils 642x ist.
-
Folglich
ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich,
den Zwischenraum CL1 zwischen der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 und der inneren Seitenfläche
des Abstandshalters 67 groß genug zu wählen,
um die Ansammlung von Ablagerungen darin zu verhindern, während der
Neigungswinkel des Ankers 64 auf einen ausreichend kleinen
Bereich beschränkt wird. Dies hat zur Folge, dass der Anker 64 daran
gehindert werden kann, bei der Betätigung aufgrund der
Ansammlung von Ablagerungen in den Zwischenraum CL1 zu versagen.
- (2) Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird, wie oben beschrieben, der Anker 64 durch den Abstandshalter 67 unter
gleitender Berührung zwischen dem Abstandshalter 67 und
der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 geführt, welches den größten
Durchmesser innerhalb der Ankerkonstruktion 64 hat.
-
Folglich
kann die gleitende Länge, nämlich die Axiallänge
des Ankers 64, innerhalb welcher der Anker 64 gleitende
Berührung zu dem Führungsteil (d. h., dem Abstandshalter 67)
hat, klein gewählt werden, während der Neigungswinkel
des Ankers 64 auf einen ausreichend geringen Bereich beschränkt
werden kann. Demzufolge kann auch die Gleitflächenoberfläche,
nämlich die Oberflächengröße
des Ankers 64, innerhalb welcher der Anker 64 gleitenden
Kontakt mit dem Führungsteil hat, ebenfalls klein gewählt werden.
Dies hat zur Folge, dass die Kraft der Festlegung des Ankers 64 an
dem Führungsteil, welche durch Ablagerungen hervorgerufen
wird, die sich in dem Zwischenraum CL1 ansammeln, reduziert werden
kann, so dass der Anker 64 sich leicht von dem Führungsteil
durch die durch den Stator 63 erzeugte magnetische Anziehung
lösen kann.
-
Genauer
gesagt wird bei der vorliegenden Ausführungsform die gleitende
Länge durch die Axiallänge des nicht von der Abschrägung 641d eingenommenen
Teils der äußeren Seitenfläche 641c repräsentiert.
Weiter ist die gleitende Länge so gewählt, dass
sie kleiner als der Außendurchmesser des Scheibenteils 641 ist,
und insbesondere kleiner ist als die Hälfte des Außendurchmessers
des Scheibenteils 641.
- (3) Bei der
vorliegenden Ausführungsform enthält der Anker 64 nicht
das Stiftteil 644x, wie bei der herkömmlichen
Brennstoffeinspritzvorrichtung, welche in 7 gezeigt
ist. Folglich wird der Aufbau des Ankers 64 vereinfacht
und die Länge des Ankers 64 und somit die Länge
der gesamten Solenoidventileinheit 60 werden vermindert.
- (4) In der vorliegenden Ausführungsform sind die Nuten 67a in
demjenigen Teil des Abstandhalters 67 gebildet, welcher
gleitenden Kontakt mit dem Anker 64 hat. Folglich ist die
Gleitflächenoberfläche des Ankers 64 durch
die Summe der Öffnungsflächen der Nuten 67a an
der inneren Seitenfläche des Abstandshalters 76 reduziert.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
3 zeigt
den Aufbau sowohl der Solenoidventileinheit 60 als auch
der Öffnungsplatte 50 gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung.
-
Wie
in 3 gezeigt hat bei der vorliegenden Ausführungsform
die Öffnungsplatte 50 eine Anzahl von Einsetzbohrungen 56,
welche in der oberen Stirnfläche der Öffnungsplatte 50 gebildet
sind, so dass sie jeweils mit den Durchgangsbohrungen 641b des
Ankers 64 in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 ausgerichtet
sind.
-
Die
Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 enthält weiter
eine Anzahl von zylindrischen Stiften 67. Jeder der Stifte 67 ist
so angeordnet, dass er sich in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 erstreckt,
wobei sein jeweils unteres Ende durch Presssitz in eine entsprechende
der Einsetzbohrungen 56 der Öffnungsplatte 50 eingepresst
ist, und sein oberes Ende gleitend in einer entsprechenden der Durchgangsbohrungen 641b des
Ankers 64 eingeschoben ist.
-
Weiter
Bezug nehmend auf 4 ist festzustellen, dass bei
der vorliegenden Ausführungsform sämtliche der
Durchgangsbohrungen 641b des Ankers 64 und der
Stifte 57 jeweils kreisförmigen Querschnitt senkrecht
zur Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 haben.
-
Weiter
ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der
Stifte 57 gleich 2, während die Anzahl der Durchgangsbohrungen 641b,
welche in dem Scheibenteil 641 des Ankers 64 gebildet
sind, gleich 6 ist. Mit anderen Worten, unter den sechs Durchgangsbohrungen 641b dienen
nur zwei als Einführungsbohrungen zur gleitenden Aufnahme
der oberen Enden der Stifte 57.
-
Für
jeden der Stifte 57 ist ein leichtes Spiel CL2 zwischen
der Seitenfläche des Stiftes 57 und der Innenfläche
der entsprechenden Durchgangsbohrung 641b (d. h., der Innenfläche
des Scheibenteils 641 des Ankers 64, welche die
entsprechende Durchgangsbohrung 641b definiert) vorgesehen. Das
Spiel CL2 ist so eingestellt, dass es beispielsweise im Bereich
von 10 μm bis 100 μm liegt.
-
Weiterhin
ist in der vorliegenden Ausführungsform das Spiel CL2 auch
so eingestellt, dass es kleiner als das Spiel CL1 zwischen der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 des
Ankers 64 und der inneren Seitenfläche des Abstandshalters 67 ist.
Folglich kann die äußere Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 des
Ankers 64 nicht Berührung mit der inneren Seitenfläche
des Abstandshalters 67 aufnehmen.
-
Außerdem
strömt während der Bewegung des Ankers 64 der
Kraftstoff niedrigen Drucks in der Ventilkammer 43a durch
sämtliche der Durchgangsbohrungen 641b des Ankers 64 einschließlich
denjenigen, in welchem jeweils die Stifte 57 eingesetzt sind.
-
Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, folgende
Wirkungen zu erzielen.
- (1) Wenn bei der vorliegenden
Ausführungsform der Anker 64 entsprechend dem
Einschaltzustand des Solenoids 62 betätigt wird,
dann haben die Stifte 57 gleitende Berührung mit
den Innenflächen der entsprechenden Durchgangsbohrungen 641b des
Scheibenteils 641 des Ankers 64, wodurch der Anker 64 zur
Bewegung in der Betätigungsrichtung geführt wird.
Mit anderen Worten, der Anker 64 wird durch die Stifte 57 aufgrund
des gleitenden Kontaktes zwischen den Stiften 57 und den
Innenflächen der entsprechenden Durchgangsbohrungen 641b geführt.
Die Durchgangsbohrungen 641b sind radial auswärts
von dem Durchmesser des Stiftteils 644x bei der herkömmlichen
Brennstoffeinspritzvorrichtung gelegen, welche in 7 gezeigt
ist.
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Demzufolge
ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich,
die Zwischenräume oder das Spiel CL2 zwischen den Seitenflächen
der Stifte 57 und den Innenflächen der entsprechenden
Durchgangsbohrungen 641b groß genug zu wählen,
um die Ansammlung von Ablagerungen darin zu verhindern, während
der Neigungswinkel des Ankers 64 auf einen ausreichend
kleinen Bereich beschränkt wird. Dies hat zur Folge, dass
der Anker 64 daran gehindert wird, bei dem Betrieb aufgrund
der Ansammlung von Ablagerungen in den Spielräumen CL2
zu versagen.
- (2) Bei der vorliegenden Ausführungsform,
wie sie oben beschrieben wurde, wird der Anker 64 durch die
Stifte 57 aufgrund des gleitenden Kontakts zwischen den
Stiften 57 und den Innenflächen der entsprechenden
Durchgangsbohrungen 641b geführt, welche radial
auswärts von dem Durchmesser des Stiftteils 644x in
der herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung gelegen
sind, die in 7 gezeigt ist.
-
Folglich
kann die Verschiebungslänge oder Gleitlänge, nämlich
die axiale Länge des Ankers 64, innerhalb welcher
der Anker 64 gleitenden Kontakt mit dem Führungsteil
(d. h., den Stiften 57) aufnimmt, gering gewählt
werden, während gleichzeitig der Neigungswinkel des Ankers 64 auf
einen ausreichend kleinen Bereich beschränkt werden kann.
Demzufolge kann auch die Gleitflächenoberflächengröße, nämlich
die Ober flächengröße des Ankers 64,
innerhalb welcher der Anker 64 gleitenden Kontakt mit den Führungsteilen
aufnimmt, klein eingestellt werden. Dies hat zur Folge, dass die
Festlegungskraft des Ankers 64 an den Führungsteilen,
welche durch die Ablagerungen verursacht wird, die sich in den Spielräumen
CL2 ansammeln, klein wird, so dass sich der Anker 64 von
den Führungsteilen durch die magnetische Kraft leicht ablösen
kann, welche durch den Stator 63 erzeugt wird.
-
Im
Einzelnen wird bei der vorliegenden Ausführungsform die
Gleitlänge durch die axiale Länge der Durchgangsbohrungen 641b (d.
h., die axiale Länge des Scheibenteils 641 des
Ankers 64) repräsentiert. Weiter ist die Gleitlänge
so eingestellt, dass sie kleiner ist als der Außendurchmesser
des Scheibenteils 641, und insbesondere kleiner als die
Hälfte des Außendurchmessers des Scheibenteils 641.
- (3) In der vorliegenden Ausführungsform
enthält der Anker 64 nicht das Stifteil 644x wie
bei der herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung, welche
in 7 gezeigt ist. Folglich wird die Konstruktion
des Ankers 64 vereinfacht und die Länge des Ankers 64 und
damit diejenige der gesamten Solenoidventileinheit 60 wird
vermindert.
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[Dritte Ausführungsform]
-
5 zeigt
die Konstruktion sowohl der Solenoidventileinheit 60 als
auch der Öffnungsplatte 50 gemäß der
dritten Ausführungsform der Erfindung.
-
Wie
in 5 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform
eine hohle scheibenförmige Platte 58 auf der oberen
Stirnfläche der Öffnungsplatte 50 angeordnet,
so dass der Abstandshalter 67 zwischen der Platte 58 und
dem Stator 63 in der Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 (d.
h., in vertikaler Richtung mit Bezug auf die Stellung von 5) gehalten
ist. Die Platte 58 besitzt eine Durchgangsbohrung 58a,
welche in der radialen Mitte der Platte 58 gebildet ist
und sich in der Axialrichtung der Platte 58 erstreckt.
Das Anlageteil 642 des Ankers 64 ist gleitend
in die Durchgangsbohrung 58a der Platte 58 eingesetzt,
so dass die Innenfläche der Durchgangsbohrung 58a (d.
h., die innere Fläche der Platte 58, welche die
Durchgangsbohrung 58a be grenzt) der Außenseitenfläche 642b des
Anlageteils 642 in einer Richtung senkrecht zu der Betätigungsrichtung
des Ankers 64 gegenübersteht.
-
Die
Platte 58 besitzt auch eine Anzahl von (beispielsweise
zwei) Durchgangsbohrungen 58b, welche radial außerhalb
der Durchgangsbohrung 58a gebildet sind und sich jeweils
in der Axialrichtung der Platte 58 erstrecken. Andererseits
hat die Öffnungsplatte 50 eine Anzahl von (beispielsweise
zwei) Einsetzbohrungen 56, welche in der oberen Stirnfläche
der Öffnungsplatte 50 so hergestellt sind, dass sie
jeweils auf die Durchgangsbohrungen 58b der Platte 58 in
der Axialrichtung der Platte 58 ausgerichtet sind. Weiter
ist eine Anzahl von Einschlagstiften 59 zur Positionierung
der Platte 58 in der Radialrichtung der Platte 58 vorgesehen.
Jeder der Einschlagstifte 59 ist so angeordnet, dass er
sich in der Axialrichtung der Platte 58 (d. h., in der
Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10)
erstreckt, wobei sein jeweiliges unteres Ende mit Presssitz in eine entsprechend
der Einsetzbohrungen 56 der Öffnungsplatte 50 eingesetzt
ist und sein oberes Ende mit losem Sitz oder mit Presssitz in einer
entsprechenden der Durchgangsbohrungen 58b der Platte 58 Aufnahme
findet.
-
Es
sei weiter auf 6 Bezug genommen. In der vorliegenden
Ausführungsform haben sowohl die Innenfläche der
Durchgangsbohrung 58a der Platte 58 als auch die äußere
Seitenfläche 642b des Anlageteils 642 des
Ankers 64 zylindrische Gestalt. Weiter ist ein geringer
Zwischenraum oder ein kleines Spiel CL3 zwischen der Innenfläche
der Durchgangsbohrung 58a und der äußeren
Seitenfläche 642b des Anlageteils 642 vorgesehen.
Dieser Zwischenraum CL3 ist so eingestellt, dass er beispielsweise
im Bereich von 10 μm bis 100 μm liegt. Weiter
ist bei der vorlegenden Ausführungsform das Spiel oder
der Zwischenraum CL3 auch so eingestellt, dass er kleiner ist als
der Zwischenraum oder das Spiel CL1 zwischen der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 des
Ankers 64 und der inneren Seitenfläche des Abstandshalters 67.
Folglich kann die äußere Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 des Ankers 64 nicht Kontakt
mit der inneren Seitenfläche des Abstandshalters 67 aufnehmen.
-
Wenn
der Anker 64 entsprechend der Einschaltung des Solenoids 62 betätigt
wird, dann gleitet mit einem solch geringen Spiel oder Zwischenraum CL3
die äußere Seiten fläche 642b des
Anlageteils 642 auf der Innenfläche der Durchgangsbohrung 58a,
so dass der Anker 64 durch die Platte 58 geführt wird,
um sich in Betätigungsrichtung auf den Stator 63 zu-
oder von ihm wegzubewegen.
-
Folglich
wird der Anker 64 durch die Platte 58 daran gehindert,
sich senkrecht zur Betätigung zu bewegen. Dies hat zur
Folge, dass das Kugelventil 65 daran gehindert werden kann,
dass es in starkem Maße von der Auslassöffnung 53a in
einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 abweicht.
-
Weiter
ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 eine
solche der Bleistiftbauart, bei welcher die Solenoidventileinheit 60 in
dem Haltekörper 40 so angeordnet ist, dass sie
auf den Hochdruck-Brennstoffkanal 42 in einer Richtung
senkrecht zur Längsrichtung des Haltekörpers 40 ausgerichtet
ist. Aus diesem Grunde sind der Außendurchmesser der Solenoidventileinheit 60 und
damit derjenige des Ankers 64 entsprechend kleiner gewählt
als im Falle einer Brennstoffeinspritzvorrichtung allgemeiner Bauart,
bei welcher die Solenoidventileinheit 60 auf den Hochdruck-Brennstoffkanal 42 in
der Längsrichtung des Haltekörpers 40 ausgerichtet
ist. Folglich wird bei demselben Neigungswinkel des Ankers 64 die
Größe der Verlagerung des Ankers 64,
welche durch die Neigung des Ankers 64 verursacht wird,
kleiner als im Falle von Brennstoffeinspritzvorrichtungen der allgemeinen
Art.
-
In
Berücksichtigung der obigen Aspekte ist bei der vorliegenden
Ausführungsform der Anker 64 so ausgebildet, dass
er nicht das Stiftteil 644x der herkömmlichen
Brennstoffeinspritzvorrichtung enthält, welche in 7 gezeigt
ist. Weiter ist der Anker 64 so ausgebildet, dass er mit
gleitender Berührung zwischen der Platte 58 und
der äußeren Seitenfläche 642b des
Anlageteils 642 geführt wird. Zusätzlich
ist die axiale Länge der Platte 58 bedeutend geringer
als diejenige des Stiftteils 644x bei der herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung.
-
Folglich
kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die Gleitflächengröße des Ankers 64 (d.
h., die Oberflächengröße der äußeren
Seitenfläche 642b des Anlageteils 642)
beträchtlich verkleinert werden. Demgemäß kann
auch die Kraft der Festset zung des Ankers 64 an dem Führungsteil
(d. h., der Platte 58), wie sie durch die Ablagerungen
erzeugt wird, die sich in dem Zwischenraum zwischen dem Anker 64 und
dem Führungsteil ansammeln, auch vermindert werden. Demzufolge
kann der Anker 64 leicht durch die magnetische Anziehung,
welche durch den Stator 63 erzeugt wird, von dem Führungsteil
abgelöst werden und kann daran gehindert werden, aufgrund
der Ansammlung von Ablagerungen in dem Zwischenraum betriebsuntüchtig
zu werden.
-
Genauer
gesagt ist, wie für die erste Ausführungsform
beschrieben, die auskragende Länge L des Anlageteils 642 von
der unteren Stirnfläche des Scheibenteils 641 so
eingestellt, dass sie kleiner als der Außendurchmesser
des Scheibenteils 641 ist, und insbesondere kleiner als
die Hälfte des Außendurchmessers des Scheibenteils 641 ist.
Folglich können die Gleitlänge des Ankers 64 und
damit die Flächengröße der Gleitfläche
des Ankers 64 beachtlich verkleinert werden.
-
Während
die obigen besonderen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt
und beschrieben sind, versteht es sich für die Fachleute,
dass vielerlei Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen
vorgenommen werden können, ohne dass der Grundgedanke der
Erfindung verlassen wird.
- 1) In der ersten
Ausführungsform sind die Nuten 67a des Abstandshalters 67 so
gebildet, dass sie nur demjenigen Teil der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 gegenüberstehen, welche
nicht von der Abschrägung 641d eingenommen wird.
Die Nuten 67a können jedoch auch so gebildet sein,
dass sie der Abschrägung 641d ebenfalls gegenüberstehen.
- 2) In der ersten Ausführungsform wirkt der Abstandshalter 67 als
ein Führungsteil zur Führung des Ankers 64 für
die Bewegung in der Betätigungsrichtung. Es ist jedoch
auch möglich, anstelle des Abstandshalters 67 andere
Führungsteile einzusetzen, um den Anker 64 zu
führen. Beispielsweise ist es möglich, den Abstandshalter 67 aus
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 wegzulassen und ein
abstandshalterartiges Teil ähnlich dem Abstandshalter 67 an
der Innenoberfläche des Haltekörpers 40 vorzusehen,
welche die Ventilkammer 43a definiert.
- 3) In der ersten Ausführungsform ist die Abschrägung 641d an
der der Öffnungsplatte 40 zugewandten Seitenkante
der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 gebildet. Es ist jedoch auch möglich,
die Abschrägung 641d an der äußeren
Seitenfläche 641c des Scheibenteils 641 wegzulassen.
- 4) In der zweiten Ausführungsform ist es auch möglich,
eine Abschrägung von beispielsweise 45° an der
der Öffnungsplatte 50 zugewandten Seitenkante
der inneren Seitenfläche jeder der Durchgangsbohrungen 641b des
Scheibenteils 641 über den ganzen Umfang der Durchgangsbohrung 641b vorzusehen.
In diesem Falle kann die Gleitlänge und damit die Gleitoberflächengröße
des Ankers 64 weiter vermindert werden.
- 5) In der zweiten Ausführungsform sind die Stifte 57 in
die entsprechenden Durchgangsbohrungen 641b des Scheibenteils 641 eingesetzt
und haben gleitende Berührung mit den inneren Flächen
der entsprechenden Durchgangsbohrungen 641b, um den Anker 64 bei
der Bewegung in der Betätigungsrichtung zu führen.
Es ist jedoch auch möglich, zum ersten eine Mehrzahl von
Nuten in der äußeren Seitenfläche 641c des
Scheibenteils 641 auszubilden, welche sich in Axialrichtung
des Scheibenteils 641 erstrecken, und zum anderen jeweils
die Stifte 57 in eine entsprechende der Nuten so einzusetzen,
dass die Stifte 57 gleitende Berührung mit den
Innenflächen der entsprechenden Nuten zur Führung
des Ankers 64 für die Bewegung in der Betätigungsrichtung
haben. In diesem Falle kann die gleitende Länge und damit
die Flächengröße der Gleitfläche
des Ankers 64 weiterhin vermindert werden.
- 6) In den vorherigen Ausführungsformen findet die Erfindung
auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 der Bleistiftbauart
Anwendung. Die Erfindung kann jedoch auch auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen
der allgemeinen Bauart angewendet werden, bei welcher die Solenoidventileinheit 60 an
dem oberen Endteil des Haltekörpers 40 montiert
ist, so dass sie auf den Hochdruck-Brennstoffkanal 42 in
der Längsrichtung des Haltekörpers 40 ausgerichtet
ist.
- 7) In den obigen Ausführungsformen enthält
der Anker 64 das Scheibenteil 641, das Anlageteil 642 und
den Ventilsitzteil 643. Das Anlageteil 642 ist
einstückig mit dem Sitzteil 643 ausgebildet, so dass
es von dem Sitzteil 643 nach abwärts ragt. Es
ist jedoch auch möglich, folgendermaßen zu verfahren:
1) Bilden des Scheibenteils 641 einstückig mit
dem Sitzteil 643; 2) Einstellen der Dicke des Scheibenteils
und des Sitzteils 641 und 643, so dass sie größer
als der Durchmesser des Kugelventils 65 sind; 3) Bilden
einer Ausnehmung in der unteren Stirnfläche des Sitzteils 643 als
Anlageteil 642; und 4) Anordnen des Kugelventils 65 in der
Ausnehmung (d. h., dem Anlageteil 642).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-64364 [0002]
- - JP 2006-257874 [0002]