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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Solenoidventil.
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HINTERGRUND
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Bei einem früher vorgeschlagenen Solenoidventil wird ein Anker durch eine magnetisch anziehende Kraft zu einem Statorkern magnetisch angezogen, wenn eine Spule erregt ist. Demgegenüber wird der Anker in Richtung einer Seite, welche dem Statorkern entgegengesetzt ist, durch eine drängende bzw. drückende Kraft einer Feder angetrieben, wenn die Spule entregt ist. Die Feder ist in einer Federkammer aufgenommen, welche in dem Statorkern ausgebildet ist, und der Anker ist in einer Ankerkammer aufgenommen.
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Die Ankerkammer wird durch den Anker in zwei Kammern geteilt. Genauer gesagt wird die Ankerkammer in eine erste Ankerkammer, welche benachbart zu einer Endoberfläche des Ankers gelegen ist, und welche mit der Federkammer verbunden ist, und in eine zweite Ankerkammer, welche benachbart zu der anderen Endoberfläche des Ankers gelegen ist (s. beispielsweise:
JP 2007 - 278 365 A ), unterteilt.
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In dem Fall des früher vorgeschlagenen Solenoidventils werden ein Druck der ersten Ankerkammer und ein Druck der zweiten Ankerkammer in Reaktion auf eine Bewegung des Ankers geändert, und eine operative Antwort des Solenoidventils kann sich durch einen Einfluss dieser Drücke möglicherweise verschlechtern.
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Um einen solchen Nachteil anzugehen, schlägt die japanische Offenlegungsschrift mit der Nr.
JP 2013 - 144 998 A (entspricht der US Offenlegungsschrift mit der Nr.
US 2013 / 0 181 149 A1 ) eine Ausbildung einer Verbindungspassage vor, welche zwischen der ersten Ankerkammer und der zweiten Ankerkammer verbindet. Die Flüssigkeit wird zwischen der ersten Ankerkammer und der zweiten Ankerkammer durch die Verbindungspassage in Reaktion auf die Bewegung des Ankers bewegt, um die operative Antwort des Solenoidventils zu verbessern.
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Allerdings kann in einem solchen Fall durch Kavitation bei beispielsweise einem Öffnungsende der Verbindungspassage bei der ersten Ankerkammer und/oder einer Wandoberfläche der Federkammer Erosion bzw. ein Abtrag erzeugt werden.
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Darüber hinaus offenbart die
US 5 341 994 A , dass in einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor der Anker ein Nabenelement aufweist, das über Speichen mit einem konzentrischen Ringelement verbunden ist.
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Die
DE 697 19 175 T2 beschreibt eine Abgabevorrichtung mit einem Magnetventil zum Abgeben eines Fluids, mit einem Körper mit einer inneren Kammer und einem Durchlass, zum Einbringen des Fluids in die Kammer, einem inneren Kern innerhalb der Kammer mit einem inneren Durchlass, durch den das Fluid fließt, einem äußeren Kern um den inneren Kern herum, einem innerhalb der Kammer positionierten Ventilkörper, der beweglich ist zwischen einer Öffnungs-Stellung, in welcher das Fluid aus der Kammer hinaus fließt und einer Schließstellung, einem Anker innerhalb der Kammer, der so angeschlossen ist, dass er den Ventilkörper in die Öffnungs-Stellung bewegt, und der eine Mehrzahl an Durchlässen durch ihn hindurch aufweist, so dass sich zumindest etwas Fluid von der einen Seite des Ankers zur anderen Seite des Ankers durch den Anker bewegen kann, wenn der Anker sich innerhalb der Kammer bewegt, einer Feder, die innerhalb der Kammer montiert ist und mit dem Anker zusammen wirkt, um den Ventilkörper in die Schließstellung vorzuspannen und einer Magnetspule zwischen dem inneren Kern und dem äußeren Kern innerhalb der Kammer, durch die Strom durchtreten kann, um den Anker zu bewegen und dem Ventilkörper eine Bewegung in die Öffnungs-Stellung zu gestatten, wobei die Feder eine Tellerfeder ist und wobei in der Schließstellung des Ventilkörpers ein Fluidfluss aus der Kammer unterbunden ist und es ruhendes Fluid auf beiden Seiten des Ankers gibt und die Durchlässe zumindest einem Teil der ruhenden Flüssigkeit auf der einen Seite des Ankers erlauben, sich durch den Anker zu bewegen, wenn der Anker sich innerhalb der Kammer bewegt.
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Zudem offenbart die
JP 2007 - 56 861 A , dass ein Atmungsdurchlass an einem oberen Abschnitt einer Schubstange ausgebildet ist, um eine obere Seite und eine untere Seite eines Ankers miteinander zu verbinden. Ein Freiraum zwischen dem Anker und einem Magnetismusführungsabschnitt kann eng gehalten werden, selbst falls eine Durchlassfläche des Atmungsdurchlasses erhöht wird. Ein Volumen einer Federkammer kann aufgrund des Atmungsdurchlasses einfach geändert werden. Somit wird das Ansprechen des Ankers und der Schubstange verbessert, ohne dass eine magnetische Anziehungskraft des Ankers verringert wird. Eine Durchlassfläche für das Atmen wird erhöht. Dementsprechend wird die Strömungsgeschwindigkeit des aufgrund des Atmens strömenden Kraftstoffs verringert, um die Erzeugung von Erosion zu unterbinden.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Hinblick auf vorstehenden Nachteil getätigt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein Solenoidventil vorzusehen, welches durch Kavitation verursachte Erosion beschränkt und eine operative Antwort verbessert.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Solenoidventil vorgesehen, welches eine Spule, einen Statorkern, einen Anker, ein Ventilelement, eine Federkammer, eine Feder und eine Ankerkammer beinhaltet. Die Spule ist in einer Röhrenform konfiguriert. Die Spule erzeugt ein magnetisches Feld, wenn die Spule erregt ist. Der Statorkern ist an einer radialen Innenseite der Spule aufgenommen. Der Statorkern erzeugt eine magnetisch anziehende Kraft, wenn die Spule erregt ist. Der Anker weist eine Endoberfläche auf, welche dem Statorkern gegenüberliegt. Der Anker wird von dem Statorkern durch die magnetisch anziehende Kraft magnetisch angezogen, wenn die Spule erregt ist. Das Ventilelement wird mit dem Anker zusammen bewegt, um eine Flüssigkeitspassage zu öffnen oder zu schließen. Die Federkammer ist in dem Statorkern ausgebildet. Die Feder ist in der Federkammer aufgenommen und drückt bzw. drängt den Anker in eine Richtung weg von dem Statorkern. Die Ankerkammer nimmt den Anker auf. Die Ankerkammer beinhaltet eine erste Ankerkammer und eine zweite Ankerkammer. Die erste Ankerkammer ist benachbart zu einer Endoberfläche des Ankers angeordnet und ist mit der der Federkammer verbunden. Die zweite Ankerkammer ist benachbart zu der anderen Endoberfläche des Ankers angeordnet, welche einer Endoberfläche des Ankers gegenüberliegt. Der Anker beinhaltet ein primäre Verbindungspassage, welche zwischen der ersten Ankerkammer und der zweiten Ankerkammer verbindet. Ein Öffnungsende der primären Verbindungspassage, welches sich zu einer Seite öffnet, wo die erste Ankerkammer gelegen ist, ist an einem entsprechenden Ort des Ankers angeordnet, welcher der Federkammer gegenüberliegt.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebene Zeichnung dient nur dem darstellenden Zwecke, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränkt.
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Es zeigt/es zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht eines Solenoidventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine vergrößerte partielle Querschnittsansicht des Solenoidventils, welches in 1 gezeigt ist;
- 3 eine Aufsicht eines Ankers und eines Schafts des Solenoidventils gemäß einem erläuternden Beispiel, welches in 1 gezeigt ist;
- 4 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Line IV-O-IV in 3 vorgenommen wurde;
- 5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Ankers und eines Schafts eines Solenoidventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie VI-O-VI in 5 vorgenommen wurde;
- 7 eine Querschnittsansicht eines Solenoidventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 8 eine Querschnittsansicht eines Solenoidventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9 eine Querschnittsansicht eines Solenoidventils gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 10 eine Querschnittsansicht eines Solenoidventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben werden. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden ähnliche Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen angegeben.
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Erste Ausführungsform
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Ein Solenoidventil der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Ansaugdossier- bzw. Ansaugmessventil einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet (auch als Kraftstoffeinspritzsystem bezeichnet). Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt beispielsweise einer internen Verbrennungsmaschine (genauer gesagt, eine Dieselmaschine) Kraftstoff zu. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist eine Pumpe und ein Common-Rail auf. Die Pumpe verdichtet Kraftstoff auf einen hohen Druck und gibt den verdichteten Kraftstoff in Richtung des Common-Rail ab. Das Common-Rail akkumuliert den verdichteten Kraftstoff. Das Ansaugmessventil stellt eine Durchflussmenge des Kraftstoffs ein, welche der Pumpe zugeführt wird.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 ist ein Statorkern 10 in einem becherförmigen Körper konfiguriert und aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt, und eine Hülle 11 bzw. eine Hülse 11 ist als ein zylindrischer röhrenförmiger Körper konfiguriert und aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt. Der Statorkern 10 und die Hülse 11 sind zusammen durch eine Manschette 12 integriert, welche in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert ist, und welche aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt ist. Genauer gesagt sind ein Öffnungsseitenendabschnitt des Statorkerns 10 und die Manschette 12 durch beispielsweise Schweißen oder Löten flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Die Hülse 11 und die Manschette 12 sind miteinander beispielsweise durch Schweißen oder Löten flüssigkeitsdicht verbunden. Außerdem ist eine Führung 13, welche als ein zylindrischer röhrenförmiger Körper konfiguriert ist und aus einem Metallmaterial hergestellt ist, mit der Hülse 11 durch beispielsweise Schweißen oder Löten verbunden.
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Ein Joch 14 ist als ein becherförmiger Körper konfiguriert und ist aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt. Das Joch 14 ist an einer radialen Außenseite des Statorkerns 10 gelegen. Eine Endoberfläche es Jochs 14 berührt eine Endoberfläche der Führung 13.
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Eine Spule 15 bildet ein magnetisches Feld aus, wenn die Spule 15 erregt ist. Die Spule 15 ist in einer zylindrischen röhrenförmigen Form ausgebildet, indem ein Spulendraht um einen Spulenträger gewickelt wird. Die Spule 15 ist radial zwischen dem Statorkern 10 und dem Joch 14 angeordnet.
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Eine Platte 16 ist in einer ringförmigen Form (einer Ringform) konfiguriert und aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt. Die Platte 16 ist an einer radialen äußeren Seite eines Bodenabschnitts des Statorkerns 10 angeordnet und bildet einen Abschnitt eines magnetischen Kreises aus, welcher zwischen dem Statorkern 10 und dem Joch 14 gelegen ist. Wenn die Platte 16 und der Statorkern 10 durch ein gewindemäßiges Eingreifen der Platte 16 in den Statorkern 10 verbunden werden, ist das Joch 14 axial zwischen der Platte 16 und der Führung 13 eingespannt.
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Eine Ankerkammer 17 wird durch den Statorkern 10, die Hülse 11, die Manschette 12 und die Führung 13 definiert. Die Ankerkammer 17 wird durch einen Anker 18, welcher in der Ankerkammer 17 angenommen ist, in zwei Kammern unterteilt. Genauer gesagt wird die Ankerkammer 17 in eine erste Ankerkammer 170 und eine zweite Ankerkammer 171 unterteilt. Die erste Ankerkammer 170 ist an einer axialen Seite des Ankers 18 angeordnet, wo der Statorkern 10 gelegen ist. Die zweite Ankerkammer 171 ist an der anderen axialen Seite des Ankers 18 angeordnet, welche einer axialen Seite des Ankers 18 und dem Statorkern 10 gegenüberliegt.
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Eine erste Federkammer 19, welche mit der ersten Ankerkammer 170 verbunden ist, ist in dem Statorkern 10 ausgebildet. Ein Statorkern-seitiger bzw. kernseitiger Stopper 20 und eine erste Feder 21 sind in der ersten Federkammer 19 gelegen. Der kernseitige Stopper 20 ist in einer zylindrischen Form konfiguriert. Die erste Feder 21 drückt den Anker 18 in einer Richtung weg von dem Statorkern 10.
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Der kernseitige Stopper 20 beinhaltet einen Federaufnahmeabschnitt 200 und einen Stopperabschnitt 201. Der Federaufnahmeabschnitt 200 ist in einer zylindrischen Form konfiguriert. Der Federaufnahmeabschnitt 200 deckt eine Bodenwandoberfläche der ersten Federkammer 19 ab und nimmt einen Endabschnitt der ersten Feder 21 auf. Der Stopperabschnitt 201 ist in einer zylindrischen Form konfiguriert. Der Stopperabschnitt 201 beschränkt einen Bewegungsbereich des Ankers 18 in Richtung des Statorkerns 10, wenn der Stopperabschnitt 201 den Schaft 22 kontaktiert.
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Der Anker 18 ist in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert und aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt. Ein Schaft 22, welcher in einer zylindrischen Form konfiguriert ist und aus einem Metallmaterial hergestellt ist, ist in einem radialen Mittenabschnitt des Ankers 18 aufgenommen. Der Anker 18 und der Schaft 22 sind miteinander durch Schweißen verbunden. Ein Endabschnitt des Schafts 22 steht von dem Anker 18 in Richtung der Führung 13 hervor. Der hervorstehende Abschnitt des Schafts 22, welcher von dem Anker 18 in Richtung der Führung 13 hervorsteht, ist in einem Führungsloch 130 gleitend aufgenommen, welches in der Führung 13 ausgebildet ist. Eine Endoberfläche des Ankers 18 liegt dem Statorkern 10 gegenüber, und der Anker 18 und der Schaft 22 werden zu dem Statorkern 10 durch eine magnetisch anziehende Kraft nach der Erregung der Spule 15 magnetisch angezogen.
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Außerdem liegt der andere Endabschnitt des Schafts 22, welcher dem einen Endabschnitt des Schafts 22 gegenüberliegt, dem Stopperabschnitt 201 des kernseitigen Stoppers 22 gegenüber. Wenn sich der Stopperabschnitt 201 und der Schaft 22 gegenseitig berühren, ist der Bewegungsbereich des Ankers 18 in Richtung des Statorkerns 10 beschränkt.
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Außerdem sind genutete Abschnitte (ebene Abschnitte) 220 in einer äußeren peripheren Oberfläche eines Abschnitts des Schafts 22 ausgebildet, welcher in dem Führungsloch 130 aufgenommen ist. Jeder genutete Abschnitt 220 definiert radial einen Spalt zwischen dem genuteten Abschnitt 220 und der inneren peripheren Oberfläche des Führungslochs 130, um zwischen der zweiten Ankerkammer 171 und einer zweiten Federkammer 24, welcher nachstehend beschrieben wird, zu verbinden. Der Schaft 22 dient als ein ankerseitiger Stopper.
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Ein Sitz 23, welcher in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert ist und aus einem Metallmaterial hergestellt ist, ist an einen Endabschnitt der Führung 13, welche dem Anker 18 axial gegenüberliegt, geschweißt und dadurch damit verbunden. Die Führung 13 und der Sitz 23 bilden darin die zweite Federkammer 24 aus.
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Ein Loch (ein Sitzabschnittloch) 230, eine Flüssigkeitspassage (eine Fluidpassage) 231 und eine Sitzoberfläche 232 sind in dem Sitz 23 ausgebildet. Ein Ventilelement 25, welches später beschrieben werden wird, ist in dem Loch 230 gleitend aufgenommen. Die Flüssigkeitspassage 231 leitet bzw. führt Flüssigkeit. Die Sitzoberfläche 232 ist in der Flüssigkeitspassage 231 ausgebildet, und das Ventilelement 25 ist gegen die Sitzoberfläche 232 sitz- bzw. setzbar und von dieser aufhebbar.
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Das Ventilelement 25 ist in einer zylindrischen Form konfiguriert und aus einem Metallmaterial hergestellt. Ein Ventilabschnitt 250 ist in einem Endabschnitt des Ventilelements 25 ausgebildet. Das Ventilelement 250 ist gegen die Sitzoberfläche 232 setzbar und von dieser aufhebbar, um die Flüssigkeitspassage 231 zu öffnen oder zu schließen. Der andere Endabschnitt des Ventilelements 25, welcher dem einen Endabschnitt des Ventilelements 25 gegenüberliegt, steht in die zweite Federkammer 24 hinein. Eine Endoberfläche des anderen Endabschnitts des Ventilelements 25 liegt einer Endoberfläche des Schafts 22 gegenüber. Genutete Abschnitte (planare Abschnitte) 251 sind in einer äußeren peripheren Oberfläche eines axialen Zwischenabschnitts des Ventilelementes 25 ausgebildet. Jeder genutete Abschnitt 251 definiert radial einen Spalt zwischen dem genuteten Abschnitt 251 und der inneren peripheren Oberfläche des Lochs 230, um zwischen der zweiten Federkammer 24 und der Flüssigkeitspassage 231 zu verbinden.
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Ein Federhalter 26, welcher in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert ist und aus einem Metallmaterial hergestellt ist, ist an dem anderen Endabschnitt des Ventilelements 25 durch beispielsweise Presspassen oder Verpressen befestigt. Eine zweite Feder 27, welche das Ventilelement 25 in Richtung des Schafts 22 drückt, ist zwischen dem Federhalter 26 und dem Sitzelement 23 eingespannt.
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Wie in den 2 bis 4 gezeigt, beinhaltet der Anker 18 eine primäre Verbindungspassage 180 und eine Mehrzahl von sekundären Verbindungspassagen 181, welche zwischen der ersten Ankerkammer 170 und der zweiten Ankerkammer 171 verbinden.
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Die primäre Verbindungspassage 180 beinhaltet ein Federaufnahmeloch 180a und eine Mehrzahl von Verbindungslöchern 180b. Das Federaufnahmeloch 180a nimmt einen Endabschnitt der ersten Feder 21 auf und weist ein Ende auf, welches sich an der Seite öffnet, wo die erste Ankerkammer 170 gelegen ist. Jedes Verbindungsloch 180b verbindet zwischen der zweiten Ankerkammer 171 und dem Federaufnahmeloch 180a.
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Das Federaufnahmeloch 180a ist an dem radialen Mittenabschnitt des Ankers 18 angeordnet. Das Öffnungsende des Federaufnahmelochs 180a, welches an der Seite gelegen ist, wo die erste Ankerkammer 170 gelegen ist, ist bei einem entsprechenden Ort des Ankers 18 angeordnet, welches der ersten Federkammer 19 gegenüberliegt. In anderen Worten ist das Federaufnahmeloch 180a in einem hervorstehenden Oberflächenbereich gelegen, welcher durch das herausragen bzw. hervorstehen der ersten Federkammer 19 in dem Anker 18 in Axialrichtung des Solenoidventils ausgebildet wird. Das heißt, dass das Federaufnahmeloch 180a im Allgemeinen koaxial zu der ersten Federkammer 19 (oder zumindest zu dem Öffnungsende der ersten Federkammer 19) ist und einen inneren Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen der gleiche ist, wie ein innerer Durchmesser der ersten Federkammer 19 (oder zumindest des Öffnungsendes der ersten Federkammer 19) oder geringfügig größer oder kleiner ist, als der innere Durchmesser der ersten Federkammer 19 (oder zumindest des Öffnungsendes der ersten Federkammer 19).
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Die Verbindungslöcher (vier Verbindungslöcher in diesem Beispiel) 180b sind einer nach dem anderen mit im Allgemeinen gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Ankers 18 angeordnet.
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Die sekundären Verbindungspassagen 181 erstrecken sich in eine Richtung, welche im Allgemeinen parallel zu der Axialrichtung des Ankers 18 ist. Ein Öffnungsende von jeder sekundären Verbindungspassage 181, welche sich an der Seite öffnet, wo die erste Ankerkammer 170 gelegen ist, ist bei einem entsprechenden Ort des Ankers 18 angeordnet, welcher dem Statorkern 10 in der Axialrichtung gegenüberliegt. In andern Worten, ist das Öffnungsende von jeder sekundären Verbindungspassage 181 von dem Federaufnahmeloch 180a und der ersten Federkammer 19 radial nach außen versetzt. Die sekundären Verbindungspassagen (vier sekundäre Verbindungspassagen in diesem Beispiel) 181 sind einer nach dem anderen mit im Allgemeinen gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Ankers 18 angeordnet. Die Verbindungslöcher 180b sind von den sekundären Verbindungspassagen 181 in der Umfangsrichtung des Ankers 18 versetzt. In andern Worten sind die Verbindungslöcher 180b und die sekundären Verbindungspassagen 181 abwechselnd einer nach dem andern in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Mit der vorstehenden Konstruktion werden der Anker 18 und der Schaft 22 magnetisch in Richtung des Statorkerns 10 gegen die drückende Kraft der ersten Feder 21 angezogen, wenn die Spule 15 erregt wird. Bei diesem Zeitpunkt wird das Ventilelement 25, welches durch die zweite Feder 27 gedrückt wird, zusammen mit dem Anker 18 und dem Schaft 22 bewegt, so dass das Ventilelement 25 gegen bzw. an der Sitzoberfläche 232 aufliegt, und dadurch wird die Flüssigkeitspassage 231 geschlossen.
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Hier, wenn der Anker 18 in Richtung des Statorkerns 10 magnetisch angezogen wird, wird die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Volumen (= ein Bewegungsabstand des Ankers 18 x (bzw. mal) einer Querschnittsfläche des Ankers 18) von der ersten Ankerkammer 170 und der ersten Federkammer 19 zu der zweiten Ankerkammer 171 durch die primäre Verbindungspassage 180 und die sekundären Verbindungspassagen 181 bewegt. Dadurch wird die operative Antwort verbessert. Das heißt, dass die Bewegung des Ankers 18 durch die Flüssigkeit nicht stark gestört wird.
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Im Gegenteil, wenn die Erregung der Spule 15 gestoppt ist, werden der Anker 18 und der Schaft 22 durch die erste Feder 21 gedrückt, und werden dadurch in Richtung des Ventilelements 25 in einer Richtung weg von dem Statorkern 10 bewegt, so dass der Schaft 22 das Ventilelement 25 berührt. Außerdem werden der Anker 18, der Schaft 22 und das Ventilelement 25 durch die drückende Kraft der ersten Feder 21 gegen die drückende Kraft der zweiten Feder 21 bewegt. Das heißt, dass das Ventilelement 25 von der Sitzoberfläche 232 weggehoben wird, und dadurch die Flüssigkeitspassage 231 geöffnet wird.
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Hier, wenn der Anker 18 in Richtung der Seite bewegt wird, welche dem Statorkern 10 entgegengesetzt ist, wird die Flüssigkeit mit dem vorbestimmten Volumen von der zweiten Ankerkammer 171 zu der ersten Ankerkammer 170 und der ersten Federkammer 19 durch die primäre Verbindungspassage 180 und die sekundären Verbindungspassagen 181 bewegt.
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Genauer gesagt wird die Flüssigkeit der sekundären Ankerkammer 171 zu der ersten Ankerkammer 170, insbesondere zu einem äußeren peripheren Abschnitt der ersten Ankerkammer 170, durch die sekundären Verbindungspassagen 181 bewegt, so dass die Erzeugung von Kavitation in der ersten Ankerkammer 170, insbesondere bei dem äußeren peripheren Abschnitt der ersten Ankerkammer 170, beschränkt ist.
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Außerdem ist in einem Initialbewegungsbereich des Ankers 18 bei dem Zeitpunkt der Bewegung des Ankers 18 in Richtung der Seite, welche dem Statorkern 10 entgegengesetzt ist, ein Flusspassagen-Querschnittsbereich eines Spalts zwischen dem Anker 18 und dem Statorkern 10 klein, und dadurch ist eine Menge der Flüssigkeit, welche von den sekundären Verbindungspassagen 181 zu der ersten Federkammer 19 durch den Spalt zwischen dem Anker 18 und dem Statorkern 10 bewegt wird, klein.
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Im Gegenteil ist das Federaufnahmeloch 180a der primären Verbindungspassage 180 bei dem entsprechenden Ort des Ankers 18 angeordnet, welcher der ersten Federkammer 19 in der axialen Richtung entgegengesetzt ist. Daher kann die Flüssigkeit, welche von der ersten Federkammer 19 durch die primäre Verbindungspassage 180 bewegt wird, ohne das Hindurchtreten durch den Spalt zwischen dem Anker 18 und dem Statorkern 10 bewegt werden.
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Auf diese Weise wird in dem initialen Bewegungsbereich des Ankers 18 bei dem Zeitpunkt der Bewegung des Ankers 18 in Richtung der Seite, welche dem Statorkern 10 entgegengesetzt ist, die Flüssigkeit der zweiten Ankerkammer 171 zu der ersten Federkammer 19 hauptsächlich durch die primäre Verbindungspassage 180 bewegt. Auf diese Weise wird die Erzeugung der Kavitation in der ersten Federkammer 19 beschränkt.
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So wie dies von der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Erosion beschränkt werden, welche durch die Kavitation, die bei dem Zeitpunkt der Bewegung des Ankers 18 in der Richtung weg von dem Statorkern 10 erzeugt wird, verursacht wird, und bei dem Zeitpunkt der Ventilöffnung und bei dem Zeitpunkt des Schließens des Ventils des Ventilelements 25 kann die operative Antwort verbessert werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben werden. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Struktur des Ankers 18 geändert, und der Rest des Solenoidventils ist der Gleiche, wie derjenige der ersten Ausführungsform. Daher werden bei der folgenden Diskussion nur die unterschiedlichen Abschnitte des Solenoidventils, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, beschrieben werden.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt, erstreckt sich eine Verbindungsnut 28 von jeder sekundären Verbindungspassage 181 in Richtung der radialen Mitte des Ankers 18 in einem Oberflächenbereich des Ankers 18, welche dem Statorkern 10 gegenüberliegt.
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Aufgrund der Bereitstellung der Verbindungsnut 28 für jede sekundäre Verbindungspassage 181 wird die Bewegung der Flüssigkeit zwischen der sekundären Verbindungspassage 181 und der ersten Federkammer 19 erleichtert, d. h., diese wird begünstigt. Daher kann die Erzeugung der Kavitation in der ersten Ankerkammer 170 und der ersten Federkammer 19 bei dem Zeitpunkt der Bewegung des Ankers 18 in der Richtung weg von dem Statorkern 19 zuverlässiger beschränkt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Platte 29 hinzugefügt und der Rest der Struktur des Solenoidventils ist im Wesentlichen der Gleiche, wie der der ersten Ausführungsform. Daher werden in der folgenden Diskussion nur die unterschiedlichen Abschnitte des Solenoidventils, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, beschrieben werden.
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Wie in 7 gezeigt, ist die Platte 29, welche in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert ist (auch als eine ringförmige Form bezeichnet), als ein gegenüberliegendes Element (auch als ein ankerseitiges gegenüberliegendes Element oder einfach als ein gegenüberliegendes Element bezeichnet) in der zweiten Ankerkammer 171 bezeichnet. Die Platte 29 ist beispielsweise durch Presspassung an der Führung 13 befestigt.
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Außerdem liegt eine Endoberfläche der Platte 29 einem entsprechenden Oberflächenabschnitt des Ankers 18, welche an der axialen Seite angeordnet ist, wo die zweite Ankerkammer 171 angeordnet ist, axial gegenüber. Eine Größe eines Spalts (d. h., ein Abstand) zwischen der einen Endoberfläche der Platte 29 und dem entsprechenden Oberflächenabschnitt des Ankers 18, der an der Seite der zweiten Ankerkammer 171 angeordnet ist (d. h., die Seite, wo die zweite Ankerkammer 171 angeordnet ist) ist derart festgelegt, dass ein Dämpfungseffekt zwischen der Platte 29 und dem Anker 18 gegen die Bewegung des Ankers 18 erzeugt wird, wenn der Anker 18 in einer Richtung weg von dem Statorkern 10 bewegt wird. Um diesen Dämpfungseffekt zu erzeugen, ist es wünschenswert, dass die Größe des Spaltes derart festgelegt wird, dass dieser in einem entregten Zustand der Spule 15 (d. h., in dem Zustand, bei dem die Spule 15 nicht erregt ist) gleich oder kleiner als 50 µm ist.
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Wenn dieser Dämpfungseffekt erzeugt wird, kann eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 18 bei dem Zeitpunkt der Bewegung des Ankers 18 in der Richtung weg von dem Statorkern 10 reduziert werden, und dadurch kann die Erzeugung der Kavitation in der ersten Ankerkammer 170 und der ersten Federkammer 19 zuverlässiger beschränkt werden.
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Außerdem kann der ähnliche Vorteil erreicht werden, wenn der Dämpfungseffekt erzeugt wird, indem eine blockierte Passage (eine blockierte bzw. gedrosselte Verengung mit einem Querschnittsbereich der Passage, der gegenüber dem benachbarten Teil reduziert ist) in der primären Verbindungspassage 180 oder den jeweiligen sekundären Verbindungspassagen 181 vorgesehen wird.
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Vierte Ausführungsform
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Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Struktur der ersten Federkammer 19 geändert, und der Rest der Struktur des Solenoidventils ist im Wesentlichen der Gleiche, wie derjenige der ersten Ausführungsform. Daher werden in der folgenden Diskussion nur die unterschiedlichen Abschnitte des Solenoidventils, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, beschrieben werden.
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Die Kavitationsblasen, welche zwischen einer inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 und einem äußeren peripheren Abschnitt der ersten Feder 21 erzeugt werden, tendieren dazu, dass diese durch die erste Feder 21 eingefangen werden, d. h., diese stagnieren bei der ersten Feder 21. Daher tendiert die Erosion bei dem Zeitpunkt des Kollabierens der Kavitationsblasen dazu, dass diese an der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 erzeugt wird.
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Daher, wie in 8 gezeigt, wird ein innerer Durchmesser, der innern peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 derart erhöht, dass der innere Durchmesser der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 auf einen Wert festgelegt wird, der ausreichend größer ist, als der äußere Durchmesser der ersten Feder 21. Auf diese Weise kann das Einfangen, d. h., das Stagnieren der Kavitationsblasen zwischen der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 und dem äußeren peripheren Abschnitt der ersten Federkammer 21 beschränkt oder gelindert werden, und dadurch kann die Erosion der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 beschränkt oder abgeschwächt werden.
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Ein experimentelles Ergebnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung zeigt, dass der Durchmesser der Kavitationsblasen etwa 0,7 mm beträgt. Daher kann in einem solchen Fall, wenn der innere Durchmesser der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 derart festgelegt ist, dass dieser um 1,4 mm oder mehr größer ist, als der äußere Durchmesser der ersten Feder 21, das Stagnieren der Kavitationsblasen zwischen der inneren peripheren Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 und dem äußeren peripheren Abschnitt der ersten Feder 21 beschränkt oder abgeschwächt werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Struktur des kernseitigen Stoppers 20 geändert, und der Rest des Solenoidventils ist im Wesentlichen der Gleiche, wie derjenige der ersten Ausführungsform. Daher werden in der folgenden Diskussion nur die unterschiedlichen Abschnitte des Solenoidventils, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, beschrieben werden.
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Wie in 9 gezeigt, weist der kernseitige Stopper 20 einen deckenden bzw. abdeckenden Rohrabschnitt 202 auf, welcher an einer radialen äußeren Seite der ersten Feder 21 angeordnet ist, und welcher in einer zylindrischen röhrenförmigen Form konfiguriert ist, um die innere periphere Wandoberfläche der ersten Federkammer 19 abzudecken. Der deckende Rohrabschnitt 202 ist in dem kernseitigen Stopper 20 neben dem Federaufnahmeabschnitt 200 und dem Stopperabschnitt 201 vorgesehen. Der deckende Rohrabschnitt 202 kann als ein Deckelement bzw. ein Abdeckelement dienen (oder der ganze kernseitige Stopper 20 mit dem Federaufnahmeabschnitt 200 dem Stopperabschnitt 201 und dem Deckenden Rohlabschnitt 202 kann als das Abdeckelement bzw. Deckelement dienen). Der kernseitige Stopper 20 ist integral aus einem Metallmaterial hergestellt, welcher eine Härte aufweist, die höher ist, als eine Härte des Statorkerns 10. Falls gewünscht, kann der deckende Rohlabschnitt 202 getrennt zu dem Federaufnahmeabschnitt 200 und dem Stopperabschnitt 201 ausgebildet sein. Das heißt, dass der deckende Rohrabschnitt 202 als ein zylindrisches röhrenförmiges Element ausgebildet sein kann, und, dass dieser in der ersten Federkammer 19 installiert sein kann, in welcher der kernseitige Stopper 20, welcher dem kernseitigen Stopper 20 der ersten Ausführungsform ähnelt, und welcher den Federaufnahmeabschnitt 200 und den Stopperabschnitt 201 aufweist, vorab installiert ist.
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Der Statorkern 10 ist aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt und weist die relativ niedrige Härte auf, so dass die Erosion dahin tendiert, dass diese bei dem Statorkern 10 erzeugt wird. Allerdings ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wandoberfläche des Statorkerns 10, welche die erste Federkammer 19 ausbildet, mit dem Federaufnahmeabschnitt 200 und dem deckenden Rohrabschnitt 202 abgedeckt. Daher wird die Erosion der Wandoberfläche des Statorkerns 10, welcher die erste Federkammer 19 ausbildet, nicht auftreten oder minimiert werden, sogar wenn die Kavitationen der ersten Federkammer 19 erzeugt wird.
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Außerdem ist die Härte des kernseitigen Stoppers 20 höher, als die Härte des Statorkerns 10, wie vorstehend diskutiert. Daher wird die Erosion des kernseitigen Stoppers 20 nicht auftreten oder wird minimiert werden, sogar wenn die Kavitation in der ersten Federkammer 19 erzeugt wird.
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Sechste Ausführungsform
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Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Struktur des kernseitigen Stoppers 20 und die Struktur des Schafts 22 geändert, und der Rest des Solenoidventils ist im Wesentlichen der Gleiche, wie der der ersten Ausführungsform. Daher werden in der folgenden Diskussion nur die unterschiedlichen Abschnitte des Solenoidventils diskutiert werden, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind.
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Wie in 10 gezeigt ist der Stopperabschnitt 201 der ersten Ausführungsform von dem kernseitigen Stopper 20 eliminiert, so dass der kernseitige Stopper 20 nur den Federaufnahmeabschnitt 20 aufweist. Der Schaft 22, welcher als der ankerseitige Stopper dient, erstreckt sich in die erste Federkammer 19, und der Endabschnitt des Schafts 22 liegt dem kernseitigen Stopper 22 gegenüber.
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Wenn der Anker 18 und der Schaft 22 magnetisch zu dem Statorkern 10 durch die magnetische Anziehungskraft angezogen werden, ist der Bewegungsbereich des Ankers 18 in Richtung des Statorkerns 10 durch den Kontakt zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 beschränkt. Außerdem erstreckt sich der Schaft 22 in die erste Federkammer 19, so dass eine Kontaktoberfläche zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 in der ersten Federkammer 19 gelegen ist, in dem Zustand, wo der kernseitige Stopper 20 und der Schaft 22 einander berühren.
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Ein Teil des Statorkerns 10 und/oder des Ankers 18 kann möglicherweise durch die Erosion entfernt werden. In einem solchen Fall, wenn die entfernten Metallüberbleibsel und/oder Partikel gehalten werden, d. h., an der Kontaktoberfläche zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 eingefangen werden, wird die Bewegung des Ventilelements 25 in Richtung der Sitzoberfläche 232 gestört und dadurch kann das Solenoidventil nicht geschlossen werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kontaktoberflache zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 in der ersten Federkammer 19 angeordnet. Das heißt, der Ort der Kontaktoberfläche zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 ist von dem Fluss des Kraftstoffs beanstandet entfernt angeordnet, so dass das Einfangen der entfernten Metallüberbleibsel und/oder Partikel bei der Kontaktoberfläche zwischen dem kernseitigen Stopper 20 und dem Schaft 22 beschränkt is.
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Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird das Solenoidventil der vorliegenden Offenbarung auf das Ansaugmessventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der internen Verbrennungsmaschine angewendet. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann auf verschiedene Arten von Solenoidventilen angewandt werden, wobei jeder davon eine entsprechende Flüssigkeitspassage öffnet oder schließt.
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Bei dem Zeitpunkt der Umsetzung der vorliegenden Offenbarung können irgendwelche zwei oder mehr der ersten bis sechsten Ausführungsformen in einer geeigneten Weise innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden.
