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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Magnetventil.
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Stand der Technik
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Ein Magnetventil der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Patentschrift
DE 36 18 830 C2 hervor. Das hierin offenbarte Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, in dessen Gehäuse ein Anker mit wenigstens einer Spule angeordnet ist. Um ein Magnetventil mit hoher Lebensdauer zu schaffen, das zudem einfach und kostengünstig aufgebaut ist, wird in dieser Patentschrift eine schwimmende Anordnung des Ankers vorgeschlagen. Denn die schwimmende Anordnung des Ankers macht eine Ausbildung des Ankers als Präzisionsteil entbehrlich. Ferner ist ein am Anker anliegendes Zwischenglied vorgesehen, das die Bewegung des Ankers auf einen Ventilkörper überträgt. Da das Zwischenglied nahezu punktförmig am Anker aufliegt, ist eine gleichmäßige Kraftverteilung auf den Schließkörper des Magnetventils gewährleistet, selbst wenn der Anker eine Schrägstellung erfährt. Das Zwischenglied ist hierzu bolzenförmig ausgebildet und wirkt auf einen kugelförmigen Ventilkörper als Schließelement ein.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Magnetventil anzugeben, das besonders einfach und kostengünstig zu fertigen ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird das Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Magnetventil vorgeschlagen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, vorgeschlagene Magnetventil umfasst einen Magnetaktor mit einer Magnetspule sowie einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden hubbeweglichen Anker, der zur Übertragung der Aktorkraft und/oder des Aktorhubes auf ein Ventilschließelement ein Zwischenglied umfasst. Erfindungsgemäß ist das Zwischenglied zur Übertragung der Aktorkraft und/oder des Aktorhubes scheibenförmig ausgebildet. Die Anzahl der Präzisionsbauteile kann demzufolge auf das scheibenförmige Zwischenglied beschränkt werden, während die Geometrie des Ankers weitgehend frei gestaltet werden kann. Da die mechanischen Eigenschaften des Ankers auf ein Minimum reduziert werden, kann ferner ein kostengünstiges magnetisches Grundmaterial zur Ausbildung des Ankers gewählt werden. Das vorgeschlagene Magnetventil ist somit einfach und kostengünstig zu fertigen.
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Bevorzugt ist das scheibenförmige Zwischenglied am Anker abgestützt und mittels der Federkraft einer Feder gegenüber dem Anker axial vorgespannt. Die Federkraft der Feder stellt die dauerhafte Anlage des scheibenförmigen Zwischenglieds am Anker sicher. Die Feder ist hierzu vorzugsweise einerseits am scheibenförmigen Zwischenglied und andererseits an einem Gehäuseteil, beispielsweise einem Magnetkern des Magnetventils, abgestützt.
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Weiterhin bevorzugt weist der Anker eine Ausnehmung mit einem ringförmigen Absatz zur Abstützung des scheibenförmigen Zwischenglieds auf. Der ringförmige Absatz bildet vorzugsweise ein Widerlager aus, gegen welches das scheibenförmige Zwischenglied mittels der Federkraft der Feder axial vorgespannt ist. Indem das scheibenförmige Zwischenglied zumindest teilweise in der den ringförmigen Absatz aufweisenden Ausnehmung aufgenommen bzw. in diese integriert ist, ist auch die radiale Lage des scheibenförmigen Zwischengliedes definiert. Die axiale Lage ist durch den ringförmigen Absatz festgelegt.
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Vorteilhafterweise ist das scheibenförmige Zwischenglied mechanisch mit dem Ventilschließelement koppelbar. Das Ventilschließelement kann kolbenförmig ausgebildet sein oder einen Ventilkolben als weiteres Zwischenglied umfassen. Der Ventilkolben wirkt dann auf das eigentliche Ventilschließelement ein, das beispielsweise kugelförmig ausgebildet sein kann. Sofern das Ventilschließelement selbst kolbenförmig ausgebildet ist, kann dieses die Form eines Ventilstößels besitzen und/oder an seinem dem Anker abgewandten Ende eine mit einem Ventilsitz des Ventils zusammenwirkende Dichtkontur aufweisen.
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Die mechanische Kopplung erfolgt vorzugsweise über die Federkraft der am scheibenförmigen Zwischenglied abgestützten Feder, welche das scheibenförmige Zwischenglied in Richtung des ringförmigen Absatzes des Ankers axial vorspannt. Die Federkraft ist vorzugsweise derart eingestellt, dass das scheibenförmige Zwischenglied ferner in Richtung des Ventilschließelementes axial vorgespannt ist. Die Kopplung des Ventilschließelementes mit dem Anker über das scheibenförmige Zwischenelement kann deutlich kostengünstiger als eine Pressverbindung zwischen dem Anker und dem Ventilschließelement hergestellt werden, da eine genaue Paarung der zu verbindenden Bauteile entfällt. Das scheibenförmige Zwischenglied stellt dabei sicher, dass die Aktorkraft bzw. der Aktorhub in axialer Richtung auf das Ventilschließelement übertragen wird. Um seiner Funktion als Kraft- bzw. Hubübertragungselement nachzukommen, ist das scheibenförmige Zwischenglied vorzugsweise aus einem verschleißfesten harten Werkstoff hergestellt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das scheibenförmige Zwischenglied wenigstens eine Durchströmöffnung besitzt. Dies ermöglicht die Anordnung des Ankers in einem Bereich der Hochdruckpumpe, der von Kraftstoff durchströmt ist. Zugleich wird über die wenigstens eine Durchströmöffnung ein Druckausgleich zwischen den oberhalb und unterhalb des Ankers angeordneten Druckräumen hergestellt, wenn der Anker eine Hubbewegung ausführt. Vorzugsweise sind mehrere radial verlaufende, schlitzartige Durchströmöffnungen in gleichem Winkelabstand zueinander im scheibenförmigen Zwischenglied vorgesehen. Dadurch ist sichergestellt, dass das scheibenförmige Zwischenglied gleichmäßig durchströmt wird.
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Als weitere weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Anker in einer Führungsbohrung hubbeweglich geführt ist. Die Führungsbohrung kann in einem Gehäuseteil des Magnetventils ausgebildet sein, dabei kann es sich insbesondere um die Magnetspule oder einen die Magnetspule umgebenden Magnetkern handeln. Vorzugsweise ist bzw. sind die Führungsbohrung und/oder eine Außenumfangsfläche des Ankers zumindest abschnittsweise mit einem Lagermaterial beschichtet. Bei dem Lagermaterial kann es sich insbesondere um Polytetrafluorethylen (PTFE) handeln. Alternativ oder ergänzend können Oberflächenschichten eingesetzt werden, welche die Ankeraußenfläche vor Verschleiß schützen. Der Anker kann dabei sowohl als Tauchanker, als auch als Flachanker ausgebildet sein.
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Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem erfindungsgemäßen Magnetventil vorgeschlagen, wobei dieses vorzugsweise die Funktion eines Saugventils besitzt. Um die Zumessung von Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe zu vereinfachen, werden elektromagnetisch betätigbare Saugventile in die Hochdruckpumpe eingesetzt. Da mit den Kosten des hierin eingesetzten Magnetventils auch die Kosten der Hochdruckpumpe sinken, kommen hier die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders zum Tragen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Saugventils und
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2a) und 2b) jeweils Draufsichten auf alternative Ausführungsformen eines scheibenförmigen Zwischengliedes des Magnetventils der 1.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Magnetventil umfasst einen Magnetaktor 1 mit einer Magnetspule 2, welche ringförmig ausgebildet ist und eine Führungsbohrung 10 ausbildet, innerhalb welcher ein Anker 3 hubbeweglich geführt ist. Zur optimalen Führung des Ankers 3 ist die Führungsbohrung 10 mit einer Beschichtung 12 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) versehen. Die Beschichtung 12 mindert den Verschleiß im Bereich einer Außenumfangsfläche 11 des Ankers 3.
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Die Führungsbohrung 10 wird in axialer Richtung von einem Magnetkern 13 begrenzt. Am Magnetkern 13 ist eine Feder 6 abgestützt, die ein in den Anker 3 integriertes scheibenförmiges Zwischenglied 5 mit einer Axialkraft beaufschlagt. Das scheibenförmige Zwischenglied 5 dient der Übertragung der Aktorkraft bzw. des Aktorhubes des Magnetaktors 1 und ist hierzu über die Federkraft der Feder 6 gegen einen ringförmigen Absatz 8 einer Ausnehmung 7 des Ankers 3 axial vorgespannt. An einer dem Magnetkern 13 abgewandten Stirnfläche des scheibenförmigen Zwischenglieds 5 ist ein kolbenförmiges Ventilschließelement 4 abgestützt, so dass die Federkraft der Feder 6 das scheibenförmige Zwischenglied 5 ebenfalls gegen das Ventilschließelement 4 axial vorspannt.
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Wird die Magnetspule 2 bestromt, bewegt sich der Anker 3 nach unten, wobei die Federkraft der Feder 6 das scheibenförmige Zwischenglied 5 in Anlage mit dem ringförmigen Absatz 8 der Ausnehmung 7 des Ankers 3 hält. Das scheibenförmige Zwischenglied 5 bewegt sich demzufolge ebenfalls nach unten. Dabei nimmt das scheibenförmige Zwischenglied 5 das Ventilschließelement 4 mit, so dass das Magnetventil öffnet.
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Für den Fall, dass der Anker 3 Kraftstoff umströmt ist, weist das scheibenförmige Zwischenglied 5 vorzugsweise wenigstens eine Durchströmöffnung 9 auf, über welche ein hydraulischer Druckausgleich sichergestellt ist. In den 2a) und 2b) sind alternative Ausführungsformen eines scheibenförmigen Zwischenglieds 5 dargestellt, die sich hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der Durchströmöffnungen 9 unterscheiden.
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Das scheibenförmige Zwischenglied 5 der 2a) besitzt lediglich eine schlitzartige Durchströmöffnung 9, die von einem Außenumfangsbereich nach radial innen verläuft.
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Das scheibenförmige Zwischenglied 5 der 2b) weist demgegenüber vier solcher Durchströmöffnungen 9 auf, die in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Der Winkelabstand beträgt demnach 90°. In Abwandlung der in den 2a) und 2b) dargestellten Ausführungsformen eines scheibenförmigen Zwischengliedes 5 können die Anzahl, die Form sowie die Anordnung der wenigstens einen Durchströmöffnung 9 beliebig gewählt werden.
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Frei wählbar ist ebenfalls die Geometrie des Ankers 3, da die Kopplung mit dem Schließelement 4 über das scheibenförmige Zwischenglied 5 erfolgt. Eine Pressverbindung des Ankers 3 mit dem Ventilschließelement 4 entfällt vollständig. Insofern ist keine präzise Bauteilpaarung erforderlich, welche die Geometriewahl des Ankers 3 einschränkt. Darüber hinaus kann der in der 1 als Tauchanker ausgebildete Anker 3 auch als Flachanker ausgebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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