DE102015223162A1 - Electromagnetically controllable suction valve and high-pressure pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend eine ringförmige Magnetspule (1) zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker (2), der gemeinsam mit einem Polkern (3) einen Arbeitsluftspalt (4) begrenzt und zumindest abschnittsweise von einem Ventilkörper (5) umgeben ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Anker (2) und einem ringförmigen Absatz (6) des Ventilkörpers (5) ein ein- oder mehrteilig ausgebildetes Anschlagelement (7) angeordnet, das an dem ringförmigen Absatz (6) des Ventilkörpers (5) axial abgestützt und gegen den Absatz (6) axial vorgespannt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.The invention relates to an electromagnetically controllable suction valve for a high-pressure pump in a fuel injection system, in particular in a common rail injection system, comprising an annular magnetic coil (1) for acting on a liftable armature (2), which together with a pole core (3) a working air gap (4) is limited and at least partially surrounded by a valve body (5). According to the invention, a one-part or multi-part stop element (7) is arranged between the armature (2) and an annular shoulder (6) of the valve body (5) and axially supported against the annular shoulder (6) of the valve body (5) Paragraph (6) is axially biased. Furthermore, the invention relates to a high pressure pump with such a suction valve.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das Saugventil dient der Versorgung einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, mit Kraftstoff. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.The invention relates to an electromagnetically controllable suction valve with the features of the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil anzugeben, das besonders verschleißarm betreibbar ist, so dass die Robustheit weiter gesteigert wird.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to provide an electromagnetically controllable suction valve, which is particularly wear-operable, so that the robustness is further increased.
Zur Lösung der Aufgabe wird das elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil vorgeschlagen.To solve the problem, the electromagnetically controllable suction valve with the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, vorgeschlagene elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil umfasst eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker, der gemeinsam mit einem Polkern einen Arbeitsluftspalt begrenzt und zumindest abschnittsweise von einem Ventilkörper umgeben ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Anker und einem ringförmigen Absatz des Ventilkörpers ein ein- oder mehrteilig ausgebildetes Anschlagelement angeordnet, das an dem ringförmigen Absatz des Ventilkörpers axial abgestützt und gegen den Absatz axial vorgespannt ist.The electromagnetically controllable intake valve proposed for a high-pressure pump of a fuel injection system, in particular a common-rail injection system, comprises an annular solenoid for acting on a liftable armature which, together with a pole core, limits a working air gap and is at least partially surrounded by a valve body. According to the invention, a one-part or multi-part design stop element is arranged between the armature and an annular shoulder of the valve body, which is axially supported on the annular shoulder of the valve body and axially biased against the shoulder.
Durch Vorsehen eines ein- oder mehrteilig ausgebildeten Anschlagelements kann der Verschleiß im Anschlagbereich des Ankers weiter reduziert werden. Denn das Anschlagelement kann aus einem Werkstoff gefertigt sein, der besonders verschleißfest ist.By providing a one-piece or multi-part stop element, the wear in the abutment region of the armature can be further reduced. Because the stop element can be made of a material that is particularly resistant to wear.
Dadurch, dass das Anschlagelement an einem ringförmigen Absatz des Ventilkörpers abgestützt ist, kann es ferner zur Einstellung des Ankerhubs eingesetzt werden. Die axiale Abstützung allein vermag jedoch eine Bewegung des Anschlagelements relativ zum Ventilkörper nicht zu verhindern. Insbesondere könnte das Anschlagelement bei einem Hub des Ankers dessen Bewegung folgen und vom ringförmigen Absatz des Ventilkörpers abheben. Dieser Effekt wird auch als hydraulisches Kleben bezeichnet. Dabei kann sich das Anschlagelement schräg stellen und einen Klemmsitz einnehmen. Dieser hätte zur Folge, dass der Ankerhub eingeschränkt werden würde.The fact that the stop element is supported on an annular shoulder of the valve body, it can also be used to adjust the anchor stroke. However, the axial support alone can not prevent movement of the stopper member relative to the valve body. In particular, the stop element could follow its movement during a stroke of the armature and lift off from the annular shoulder of the valve body. This effect is also known as hydraulic bonding. In this case, the stop element can make an angle and occupy a clamping fit. This would mean that the armature stroke would be restricted.
Ferner würde ein hydraulisches Kleben des Anschlagelements am Anker zu einer erhöhten bewegten Masse führen. Dies wiederum hätte eine Steigerung der Schaltzeit sowie erhöhte Anschlagkräfte zur Folge, die sich negativ auf den Verschleiß auswirken.Furthermore, a hydraulic bonding of the stop element at the anchor would lead to an increased moving mass. This in turn would result in an increase in the switching time as well as increased impact forces, which have a negative effect on the wear.
Da jedoch bei dem erfindungsgemäßen Saugventil das Anschlagelement nicht nur am ringförmigen Absatz des Ventilkörpers abgestützt, sondern ferner gegen den ringförmigen Absatz des Ventilkörpers axial vorgespannt ist, ist eine Relativbewegung des Anschlagelements gegenüber dem Ventilkörper in axialer Richtung ausgeschlossen.However, since in the suction valve according to the invention, the stop element is not only supported on the annular shoulder of the valve body, but also axially biased against the annular shoulder of the valve body, a relative movement of the stop member relative to the valve body in the axial direction is excluded.
Bevorzugt ist das Anschlagelement zumindest abschnittsweise oder teilweise ringförmig und/oder hülsenförmig ausgestaltet. Das heißt, dass ein vorzugsweise einteilig ausgebildetes Anschlagelement zumindest einen Abschnitt umfasst, der ringförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet ist. Alternativ kann das Anschlagelement aber auch mehrteilig ausgebildet sein und zumindest ein Teil umfassen, das ringförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet ist.Preferably, the stop element is configured at least partially or partially annular and / or sleeve-shaped. This means that a preferably integrally formed stop element comprises at least one portion which is annular and / or sleeve-shaped. Alternatively, however, the stop element may also be designed in several parts and comprise at least one part which is annular and / or sleeve-shaped.
Der ringförmige Abschnitt bzw. das ringförmige Teil bildet vorzugsweise eine als Hubanschlag für den Anker dienende Anschlagfläche aus. Der hülsenförmige Abschnitt bzw. das hülsenförmige Teil kann zur axialen Vorspannung und damit zur Lagefixierung des Anschlagelements eingesetzt werden.The annular portion or the annular part preferably forms a serving as a stroke stop for the anchor stop surface. The sleeve-shaped portion or the sleeve-shaped part can be used for axial prestressing and thus for fixing the position of the stop element.
Die einteilige Ausführung besitzt den Vorteil, dass die Montage erleichtert wird, da sämtliche Funktionen mit nur einem Bauteil erreicht werden. Die mehrteilige Ausführung erleichtert die Fertigung, da Ring und Hülse separat und ggf. aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden können. The one-piece design has the advantage that the assembly is facilitated because all functions are achieved with only one component. The multi-part design facilitates the production, since ring and sleeve can be made separately and possibly made of different materials.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Anschlagelement einteilig ausgeführt und über einen hülsenförmigen Abschnitt mit dem Polkern und/oder mit dem Ventilkörper verbunden. Sofern der hülsenförmige Abschnitt des Anschlagelements sowohl mit dem Polkern als auch mit dem Ventilkörper verbunden ist, vermag er eine Hülse zu ersetzen, die üblicherweise zur Verbindung des Polkerns mit dem Ventilkörper eingesetzt wird. Die Anzahl der Bauteile kann somit weiter reduziert werden.According to a preferred embodiment of the invention, the stop element is made in one piece and connected via a sleeve-shaped portion with the pole core and / or with the valve body. If the sleeve-shaped portion of the stop element is connected to both the pole core and with the valve body, he is able to replace a sleeve which is usually used for connecting the pole core with the valve body. The number of components can thus be further reduced.
Bevorzugt erfolgt die Verbindung des hülsenförmigen Abschnitts des Anschlagelements mit dem Polkern und/oder dem Ventilkörper über eine Schweißverbindung, die mindestens eine Schweißnaht umfasst. Wird die Schweißnaht umlaufend ausgebildet, kann hierüber zugleich eine Abdichtung des Saugventils nach außen bewirkt werden.Preferably, the connection of the sleeve-shaped portion of the stop element with the pole core and / or the valve body via a welded connection, which comprises at least one weld. If the weld seam is formed circumferentially, a sealing of the suction valve to the outside can be effected at the same time.
Um die axiale Vorspannung zu bewirken, kann das Anschlagelement beim Setzen der Schweißnaht gegen den Absatz gedrückt bzw. niedergehalten werden.To effect the axial bias, the stop element can be pressed or held down when setting the weld against the shoulder.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die axiale Vorspannung des Anschlagelements gegen den Absatz mittels einer Hülse bewirkt wird, die an einer dem Absatz abgewandten Stirnfläche des Anschlagelements unter einer axialen Vorspannung abgestützt und in Bezug auf den Polkern und/oder den Ventilkörper lagefixiert ist. In diesem Fall drückt die Hülse das ein- oder mehrteilig ausgebildete Anschlagelement gegen den ringförmigen Absatz des Ventilkörpers. Die Hülse dient demzufolge als Niederhalter.Alternatively or additionally, it is proposed that the axial prestressing of the stop element be effected against the shoulder by means of a sleeve which is supported on an end face of the stop element facing away from the shoulder under an axial pretension and fixed in position relative to the pole core and / or the valve body. In this case, the sleeve presses the one-piece or multi-part stop element against the annular shoulder of the valve body. The sleeve therefore serves as a hold-down.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hülse zur axialen Abstützung an der Stirnfläche des Anschlagelements einen sich nach radial innen erstreckenden Bundabschnitt aufweist. Die Hülse kann in diesem Fall radial außen in Bezug auf den Polkern und/oder den Ventilkörper angeordnet werden, so dass sie eine Hülse zu ersetzen vermag, die üblicherweise zur Verbindung des Polkerns mit dem Ventilkörper radial außen liegend angeordnet ist.In a further development of the invention it is proposed that the sleeve for axial support on the end face of the stop element has a radially inwardly extending collar portion. The sleeve can in this case be arranged radially outward with respect to the pole core and / or the valve body, so that it is able to replace a sleeve, which is usually arranged to connect the pole core to the valve body radially outward.
Die Lagefixierung der Hülse in Bezug auf den Polkern und/oder den Ventilkörper wird vorteilhafterweise über mindestens eine Schweißnaht bewirkt, die vorzugsweise umlaufend ausgebildet ist. Über die Schweißnaht kann in diesem Fall zugleich eine Abdichtung des Saugventils nach außen bewirkt werden.The position fixation of the sleeve with respect to the pole core and / or the valve body is advantageously effected via at least one weld, which is preferably formed circumferentially. In this case, sealing of the suction valve to the outside can also be effected via the weld.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Hülse den Polkern und/oder den Ventilkörper zumindest abschnittsweise umgibt. Die radial außen liegende Anordnung der Hülse erleichtert das Setzen der Schweißnaht. Ferner kann eine radial außen liegende Hülse beim Setzen der Schweißnaht leichter in Richtung des ringförmigen Absatzes gedrückt werden, um die erforderliche axiale Vorspannung zu bewirken.It is also proposed that the sleeve at least partially surrounds the pole core and / or the valve body. The radially outer arrangement of the sleeve facilitates the setting of the weld. Furthermore, a radially outer sleeve can be pressed in setting the weld easier in the direction of the annular shoulder to cause the required axial bias.
Um die Fertigung des Anschlagelements zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass es mehrteilig ausgebildet ist und zumindest ein ringförmiges Teil und ein hülsenförmiges Teil umfasst. Das ringförmige Teil kann der Ausbildung der Anschlagfläche für den Anker dienen. Das hülsenförmige Teil kann als Niederhalter eingesetzt werden, der das ringförmige Teil gegen den ringförmigen Absatz des Ventilkörpers drückt. Hierzu ist das hülsenförmige Teil in Richtung des ringförmigen Absatzes des Ventilkörpers axial vorgespannt. Die axiale Vorspannung des hülsenförmigen Teils kann wiederum durch eine Schweißverbindung mit dem Polkern und/oder dem Ventilkörper bewirkt werden. Alternativ kann, wie bereits zuvor beschrieben, eine Hülse eingesetzt werden, die mit dem Polkern und/oder dem Ventilkörper verschweißt ist und einen sich nach radial innen erstreckenden Bundabschnitt zur Abstützung am hülsenförmigen Teil des Anschlagelements aufweist.In order to simplify the manufacture of the stop element, it is proposed that it is designed in several parts and comprises at least one annular part and a sleeve-shaped part. The annular part may serve to form the abutment surface for the armature. The sleeve-shaped part can be used as a hold-down, which presses the annular member against the annular shoulder of the valve body. For this purpose, the sleeve-shaped part is axially biased in the direction of the annular shoulder of the valve body. The axial bias of the sleeve-shaped part can in turn be effected by a welded connection to the pole core and / or the valve body. Alternatively, as already described above, a sleeve can be used, which is welded to the pole core and / or the valve body and has a radially inwardly extending collar portion for support on the sleeve-shaped part of the stop element.
Bei dem erfindungsgemäßen Saugventil ist vorzugsweise der Anker mit einem hubbeweglichen Ventilglied mechanisch koppelbar und in Richtung des Ventilgliedes von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Der mit dem Ventilglied koppelbare Anker kann somit zur Betätigung des Ventilglieds eingesetzt werden.In the suction valve according to the invention, preferably, the armature with a liftable valve member is mechanically coupled and acted upon in the direction of the valve member by the spring force of a spring. The couplable with the valve armature armature can thus be used to actuate the valve member.
Der Anker kann unmittelbar oder mittelbar über einen Kontaktstift mit dem Ventilglied mechanisch koppelbar sein. Die Verwendung eines Kontaktstifts zur Kopplung besitzt den Vorteil, dass dieser aus einem besonders verschleißfesten Werkstoff gefertigt sein kann, so dass der Verschleiß an den Anschlag- und Kontaktflächen des Ankers weiter reduziert wird.The armature can be coupled directly or indirectly via a contact pin with the valve member mechanically. The use of a contact pin for coupling has the advantage that it can be made of a particularly wear-resistant material, so that the wear on the stop and contact surfaces of the armature is further reduced.
Vorzugsweise ist die Federkraft der Feder, die den Anker in Richtung des Ventilglieds beaufschlagt, größer als die Federkraft einer weiteren Feder, die das Ventilglied in Schließrichtung beaufschlagt. Das Saugventil ist in diesem Fall als stromlos offenes Ventil ausgebildet, so dass die Bestromung der Magnetspule lediglich zum Schließen des Ventils erfolgt.Preferably, the spring force of the spring, which acts on the armature in the direction of the valve member, greater than the spring force of another spring, which acts on the valve member in the closing direction. The suction valve is designed as a normally open valve in this case, so that the energization of the solenoid takes place only to close the valve.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Hochdruckpumpe mit einem erfindungsgemäßen Saugventil vorgeschlagen. Das Saugventil ist dabei in ein Gehäuseteil der Hochdruckpumpe integriert. Das heißt, dass das Ventilglied des Saugventils über eine Bohrung des Gehäuseteils der Hochdruckpumpe geführt ist und/oder mit einem im Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Durch Integration des Saugventils in die Hochdruckpumpe kann eine besonders kompakt bauende Anordnung geschaffen werden. To solve the above object, a high-pressure pump is also proposed with a suction valve according to the invention. The suction valve is integrated in a housing part of the high-pressure pump. This means that the valve member of the suction valve is guided over a bore of the housing part of the high pressure pump and / or cooperates with a formed in the housing part of the high pressure pump valve seat. By integrating the suction valve in the high-pressure pump, a particularly compact arrangement can be created.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Das in der
Das Saugventil dient der Befüllung eines im Gehäuseteil
Wie der
Der Bewegungsraum des Ankers
Wie der
In der
Ein Saugventil mit einem mehrteilig ausgebildeten Anschlagelement
In der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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