DE102016206504A1

DE102016206504A1 - Elektromagnetisch betätigbares Saugventil und Kraftstoff-Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102016206504A1
Application number: DE102016206504.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolb; Steffen Holm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil (1) für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2), umfassend eine ringförmige Magnetspule (3) zur Einwirkung auf einen zwischen zwei Endanschlägen (4, 5) hubbeweglichen und mit einem Ventilstößel (6) koppelbaren Anker (7), der zumindest abschnittsweise in einer Ausnehmung (8) eines Ventilkörpers (9) aufgenommen ist, wobei der Ventilkörper (9) über eine Hülse (10) mit einem Polkern (11) verbunden ist, der einen der beiden Endanschläge (4, 5) ausbildet und dem Anker (7) an einem Arbeitsluftspalt (12) gegenüber liegt. Erfindungsgemäß weist die Hülse (10) außenumfangseitig zumindest im Bereich einer umlaufenden Schweißnaht (13), über welche die Hülse (10) mit dem Ventilkörper (9) und/oder dem Polkern (11) verbunden ist, eine Beschichtung (14) auf. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2) mit einem solchen Saugventil (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das Saugventil dient der Versorgung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2014 200 339 A1 ist ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, bekannt, das eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker sowie einen Polkern umfasst, der gemeinsam mit dem Anker einen Arbeitsluftspalt begrenzt. Der Anker ist zumindest abschnittsweise von einem Ventilkörper umgeben, der als Verschlussschraube ausgebildet ist und der Befestigung des Saugventils an der Hochdruckpumpe dient. Der Polkern und der Ventilkörper sind mittels einer Hülse verbunden, wobei die Verbindung der Hülse mit dem Polkern über eine Schweißnaht erfolgt. Da mit Anschlagen des Ankers am Polkern die Schweißnaht stark belastet wird, so dass die Gefahr besteht, dass die Bauteilverbindung vorzeitig versagt, wird zur Entlastung der Schweißnaht vorgeschlagen, den Polkern in Richtung des Ankers axial vorzuspannen. Auf diese Weise sollen die Robustheit der Bauteilverbindung und in der Folge die Robustheit des Saugventils gesteigert werden.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe anzugeben, dessen Robustheit weiter gesteigert ist, so dass die Lebensdauer des Saugventils erhöht wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird das elektromagnetisch betätigbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Das vorgeschlagene elektromagnetisch betätigbare Saugventil umfasst eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen zwischen zwei Endanschlägen hubbeweglichen und mit einem Ventilstößel koppelbaren Anker, der zumindest abschnittsweise in einer Ausnehmung eines Ventilkörpers aufgenommen ist. Der Ventilkörper ist dabei über eine Hülse mit einem Polkern verbunden, der einen der beiden Endanschläge ausbildet und dem Anker an einem Arbeitsluftspalt gegenüberliegt. Erfindungsgemäß weist die Hülse außenumfangseitig zumindest im Bereich einer umlaufenden Schweißnaht, über welche die Hülse mit dem Ventilkörper und/oder dem Polkern verbunden ist, eine Beschichtung auf. Die Beschichtung schützt die Schweißnaht vor äußeren Einwirkungen, so dass ihre mechanische Belastbarkeit erhöht wird. Ferner wird über die Beschichtung eine Abdichtung erreicht. Die Abdichtung verhindert, dass Feuchtigkeit von außen in den Bereich der Bauteilverbindung gelangt und in Kontakt mit den unterschiedlichen Werkstoffen der miteinander verschweißten Bauteile zu einer Korrosion der Schweißnaht führt. Entsprechend wird die Robustheit der Schweißnaht weiter gesteigert. Die Abdichtung wirkt auch in umgekehrter Richtung, so dass darüber hinaus eine Abdichtung des Saugventils nach außen erzielt wird.
Da der als Endanschlag dienende Polkern im Betrieb des Saugventils hohen Belastungen durch den anschlagenden Anker ausgesetzt ist und die Belastungen über die Bauteilverbindungen Polkern/Hülse sowie Hülse/Ventilkörper abgetragen werden, steigt mit der Robustheit der Schweißnaht zur Herstellung der Bauteilverbindung bzw. der Bauteilverbindungen auch die Lebensdauer des Saugventils.
In der Regel ist die Lage des Polkerns allein durch die Hülse festgelegt, so dass die Gefahr einer Auslenkung des Polkerns unter Belastung besteht. Dies kann zu derart hohen Spannungen im Bereich der Bauteilverbindungen Polkern/Hülse sowie Hülse/Ventilkörper führen, dass eine dort angeordnete Schweißnaht Schaden nimmt. Neben dem Versagen der Bauteilverbindung kann es zu Undichtigkeiten kommen, die es zu vermeiden gilt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene, zumindest im Bereich einer Schweißnaht außenumfangseitig angeordnete Beschichtung der Hülse leistet hier Abhilfe.
Vorzugsweise ist die Beschichtung ein Schutzlack. Dieser kann vergleichsweise dünnschichtig aufgetragen werden, so dass er die Funktion der übrigen Bauteile und/oder den zur Verfügung stehenden Bauraum nicht negativ beeinflusst bzw. beschränkt. Ein Schutzlack weist zudem eine hohe Haftkraft auf.
Bevorzugt wird der Schutzlack nach Abschluss der Montage des Hydraulikmoduls des Saugventils und der Fertigstellung mindestens einer Schweißnaht zur Herstellung einer Bauteilverbindung zwischen dem Polkern und der Hülse und/oder der Hülse und dem Ventilkörper aufgebracht. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Aufsprühen oder durch ein Tauchverfahren erfolgen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Hülse den Ventilkörper und/oder den Polkern abschnittsweise umgreift. Die außenliegende Hülse vereinfacht die Herstellung der Verbindung mit dem Ventilkörper bzw. mit dem Polkern, vorzugsweise durch Setzen einer umlaufenden Schweißnaht. Ferner kann ein den Ventilkörper und/oder den Polkern umgebender Luftspalt zur Anordnung der Hülse genutzt werden, so dass der Bauraumbedarf nicht verändert wird. Somit wirkt sich auch die vorgeschlagene Beschichtung der Hülse im Bereich mindestens einer Schweißnaht nicht negativ auf den Bauraumbedarf aus.
Vorzugsweise ist die Beschichtung zumindest abschnittsweise über einen die Ausnehmung begrenzenden hohlzylinderförmigen Ansatz des Ventilkörpers geführt. Die Beschichtung vermag in diesem Fall eine Schweißnaht zu schützen, die der Verbindung der Hülse mit dem Ventilkörper dient. Um Bauraum für die Hülse zu schaffen, kann der hohlzylinderförmige Ansatz des Ventilkörpers zumindest abschnittsweise konisch oder gestuft ausgeführt sein.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Beschichtung zumindest abschnittsweise über einen Außenumfangsbereich des Polkerns geführt ist. In diesem Fall dient die Beschichtung dem Schutz einer Schweißnaht, über welche der Polkern mit der Hülse verbunden ist. Die Anordnung der Hülse kann im Bereich eines den Polkerns umgebenden Luftspalts erfolgen, so dass kein zusätzlicher Bauraum geschaffen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung deckt die Beschichtung die Hülse und/oder den Polkern vollständig ab. Das heißt, dass die Hülse und/oder der Polkern – soweit er außerhalb der Hülse zu liegen kommtvollständig von der Beschichtung umhüllt sind. Auf diese Weise werden ein optimaler Schutz des bzw. der Bauteile und eine sichere Abdichtung erreicht.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper einen Ringbund aufweist, der in die den Anker aufnehmende Ausnehmung hineinragt. Entweder bildet der Ringbund selbst den weiteren Endanschlag für den Anker aus oder am Ringbund ist eine den weiteren Endanschlag ausbildende Anschlagplatte abgestützt. Über die Lage des Polkerns zum Ventilkörper kann demnach der Hub des Ankers eingestellt werden. Wird der weitere Endanschlag durch eine Anschlagplatte ausgebildet, kann diese aus einem besonders verschleißfesten Werkstoff gefertigt sein, so dass die Robustheit des Saugventils weiter steigt. Ferner kann über die Anschlagplatte eine magnetische Trennung zwischen dem Anker und dem Ventilkörper bewirkt werden. Die Anschlagplatte ist hierzu aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt.
Ferner bevorzugt ist der Anker über einen Kontaktstift mit dem Ventilstößel des Saugventils koppelbar. Für den Anker kann ein Werkstoff gewählt werden, der besonders gute magnetische Eigenschaften aufweist, während der im Betrieb des Saugventils am Ventilstößel anschlagende Kontaktstift bevorzugt aus einem Werkstoff gefertigt ist, der besonders hart und verschleißfest ist. Somit führt auch diese Maßnahme zu einer Robustheitssteigerung des Saugventils.
Des Weiteren wird eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem erfindungsgemäßen Saugventil vorgeschlagen. Das Saugventil ist dabei in ein Gehäuseteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe integriert. Das heißt, dass der Ventilstößel des Saugventils über eine Bohrung des Gehäuseteils der Kraftstoff-Hochdruckpumpe geführt ist und/oder mit einem im Gehäuseteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Durch die Integration des Saugventils in die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kann eine besonders kompakt bauende Anordnung geschaffen werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, das in eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe integriert ist, und
2 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in der 1 dargestellte elektromagnetisch betätigbare Saugventil 1 ist in ein Gehäuseteil 19 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 2 in der Weise integriert, dass ein Ventilstößel 6 des Saugventils 1 über eine im Gehäuseteil 19 ausgebildete Bohrung 20 hubbeweglich geführt ist. Das Saugventil 1 dient der Befüllung eines im Gehäuseteil 19 ausgebildeten Hochdruckelementraums 21 mit Kraftstoff. Der über das Saugventil 1 dem Hochdruckelementraum 21 zugeführte Kraftstoff wird im Hochdruckelementraum 21 über die Hubbewegung eines Pumpenkolbens 28 komprimiert und anschließend über ein Auslassventil 22 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt.
Der Ventilstößel 6 des Saugventils 1 öffnet in den Hochdruckelementraum 21 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 2. Bei geöffnetem Saugventil 1 vermag Kraftstoff aus einem Niederdruckraum 25 über Zulaufbohrungen 26 in den Hochdruckelementraum 21 zu strömen. In Schließrichtung ist der Ventilstößel 6 von der Federkraft einer Ventilfeder 23 beaufschlagt, so dass die Federkraft der Ventilfeder 23 den Ventilstößel 6 in Richtung eines Ventilsitzes 24 zieht. Um das Saugventil 1 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 23 geöffnet zu halten bzw. zu öffnen, ist eine weitere Feder 27 vorgesehen, deren Federkraft größer als die der Ventilfeder 23 ist. Die weitere Feder 27 ist einerseits an einem Anker 7, andererseits an einem Polkern 11 abgestützt. Der Anker 7 und der Polkern 11 begrenzen gemeinsam einen Arbeitsluftspalt 12.
Bleibt eine zur Einwirkung auf den Anker 7 vorgesehene Magnetspule 3 unbestromt, drückt die Feder 27 den Anker 7 nach unten, so dass dieser zur Anlage am Ventilstößel 6 gelangt und das Saugventil 1 öffnet bzw. geöffnet hält. Wird die Magnetspule 3 bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Anker 7 in Richtung des Polkerns 11 bewegt, um den zwischen dem Polkern 11 und dem Anker 7 ausgebildeten Arbeitsluftspalt 12 zu schließen. Der Ventilstößel 6 wird auf diese Weise entlastet, so dass die Ventilfeder 23 den Ventilstößel 6 in den Ventilsitz 24 zu ziehen vermag.
Der den Arbeitsluftspalt 12 begrenzende Polkern 11 bildet einen Endanschlag 4 für den hubbeweglichen Anker 7 aus. Der Polkern 11 ist über eine Hülse 10 mit einem Ventilköper 9 verbunden, in dem eine Ausnehmung 8 ausgebildet ist, in welcher der Anker 7 abschnittsweise aufgenommen ist. In die Ausnehmung 8 ragt ein Ringbund 16 des Ventilkörpers 9 hinein, an dem eine Anschlagplatte 17 abgestützt ist, die als weiterer Endanschlag 5 für den Anker 7 dient.
Mit Anschlagen des Ankers 7 am Polkern 11 ist dieser einer hohen Belastung ausgesetzt. Gleiches gilt für eine umlaufende Schweißnaht 13 mittels welcher der Polkern 11 mit der Hülse 10 verbunden ist. Da die Schweißnaht 13 zugleich der Abdichtung dient, würde eine Beschädigung der Schweißnaht 13 aufgrund der Belastung durch den am Polkern 11 anschlagenden Anker 7 nicht nur zu einem Versagen der Bauteilverbindung, sondern zugleich zu einem Versagen der Abdichtung führen. Um dies zu verhindern, weist die Hülse 10 des dargestellten Saugventils 1 im Bereich der Schweißnaht 13 eine außenliegende Beschichtung 14 auf, die eine zusätzliche Abdichtung bewirkt. Insbesondere verhindert sie das Eindringen von Feuchtigkeit, so dass die Schweißnaht 13 vor Korrosion geschützt ist. Auf diese Weise steigt auch die Belastbarkeit der Schweißnaht 13 bzw. der Bauteilverbindung. Als Beschichtung 14 dient ein Schutzlack, der dünnschichtig und festanhaftend jeweils abschnittsweise außenumfangseitig auf die Hülse 10 und den Polkern 11 aufgebracht ist.
In der 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Saugventils 1 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem Saugventil 1 der 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Beschichtung 14 die Hülse 10 und den Polkern 11 vollständig abdeckt. Ferner ist sie im Bereich einer weiteren Schweißnaht 13, welche die Hülse 10 mit dem Ventilkörper 9 verbindet, über einen hohlzylinderförmigen Ansatz 15 des Ventilkörpers 9 geführt, so dass auch die Bauteilverbindung Hülse/Ventilkörper optimal geschützt und abgedichtet ist.
Darüber hinaus ist in den Anker 7 ein Kontaktstift 18 eingesetzt, welcher der Kontaktierung des Ventilstößels 6 dient und somit die Beanspruchung des Ankers 7 reduziert. Auch diese Maßnahme trägt somit zu einer Robustheitssteigerung des Saugventils 1 bei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014200339 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Saugventil (1) für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2), umfassend eine ringförmige Magnetspule (3) zur Einwirkung auf einen zwischen zwei Endanschlägen (4, 5) hubbeweglichen und mit einem Ventilstößel (6) koppelbaren Anker (7), der zumindest abschnittsweise in einer Ausnehmung (8) eines Ventilkörpers (9) aufgenommen ist, wobei der Ventilkörper (9) über eine Hülse (10) mit einem Polkern (11) verbunden ist, der einen der beiden Endanschläge (4, 5) ausbildet und dem Anker (7) an einem Arbeitsluftspalt (12) gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) außenumfangseitig zumindest im Bereich einer umlaufenden Schweißnaht (13), über welche die Hülse (10) mit dem Ventilkörper (9) und/oder dem Polkern (11) verbunden ist, eine Beschichtung (14) aufweist.
Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) ein Schutzlack ist.
Saugventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) den Ventilkörper (9) und/oder den Polkern (11) abschnittsweise umgreift.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) zumindest abschnittsweise über einen die Ausnehmung (8) begrenzenden hohlzylinderförmigen Ansatz (15) des Ventilkörpers (9) geführt ist.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) zumindest abschnittsweise über einen Außenumfangsbereich des Polkerns (11) geführt ist.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) die Hülse (10) und/oder den Polkern (11) vollständig abdeckt.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9) einen in die Ausnehmung (8) hineinragenden Ringbund (16) aufweist, der den weiteren Endanschlag (5) ausbildet oder an dem eine den weiteren Endanschlag (5) ausbildende Anschlagplatte (17) abgestützt ist.
Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) über einen Kontaktstift (18) mit dem Ventilstößel (6) koppelbar ist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2) für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Saugventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Saugventil (1) in ein Gehäuseteil (19) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2) integriert ist.