DE102017222850A1

DE102017222850A1 - Elektrisch betätigtes Ventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems

Info

Publication number: DE102017222850A1
Application number: DE102017222850.4A
Authority: DE
Inventors: Achim Meisiek; Tobias Landenberger; Gabriel Cichon; Steffen Holm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Elektrisch betätigtes Ventil (2), in einer Hochdruckpumpe (1) eines Kraftstoffeinspritzsystems, das eine elektrische Aktorgruppe (41) aufweist, durch die ein Ventilelement (14) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die elektrische Aktorgruppe (41) einen Polkern (26), einen Ventilkörper (40) und einen Magnetanker (10) aufweist, wobei der Magnetanker (10) im Ventilkörper (40) in Richtung einer Längsachse (45) hubbweglich geführt und mit dem hubbweglichen Ventilelement (14) koppelbar ist und wobei der Polkern (26) und der Ventilkörper (40) mittels einer Verbindungshülse (44) verbunden sind, wobei die Verbindungshülse insbesondere mit diesen verschweißt ist. Erfindungsgemäß ist dabei die die Verbindungshülse (44) auf einem von der Längsachse (45) abgewandten äußeren Umfang (49) vollständig von einem ersten Dichtelement (22) umgeben und/oder bedeckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigtes Ventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Ventil.
Stand der Technik
Ein elektrisch betätigtes Ventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems ist durch die DE 10 2014 202 334 A1 bekannt. Das elektrisch betätigte Ventil weist eine elektrische Aktorgruppe auf, durch die ein Ventilelement zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar ist. Die elektrische Aktorgruppe weist dabei einen Polkern, einen Ventilkörper, und einen Magnetanker auf, wobei der Magnetanker im Ventilkörper in Richtung einer Längsachse hubbweglich geführt ist. Weiterhin ist der Magnetanker mit dem hubbweglichen Ventilelement koppelbar und der Polkern und der Ventilkörper sind mittels einer Verbindungshülse verbunden, wobei die Verbindungshülse insbesondere mit diesen verschweißt ist.
Das aus der DE 10 2014 202 334 A1 bekannte elektrisch betätigte Ventil, das außerhalb eines Gehäuses von Umwelteinflüßen wie Feuchtigkeit oder Wasser umgeben sein kann, weist gewisse Nachteile auf. So kann es zu einem Feuchtigkeitseintrag und/oder Wassereintrag in die elektrische Aktorgruppe von außen außerhalb des elektrisch betätigten Ventils kommen. Dabei wird zwar der Bereich zwischen dem Magentanker und Ventilkörper, insbesondere im Bereich eines Arbeitsluftspalts, gegen den Feuchtigkeitseintrag und/oder den Wassereintrag von außen durch die Verbindungshülse geschützt. Jedoch kann die Verbindungshülse und/oder eine Schweißnaht zwischen der Verbindungshülse und dem Polkern und/oder eine Schweißnaht zwischen der Verbindungshülse und dem Ventilkörper durch den Feuchtigkeitseintrag und/oder den Wassereintrag geschädigt werden. Bei einer anhaltenden Schädigung durch die Feuchtigkeit und/oder das Wasser kann es zu einem Versagen des Bauteils Verbindungshülse und/oder den Schweißnähten kommen. In diesem Fall kann es zu dem Nachteil führen, dass Feuchtigkeit und/oder Wasser auch in den Bereich zwischen dem Ventilkörper und dem Polkern, insbesondere im Bereich des Arbeitsluftspalts, vordringen kann und somit das elektrisch betätigte Ventil in diesem Bereich geschädigt wird. Diese Schädigungen durch eindringende Feuchtigkeit und/oder Wasser können letztendlich zu einem vollständigen Funktionsverlust des elektrisch betätigten Ventils führen. Des Weiteren führt ein Versagen der Schweißverbindung dazu, dass keine konkrete Zuordnung zwischen Polkern und Ventilkörper mehr besteht. Dadurch kann ein konstanter Arbeitsluftspalt, insbesondere ein Abstand des Magentankers und des Polkerns in einer Grundstellung, inbesondere in unbestromten Zustand der Magnetspule. Dadurch kann eine zuverlässige Funktion des elektrisch betätigten Ventils nicht gewährleistet werden.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bezugnehmend auf Anspruch 1 wird ein elektrisch betätigtes Ventil vorgeschlagen, bei dem eine Verbindungshülse auf einem von einer Längsachse abgewandten äußeren Umfang vollständig von einem ersten Dichtelement umgeben und/oder bedeckt ist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass eine Schädigung der Verbindungshülse und/oder einer Schweißnaht zwischen der Verbindungshülse und einem Polkern und/oder der Schweißnaht zwischen der Verbindungshülse und einem Ventilkörper durch den den Feuchtigkeitseintrag und/oder den Wassereintrag verhindert wird. Durch das Verhindern des Eindringens von Feuchtigkeit und/oder Wasser kann eine Beschädigung des elektrisch betätigten Ventils, insbesondere eine Beschädigung der Bauteile eines Magnetankers, des Polkerns, eines Arbeitsluftspalts und einer ersten Druckfeder verhindert werden. Weiterhin wird aber auch eine Korrosion der metallischen, insbesondere der beweglichen Teile innerhalb des elektrisch betätigten Ventils verhindert. Hieraus ergibt sich zum Einen eine erhöhte Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils und somit einer Hochdruckpumpe, und zum Anderen eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbindungshülse auf einer einem Pumpenzylinderkopf zugewandten axialen ersten Stirnfläche und/oder auf einer dem Pumpenzylinderkopf abgewandten axialen zweiten Stirnfläche vollständig vom ersten Dichtelement bedeckt. Des Weiteren ragt das erste Dichtelement in beiden jeweiligen Richtungen der Längsachse über die Verbindungshülse hinaus und das Dichtelement steht zusätzlich zur Verbindungshülse mit dem Polkern und/oder dem Ventilkörper in Kontakt. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine vollständige Kapselung der Verbindungshülse, der jeweiligen Schweißnaht und des Bereichs zwischen dem Magentanker und dem Polkern, insbesondere im Bereich des Arbeitsluftspalts, erzielt werden kann. Indem sich das erste Dichtelement nicht nur an den äußeren Umfang der Verbindungshülse anlegt, sondern indem das erste Dichtelement auch die axiale erste Stirnfläche und die axiale zweite Stirnfläche der Verbindungshülse bedeckt kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit und/oder Wasser in den Bereich, insbesondere in den Spalt, zwischen der Verbindungshülse und dem Polkern und/oder in den Bereich zwischen der Verbindungshülse und dem Ventilkörper eindringt. Dies verringert die Ausfallwahrscheinlichkeit und erhöht somit die Lebensdauer des Ventils und der gesamten Hochdruckpumpe. Die Platzierung des ersten Dichtelements bietet zudem den Vorteil, dass ein Magnetkreis einer elektrischen Aktorgruppe nur teilweise oder gar nicht durch das erste Dichtelement beeinflußt wird, während das erste Dichtelement einen sehr kompakten Bauraum in Anspruch nimmt. Damit wird die Funktion des elektrisch betätigten Ventils gewährleistet und eine mögliche Ausfallwahrscheinlichkeit durch Feuchtigkeitseintrag in das elektrisch betätigte Ventil kann reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Dichtelement als ein hülsenförmiger Dichtschlauch ausgeführt, der nach dem erfolgten Verbinden, inbesondere Verschweißen, der Verbindungshülse mit dem Polkern und dem Ventilkörper in Richtung der Längsachse über die Verbindungshülse geschoben wird. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass eine schnelle und kostengünstige Montage des Dichtschlauchs mit der Verbindungshülse erfolgen kann, bevor die Endmontage der elektrische Aktorgruppe erfolgt. Dabei wird der Dichtschlauch auf die Verbindungshülse geschoben, nachdem die Bauteile Ventilkörper, Magnetanker, Verbindungshülse und Polkern als Montageverbund zusammengefügt wurden, jedoch bevor die Bauteile Magnetspule und Gehäuse montiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass Grate oder Erhebung die durch das Verschweisen, insbesondere durch die Schweißnaht, der Verbindungshülse mit dem Polkern und/oder dem Ventilkörper entstehen, durch den Dichtschlauch bedeckt sind. Wenn jetzt, nach dem Aufschieben des Dichtschlauchs auf die Verbindungshülse und die mindestens eine Schweißnaht die Bauteile Magnetspule und Gehäuse montiert werden, kann verhindert werden, dass diese Bauteile bei der Montage durch Grate oder Erhebungen beschädigt werden, da diese durch den Dichtschlauch bedeckt sind. Des Weiteren bietet das Aufschieben des Dichtschlauchs den Vorteil, dass verhindert wird, dass sich Teile der mindestens einen Schweißnaht während des Betriebs des elektrisch betätigten Ventils lösen und umliegende Bauteile schädigen, da sich der Dichtschlauch auf die Verbindungshülse und die mindestens eine Schweißnaht auflegt. Dadurch lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduzieren und somit die Lebensdauer der gesamten Hochdruckpumpe erhöhen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Dichtelement aus einem elastisch verformbaren Material ausgeführt und die Dichtwirkung zwischen dem ersten Dichtelement und/oder der Verbindungshülse und/oder dem Polkern und/ oder dem Ventilkörper wird durch diese Elastizität des ersten Dichtelements erzielt. In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Dichelement aus einem plastisch verformbaren Material ausgeführt, wobei dieses, nach erfolgtem Aufschieben auf die Verbindungshülse und/oder den Polkern und/oder den Ventilkörper, mittels eines thermischen Verfahrens derart behandelt, insbesondere geschrumpft, wird, dass sich der Dichtschlauch zumindest an einer der Längsachse zugewandten Innenfläche verkleinert. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass sich das erste Dichtelement, nachdem es über die Verbindungshülse und die mindestens eine Schweißnaht geschoben wurde, optimal und nahezu vollständig an den äußeren Umfang und/oder die axiale erste Stirnfläche und/oder die axiale zweite Stirnfläche der Verbindungshülse und/oder an den Polkern und/oder an das Ventilelement anlegt, so dass ein kontaktfreier Bereich zwischen dem ersten Dichtelement und den jeweiligen Bauteilen verhindert wird, in den Feuchtigkeit und/oder Wasser eindringen könnte. Dadurch kann die Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils verbessert werden. Darüber hinaus benötigt das erste Dichtelement durch die Elastizität und die konstruktive Ausprägung nur minimalen Bauraum im Bereich zwischen der Verbindungshülse und der Magentspule, so dass keine konstruktiven Änderungen am elektrisch betätigten Ventil notwendig sind, um eine Einbringung und Montage des ersten Dichtelements gewährleisten zu können. Dadurch entfallen ansonsten notwendige Änderungskosten der Bauteile Verbindungshülse, Magnetspule, Ventilkörper und Polkern. Zusätzlich können die Montagekosten reduziert werden, während die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduziert werden kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist das erste Dichtelement im unmontierten Zustand die Innenfläche mit einem nahezu konstanten Innendurchmesser auf, wobei sich die Innenfläche im montierten Zustand elastisch oder plastisch an die jeweiligen Oberflächenkonturen der Verbindungshülse und/oder des Polkerns und/oder des Ventilkörpers anlegt. Weiterhin bildet das erste Dichtelement an seiner Innenfläche eine kraftschlüssige Verbindung mit der Verbindungshülse und/oder dem Polkern und/oder dem Ventilkörper aus. Auf diese Weise kann eine verbesserte Kapselung der mindestens einen Schweißnaht und der Verbindungshülse erzielt werden, so dass eine Korrosion der Schweißnaht durch eindringendes Wasser und/oder eindringende Feuchtigkeit verhindert wird. Somit kann verhindert werden, dass die mindestens eine Schweißnaht durch Korrosion versagt, wodurch Bauteile Polkern, Verbindungshülse und Ventilkörper nicht mehr verbunden wären. Dadurch würde der voreingestellte Arbeitsluftpalt nicht mehr eingehalten und eine zuverlässige Funktionsfähigkeit des elektrisch betätigten Ventils ist nicht mehr sichergestellt. Zudem wirkt bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des elektrisch betätigten Ventils vorteilhaft, dass die der Längsachse zugewandte Innenfläche des ersten Dichtelements im elastisch entspannte Zustand ein leichtes Untermaß im Vergleich zum Äußeren Umfang der Verbindungshülse und/oder des Polkerns und/oder des Ventilkörpers aufweist. Dadurch presst sich das erste Dichtelement nach erfolgtem Aufschieben bei der Montage auf die Verbindungshülse und/oder den Polkern und/oder den Ventilkörpers mit einer elastischen Vorspannkraft und/oder einer Rückformkraft gegen das jeweilige Bauteil. Dadurch können die Dichtungs- und Kapselungseigenschaften des ersten Dichtelements verbessert werden, so dass die Bauteile Magnetanker, Polkern und erste Druckfeder sowie der Bereich des Arbeitsluftspalts besser gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Wasser von außerhalb, und somit insbesondere gegen Korrosion geschützt sind. Durch diese Maßnahme lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduzieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung presst sich das erste Dichtelement mit seiner Innenfläche gegen den äußeren Umfang und/oder die axiale erste Stirnfläche und oder die axiale zweite Stirnfläche der Verbindungshülse und/oder gegen eine jeweilige Oberfläche des Polkerns und/oder des Ventilelements. Dadurch kann eine optimierte Dichtwirkung zwischen der Verbindungshülse und/oder dem Polkern und/oder dem Ventilkörper erzielt werden. Zudem bietet das erste Dichtelement den Vorteil, dass alternative und kostenintensivere Abdicht- und Kapselungsmaßnahmen in einem anderen Bereich des elektrisch betätigten Ventils überflüssig werden. Somit lassen sich die Montage und Fertigungskosten des elektrischen Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe reduzieren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein zweites Dichtelement, zusätzlich zum ersten Dichtelement, zwischen dem Pumpenzylinderkopf und dem Ventilkörper angeordnet. Dadurch kann zusätzlich auf diesem Pfad eine Kontamination der elektrischen Aktorgruppe durch eindringende Feuchtigkeit vermieden werden. Dies reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Pumpe in einem Längsschnitt,
2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung mit einem elektrisch betätigten Ventil,
3 einen in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Schnittdarstellung einer schematisch dargestellten Hochdruckpumpe 1, die als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist und vorzugsweise bei einem Common-Rail-Einspritzsystem verbaut ist. Mittels der Hochdruckpumpe 1 wird von einem Kraftstoffniederdrucksystem, das zumindest einen Tank, einen Filter und eine Niederdruckpumpe aufweist, bereitgestellter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird. Die Zubringung des Kraftstoffes zu einem Pumpenarbeitsraum 35 erfolgt über ein elektrisch betätigtes Ventil 2, wobei das elektrisch betätigte Ventil 2 nachfolgend noch erläutert wird. Das elektrisch betätigte Ventil 2 ist an der Hochdruckpumpe 1 verbaut.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 3 mit einem Nockenwellenraum 5 auf. Alle Komponenten der Hochdruckpumpe 1 innerhalb des Pumpengehäuses 3 sind mit Kraftstoff umspült, um die schmierenden und kühlenden Eigenschaften des Kraftstoffs zu nutzen. In den Nockenwellenraum 5 ragt eine Nockenwelle 7 mit einem beispielsweise als Doppelnocken ausgebildeten Nocken 9 hinein. Die Nockenwelle 7 ist in zwei beidseits des Nockens 9 angeordneten und als Radiallager ausgebildeten Lagern in Form eines in dem Pumpengehäuse 3 angeordneten Gehäuselagers 11 und eines Flanschlagers 13, das in einem mit dem Pumpengehäuse 3 verbundenen Flansch 15, der den Nockenwellenraum 5 zur Umgebung hin dicht abschließt, gelagert. Der Flansch 15 weist eine durchgehende Öffnung auf, durch die ein antriebsseitiger Endabschnitt 17 der Nockenwelle 7 hindurch ragt. Der antriebsseitige Endabschnitt 17 weist beispielsweise einen Konus auf, auf den ein Antriebsrad aufgesetzt und gesichert ist. Das Antriebsrad ist beispielsweise als Riemenrad oder Zahnrad ausgebildet. Das Antriebsrad wird von der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt beispielsweise über einen Riementrieb oder ein Zahnradgetriebe angetrieben.
In das Pumpengehäuse 3 ist weiterhin eine Stößelführung 19 eingelassen, in die ein eine Laufrolle 21 aufweisender Rollenstößel 23 eingesetzt ist. Die Laufrolle 21 läuft auf dem Nocken 9 der Nockenwelle 7 bei einer Drehbewegung derselben ab und der Rollenstößel 23 wird somit in der Stößelführung 19 translatorisch auf und ab bewegt. Dabei wirkt der Rollenstößel 23 mit einem Pumpenkolben 18 zusammen, der in einer in einem Pumpenzylinderkopf 27 ausgebildeten Zylinderbohrung 29 ebenfalls translatorisch auf und ab bewegbar angeordnet ist. Weiterhin ist in einem von der Stößelführung 19 und der Zylinderbohrung 29 gebildeten Stößelfederraum 31 ist eine Stößelfeder 33 angeordnet, die sich einerseits an dem Pumpenzylinderkopf 27 und andererseits an dem Rollenstößel 23 abstützt und eine dauerhafte Anlage der Laufrolle 21 auf dem Nocken 9 in Richtung der Nockenwelle 7 sicherstellt. In dem Pumpenzylinderkopf 27 ist in Verlängerung des Pumpenkolbens 18 der Pumpenarbeitsraum 35 gebildet, in den über das elektrisch betätigte Ventil 2 Kraftstoff eingebracht wird. Die Einbringung des Kraftstoffs erfolgt bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18, während bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18 in dem Pumpenarbeitsraum 35 befindlicher Kraftstoff über einen Hochdruckauslass 39 mit einem eingesetzten Auslassventil 16 über eine weiterführende Hochdruckleitung in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 1 ist insgesamt kraftstoffgeschmiert, wobei der Kraftstoff von dem Niederdrucksystem in den Nockenwellenraum 5 gefördert wird, der mit dem elektrisch betätigten Ventil 2 strömungsverbunden ist. Dieses elektrisch betätigte Ventil 2 und dessen Funktionalität wird im Folgenden beschrieben.
Im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe 1 ist das elektrisch betätigte Ventil 2 geöffnet und eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 35 mit einem Kraftstoffzulauf hergestellt, so dass dem Pumpenarbeitsraum 35 über das elektrisch betätigte Ventil 2 Kraftstoff zugeführt wird. Im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe 1 wird der dem Pumpenarbeitsraum 35 zugeführte Kraftstoff verdichtet und über das in dem Hochdruckauslass 39 angeordnete Hochdruckventil 16 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt. Im Verdichtungsbetrieb der Hochdruckpumpe 1, bei dem sich der Pumpenkolben 18 aufwärts bewegt, ist das elektrisch betätigte Ventil 2 geschlossen, wenn eine Kraftstoffförderung erfolgen soll, und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 gegenüber dem Kraftstoffzulauf ab.
Das in 2 dargestellte, an die Hochdruckpumpe 1 angebaute elektrisch betätigte Ventil 2, weist ein kolbenförmiges Ventilelement 14 auf. Das kolbenförmige Ventilelement 14 weist einen Schaft 25, insbesondere einen zylindrisch geformten Schaft 25, und einen vergrößerten Kopf 34 auf. Zudem weist der Pumpenzylinderkopf 27 im Kontaktbereich zum geschlossenen Ventilelement 14 einen Ventilsitz 36 auf. Das kolbenförmige Ventilelement 14 ist über den Schaft 25 in einer Bohrung 38 in dem Pumpenzylinderkopf 27 geführt und weist den im Durchmesser gegenüber dem Schaft 25 vergrößerten Kopf 34 auf. An diesem vergrößerten Kopf 34 des Ventilelements 14 ist eine Dichtfläche 37 ausgebildet, die in Schließstellung des Ventilelements 14 an dem Ventilsitz 36 im Pumpenzylinderkopf 27 zur Anlage kommt.
In 2 werden zudem die Elemente einer elektrischen Aktorgruppe 41 dargestellt: Diese weist einen Magnetanker 10 mit einer zylindrischen Außenkontur und einer ersten zentralen Bohrung 32 auf, wobei die erste zentrale Bohrung 32 in Richtung einer Längsachse 45 verläuft. Eine erste Druckfeder 4 ragt zudem in diese erste zentrale Bohrung 32 des Magnetankers 10 hinein, die eine axiale Kraft auf den Magnetanker 10 zum Ventilelement 14 in Richtung der Längsachse 45 hin ausübt, wobei die Längsachse 45 parallel zur Achse der Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilelements 14 verläuft. Auf der dem Magnetanker 10 abgewandten Seite ragt die erste Druckfeder 4 in Richtung der Längsachse 45 in eine zweite zentrale Bohrung 50 hinein, die sich in einem Polkern 26 befindet. Der Polkern 26 weist dabei eine zylindrische Außenkontur auf. Der Magnetanker 10 wird zudem hubbeweglich in einem Ventilkörper 40 axial in Richtung der Längsachse 45 geführt. Auf der dem Ventilelement 14 abgewandten Seite steht der Magnetanker 10 an der ersten Druckfeder 4 in Anlage, wobei der Magnetanker 10 durch eine elektromagnetische Ansteuerung axial beweglich ist. Des weiteren stützt sich der Magnetankers 10 in seiner Ausgangsposition in axialer Richtung an seiner dem Ventilelement 14 zugewandten Seite an dem Ventilkörper 40 ab. In radialer Richtung umgibt den Magnetanker 10 eine Magnetspule 6, die bei Bestromung ein Magnetfeld ausbildet und somit eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 10 ausüben kann. Durch eine Bestromung der Magnetspule 6 bewegt sich der Magnetanker 10 gegen die Kraft einer zweiten Druckfeder 12 vom Ventilelement 14 weg, um einen Arbeitsluftspalt 28 zu schließen, der sich zwischen dem Magnetanker 10 und dem Polkern 26 befindet. Das Ventilelement 14 steht über einen Ankerbolzen 42 in Kontakt mit dem Magnetanker 10, wobei beide Elemente in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, sondern nur durch magnetische Kräfte und Federkräfte in Anlage miteinander gehalten werden. Das kolbenförmige Ventilelement 14 wird zudem in Schließrichtung von der Federkraft der zweiten Druckfeder 12 beaufschlagt.
In axialer Richtung wirkt die erste Druckfeder 4 auf den Magnetanker 10 und sorgt in unbestromten Zustand dafür, dass der Magnetanker 10 auf das Ventilelement 14 wirkt und es in geöffneter Position hält. Dem wirkt zwar die zweite Druckfeder 12 entgegen, da jedoch die erste Druckfeder 4 eine höhere Federkraft besitzt wird das Ventilelement 14 in geöffnetem Zustand gehalten. Durch das Wegbewegen verliert der Ankerbolzen 42 den kraftschlüssigen Kontakt zum Ventilelement 14 wodurch sich das Ventilelement 14 durch die Kraft der zweiten Druckfeder 12 in Richtung geschlossener Zustand bewegt. In vollständig geschlossenem Zustand des Ventilelements 14 liegt dieses mit der Dichtfläche 37 am Ventilsitz 36 an und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 ab.
Des weiteren ist der Polkern 26 über eine Verbindungshülse 44 mit dem Ventilkörper 40 verbunden. Die Verbindungshülse 44 ist hierzu einerseits auf einen Teilbereich des Außendurchmessers des Ventilkörpers 40 aufgesteckt, der dem Polkern 26 zugewandt ist, andererseits ist die Verbindungshülse 44 auf einen Teilbereich des Außendurchmessers des Polkerns 26 aufgesteckt und die Verbindungshülse 44 ist mit beiden Bauteilen 40, 26 verschweißt. Zur magnetischen Trennung des Ventilkörpers 40 vom Polkern 26 ist die Verbindungshülse 44 aus einem amagnetischen Material gefertigt. Dabei kann die Verbindungshülse 44 auf einem von der Längsachse 45 abgewandten äußeren Umfang 49 vollständig von einem ersten Dichtelement 22 umgeben und/oder bedeckt ist.
Des weiteren weist das elektrisch betätigte Ventil 2 ein Gehäuse 20 auf, das insbesondere als eine Magnethülse 20 ausgebildet sein kann. Dieses Gehäuse 20 umgibt die elektrische Aktorgruppe 41 und wird mittels eines Befestigungselements 8, das insbesondere als eine Überwurfmutter 8 ausgeführt sein kann, über den Ventilkörper 40 mit dem Pumpenzylinderkopf 27 in Richtung der Längsachse 45 Anlage gehalten. Hierbei weist das Befestigungselement 8 ein Innengewinde 24 auf, wodurch sich das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 anschrauben lässt. Zudem bildet der Pumpenzylinderkopf 27 einen zylindrischen Ansatz 43 in Richtung der Längsachse 45 aus. Der Ventilkörper 40 befindet sich innerhalb dieses zylindrischen Ansatzes 43. Zudem weist der zylindrische Ansatz 43 an seinem Außendurchmesser ein Außengewinde 52 auf, an das das Befestigungselement 8 mit dem Innengewinde 24 angeschraubt werden kann. Da das Gehäuse 20 die elektrische Aktorgruppe 41 umgibt wird durch den Einsatz des Befestigungselements 8 auch die elektrische Aktorgruppe 41 in Richtung der Längsachse 45 am Pumpenzylinderkopf 27 in Anlage gehalten, ohne dass weitere Bauteile notwendig sind. Dabei weist das Gehäuse 20 einen nach außen ragenden umlaufenden Ringbund 48 auf und das Befestigungselement 8 weist einen nach innen ragenden umlaufenden Kragen 46 auf, wobei der Ringbund 48 in radialer Richtung von der Längsachse 45 weg verläuft und der Kragen 46 in radialer Richtung zur Längsachse 45 hin verläuft. Durch die Ausbildung des umlaufenden Kragens 46 am Befestigungselement 8, der sich axial in Richtung der Längsachse 45 am umlaufenden Ringbund 48 des Gehäuses 20 abstützt, kann das Gehäuse 20, und mit dem Gehäuse 20 die elektrische Aktorgruppe 41, am Pumpenzylinderkopf 27 in Anlage gehalten werden, indem das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 angeschraubt wird. Zudem ist ein zweites Dichtelement 30, zusätzlich zum ersten Dichtelement 22, zwischen dem Pumpenzylinderkopf 27 und dem Ventilkörper 40 angeordnet ist.
Der in 3 dargestellte Ausschnitt III zeigt einen Schnitt des elektrisch betätigten Ventils 2 in vergrößerter Darstellung bei dem unter anderem das erste Dichtelement 22 gezeigt ist, wobei das erste Dichtelement 22 mit einer Innenfläche 54 den äußeren Umfang 49 der Verbindungshülse 44 bedeckt. Weiterhin ist die Verbindungshülse 44 auf einer dem Pumpenzylinderkopf 27 zugewandten axialen ersten Stirnfläche 51 und/oder auf einer dem Pumpenzylinderkopf 27 abgewandten axialen zweiten Stirnfläche 53 vollständig vom ersten Dichtelement 22 bedeckt.
Zudem ist in 3 gezeigt, dass das erste Dichtelement 22 in beiden jeweiligen Richtungen der Längsachse 45 über die Verbindungshülse 44 hinausragt und wobei das Dichtelement 22 zusätzlich zur Verbindungshülse 44 mit dem Polkern 26 und/oder dem Ventilkörper 40 in Kontakt steht. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das erste Dichtelement 22 als ein hülsenförmiger Dichtschlauch 22 ausgeführt sein. Dieser wird dabei nach dem erfolgten Verbinden, inbesondere Verschweißen, der Verbindungshülse 44 mit dem Polkern 26 und dem Ventilkörper 40 in Richtung der Längsachse 45 über die Verbindungshülse 44 geschoben.
Weiterhin kann das erste Dichtelement 22 in einer beispielhaften Ausführungsform aus einem elastisch verformbaren Material ausgeführt sein, wobei die Dichtwirkung zwischen dem ersten Dichtelement 22 und/oder der Verbindungshülse 44 und/oder dem Polkern 26 und/oder dem Ventilkörper 40 durch diese Elastizität des ersten Dichtelements 22 erzielt wird. Dabei bewirkt die elastische Verformbarkeit des ersten Dichtelements 22 eine verbesserte Kapselung und Dichtigkeit des elektrisch betätigten Ventils 2, da sich das erste Dichtelement optimal an die Kontur der Verbindungshülse 44 und/oder dem Polkern 26 und/oder dem Ventilkörper 40 anlegen kann und somit eventuelle Spalte, durch die Feuchtigkeit oder Wasser in den Bereich zwischen dem Polkern 26 und dem Magnetanker 10 eindringen könnte, vermieden werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das erste Dichtelement 22 aus einem plastisch verformbaren Material ausgeführt, wobei dieses, nach erfolgtem Aufschieben auf die Verbindungshülse 44 und/oder den Polkern 26 und/oder den Ventilkörper 40, mittels eines thermischen Verfahrens derart behandelt, insbesondere geschrumpft, wird, dass sich das erste Dichtelement 22 zumindest an der der Längsachse 45 zugewandten Innenfläche 54 verkleinert. Weiterhin weist das erste Dichtelement 22 im unmontierten Zustand die Innenfläche 54 mit nahezu konstanten Innendurchmesser auf, wobei sich die Innenfläche 54 im montierten Zustand elastisch oder plastisch an die jeweiligen Oberflächenkonturen der Verbindungshülse 44 und/oder des Polkerns 26 und/oder des Ventilkörpers 40 anlegt. Dadurch kann sich das erste Dichtelement 22 optimal an die Bauteile Verbindungshülse 44 und/oder Polkern 26 und/oder Ventilkörper 40 anlegen und mit einer nach innen gerichteten Kraft, die radial zur Längsachse 45 verläuft, auf gegen die Oberflächen der Bauteile drücken, wodurch eine optimale Kapselung bewirkt wird. Dabei bildet das erste Dichtelement 22 an seiner Innenfläche 54 eine kraftschlüssige Verbindung mit der Verbindungshülse 44 und/oder dem Polkern 26 und/oder dem Ventilkörper 40 aus.Das erste Dichtelement 22 presst mit seiner Innenfläche 54 gegen den äußeren Umfang 49 und/oder die axiale erste Stirnfläche 51 und oder die axiale zweite Stirnfläche 53 der Verbindungshülse 44 und/oder gegen eine jeweilige Oberfläche des Polkerns 26 und/oder des Ventilkörper 40 und dadurch wird eine Dichtwirkung zwischen der Verbindungshülse 44 und/oder dem Polkern 26 und/oder dem Ventilkörper 40 erzielt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014202334 A1 [0002, 0003]

Claims

Elektrisch betätigtes Ventil (2), in einer Hochdruckpumpe (1) eines Kraftstoffeinspritzsystems, das eine elektrische Aktorgruppe (41) aufweist, durch die ein Ventilelement (14) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die elektrische Aktorgruppe (41) einen Polkern (26), einen Ventilkörper (40) und einen Magnetanker (10) aufweist, wobei der Magnetanker (10) im Ventilkörper (40) in Richtung einer Längsachse (45) hubbweglich geführt und mit dem hubbweglichen Ventilelement (14) koppelbar ist und wobei der Polkern (26) und der Ventilkörper (40) mittels einer Verbindungshülse (44) verbunden sind, wobei die Verbindungshülse (44) insbesondere mit diesen verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (44) auf einem von der Längsachse (45) abgewandten äußeren Umfang (49) vollständig von einem ersten Dichtelement (22) umgeben und/oder bedeckt ist.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (44) auf einer einem Pumpenzylinderkopf (27) zugewandten axialen ersten Stirnfläche (51) und/oder auf einer dem Pumpenzylinderkopf (27) abgewandten axialen zweiten Stirnfläche (53) vollständig vom ersten Dichtelement (22) bedeckt ist.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) in beiden jeweiligen Richtungen der Längsachse (45) über die Verbindungshülse (44) hinausragt und wobei das Dichtelement (22) zusätzlich zur Verbindungshülse (44) mit dem Polkern (26) und/oder dem Ventilkörper (40) in Kontakt steht.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) als ein hülsenförmiger Dichtschlauch (22) ausgeführt ist, der nach dem erfolgten Verbinden, inbesondere Verschweißen, der Verbindungshülse (44) mit dem Polkern (26) und dem Ventilkörper (40) in Richtung der Längsachse (45) über die Verbindungshülse (44) geschoben wird.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) aus einem elastisch verformbaren Material ausgeführt ist und dass die Dichtwirkung zwischen dem ersten Dichtelement (22) und/oder der Verbindungshülse (44) und/oder dem Polkern (26) und/oder dem Ventilkörper (40) durch diese Elastizität des ersten Dichtelements (22) erzielt wird.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) aus einem plastisch verformbaren Material ausgeführt ist, wobei dieses, nach erfolgtem Aufschieben auf die Verbindungshülse (44) und/oder den Polkern (26) und/oder den Ventilkörper (40), mittels eines thermischen Verfahrens derart behandelt, insbesondere geschrumpft, wird, dass sich das erste Dichtelement (22) zumindest an einer der Längsachse (45) zugewandten Innenfläche (54) verkleinert.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) im unmontierten Zustand die Innenfläche (54) mit einem nahezu konstanten Innendurchmesser aufweist, wobei sich die Innenfläche (54) im montierten Zustand elastisch oder plastisch an die jeweiligen Oberflächenkonturen der Verbindungshülse (44) und/oder des Polkerns (26) und/oder des Ventilkörpers (40) anlegt.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (22) an seiner Innenfläche (54) eine kraftschlüssige Verbindung mit der Verbindungshülse (44) und/oder dem Polkern (26) und/oder dem Ventilkörper (40) ausbildet.
Elektrisch betätigtes Ventil (2) nach nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Dichtelement (22) mit seiner Innenfläche (54) gegen den äußeren Umfang (49) und/oder die axiale erste Stirnfläche (51) und oder die axiale zweite Stirnfläche (53) der Verbindungshülse (44) und/oder gegen eine jeweilige Oberfläche des Polkerns (26) und/oder des Ventilkörpers (40) presst und dadurch eine Dichtwirkung zwischen der Verbindungshülse (44) und/oder dem Polkern (26) und/oder dem Ventilkörper (40) erzielt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Dichtelement (30), zusätzlich zum ersten Dichtelement (22), zwischen dem Pumpenzylinderkopf (27) und dem Ventilkörper (40) angeordnet ist.
Pumpe (1), insbesondere Hochdruckpumpe (1) eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem elektrisch betätigten Ventil (2), dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch betätigte Ventil (2) gemäß mindestens einem der vorrangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.