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Stand der Technik
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Ein Ventil, insbesondere ein elektrisch betätigtes Ventil, einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems ist durch die
DE 10 2014 214 811 A1 bekannt. Das elektrisch betätigte Ventil weist ein Ventilelement auf, das zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung beweglich ist, mit einem Magnetanker der mit dem Ventilelement in axialer Richtung in mechanischem Kontakt steht und der auf der dem Ventilelement abwandten Seite an einer ersten Druckfeder in Anlage steht, und wobei der Magnetanker durch eine elektromagnetische Ansteuerung axial beweglich ist und sich in einer Ausgangsposition über eine Anschlagplatte an einem Ventilkörper abstützt. Der Magnetanker ist Teil eines elektro-magnetischen Aktors, der außerdem eine Magnetspule umfasst. Bei Bestromung der Magnetspule bildet sich ein Magnetfeld aus wodurch sich der Magnetanker relativ zur Magnetspule gegen eine Federkraft bewegt um einen Arbeitsluftspalt zu schließen. Dabei wird der Magnetanker radial zu einer Längsachse durch den Ventilkörper geführt.
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Die aus der
DE 10 2014 214 811 A1 bekannte Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit dem elektrisch betätigten Ventil, bei der alle vorangehend beschriebenen Elemente mit Kraftstoff umgeben sind, weist gewisse Nachteile auf. Aufgrund der hochdynamischen Schaltbewegungen des Magnetankers kann es bei einem in dem Ventilkörper zumindest teilweise radial beweglichen Magnetanker, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder Materialverschleiss und/oder Materialabtrag, zu einem Verkippen und/oder einem partiellen einseitigen Anliegen des Magnetanker im Ventilkörper, insbesondere in einer Führung des Ventilkörpers, radial zur Längsachse kommen. Dabei kann es zu einer Schädigung durch die höhere Flächenpressung aufgrund des kleineren Kontaktbereichs der Reibpartner kommen, wodurch der Magnetanker und der Ventilkörper einem erhöhten Verschleiss, insbesondere im Kontaktbereich, ausgesetzt sind. Aufgrund dieses Verschleisses kann es zudem zu einem Materialabtrag und/oder einem Herausbrechen von Material aus den Reibpartnern Magnetanker und/oder Ventilkörper kommen. Weiterhin kann der Magnetanker aufgrund des Verkippens im Ventilkörper in seiner Bewegung in Richtung der Längsachse behindert werden. Dies kann zu einer reduzierten Zuverlässigkeit des elektrisch betätigten Ventils und der gesamten Hochdruckpumpe führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines elektrisch betätigten Ventils mit den Merkmalen aus Anspruch 1 hat den Vorteil, dass ein Verkippen und/oder ein einseitiges partielles Anliegen eines Magnetankers in einem Ventilkörper verhindert wird, da eine Gleitschicht für eine verbesserte Führung des Magnetankers im Ventilkörper sorgt und sich nahezu kein Spiel aufgrund von Toleranzabweichungen radial zu einer Längsachse zwischen dem Magentanker und dem Ventilkörper ergibt. Somit kann ein Verkippen und/oder ein einseitiges partielles Anliegen des Magnetankers aufgrund der verbesserten radialen Toleranzen der Führung nahezu vollständig unterbunden werden. Hieraus ergibt sich zum einen eine erhöhte Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils und somit einer gesamten Hochdruckpumpe, und zum anderen eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils. Dies ist dadurch begründet, dass die Entstehung abrassiver Partikel vermindert wird, da eine Schädigung des Ventilskörpers durch eine erhöhte Flächenpressung verhindert wird, was bei dem Ventilkörper aufgrund seiner duktilen Werkstoffeigenschaften auftreten kann. Des weiteren hat die Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils gemäß Anspruch 1 den Vorteil, dass eine Vermeidung und/oder Verringerung von Materialabtragung und Schädigung des Ventilkörpers erzielt wird. Weiterhin lässt sich der Vorteil erzielen, dass unerwünschte schwankende Ventilschaltzeiten und/oder verzögerte Schaltzeiten aufgrund des verkippten Magnetankers verhindert werden.
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Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetanker auf einem von der Längsachse abgewandten äußeren Umfang zumindest annähernd vollständig von der Gleitschicht bedeckt, wobei die Gleitschicht kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Magnetanker verbunden ist. Zudem kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilkörper auf einer der Längsachse zugewandten Innenfläche zumindest teilweise von der Gleitschicht bedeckt sein, wobei die Gleitschicht kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Ventilkörper verbunden ist. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils kann erreicht werden, dass die Bauteile Magnetanker und Ventilkörper nicht direkt in Kontakt und/oder in Anlage stehen. Die Bauteile stehen somit nur indirekt über die Gleitschicht miteinander in Kontakt. Weiterhin wird ein Verkippen des Magnetankers im Ventilkörper durch die Gleitschicht verhindert. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass die Flächenpressung zwischen dem dem Ventilkörper und dem hubbeweglich geführten Magnetanker reduziert wird und sich somit der Verschleiss zwischen den Reibpartner und einem daraus möglicherweise resultierenden Materialabtrag und/oder ein Herausbrechen von Material verringern lässt. Dies wiederum hat zum Vorteil, dass eine Schädigung des Ventilkörpers und/oder des Magnetankers reduziert wird, wodurch sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduzieren und die Lebensdauer der gesamten Hochdruckpumpe erhöhen lässt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Gleitschicht als eine Führungshülse ausgeführt, wobei die Führungshülse aus einem reibungsreduzierenden und/oder reibungsarmen Material ausgeführt ist. Dabei kann die Führungshülse selbstschmierende Eigenschaften aufweisen, insbesondere durch den Einsatz von Kohlenstoff und/oder Graphit. Auf diese Weise kann zum einen der Vorteil erzielt werden, dass eine schnelle und kostengünstige Montage der Gleitschicht in Form der Führungshülse erzielt werden kann, indem die Führungshülse in einem Montageschritt in dem Ventilkörper und/oder auf dem Magnetanker montiert werden kann, insbesondere mittels Einschieben oder mittels Aufschieben. Dadurch lassen sich die Gesamtkosten des elektrisch betätigten Ventils reduzieren. Weiterhin kann die Lebensdauer der Gleitschicht erhöht werden, da die Ausführung als Führungshülse zudem strukturell derart stabil ist, dass sich ein Ablösen der Gleitschicht vom Magnetanker und/oder vom Ventilkörper verhindern lässt und sich zudem verhindern lässt, dass sich eine nachteilige Verformung der Gleitschicht einstellt, die die Führungseigenschaften reduzieren würde und eine zuverlässige axiale Bewegung des Magnetankers im Ventilkörper verhindern könnte.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausprägung des elektrisch betätigten Ventils besteht darin, dass durch die selbstschmierenden Eigenschaften der Führungshülse die axiale Hubbewegung des Magnetankers im Ventilkörper, insbesondere in der Führung des Ventilkörpers, mit einer geringeren Widerstandskraft aufgrund von Reibung zwischen den Reibpartner erfolgen kann. Dadurch lässt sich zum einen die Betätigungsenergie zum Steuern des Ventils reduzieren, was widerum zu Einsparungen bei den Betriebskosten führt. Des Weiteren wird durch die selbstschmierenden Eigenschaften der Führungshülse die auftretende Reibungswärme reduziert, wodurch die Temperaturen im Bereich des Magnetankers und des Ventilkörpers reduziert werden können. Dies führt zu einer erhöhten Lebensdauer der Bauteile Magnetanker, Ventilkörper und der umliegenden Bauteile, wie beispielsweise einem Polkern. Darüber hinaus wird ein in einer beispielhaften Ausführungsform der Magnetanker von einem Schmiermedium, insbesondere Öl, umspült. Durch die reduzierte Reibungswärme wird in dieser beispielhaften Ausführungsform ein Altern des Schmiermediums aufgrund von erhöhter Wärmeeinwirkung reduziert, wodurch sich die Lebensdauer des Schmiermediums erhöhen lässt und die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduziert wird.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weisen jeweils der Magnetanker und der Ventilkörper die Gleitschicht oder die Führungshülse auf. Dabei kann das Material der Führungshülse eine höhere Festigkeit und/oder Härte gegenüber dem Material des Magnetankers und/oder des Ventilkörpers aufweisen. Auf diese Weise kann die Reibung zwischen den Bauteilen Magnetanker und Ventilkörper bei einer hochdynamischen Schaltbewegungen des Magnetankers weiter reduziert werden, da die beiden Bauteile nicht direkt miteinander in Kontakt stehen, da jeweils nur die Gleitschicht und/oder die Führungshülse in Reibkontakt miteinander stehen. Des Weiteren kann ein Materialabtrag und/oder ein Herausbrechen von Material aus dem Bauteil Magnetanker und/oder Ventilkörper nahezu vollständig verhindert werden, da die Bauteile keiner direkten Reibbewegung ausgesetzt sind, wenn jeweils beide Bauteile in ihrem Kontaktbereich die Gleitschicht und/oder die Führungshülse aufweisen. Zudem wird aufgrund der höheren Festigkeit und/oder Härte der Gleitschicht und/oder Führungshülse gegenüber dem Material des Magnetanker und/oder des Ventilkörpers die Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils erhöht, da ein geringerer Materialverschleiss aufgrund der höheren Festigkeit und/oder Härte auftritt. Zudem wird der Verschleiss der umliegenden Bauteile reduziert, da aufgrund der höheren Festigkeit und/oder Härte weniger Partikel aufgrund von einem damit einhergenden reduzierten Materialabtrag auftreten, die die umliegenden Bauteile schädigen könnten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine Führungshülse mit dem Ventilkörper und/oder dem Magnetanker verschweist, insbesondere mittels Reibschweißung, und bildet somit eine stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung aus. Auf diese Weise kann ein schnelles und kostengünstiges Aufbringen der Führungshülse in den Ventilkörper und/oder auf den Magnetanker realisiert werden, wodurch sich eine Reduzierung der Montagezeit und der Montagekosten ergibt. Bei der Montage kann beispielsweise die Führungshülse in eine um die Längsachse verlaufende Rotation versetzt werden, um dann koaxial entweder auf den äußeren Umfang des Magnetanker aufgeschoben und/oder auf die Innenfläche in den Ventilkörper eingeschoben zu werden. Aufgrund der Rotation der Führungshülse findet dabei eine Reibverschweißung mit der Oberfläche des Magnetankers und/oder der Innenfläche des Ventilköpers statt, wobei sich insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung ausbildet. Zumindest teilweise kann die Verbindung zwischen der Führungshülse und dem Magnetanker oder dem Ventilkörper als kraftschlüssige Verbindung ausgeführt sein.Somit lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine kostengünstige und zuverlässige Verbindung der Führungshülse mit dem Magnetanker und/oder dem Ventilkörper realisiert werden kann, wodurch sich die Kosten des elektrischen Ventils reduzieren lassen und gleichzeitig die Lebensdauer des elektrischen Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe erhöhen lassen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Führungshülse vor der Montage derart thermisch behandelt, dass sich der Innendurchmesser der Führungshülse reversibel und temporär begrenzt vergrößert, wobei sich nach der erfolgten Montage der Führungshülse auf dem Magnetanker der Innendurchmesser der Führungshülse verkleinert und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem äußeren Umfang des Magnetankers ausbildet, insbesondere mittels einer Flächenpressung. Des Weiteren erfährt/erhält die Führungshülse durch die thermische Behandlung im gleichen Verfahrensschritt zusätzlich eine Erhöhung der Festigkeit und/oder Härte des Materials der Führungshülse. Auf diese Weise kann ein schnelles und kostengünstiges Aufbringen der Führungshülse in den Ventilkörper und/oder auf den Magnetanker umgesetzte werden, wodurch sich eine Reduzierung der Montagezeit und der Montagekosten ergibt. Dabei wird der Magnetanker und/oder der Ventilkörper nicht beeinflusst, beispielsweise durch eine thermische Energieeinleitung, wie dies beim Schweißen der Fall ist, wodurch mögliche auftretende Effekte auf den Magnetanker und/oder den Ventilkörper durch das Montageverfahren reduziert werden. Die thermische Behandlung der Führungshülse, die im gleichen Verfahrensschritt durchgeführt wird und mittels derer eine Erhöhung der Festigkeitkeit und/oder Härte der Führungshülse erzielt wird, wird vor dem Einbringen in den Ventilkörper oder dem Aufbringen auf den Magnetanker durchgeführt, insbesondere um eine Verkleinerung oder eine Vergrößererung des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers der Führungshülse vor der Montage zu bewirken. Durch die Verkleinerung oder eine Vergrößerung des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers der Führungshülse vor der Montage kann die Führungshülse ohne Kraftaufwand ein -oder aufgeschoben werden, wobei die Verkleinerung oder Vergrößerung des jeweiligen Durchmesser reversibel ist, und sich die Führungshülse nach erfolgter Montage in die ursprüngliche Form zurückbewegt. Zudem kann die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Einbaus und einer Beschädigung der Bauteile aufgrund eines zu hohen Montagekraftaufwands auf die Bauteile reduziert werden. Somit kann der Vorteil erzielt werden, dass mittels eines einzigen Montageschritts die Lebensdauer der Führungshülse verbessert werden kann und gleichzeitig eine schnelle und kostengünstige Montage erfolgen kann. Auf diese Weise können die Kosten des elektrischen Ventils reduziert werden und gleichzeitig die Lebensdauer des elektrischen Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe erhöht werden.
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Figurenliste
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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 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 4 einen in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter Darstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer schematisch dargestellten Hochdruckpumpe 1, die als Kraftstoffhochdruckpumpe 1 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 elektro-magnetisches ansteuerbares elektrisch betätigtes Ventil 2, wobei das elektrisch betätigte Ventil 2 nachfolgend noch erläutert wird, an der Hochdruckpumpe 1 verbaut ist.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 3 mit einem Nockenwellenraum 5 auf. 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 angeordnete 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 eine 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.
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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.
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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 elektro-magnetisch ansteuerbare 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.
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Im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe 1 ist das elektro-magnetisch ansteuerbare 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 Auslassventil 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.
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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.
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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 in einer Bewegungsrichtung V geführt, wobei sich eine Anschlagplatte 20 in axialer Richtung zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Magnetanker 10 befindet. 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. Dabei befindet sich eine Gleitschicht 22 zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ventilkörper 40, wobei die Gleitschicht 22 radial umlaufend um die Längsachse 45 zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ventilkörper 40 verläuft. 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 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.
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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 Magnetanker 10 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.
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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. Mittels der Anschlagplatte 20 und der mit dem Polkern 26 und dem Ventilkörper 40 verschweißten Verbindungshülse 44 kann ein festgelegter Arbeitsluftspalt 28 bei einer Grundstelllung des Magnetankers 10, insbesondere in unbestromten Zustand, eingestellt werden.
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Zudem weist das elektrisch betätigte Ventil 2 ein Gehäuse 42 auf, das insbesondere als eine Magnethülse 42 ausgebildet sein kann. Dieses Gehäuse 42 umgibt eine 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 42 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 42 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 42 abstützt, kann das Gehäuse 42, und mit dem Gehäuse 42 die elektrische Aktorgruppe 41, am Pumpenzylinderkopf 27 in Anlage gehalten werden, indem das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 angeschraubt wird. Zudem ist ein Dichtelement 30 zwischen dem Pumpenzylinderkopf 27 und dem Ventilkörper 40 angeordnet.
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In 3 ist ein Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils 2 in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels gezeigt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist der Magnetanker 10 auf einem von der Längsachse 45 abgewandten äußeren Umfang 49 zumindest annähernd vollständig von der Gleitschicht 22 bedeckt, wobei die Gleitschicht 22 kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Magnetanker 10 verbunden ist. Dabei kann die die Gleitschicht 22 in einer beispielhaften Ausführungsform als eine Führungshülse 22 ausgeführt sein, wobei die Führungshülse 22 aus einem reibungsreduzierenden und/oder reibungsarmen Material ausgeführt sein kann. Auf diese Weise kann ein reibungsarmes Bewegen des Magnetankers 10 im Ventilkörper 40 gewährleistet werden, wobei durch die verwendete Führungshülse 22 und/oder Gleitschicht 22 ein schnelleres und verbessertes Ansprechverhalten und/oder Schalten des elektrisch betätigten Ventils 2 bei einer Bestromung der elektrischen Aktorgruppe 41, insbesondere der Magnetspule 6, erzielt werden kann. Dabei kann die Führungshülse 22 selbstschmierende Eigenschaften aufweisen, insbesondere durch den Einsatz von Kohlenstoff und/oder Graphit. Dabei bewegt sich die Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 mit dem Magnetanker 10 hubbeweglich auf und ab in Richtung der Längsachse 45, wobei die auf den Magnetanker aufgebrachte Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 bei der Auf- und Abbewegung an einer Innenfläche 49 des Ventilkörpers 40 vorbeigleitet. Dabei wird der Gleitreibungsfaktor reduziert, das heißt es wird weniger Kraft benötigt, um den Magnetanker 10 mit der Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 im Ventilkörper 40 in Richtung der Längsachse 45 zu bewegen, da die Reibung zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ventilkörper 40 reduziert wird, beispielsweise durch die vorteilhafte Oberflächenstruktur der Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 und/oder beispielsweise durch die schmierenden Eigenschaften der Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22.
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Des Weiteren kann das Material der Führungshülse 22 eine höhere Festigkeit und/oder Härte gegenüber dem Material des Magnetanker 10 und/oder des Ventilkörpers 40 aufweisen, wodurch ein höhere Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils 2 erzielt werden kann.
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In 4 ist ein Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils 2 in vergrößerter Darstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt. Dabei ist der Ventilkörper 40 auf der der Längsachse 45 zugewandten Innenfläche 51 zumindest teilweise oder nahezu vollständig von der Gleitschicht 22 bedeckt ist, wobei die Gleitschicht 22 kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Ventilkörper 40 verbunden ist.
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Die Gleitschicht 22 oder die Führungshülse 22 kann mittels einer Vielzahl von Montagemaßnahmen oder Befestigungsmaßnahmen oder Fügemaßnahmen mit dem Magnetanker 10 oder dem Ventilkörper 40 verbunden sein und/oder angebracht sein. Beispielsweise kann dazu ein Klebeverfahren oder ein Verschraubungsverfahren oder ein Fügeverfahren mittels Einpressens, insbesondere mittels eines Pressverbands, verwendet werden oder eine Kombination von derlei Maßnahmen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Führungshülse 22 mit dem Ventilkörper 40 und/oder dem Magnetanker 10 verschweist, insbesondere mittels Reibschweißung, und somit eine stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung ausbildet. Dazu wird die Führungshülse 22 und/oder der Magnetanker 10 und/oder der Ventilkörper 40 in Rotations versetzt, bevor beide Teile miteinander verbunden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils 2 wird die Führungshülse 22 vor der Montage derart thermisch behandelt, insbesondere erwärmt, wird, dass sich der Innendurchmesser der Führungshülse 22 reversibel und temporär begrenzt vergrößert, wobei sich nach der erfolgten Montage der Führungshülse 22 auf dem Magnetanker 10 der Innendurchmesser der Führungshülse verkleinert und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem äußeren Umfang 49 des Magnetankers 10 ausbildet, insbesondere mittels einer Flächenpressung. Dabei kann die Führungshülse 22 durch die thermische Behandlung im gleichen Verfahrensschritt zusätzlich eine Erhöhung der Festigkeit und/oder Härte des Materials der Führungshülse 22 erfahren/erhalten. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Führungshülse 22 vor der Montage derart thermisch behandelt wird, insbesondere abgekühlt wird, dass sich der Außendurchmesser der Führungshülse 22 reversibel und temporär begrenzt verkleinert, wobei sich nach der erfolgten Montage der Führungshülse 22 in der Innenfläche 51 des Ventilkörpers 40 der Außendurchmesser der Führungshülse 22 vergrößert und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung mit der Innenfläche 51 des Ventilkörpers 40 ausbildet, insbesondere mittels einer Flächenpressung.
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Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen des elektrisch betätigten Elements 2 mit dem Magnetanker 10 und dem Ventilkörper 40 können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dabei kann die Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 auf dem äußeren Umfang 49 des Magnetankers 10 und/oder auf der Innenfläche 51 des Ventilkörpers 40 angebracht sein. Es ist jedoch auch möglich, dass bei Reibpartner, jeweils der Ventilkörper 40 und der Magnetanker 10 die Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 aufweist, wobei beide Bauteile in diesem Fall nur über Ihre jeweilige Gleitschicht 22 und/oder Führungshülse 22 miteinander radial zur Längsachse 45 in Kontakt oder in Anlage stehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014214811 A1 [0001, 0002]
