DE102019205306A1 - Ventil zum Zumessen eines Fluids - Google Patents

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Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen ausgebildet ist, umfasst ein Gehäuse (6), einen Aktuator (2) und eine Ventilnadel (15), die von einem Anker (4) des Aktuators (2) entlang einer Längsachse (8) entgegen einer Rückstellfeder (30) betätigbar ist, wobei der Anker (4) mit einer Außenseite (43) des Ankers (4) zumindest teilweise an einer Innenwand (42) des Gehäuses (6) geführt ist. Das Ventil ist so ausgebildet, dass zumindest eine Teilfläche (44) der Außenseite (43) des Ankers (4) zumindest näherungsweise in einer Kugelfläche (47) liegt, wobei zumindest bei einer axialen Ausrichtung des Ankers (4) an der Längsachse (8) eine Führung des Ankers (4) an der Teilfläche (44) erfolgt, die zumindest näherungsweise in der Kugelfläche (47) liegt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.
  • Aus der DE 10 2016 225 776 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine Ventilnadel mit einem Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angeordneten Anker. An der Ventilnadel sind Anschlagelemente angeordnet, zwischen denen der Anker entsprechend einem Ankerfreiweg bewegt werden kann. Die Führung der Ventilnadel bezüglich einer Längsachse beziehungsweise bezüglich eines Gehäuses erfolgt bei einer Ausgestaltung über das weiter von dem Dichtsitz entfernte Anschlagelemente in einem Führungsbereich an einer Innenbohrung eines Innenpols. Der Anker weist eine Durchgangsbohrung auf. An der Durchgangsbohrung ist der Anker an der Ventilnadel geführt. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil eine Rückstellfeder auf, die die Ventilnadel über das Anschlagelement in ihre Ausgangsstellung verstellt, in der der Dichtsitz geschlossen ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist die Führung der Ventilnadel über den Anker realisiert. Hierbei reicht die Außenseite des Ankers zumindest teilweise bis an die Innenseite des Gehäuses, wobei dann anstelle des Führungsbereichs ein Ringspalt zwischen dem weiter von dem Dichtsitz entfernten Anschlagelement und dem Innenpol realisiert werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann ein Einspritzverhalten verbessert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
  • Das Ventil dient vorzugsweise zum Zumessen eines flüssigen Fluids, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs. Als Brennstoff eignet sich insbesondere ein Benzin oder ein Gemisch, das Benzin aufweist. Hierbei wird der Brennstoff vorzugsweise direkt in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Das flüssige Fluid kann einen Ankerraum, in dem der Anker angeordnet ist, durchströmen und so zu einer Dämpfung des Ankers beitragen. Es ist aber auch eine abgewandelte Ausgestaltung denkbar, bei der sich im Ankerraum beispielsweise ein geeignetes Druckfluid befindet. Somit kann durch die Wahl der jeweiligen Ausgestaltung eine Zumessung von geeigneten Flüssigkeiten und gegebenenfalls auch von Gasen ermöglicht werden.
  • Das Ventil weist einen elektromagnetischen Aktuator mit einem an der Ventilnadel angeordneten Anker auf, wobei der Anker nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen zwei Anschlägen, die an der Ventilnadel vorgesehen sind, fliegend gelagert ist. Hierbei ist ein axiales Spiel zwischen dem Anker und den beiden Anschlägen vorgegeben, das Ankerfreiweg genannt wird. Über eine Ankerfreiwegfeder kann der Anker im Ruhezustand an dem näher an dem Dichtsitz liegenden Anschlag gehalten werden, damit bei der folgenden Ansteuerung des Aktuators und der hierbei erfolgenden Betätigung des Ankers vorzugsweise der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung steht.
  • Diese Ausgestaltung mit Ankerfreiweg hat mehrere Vorteile. Durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen kann bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Fluiddrücken, insbesonder Brennstoffdrücken, sicher geöffnet werden, was eine mechanische Boosterung darstellt. Ferner können die bewegten Massen entkoppelt werden, so dass die Anschlagkräfte auf zwei Impulse aufgeteilt sind, wodurch sich ein geringerer Sitzverschleiß ergibt. Außerdem kann eine Neigung des Ankers zum Prellen speziell bei hochdynamischen Ventilen durch die Entkopplung der Massen erreicht werden.
  • Der Anker wird bei einer Bestromung einer Magnetspule des Aktuators von einem Innenpol des Aktuators angezogen. Eine Führungsbohrung zur Führung entlang der Längsachse ist vorzugsweise an dem Innenpol ausgebildet. In vorteilhafter Weise kann die Ventilnadel dadurch radial am Innenpol gelagert werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt diese Führung über ein mit der Ventilnadel verbundenes Führungselement, das zugleich als Anschlagelement für den Anker dient. Diese Führung der Ventilnadel über das Führungselement an dem Innenpol ermöglicht eine Lagerung der Ventilnadel in dem Gehäuse, die nicht über den Anker erfolgt, wodurch entsprechende Radialkräfte zwischen dem Anker und der Ventilnadel beziehungsweise dem Anker und dem Gehäuse von vornherein vermieden sind. Dies vermeidet einen Verschleiß an der radialen Führung zwischen dem Anker und der Ventilnadel beziehungsweise dem Anker und dem Ventilgehäuse.
  • Zwischen der Außenseite des Ankers und der Innenwand des Gehäuses ist in vorteilhafter Weise eine Lagerung des Ankers in dem Gehäuse realisiert, die zum einen eine axiale Bewegung des Ankers zwischen den an der Ventilnadel vorgesehenen Anschlägen entlang der Längsachse und zum anderen eine Verkippung des Ankers ermöglicht, die vorzugsweise entsprechend dem Prinzip einer Kugellagerung realisiert ist.
  • Beispielsweise können für die Herstellung des Ventils gewisse Toleranzbereiche für die Ausgestaltung der beteiligten Anschlagflächen für den Anker vorgegeben sein. Dies betrifft insbesondere die Anschlagfläche des Anschlagelements, an dem der Anker am Beginn einer Betätigung ruht beziehungsweise gerade zur Ruhe kommt und die Anschlagfläche an dem Innenpol. Herstellungsbedingt können sich dann Abweichungen von einer idealen senkrechten Ausrichtung dieser Anschlagflächen an der Längsachse ergeben. Speziell können die Anschlagflächen dadurch nicht parallel zueinander orientiert sein. Die entsprechend dem Prinzip einer Kugellagerung realisierte Lagerung des Ankers an der Innenwand des Gehäuses ermöglicht dann im Verlauf eines Einspritzvorgangs mit einer ein- oder mehrmaligen Betätigung der Ventilnadel durch die Orientierung der Anschlagflächen bedingt Verkippungen des Ankers, ohne dass es zu einem erhöhten Verschleiß infolge von beispielsweise Kantenläufern kommt.
  • Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 und Anspruch 3 ist es besonders vorteilhaft, wenn der erste axiale Abschnitt des Ankers als mittlerer axialer Abschnitt realisiert ist, der sowohl von der ersten als auch von der zweiten Stirnseite des Ankers beabstandet ist. Zwischen diesem ersten beziehungsweise mittleren axialen Abschnitt und den beiden Stirnseiten können dann jeweils geeignete Ausgestaltungen der Außenseite des Ankers realisiert werden. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass der Spalt zwischen der Außenseite des Ankers und der Innenwand des Gehäuses möglichst klein bleibt oder ist, um eine hohe magnetische Flussdichte bei der Anregung der Magnetspule zu erzielen.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat hierbei den Vorteil, dass dennoch ein Verkippen des Ankers über einen optimal großen Bereich beziehungsweise Kippwinkel möglich ist. Speziell eignet sich hierbei eine Ausgestaltung nach Anspruch 5. Bei einer Weiterbildung nach Anspruch 6 ist es außerdem vorteilhaft, wenn ein gleichmäßiger Übergang von jedem der weiteren axialen Abschnitte auf den ersten beziehungsweise mittleren axialen Abschnitt des Ankers erfolgt. Hierdurch kann die Außenseite des Ankers so ausgestaltet werden, dass entlang der Längsachse betrachtet ein tangentialer Übergang von dem Kegel auf den Kugelradius beziehungsweise von dem Kugelradius auf den Kegel realisiert ist. Im Bereich seiner Außenseite ist der Anker dann entsprechend einer Konvexform ausgestaltet. In einem Axialschnitt entlang der Längsachse betrachtet weist die Außenseite in dem ersten Abschnitt dann eine radienförmige Ausgestaltung auf, an die sich beidseitig vorzugsweise Kegelformen anschließen. Somit ergeben sich wesentliche Vorteile, wenn eine Weiterbildung nach Anspruch 5 und/oder Anspruch 6 realisiert ist.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 7 hat den Vorteil, dass stets eine Kugellagerung in dem mittleren Abschnitt realisiert ist, auch wenn ein Kippen des Ankers erfolgt. Der zumindest eine weitere axiale Abschnitt dient dann nicht zur Führung des Ankers an der Innenwand des Gehäuses, sondern über den im Profil keilförmigen Spalt zur Ermöglichung des Verkippens. Der zumindest eine weitere axiale Abschnitt kann dann so ausgestaltet werden, dass sich dennoch ein optimal kleiner Spalt zwischen der Außenseite des Ankers und der Innenwand des Gehäuses ergibt. Entsprechende Vorteile ergeben sich bei der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 8.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 9 hat den Vorteil, dass die magnetische Flussdichte bei der Anregung der Spule optimiert werden kann. Dadurch ergibt sich eine weitere Verbesserung bezüglich des Schaltverhaltens des Ventils. Das Schaltverhalten des Ventils wird auch durch eine Weiterbildung nach Anspruch 10 verbessert, wobei auch eine Reduzierung des Verschleißes über die Lebensdauer und somit eine Vergleichmäßigung des Schaltverhaltens ermöglicht ist.
  • In vorteilhafter Weise kann der Anker in einem Ankerraum angeordnet sein, der mit einem flüssigen Fluid gefüllt ist, um eine Dämpfung der Bewegung des Ankers zu ermöglichen. Bei dem flüssigen Fluid kann es sich insbesondere um das Fluid handeln, das von dem Ventil zugemessen wird. Das zuzumessende Fluid kann beispielsweise über die Führungsbohrung des Innenpols in den Ankerraum geführt werden. Der Anker kann dann beispielsweise Durchgangsbohrungen aufweisen, durch die das Fluid dann weiter zu dem Dichtsitz geführt werden kann.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 einen Anker des in 1 dargestellten Ventils in einer schematischen Schnittdarstellung;
    • 3 eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 dargestellten Ventils, in der der Anker an einem Anschlagelement ruht beziehungsweise anschlägt beziehungsweise zur Ruhe kommt, zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung und
    • 4 eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 dargestellten Ventils, in der der Anker an einem Innenpol anschlägt, zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Besonders eignet sich die Ausgestaltung des Ventils 1 für flüssige Fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Benzin oder Diesel, oder für flüssige Gemische mit zumindest einem Brennstoff.
  • Das Ventil 1 weist einen elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3, einen Anker 4 und einen Innenpol 5 umfasst. Beim Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über ein Gehäuse (Ventilgehäuses) 6, den Anker 4 und den Innenpol 5 geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 in einer Öffnungsrichtung 7 entlang einer Längsachse 8 des Gehäuses 6 erfolgt. Das Gehäuse 6 umfasst ein Gehäuseteil 9 einen mit dem Gehäuseteil 9 verbundenen Ventilsitzkörper 11 und einen Zulaufstutzen 12.
  • Der Anker 4 ist an einer Ventilnadel 15 angeordnet, wobei eine fliegende Lagerung des Ankers 4 an der Ventilnadel 15 realisiert ist. Hierfür sind durch Anschlagflächen 16, 17 realisierte Anschläge vorgesehen, die ortsfest an der Ventilnadel 15 angeordnet sind. Die Anschlagflächen 16, 17 sind an Anschlagelementen 18, 19 vorgesehen sein, die jeweils mit der Ventilnadel 15 verbundenen sind, beispielsweise durch eine Schweißnaht oder durch Aufpressen auf die Ventilnadel 15. Die Anschlägen 16, 17 sind so an der Ventilnadel 15 angeordnet, dass für den Anker 4 ein Ankerfreiweg 20 (3) entlang der Längsachse 8 zwischen den Anschlägen 16, 17 vorgegeben ist.
  • Im Ausgangszustand liegt der Anker 4 an dem Anschlag 17 an. Bei einer Betätigung des Ankers 4 durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 20, bis der Anker 4 an dem Anschlag 16 anschlägt. Anschließend nimmt der Anker 4 die Ventilnadel 15 in der Öffnungsrichtung 7 mit. Hierdurch steht ein größerer Öffnungsimpuls zur Verfügung, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen des Ventils 1 hebt sich ein mit der Ventilnadel 15 verbundener Ventilschließkörper 21 von einer an dem Ventilsitzkörper 11 ausgebildeten Ventilsitzfläche ab, so dass ein zwischen dem Ventilschließkörper 21 und der Ventilsitzfläche gebildeter Dichtsitz geöffnet wird. Dann kann ein Fluid, insbesondere ein Brennstoff, aus einem Innenraum 24 des Ventilgehäuses 6 durch in dem Ventilsitzkörper 11 ausgebildete Düsenlöcher in einen Raum, insbesondere einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, eingespritzt werden.
  • Beim Öffnen des Ventils 1 schlägt der Anker 4 dann an einer Anschlagfläche 28 an, die an dem Innenpol 5 ausgestaltet ist. Die Anschlagfläche 28 begrenzt die Bewegung des Ankers 4 relativ zu dem Ventilgehäuse 6. Die Ventilnadel 15 kann sich hierbei noch weiter in der Öffnungsrichtung bewegen und dann zurückschwingen, bis sie wieder mit ihrem Anschlagelement 18 an dem Anker 4 ankommt. Zum Schließen des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 stromlos geschaltet, so dass die Ventilnadel 15 von einer Rückstellfeder 30 wieder in die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung verstellt wird. Die Rückstellfeder 30 kann auch als Schließfeder 30 oder als Druckfeder 30 bezeichnet werden. Ferner kann die Rückstellfeder 30 so ausgebildet und montiert sein, dass diese in der Ausgangsstellung der Ventilnadel 15 unter einer vorgegebenen Vorspannung steht, wodurch der geschlossene Dichtsitz in der Ausgangsstellung bei stromloser Magnetspule 3 mit einer entsprechenden Schließkraft beaufschlagt wird. Im geschlossenen Zustand wird die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung des Ankers 4, bei der der Anker 4 an der Anschlagfläche des Anschlags 17 anliegt, über eine Ankerfreiwegfeder 31 gewährleistet.
  • Somit ist die Ventilnadel 15 von dem Aktuator 2 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 30 betätigbar, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen und anschließenden Schließen des Ventils 1 erfolgt eine Führung der Ventilnadel 15. Die Führung der Ventilnadel 15 erfolgt einerseits mittels des hier auch als Führungselement dienenden Anschlagelements 18 in einer Führungsbohrung 33 des Innenpols 5 und andererseits im Bereich des Ventilsitzkörpers 11.
  • 2 zeigt den Anker 4 des in 1 dargestellten Ventils 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Anker 4 weist einen ersten Abschnitt 34 auf, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen mittleren Abschnitt 34 handelt. Zwischen dem ersten Abschnitt 34 und einer ersten Stirnseite 35 des Ankers 4 ist ein weiterer (zweiter) Abschnitt 36 vorgesehen. Ferner ist zwischen dem mittleren Abschnitt 34 und einer zweiten Stirnseite 37 des Ankers 4 ein weiterer (dritter) Abschnitt 38 vorgesehen. Die Mitte des mittleren Abschnitts 34 ist entlang der Längsachse 8 betrachtet mit einem gewissen Abstand 39 zu der zweiten Stirnseite 37 angeordnet. Der Abstand 39 ist hierbei so gewählt, dass der mittlere Abschnitt 34 des Ankers 4 möglichst mittig zu einem magnetischen Bereich 40 ( 1) des Gehäuses (Ventilgehäuses) 6 liegt, an dem der magnetische Fluss im Übergang zwischen dem Anker 4 und dem Gehäuse 6 verläuft. Die Anordnung des mittleren Abschnitts 34 über den Abstand 39 relativ zu dem magnetischen Bereich 40 des Gehäuses 6 betrifft also insbesondere einen magnetischen Wandbereich 41 an einer Innenwand 42 des Gehäuses 6, an der der Anker 4 mit seiner Außenseite 43 im mittleren Abschnitt 34 geführt ist.
  • Die Außenseite 43 ist in drei ringförmige Teilflächen 44, 45, 46 entsprechend den Abschnitten 34, 36, 38 aufgeteilt. Die Teilfläche 44 liegt in einer Kugelfläche 47. Die Teilfläche 45 im Weiteren Abschnitt 36 ist als konische Teilfläche 45 ausgebildet, die sich in der Öffnungsrichtung 7 verjüngt. Die Teilfläche 46 im Weiteren Abschnitt 38 ist als konische Teilfläche 46 ausgebildet, die sich entgegen der Öffnungsrichtung 7 verjüngt. Im Profil ergeben sich Keilwinkel 48, 49 für die konischen Teilflächen 45, 46 relativ zu der Längsachse 8 beziehungsweise zu der Innenwand 42 des Gehäuses 6, wenn der Anker 4 an der Längsachse 8 ausgerichtet ist. Die Keilwinkel 48, 49 sind möglichst klein vorgegeben, so dass der Spalt zwischen der Außenseite 43 des Ankers 4 und der Innenwand 42 des Gehäuses 6 optimal klein ist. Hierbei sind die Keilwinkel 48, 49 allerdings so groß vorgegeben, dass gewünschte Verkippungen des Ankers 4 relativ zu der Längsachse 8 möglich sind. Beispielsweise kann für die Keilwinkel 48, 49 jeweils ein Wert (und gegebenenfalls auch der gleiche Wert) vorgegeben werden, der jeweils nicht größer als 2° ist.
  • 3 zeigt eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 dargestellten Ventils 1, in der der Anker 4 an dem Anschlagelement 19 ruht beziehungsweise anschlägt beziehungsweise zur Ruhe kommt, zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei sind die Ventilnadel 15 und die Längsachse 8 in einer idealen Ausrichtung bezüglich der Innenwand 42 des Ventilgehäuses 6 dargestellt. Zur Verdeutlichung ist das Anschlagelement 19 nicht ideal ausgerichtet dargestellt. Die hier als schematisch (nicht maßstabsgetreu) zu verstehende Schrägstellung des Anschlagelements 19 bedingt in der Ruheposition eine Verkippung des Ankers 4 gegenüber der Längsachse 8, wenn die Stirnseite 37 des Ankers 4 plan an der Anschlagfläche 17 des Anschlagelements 19 anliegt. Die Teilfläche 44 des mittleren Abschnitts 34 ist entlang der Längsachse 8 so groß gewählt, dass auch bei dieser Verkippung des Ankers die Führung bezüglich der Innenwand 42 an der Teilfläche 44 erfolgt, die in der Kugelfläche 47 liegt. Diese Kugellagerung ermöglicht dann ein vorteilhaftes Zurückdrehen beziehungsweise Zurückkippen des Ankers 4 bei einer Betätigung infolge einer hydraulischen Zentrierung über ein flüssiges Fluid, das sich in einem Ankerraum 50 befindet, in dem der Anker 4 angeordnet ist.
  • Bei einer Betätigung des Ankers 4 wird der Ankerfreiweg 20 durchlaufen und dann die Ventilnadel 15 mit dem Anschlagelement 18 mitgenommen. Dann erfolgt das Anschlagen an dem hier ebenfalls schematisch (und nicht maßstabsgetreu) verkippt dargestellten Innenpol 5.
  • 4 zeigt eine auszugsweise, schematische Darstellung des in 1 dargestellten Ventils 1, in der der Anker 4 an dem Innenpol 5 anschlägt zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei kommt es wiederum zu einer Verkippung des Ankers 4, wenn der Anker 4 mit seiner ersten Stirnseite 35 plan an der Anschlagfläche 28 des Innenpols 5 anliegt. Zur Verdeutlichung ist die Verkippung hier gerade entgegengesetzt zu der in 3 dargestellten Situation. Die Keilwinkel 48, 49 sind hierbei so groß gewählt, dass auch bei einer maximal toleranzbedingten Schrägstellung (Verkippung) ein Verklemmen des Ankers 4 beziehungsweise eine Berührung der Innenwand 42 durch eine der konischen Teilflächen 45, 46 vermieden ist. Ein Durchmesser 51 der Kugelfläche 47 kann hierbei zumindest näherungsweise gleich einem Führungsdurchmesser 52 der Innenwand 42 des Gehäuses 6 vorgegeben sein.
  • Zwischen dem Anker 4 und der Ventilnadel 15 ist ein radiales Ausgleichsspiel 53 vorgegeben, das beispielsweise durch einen Ringspalt 54 realisiert sein kann, wenn der Anker 4 an der Längsachse 8 ausgerichtet ist, wie es in 1 dargestellt ist. Das radiale Ausgleichsspiel 53 beziehungsweise der Ringspalt 54 ist hierbei vorzugsweise so realisiert, dass die Führung des Ankers 4 auch bei Verkippungen innerhalb des vorgesehenen Bereichs an der Außenseite 43 erfolgt.
  • Somit kann gewährleistet werden, dass die Führung des Ankers 4 im Betrieb stets an seiner Außenseite 43 erfolgt. Speziell kann gewährleistet werden, dass die Führung des Ankers 4 im Betrieb im Bereich vorgegebener Verkippungen stets an der Teilfläche 44 seiner Außenseite 43 erfolgt, die in der Kugelfläche 47 liegt. Hierdurch ist im Betrieb stets eine vorteilhafte Kugellagerung gewährleistet, die ein vorteilhaftes Kippen des Ankers 4 und gegebenenfalls seine hydraulische Zentrierung ermöglicht.
  • Somit können insbesondere Kantenläufer vermieden werden, was einen Verschleiß zwischen dem Anker 4 und dem Gehäuse 6 verringert und erhöhte Schaltkräfte ermöglicht. Hierbei kann insbesondere durch eine mögliche hydraulische Zentrierung des Ankers 4 bezüglich der Längsachse 8, die sich auch in einer radialen Zentrierung auswirkt, eine hohe Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit sowie ein vergleichmäßigtes Schaltverhalten ermöglicht werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016225776 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (6), einem Aktuator (2) und einer Ventilnadel (15), die von einem Anker (4) des Aktuators (2) entlang einer Längsachse (8) entgegen einer Rückstellfeder (30) betätigbar ist, wobei der Anker (4) mit einer Außenseite (43) des Ankers (4) zumindest teilweise an einer Innenwand (42) des Gehäuses (6) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilfläche (44) der Außenseite (43) des Ankers (4) zumindest näherungsweise in einer Kugelfläche (47) liegt, wobei zumindest bei einer axialen Ausrichtung des Ankers (4) an der Längsachse (8) eine Führung des Ankers (4) an der Teilfläche (44) erfolgt, die zumindest näherungsweise in der Kugelfläche (47) liegt.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfläche (44) der Außenseite (43) des Ankers (4), die zumindest näherungsweise in der Kugelfläche (47) liegt, entlang der Längsachse (8) betrachtet in einem ersten axialen Abschnitt (34) des Ankers (4) angeordnet ist, der sich zwischen einer ersten Stirnseite (35) des Ankers (4) und einer zweiten Stirnseite (37) des Ankers (4) befindet.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste axiale Abschnitt (34) des Ankers (4) von der ersten Stirnseite (35) beabstandet ist und/oder dass der erste axiale Abschnitt (34) des Ankers (4) von der zweiten Stirnseite (37) beabstandet ist.
  4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten axialen Abschnitt (34) und der ersten Stirnseite (35) des Ankers (4) ein weiterer axialer Abschnitt (36) vorgesehen ist, in dem sich der Anker (4) an seiner Außenseite (43) in Richtung der ersten Stirnseite (35) verjüngt, und/oder dass zwischen dem ersten axialen Abschnitt (34) und der zweiten Stirnseite (37) des Ankers (4) ein weiterer axialer Abschnitt (38) vorgesehen ist, in dem sich der Anker (4) an seiner Außenseite (43) in Richtung der zweiten Stirnseite (37) verjüngt.
  5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (43) des Ankers (4) in zumindest einem der weiteren axialen Abschnitte (36, 38) konisch ausgestaltet ist.
  6. Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einer der weiteren axialen Abschnitte (36, 38) von dem ersten axialen Abschnitt (34) bis zu der ersten Stirnseite (35) beziehungsweise von dem ersten axialen Abschnitt (34) bis zu der zweiten Stirnseite (37) erstreckt.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerhalb des Gehäuses (6) ortsfest angeordneter Innenpol (5) vorgesehen ist, an dem der Anker (4) bei einer Betätigung mit seiner ersten Stirnseite (35) anschlägt, und dass der weitere axiale Abschnitt (36, 38) beziehungsweise die weiteren axialen Abschnitte (36, 38) so ausgestaltet sind, dass zum Ausgleich von gewissen fertigungstechnischen Toleranzen ein Verkippen des Ankers (4) und dadurch ein planes Anschlagen an einer Anschlagfläche (28) des Innenpols (5) ermöglicht ist.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise ortsfest an der Ventilnadel (15) angeordnetes Anschlagelement (19) vorgesehen ist, an dem der Anker (4) bei einer Betätigung mit seiner zweiten Stirnseite (37) anschlägt, und dass der weitere axiale Abschnitt (36, 38) beziehungsweise die weiteren axialen Abschnitte (36, 38) so ausgestaltet sind, dass zum Ausgleich von gewissen fertigungstechnischen Toleranzen ein Verkippen des Ankers (4) und dadurch ein planes Anschlagen an einer Anschlagfläche (17) des Anschlagelements (19) ermöglicht ist.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) ein magnetisches Gehäuseteil (9) aufweist, dass sich die Innenwand (42) des Gehäuses (6) entlang der Längsachse (8) betrachtet über einen magnetischen Wandbereich (41) des magnetischen Gehäuseteils (9) erstreckt und dass der erste axiale Abschnitt (34) des Ankers (4) so zwischen der ersten Stirnseite (35) und der zweiten Stirnseite (37) angeordnet ist, dass der erste axiale Abschnitt (34) entlang der Längsachse (8) betrachtet zumindest näherungsweise mittig bezüglich des magnetischen Wandbereichs (41) positioniert ist.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (4) und der Ventilnadel (15) ein radiales Ausgleichsspiel (53) vorgegeben ist, wenn der Anker (4) an der Längsachse (8) ausgerichtet ist und/oder dass stets eine Führung des Ankers (4) an der Teilfläche (44) erfolgt, die zumindest näherungsweise in der Kugelfläche (47) liegt.
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