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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für das Ventil einer Kraftstoffhochdruckpumpe, welcher sich durch eine verbesserte Steuerpräzision auszeichnet. Bei modernen Verbrennungsmotoren wird der Kraftstoff mit sehr hohem Druck unmittelbar in die Brennräume eingespritzt. Die Kraftstoffdirekteinspritzung erfordert Betriebsdrücke von mehreren 100 bar bei Ottomotoren und mehreren 1000 bar bei Dieselmotoren. Zur Darstellung dieser hohen Betriebsdrücke kommen Kraftstoffhochdruckpumpen zum Einsatz. Diese sind meist als Kolbenpumpen ausgeführt. Die Bemessung des Kraftstoffs in den Arbeitsraum der Kolbenpumpe erfolgt in der Regel mittels eines elektromagnetisch betätigten Einlassventils. Dem Einlassventil kommt auch hinsichtlich der Steuerung der Förderleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe eine entscheidende Rolle zu. An die Steuerpräzision des Einlassventils sind daher sehr hohe Ansprüche gestellt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für ein solches Ventil bereitzustellen, welche eine sehr präzise Steuerung ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereitzustellen, welche sich durch eine hohe Steuerpräzision der Förderleistung auszeichnet.
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Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem Anspruch 1 weist ein Gehäuse auf, in dem ein vorzugsweise einseitig offener Aufnahmeraum ausgebildet ist. In dem Aufnahmeraum sind ein Polstück und ein Anker angeordnet. Der Anker ist in dem Aufnahmeraum entlang einer Verschiebeachse innerhalb eines Verschiebebereichs verschiebbar gelagert. Der Verschiebebereich ist dabei durch eine dem Polstück nahe erste Endlage und eine dem Polstück ferne zweite Endlage definiert bzw. begrenzt. Der Anker weist mehrere Strömungskanäle für den Kraftstoff auf, welche sich vorzugsweise parallel zur Verschiebeachse erstrecken. Die Antriebsvorrichtung weist ferner eine elektrische Spuleneinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds zum Verschieben des Ankers im Aufnahmeraum auf. Die Antriebsvorrichtung weist einen mechanischen Anschlag zum Begrenzen des Verschiebebereichs des Ankers in der ersten Endlage auf. Der Anschlag ist dabei derart ausgebildet, dass selbst in der ersten Endlage des Ankers zwischen Polstück und Anker ein sich vom Anschlag radial nach außen erstreckender äußerer Spalt und ein sich vom Anschlag radial nach innen erstreckender innerer Spalt bestehen bleiben, wobei sowohl der äußere Spalt als auch der innere Spalt mit den Strömungskanälen fluidisch verbunden sind.
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Bei dieser elektromagnetischen Antriebsvorrichtung tragen mehrere Effekte zu einer verbesserten Steuerbarkeit bei. Durch den Anschlag wird sichergestellt, dass Anker und Polstück selbst in der ersten Endlage des Ankers großflächig voneinander beabstandet sind. Dies bedeutet, dass selbst in der ersten Endlage des Ankers Polstück und Anker nicht vollflächig aufeinander anliegen. Die Anlagefläche zwischen Polstück und Anker ist auf die Fläche des Anschlags begrenzt. Auf diese Weise ist die auf den Anker wirkende Magnetkraft in der ersten Endlage deutlich reduziert, wodurch auch die Totzeit beim Bewegen des Ankers von der ersten Endlage in die zweite Endlage sehr kurz ist. Diese Totzeit entsteht durch die magnetische Hysterese, welche umso stärker ist, je geringer der Abstand zwischen Polstück und Anker ist bzw. je großflächiger die Anlagefläche zwischen Anker und Polstück ist. Der äußere Spalt und der innere Spalt sind mit den Strömungskanälen des Ankers fluidisch verbunden. Auf diese Weise ist ein Druckausgleich beim Bewegen des Ankers möglich. Die bewegungshindernde Adhäsionskraft, welche durch den zwischen Anker und Polstück befindlichen Kraftstofffilms verursacht wird, wird somit deutlich reduziert. Ferner wird Kavitation im Bereich der Spalte verhindert. In den Spalten können sich auch Kleinstpartikel geordnet ablagern, ohne dass es zu einer Beschädigung von Anker oder Polstück kommt. Aufgrund der geringeren magnetischen Hysterese und die reduzierten Adhäsionskräfte zwischen Polstück und Anker zeichnet sich die elektromagnetische Antriebsvorrichtung durch ein besonders gutes Ansprechverhalten und eine verbesserte Steuerpräzision aus. Nebenbei zeichnet sich die elektromagnetische Antriebsvorrichtung auch durch eine hohe Robustheit gegenüber eingetragenen Partikeln aus, was deren Langlebigkeit erhöht.
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In einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 erstreckt sich der äußere Spalt vom Anschlag radial nach außen bis zu einer Begrenzungswand des Aufnahmeraums. Der innere Spalt erstreckt sich radial vom Anschlag nach innen bis zu einem radialen Zentrum des Aufnahmeraums.
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In einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3 sind der erste Spalt und der zweite Spalt zirkulär umlaufend ausgebildet.
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Bei diesen Ausgestaltungen sind die Spalte sehr großflächig ausgebildet und die Kontaktfläche auf die Fläche des Anschlags begrenzt. Dadurch werden die oben genannten positiven Effekte weiter verstärkt.
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In einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 weist der Anschlag zumindest einen Vorsprung auf, welcher sich entweder vom Polstück oder vom Anker aus in einen Zwischenraum zwischen Anker und Polstück erstreckt.
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Dabei kann der Anschlag gemäß einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5 als ein ringförmiger Absatz am Polstück ausgebildet sein, an dem der Anker in seiner ersten Endlage anliegt.
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Alternativ kann der Anschlag gemäß einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6 als eine Vielzahl von Absätzen vom Anker ausgebildet sein, wobei die jeweiligen Absätze entlang einer Kreislinie zwischen den Strömungskanälen am Anker angeordnet sind.
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Bei diesen Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 bzw. 6 ist der Anschlag einstückig mit dem Polstück bzw. mit dem Anker ausgebildet. Die Herstellung ist mittels maschineller Verfahren sehr kostengünstig. Dies gilt insbesondere für die Ausbildung des Anschlags als durchgängiger Kreisring am Polstück.
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In einer Ausgestaltung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 ist entweder am Polstück oder am Anker eine ringförmige Nut ausgebildet, wobei der Anschlag als separater Ring ausgebildet ist, welcher in einer Nut angeordnet und fixiert ist.
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Durch die Ausbildung des Ankers als separates Bauteil ergibt sich hinsichtlich der Werkstoffwahl ein weiterer Freiheitsgrad. So kann der Ring je nach Bedarf aus einem härteren oder einem weicheren Material hergestellt sein. Ferner kann der Ring bei Abnutzung einfach ausgetauscht werden.
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In einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 ist der Anschlag als ein separates Teil ausgebildet, welches einen ringförmigen Abschnitt und mehrere fingerartige Fortsätze aufweist, die sich vom ringförmigen Abschnitt radial nach außen bis zur Begrenzungswand des Aufnahmeraums erstrecken.
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Bei dieser Ausgestaltung ist der Anschluss als separates Teil ausgebildet, welches sich aufgrund der radial nach außen bis zur Begrenzungswand des Aufnahmeraums erstreckenden Fortsätze selbst in der richtigen Position zentriert. Eine haltende Nut an Anker oder Polstück ist daher nicht notwendig. Ferner kann dieser Anschlag aufgrund seiner sehr einfachen Geometrie kostengünstig als Stanz- oder Ätzteil hergestellt werden. Das separate Teil kann jedoch auch an Polstück oder Anker befestigt sein, z.B. mittels einer Klebeverbindung.
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Eine Kraftstoffhochpumpe gemäß dem Anspruch 9 weist ein Einlassventil mit einem beweglich gelagerten Ventilkörper zum Verschließen eines Zulaufs für den Kraftstoff in einen Arbeitsraum der Kraftstoffhochdruckpumpe auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist ferner einer elektromagnetische Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auf, welche mit dem Ventilkörper trieblich, d.h. antreibend, gekoppelt ist.
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Bezüglich der Vorteile, welche diese Kraftstoffhochdruckpumpe aufweist, wird auf die Ausführungen zu den Patentansprüchen 1 bis 8 verwiesen, welche in analoger Weise gelten. Insbesondere zeichnet sich die Hochdruckpumpe durch eine hervorragende Steuerpräzision bei der Förderleistung und der Druckregelung aus.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
- 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffversorgungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor;
- 2 eine Detailansicht des Einlasskanals der Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem elektromagnetisch betriebenen Einlassventil;
- 3 eine vergrößerte und reduzierte Darstellung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung des Einlassventils;
- 4a - 4d ein Ausführungsbeispiel, wobei der Anschlag am Polstück ausgebildet ist;
- 5a - 5d ein Ausführungsbeispiel, wobei der Anschlag am Anker ausgebildet ist;
- 6a - 6d ein Ausführungsbeispiel, wobei der Anschlag als separates Teil in einer Nut des Polstücks angeordnet ist;
- 7a - 7d ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Anschlag als separates Teil in einer Nut am Anker angeordnet ist;
- 8a - 8c ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Anschlag als separates Bauteil zwischen Anker und Polstück angeordnet ist.
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In 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 für einen Verbrennungsmotor 2 schematisch dargestellt. Das hier dargestellte Kraftstoffversorgungssystem 1 weist einen Kraftstoffvorratsbehälter 3, eine Kraftstoffniederdruckpumpe 4, eine Kraftstoffhochdruckpumpe 500, einen Kraftstoffdruckspeicher 6 (Common Rail) sowie mehrere Einspritzventile 7 auf.
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In einem Pumpengehäuse 510 der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 ist eine Dämpfereinheit 520 zur Dämpfung von Druckpulsationen im Kraftstoff angeordnet. Ferner sind Druckbeaufschlagungsmittel 530 für den Kraftstoff vorgesehen. Dazu ist im Pumpengehäuse 510 eine zylinderförmige Ausnehmung 531 ausgebildet, in der ein Kolben 532 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 532 ist mit einem Antriebsmittel 534, beispielsweise einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors 2, gekoppelt, welches den Kolben 532 bei Betrieb zu periodischen Hubbewegungen (Doppelpfeil in 1) antreibt. Ein Abschnitt der zylinderförmigen Ausnehmung 531 fungiert als Arbeitsraum 533 des Druckbeaufschlagungsmittels 530. Durch die Hubbewegung des Kolbens 532 wird das Volumen des Arbeitsraums 533 abwechselnd vergrößert und wieder verkleinert. Der Arbeitsraum 533 ist über einen im Pumpengehäuse 510 ausgebildeten Zuführkanal 511, die darin angeordnete Dämpfereinheit 520 und eine Kraftstoffleitung 8 mit der Kraftstoffniederdruckpumpe 4 fluidisch verbunden.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 500 weist ferner elektromagnetisch betätigtes Einlassventil 540 auf, welches den Zustrom von Kraftstoff in den Arbeitsraum 533 und den Rückstrom von Kraftstoff vom Arbeitsraum 533 in den Zuführkanal 511 steuert. Dem Einlassventil 540 kommt damit eine wichtige Steuerungsfunktion der Förderleistung der Kraftstoffhochdruckpumpe 500 zu. Die Steuerung des Einlassventils 540 und dessen Stromversorgung erfolgt mittels einer zugehörigen elektronischen Steuervorrichtung 9.
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Der Arbeitsraum 533 ist über einen im Pumpengehäuse 510 ausgebildeten Auslasskanal 512 und eine weitere Kraftstoffleitung 10 mit dem Kraftstoffdruckspeicher 6 fluidisch verbunden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 500 weist ferner ein Auslassventil 550 auf, welche im Auslasskanal 512 angeordnet ist.
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Bei Betrieb des Kraftstoffversorgungssystems 1 wird Kraftstoff von der Kraftstoffniederdruckpumpe 4 aus dem Vorratsbehälter 3 über die Kraftstoffleitung 8 der Kraftstoffhochdruckpumpe 5 zugeführt und gelangt dort über den Zuführkanal 511, die darin angeordnete Dämpfereinheit 520 und das Einlassventil 540 in den Arbeitsraum 533. Im Arbeitsraum 533 wird der Kraftstoff durch die Bewegung des Kolbens 532 verdichtet und über den Auslasskanal 512 und das Auslassventil 550 ausgestoßen. Der druckbeaufschlagte Kraftstoff fließt über die weitere Kraftstoffleitung 10 zum Kraftstoffdruckspeicher 6. Die an den Kraftstoffdruckspeicher 6 angeschlossenen, vorteilhafterweise elektrisch gesteuerten Einspritzventile 7 dosieren die Kraftstoffzufuhr in Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors 2.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des elektromagnetisch betätigten Einlassventils 540 schematisch dargestellt. Das Einlassventil 540 ist im Zuführkanal 511 der Kraftstoffhochdruckpumpe 500 angeordnet. Das Einlassventil 540 weist eine Ventilsitzvorrichtung 541 auf, welche im Zuführkanal 511 fixiert ist. Die Ventilsitzeinrichtung 541 ist vorzugsweise einstückig aus einem metallischen Vollzylinder gefertigt. Die Ventilsitzeinrichtung 541 weist mehrere Durchflusskanäle 5411 für den Kraftstoff auf. Die Durchflusskanäle 5411 sind radial ringförmig um eine zentrale Bohrung 5412 angeordnet.
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Das Einlassventil 540 weist ferner einen beweglich gelagerten Ventilkörper 542 auf, welcher aus einem scheibenförmigen Abschnitt 5421 und einen langestreckten, stiftförmigen Abschnitt 5422 besteht. Der scheibenförmige Abschnitt 5421 ist auf der dem Arbeitsraum 533 zugewandten Seite der Ventilsitzeinrichtung 541 angeordnet. Der mit dem scheibenförmigen Abschnitt 5421 fest verbundene stiftförmige Abschnitt 5422 durchdringt die Ventilsitzeinrichtung 541 an der zentralen Bohrung 5412 und erstreckt sich dann zu einer dem Einlassventil 540 zugeordneten elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 543.
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Die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 543 ist auf der dem Arbeitsraum 533 abgewandten Seite der Ventilsitzeinrichtung 541 angeordnet. Sie weist ein einseitig offenes Gehäuse 5431 auf, welches in einer entsprechenden Ausnehmung des Pumpengehäuses 510 befestigt ist. Das Gehäuse 5431 ragt dabei mit der offenen Seite in den Zuführkanal 511 hinein. Im Gehäuse ist ein Aufnahmeraum 5432 ausgebildet, welcher über die offene Seite des Gehäuses 5431 mit dem Zuführkanal 511 fluidisch verbunden ist. Im Aufnahmeraum 5432 sind ein Polstück 5433 und ein Anker 5434 angeordnet. Das Polstück 5433 ist Teil des magnetischen Rückschlusses und am verschlossenen Ende des Gehäuses 5431 befestigt. Der Anker 5434 ist in dem Aufnahmeraum 5431 entlang einer Verschiebeachse A innerhalb eines Verschiebebereichs A1-A2 verschiebbar gelagert. Der Verschiebebereich A1-A2 ist dabei durch eine dem Polstück 5433 nahe erste Endlage A1 des Ankers 5434 und eine dem Polstück 5433 ferne zweite Endlage A2 definiert bzw. begrenzt. Die Antriebsvorrichtung 543 weist einen mechanischen Anschlag 5437 zum Begrenzen des Verschiebebereichs A1-A2 des Ankers 5434 in der ersten Endlage A1 auf. In 2 ist der Anker 5434 in seiner ersten Endlage A1 mit einer durchgezogenen Linie und in seiner zweiten Endlage A2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Der Anker 5434 weist mehrere Strömungskanäle 54341 für den Kraftstoff auf, welche sich parallel zur Verschiebeachse A erstrecken. Über die Strömungskanäle 54341 ist der Zwischenraum zwischen Anker und Polstück mit dem Einlasskanal 511 der Kraftstoffhochdruckpumpe 500 fluidisch gekoppelt. Beim Verschieben des Ankers 5434 kommt es daher zu einer Kraftstoffströmung zwischen dem Zwischenraum und dem Einlasskanal 511. Ferner ist der Anker 5434 mit dem stiftförmigen Abschnitt des Ventilkörpers 542 fest und antreibend verbunden.
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Im Folgenden stehen der Begriff „axial“ für eine Richtung (Orientierung) parallel zur Verschiebeachse A des Ankers 5434 und der Begriff „radial“ für eine Richtung (Orientierung) quer bzw. senkrecht zur Verschiebeachse A des Ankers 5434.
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Die Antriebsvorrichtung 543 weist ferner eine elektrische Spuleneinrichtung 5435 zur Erzeugung eines Magnetfelds zum Verschieben des Ankers 5434 im Aufnahmeraum 5432 auf. Sie umfasst eine oder mehrere elektrische Spulenpakete 54351, welche zur Erzeugung eines Magnetfelds mit einer Spannungsquelle der Steuervorrichtung 9 (siehe 1) verbunden sind. Eine Spiralfeder 5436 der Betätigungsvorrichtung 543, welche sich am Polstück 5432 einerseits und am Anker 5434 andererseits abstützt, übt auf den verschieblichen Anker 5434 und den Ventilkörper 542 eine Federkraft aus, welche den Anker 5434 in die zweite Endlage A2 und damit den Ventilkörper 542 in eine geöffnete Position (in 2 gestrichelt dargestellt) drängt. In der zweiten Endlage A2 des Ankers 5434 ist das Einlassventil 540 somit geöffnet. Durch Anlegen einer Spannung an die Spuleneinrichtung 5435 wird ein Magnetfeld bzw. eine Magnetkraft erzeugt, welche den Anker 5434 entgegen der Federkraft in die erste Endlage A1 bewegt. In der ersten Endlage des Ankers 5434 ist das Einlassventil daher geschlossen (in 2 mit durchgezogener Linie dargestellt).
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In 3 ist die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 543 vergrößert dargestellt, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit einige Bestandteile der Kraftstoffhochdruckpumpe nicht dargestellt sind. Zu erkennen ist das im Gehäuse 5431 der Antriebsvorrichtung 543 fixierte Polstück 5433 sowie der beweglich gelagerte Anker 5434. Der Anker 5434 befindet sich dabei in seiner polstücknahen, ersten Endlage A1, welche der Schließposition des Einlassventils 540 (siehe 2) entspricht. Mit gestrichelter Linie ist die polstückferne, zweite Endlage A2 des Ankers 5434 nur angedeutet. Diese entspricht der Öffnungsposition des Einlassventils (siehe 2). Der maximale Verschiebebereich A1-A2 des Ankers wird durch die erste Endlage A1und die zweite Endlage A2 definiert. Zwischen diesen Endlagen A1 und A2 kann der Anker stufenlos hin- und herbewegt werden.
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Der Anschlag 5437 der Antriebsvorrichtung 543 ist derart ausgebildet, dass selbst in der ersten Endlage A1 des Ankers 5434 zwischen Polstück 5433 und Anker 5434 ein sich vom Anschlag 5437 radial (d.h quer, vorzugsweise senkrecht zur Verschiebachse A) nach außen erstreckender äußerer Spalt SA und ein sich vom Anschlag 5437 radial nach innen erstreckender innerer Spalt SI bestehen bleiben.
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Sowohl der äußere Spalt SA als auch der innere Spalt SI sind mit den Strömungskanälen 54341 und damit mit dem Zuführkanal 511 fluidisch verbunden. Bei Bewegung des Ankers 5434 ist eine Kraftstoffströmung und somit ein Druckausgleich zwischen dem Zuführkanal 511, dem Aufnahmeraum 5432, dem inneren Spalt SI und dem äußeren Spalt SA möglich. Der innere Spalt SI und der äußere Spalt SA stehen über die Strömungskanäle 54341 auch untereinander in fluidischer Verbindung.
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Der äußere Spalt SA erstreckt sich vorteilhafterweise vom Anschlag 5437 radial nach außen bis zur Begrenzungswand des Aufnahmeraums 5432 bzw. bis zum Gehäuse 5431. Im Ausführungsbeispiel haben Anker 5434 und Polstück 5433 in radialer Richtung die gleiche Ausdehnung, wodurch sich der äußere Spalt SA von vom Anschlag 5437 bis zu den radial äußeren Rändern von Polstück 5433 und Anker 5434 erstreckt.
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Der radial innere Spalt SI erstreckt sich vom Anschlag 5437 radial nach innen bis zu den radialen Zentren von Polstück 5433 und Anker 5434. Da im Ausführungsbeispiel in Polstück 5433 und Anker 5434 Ausnehmungen zur Aufnahme der Spiralfeder 5436 ausgebildet sind, gehören auch diese Ausnehmungen zum Spalt mit dazu.
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Durch den mechanischen Anschlag 5437 ergeben sich diverse Vorteile für die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 543. Zum einen ist der direkte Kontakt zwischen Polstück 5433 und Anker 5434 in der ersten Endlage A1 auf eine sehr kleine Fläche begrenzt, z.B. auf ca.20% der theoretischen Gesamtfläche. Durch den äußeren Spalt SA und den inneren Spalt SI sind Polstück 5433 und Anker 5434 in der ersten Endlage A1 großflächig voneinander getrennt. Die Totzeit beim Bewegen des Ankers 5434 von der ersten Endlage A1 in die zweite Endlage A2 kann dadurch spürbar reduziert werden. Dies bedeutet, dass nach dem Abschalten der Spannung bzw. des Stroms in der Spuleneinrichtung 5435 es bereits nach einer nur sehr kurzen Totzeit zu einer Bewegung des Ankers 5434 in die zweite Endlage A2 kommt. Somit wird das Ansprechverhalten des Ankers 5434 auf Spannungsänderungen in der Spuleneinrichtung 5435 erheblich verbessert, was die Steuerbarkeit des Einlassventils 541 spürbar verbessert. Durch die stark reduzierte Kontaktfläche zwischen Anker 5434 und Polstück 5433 sind auch die bewegungshemmenden Adhäsionskräfte vermindert. Aufgrund des möglichen Druckausgleichs werden ungünstige Druckverhältnisse im Zwischenraum zwischen Anker 5434 und Polstück 5433 bei einer Bewegung des Ankers 5434 vermieden werden. Insbesondere kann das Auftreten von Kavitation verhindert werden. Der äußere Spalt SA und der innere Spalt SI bieten ferner einen Aufnahmeraum für Kleinstpartikel dar, welche entweder über den Kraftstoff in den Zwischenraum zwischen Anker 5434 und Polstück 5433 eingetragen werden, oder welche sich direkt von Anker 5434 und Polstück 5433 ablösen. Da diese in dem äußeren Spalt SA oder dem inneren Spalt SI schwebend gehalten werden, kommt es zu keiner Abnutzung bzw. Beschädigung von Anker 5434 und Polstück 5433. Insgesamt zeichnet sich diese elektromagnetische Antriebsvorrichtung 543 durch ein sehr gutes Ansprechverhalten und eine hohe Steuergenauigkeit aus. Ferner ist sie sehr robust gegen Partikeleintrag.
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In den 4 bis 8 sind verschiedene konstruktive Alternativen dargestellt, wie der Anschlag 5437 der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 543 technisch realisiert werden kann. Bei den 4 bis 7 handelt es sich bei den Darstellungen mit den Buchstaben a jeweils um eine Frontalansicht des Ankers 5434 und bei den Darstellungen mit den Buchstaben b jeweils um eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der zugehörigen Darstellung a. Bei den Darstellungen mit den Buchstaben d handelt es sich jeweils um eine Frontalansicht des Polstücks 5433 und bei den Darstellungen mit den Buchstaben c jeweils um eine Querschnittsansicht des Polstücks 5433 entlang der Linie D-D der zugehörigen Darstellung d.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4a bis 4d ist der Anschlag 5437 als ringförmiger Absatz auf der dem Anker 5434 zugewandten Seitenfläche des Polstücks 5433 ausgebildet. Der Anschlag 5437 ist somit integraler Bestandteil des Polstücks 5433 und einstückig mit diesem ausgebildet. Dies kann sehr kostengünstig durch ein spanendes Fertigungsverfahren (zum Beispiel Drehen) hergestellt werden. Der Anschlag 5437 ist die einzige Kontaktfläche des Polstücks 5433 mit dem Anker 5434 in der ersten Endlage A1. Der ringförmige Absatz hat einen inneren Durchmesser DI und einen äußeren Durchmesser DA, wobei diese so gewählt sind, dass der Absatz in der ersten Endlage A1 die Strömungskanäle 54341 des Ankers 5434 nur teilweise überdecken (siehe 4b und 4c). Der innere Spalt SI befindet sich radial innerhalb des inneren Durchmessers DI und der äußere Spalt SA radial außerhalb des äußeren Durchmessers DA des Anschlags 5437. Der Anschlag 5437 ist so ausgestaltet, dass er die Strömungskanäle 54341 in der ersten Endlage nur teilweise überdeckt und gleichzeitig äußerer Spalt SA und innerer Spalt SI mit den Strömungskanälen 54341 fluidischen verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sind der innere Spalt SI und der äußere Spalt SA zirkulär umlaufend ununterbrochen.
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In den 5a bis 5d ist eine alternative Ausführungsform des Anschlags 5437 abgebildet. In diesem Fall ist der Anschlag 5437 als eine Vielzahl von Absätzen ausgebildet, welche auf der dem Polstück 5433 zugewandten Seitenfläche des Ankers 5434 ausgebildet sind. Dies Absätze erstrecken sich von dieser Seitenfläche in Richtung des Polstücks 5433 und sind entlang einer Kreislinie zwischen den Strömungskanälen 54341 angeordnet. Die Absätze 5437 sind integraler Bestandteil des Ankers 5434 und somit einstückig an diesem ausgebildet. Auch dieser Anschlag 5437 kann durch spanende Verfahren hergestellt werden. Auch bei dieser Ausführungsform verbleibt zwischen Polstück 5433 und Anker 5434 selbst in der ersten Endlage A1 des Ankers der radial außenliegende erste Spalt SA und der radial innliegende zweite Spalt SI bestehen, welche beide sowohl mit den Strömungskanälen 54341 als auch untereinander über die Strömungskanäle 54341 fluidisch verbunden sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind der innere Spalt SI und der äußere Spalt SA zirkulär umlaufend ununterbrochen.
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In einer alternativen Ausführungsform gemäß der 6a bis 6d wird der Absatz 5437 als ein separates ringförmiges Teil realisiert, welches in einer am Polstück 5433 ausgebildeten ebenso ringförmigen Nut 5438 angeordnet und dort befestigt ist. Das ringförmige Teil ragt dabei über die dem Anker 5434 zugewandte Seitenfläche des Polstücks 5433 hinaus in den Zwischenraum zwischen Anker 5434 und Polstück 5433, wodurch der Anker 5434 in der ersten Endlage A1 lediglich mit dem separaten Teil in Kontakt kommt. Bezüglich der Dimensionierung und Lage des ringförmigen Teils wird auf die Ausführungen zu den 4a bis 4d verwiesen, insbesondere auf die Ausführungen zur Ausgestaltung des ringförmigen Absatzes am Polstück 5433. Diese gelten in analoger Weise.
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Wie in den 7a bis 7d zu sehen ist, kann der Anschlag 5437 auch als separates Teil auf Seiten des Ankers 5434 ausgeführt werden. Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 6a bis 6d liegt darin, dass das separate ringförmige Teil nun in einer auf der dem Polstück 5433 zugewandten Seitenfläche des Ankers ausgebildeten Nut 5438 angeordnet und befestigt ist. Ansonsten gelten die Ausführungen zu den 6a bis 6d in analoger Weise.
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Vorteil dieser Ausgestaltungen des Anschlags 5437 als separates Teil ist darin zu sehen, dass ein weiterer Freiheitsgrad hinsichtlich der Materialwahl zur Verfügung steht. Je nach Bedarf kann dieses Teil härtere oder weichere Materialeigenschaften als der Träger (Polstück 5433 oder Anker 5434).
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In einer Ausgestaltung gemäß den 8a bis 8c kann der Anschlag 5437 auch als ein separates Teil ausgebildet sein, welches einen zentralen ringförmigen Abschnitt 54371 und mehrere fingerartige Elemente 54372 aufweist, welche sich von dem ringförmigen Abschnitt 54371 radial nach außen erstrecken. Dieses Teil ist in 8a dargestellt. 8b ist eine Frontalansicht des Teils vor dem Anker 5434. Das separate Teil ist zwischen Polstück 5434 und Anker angeordnet (siehe 8c), wobei der linke Teil der 8c eine Querschnittsansicht von Anker 5434 und Anschlag 5437 entlang der Linie A-A in 8b darstellt. Dabei ist der ringförmige Abschnitt 54371 so bemessen, dass er die Strömungskanäle 54341 des Ankers 5434 teilweise überdeckt, jedoch in der ersten Endlage A1 sowohl der radial außenliegend erste Spalt SA und der radial innenliegende zweite Spalt SI zwischen Polstück 5433 und Anker 5434 verbleiben (siehe 8b). Die fingerartigen Elemente 54372 erstrecken sich vom ringförmigen Abschnitt 54371 radial nach außen bis zur Begrenzungswand des Aufnahmeraums 5432 (siehe 8c). Auf diese Weise kommt es zu einer Selbstzentrierung des Teils im Aufnahmeraum 5432. Die fingerartigen Elemente 54372 sind dabei umfänglich derart am ringförmigen Abschnitt 54371 angeordnet, dass sie umfänglich zwischen den Strömungskanälen 54341 angeordnet sind und diese nicht überdecken. Das separate Teil kann zusätzlich am Polstück 5433 oder am Anker 5434 befestigt sein, z.B. mittels eine Klebeverbindung.
