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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Förderpumpe,
insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine,
mit einem Pumpengehäuse und
einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung,
mit deren Hilfe die von der Förderpumpe
geförderte
Fluidmenge eingestellt werden kann.
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Eine
derartige Förderpumpe
ist aus der
DE 199
38 504 A1 bekannt. Bei dieser handelt es sich um eine Einzylinder-Hochdruckpumpe zur
Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen.
Mit Hilfe einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung kann ein
Einlassventil der Förderpumpe
auch während
eines Fördertaktes
eines Kolbens der Förderpumpe
zwangsweise offengehalten werden. Hierzu wird ein Ventilelement des
Einlassventils von einem Stößel der
Betätigungseinrichtung
beaufschlagt. Die Betätigungseinrichtung selbst
ist in einem eigenen Gehäuse
gekapselt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Förderpumpe der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, dass sie preiswerter hergestellt und mit
ihr auch bei hohen Drehzahlen der Förderpumpe die geförderte Fluidmenge
präzise
eingestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Förderpumpe der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung
in das Pumpengehäuse
so integriert ist, dass ein Magnetkreis der Betätigungseinrichtung wenigstens
durch einen Bereich des Pumpengehäuses geschlossen wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Ein
erster Vorteil der erfindungsgemäßen Förderpumpe
besteht darin, dass sie preiswert hergestellt werden kann, da für die Herstellung
der Betätigungseinrichtung
ein vergleichsweise geringer Materialeinsatz erforderlich ist. Grund
hierfür
ist die Tatsache, dass erfindungsgemäß ein Teil des Magnetflusses,
welcher für
die elektromagnetische Betätigung
der Betätigungseinrichtung
erzeugt werden muss, nicht in der Betätigungseinrichtung selbst, sondern
im Gehäuse
der Förderpumpe
geführt
wird. Dies hat aber noch einen zweiten Vorteil: Die erfindungsgemäße Förderpumpe
baut kleiner und kann daher leichter beispielsweise in einer Brennkraftmaschine
eingebaut werden.
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Ferner
können
mit der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
vergleichsweise kurze Schaltzeiten realisiert werden. Hierunter
versteht man jene Zeit, mit der die Betätigungseinrichtung von einer
Schaltstellung in eine andere Schaltstellung betätigt werden kann. Kurze Schaltzeiten
sind beispielsweise bei Brennkraftmaschinen von Vorteil, welche
hohe Drehzahlen aufweisen können:
Da die üblichen
Förderpumpen
direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben werden, stehen bei
solchen hohen Drehzahlen nur kurze Zeiträume für das Schalten der Betätigungseinrichtung
zur Verfügung.
Problematisch sind insbesondere die bei Brennkraftmaschinen mit
Abgasturbolader möglichen
hohen Drehzahlen. Bei diesen muss mit Drehzahlen bis zu 9000 Umdrehungen
pro Minute gerechnet werden. Bei einer Hochdruckpumpe mit einem
so genannten Dreifachnocken, also drei Hüben pro Umdrehung, ergibt sich
eine Periodendauer bei diesen Drehzahlen von 4,6 ms. Mit der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, auch
innerhalb einer solch kurzen Periodendauer sicher zu schalten.
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Die
kurzen Schaltzeiten ergeben sich deshalb, da durch die starke Integration
der Betätigungseinrichtung
in die Förderpumpe
nur vergleichsweise geringe Distanzen zwischen der Erzeugung der
elektromagnetischen Kraft und dem Angriffsort überbrückt werden müssen, was
eine geringere Massenträgheit
der hierzu verwendeten Teile zur Folge hat, was schließlich wiederum
hohe Beschleunigungen und in der Folge kurze Schaltzeiten bewirkt.
Durch die Einbeziehung des Förderpumpengehäuses zur Schließung des
Magnetkreises wird darüber
hinaus eine vergleichsweise verlustfreie Führung des Magnetflusses ermöglicht,
was den Wirkungsgrad der Betätigungseinrichtung
und somit letztlich auch die Schaltzeiten günstig beeinflusst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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In
einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Betätigungseinrichtung
ein Bügelelement
aus einem magnetischen Material umfasst, welches so angeordnet und
mit dem Pumpengehäuse
so verbunden ist, dass es zum Rückschluss
des Magnetkreises zumindest beiträgt. Diese Weiterbildung ist
kostengünstig
und einfach herzustellen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Betätigungseinrichtung
auf der dem Pumpengehäuse
zugewandten Seite eines Magnetankers ein Verbindungselement für den Anschluss
an das Pumpengehäuse
und auf der von dem Pumpengehäuse
abgewandten Seite des Magnetankers ein Ankergegenelement aufweist,
wobei das Verbindungselement und das Ankergegenelement über ein
Hülsenelement
aus einem nichtmagnetischen beziehungsweise dielektrischen Material
miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird der Magnetanker
optimal in den Magnetkreis eingebunden.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement
mit dem Hülsenelement,
und das Hülsenelement
mit dem Ankergegenelement verschweißt, und alle drei Elemente
zumindest Teil einer vorab montierten hydraulischen Baugruppe sind.
Durch die Verschweißung
wird eine gute Fluiddichtheit ermöglicht, und die Vorabmontage
erleichtert insgesamt den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Förderpumpe.
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In
nochmaliger Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement
mit dem Pumpengehäuse
verschweißt
ist. Auch hierdurch wird eine gute Fluiddichtheit des Systems erreicht.
Zur Positionierung ist es dabei vorteilhaft, wenn die Elemente jeweils
zunächst
mit einer Pressverbindung zueinandergefügt werden. Vorteilhaft ist es
dabei ferner, wenn das Verbindungselement so positioniert wird,
dass ein bestimmter Öffnungshub des
Einlassventils eingestellt wird, der sich ergibt, wenn das Betätigungselement
am Anschlag anliegt.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Ankergegenelement wenigstens
mittelbar einen Anschlag für
ein Betätigungselement
der Betätigungseinrichtung
bildet und mit der dielektrischen Hülse auf Maß verbunden ist, derart, dass
hierdurch die eine Endlage des Betätigungselements eingestellt
wird. Eine präzise
Einstellung einer Endlage des Betätigungselements schafft reproduzierbare
Bedingungen und steigert die Präzision
bei der Einstellung der Fördermenge
der Förderpumpe.
Durch die gegebenenfalls vorhandene Doppelfunktion des Ankergegenelements,
nämlich
einerseits Leitung des Magnetflusses und andererseits Begrenzung
des Bewegungswegs des Betätigungselements,
wird ebenfalls Material gespart, was die Kosten reduziert und die Baugröße verringert.
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Wenn
die Betätigungseinrichtung
eine Magnetspule aus Messing umfasst, kann der Temperatureinfluss
auf die Schaltzeit der Betätigungseinrichtung minimiert
werden. Dies hängt
damit zusammen, dass der spezifische Widerstand von Messing weniger stark
von der Temperatur abhängt
als beispielsweise jener von Kupfer.
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Vorteilhaft
ist auch jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Förderpumpe, bei welcher die
Betätigungseinrichtung
eine separate elektrische Baugruppe aufweist. Hierdurch wird die
Herstellung der Förderpumpe
nochmals vereinfacht, da die elektrische Baugruppe vorab zusammengestellt
werden kann.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die elektrische Baugruppe
durch ein Bügelelement
am Pumpengehäuse
gehalten wird. Dieses Bügelelement
kann gegebenenfalls jenes sein, welches eingangs erwähnt worden
war und welches zum Rückschluss
des Magnetkreises dient. Durch ein solches Bügelelement ist bei geringem Materialeinsatz und
leichter Herstellbarkeit eine sichere Befestigung der elektrischen
Baugruppe gewährleistet.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Baugruppe in
Einbaulage durch ein Vorspannelement vorgespannt wird. Hierdurch
werden Fertigungstoleranzen ausgeglichen, was die Herstellkosten
senkt.
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Eine
andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Förderpumpe zeichnet
sich dadurch aus, dass ein Betätigungselement
der Betätigungseinrichtung
an einem Ventilelement der Förderpumpe
an einem Ort angreift, der bezüglich
des Ventilelements außermittig
liegt. Hierdurch wird die für
eine Betätigung
des Ventilelements von der Betätigungseinrichtung
aufzubringende Kraft reduziert. Bei einer Betätigung durch das Betätigungselement
stellt sich das Ventilelement aufgrund des außermittigen Angriffes in eine
Schieflage, in welcher es sich nicht nur am Betätigungselement der Betätigungseinrichtung,
sondern beispielsweise auch an einem gehäuseseitigen Bereich abstützt. Hierdurch
teilen sich die Haltekräfte
zum einen auf diesen gehäuseseitigen
Bereich und zum anderen auf das Betätigungselement auf. Somit kann
die Betätigungseinrichtung
kleiner ausgelegt werden, was letztlich auch kürzere Schaltzeiten zur Folge
hat.
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Für jenen
Fall, dass das Betätigungselement dann,
wenn die elektromagnetische Betätigungseinrichtung
stromlos ist, das Ventilelement mittels Federkraft in eine geöffnete Stellung
drückt,
kann hierzu eine kleinere Feder vorgesehen sein, welche die Baugröße der Betätigungseinrichtung
nochmals reduziert. Darüber
hinaus müssen
bei der Betätigung des
Betätigungselements
kleinere Federkräfte überwunden
werden, was ebenfalls den Schaltzeiten zugute kommt.
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Eine
Realisierung eines derartigen außermittigen Angriffspunkts
kann darin bestehen, dass die Längsachse
des Betätigungselements
gegenüber
einer Ebene des Ventilelements in einem Winkel ungleich 90° steht. Alternativ
oder zusätzlich
hierzu ist es möglich,
dass die Längsachse
des Betätigungselements
gegenüber
der Mitte des Ventilelements versetzt angeordnet ist. Beides ist
leicht zu realisieren.
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Vorgeschlagen
wird ferner, dass zwei an die beiden Stirnseiten eines Magnetankers
angrenzende Räume über eine
Fluidverbindung miteinander verbunden sind. Dies schafft eine Druckentlastung
dieser Räume,
was ebenfalls schnellere Schaltzeiten ermöglicht.
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Dabei
kann die Fluidverbindung mindestens eine vorzugsweise spiralförmige Nut
in der Mantelfläche
des Magnetankers umfassen. Mit einer solchen spiralförmigen Nut
wird die Symmetrie des Magnetankers nicht oder zumindest nicht wesentlich
beeinflusst.
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Analog
hierzu wird vorgeschlagen, dass die dem Pumpengehäuse und
dem Magnetanker zugewandten Seiten des Verbindungselements über eine Fluidverbindung
miteinander verbunden sind. Dies kann beispielsweise durch eine
Mehrzahl axialer Bohrungen im Verbindungselement geschehen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Förderpumpe sieht vor, dass die
Betätigungseinrichtung
ein erstes Anschlagelement aufweist, an dem das von einem Einlassventil
der Förderpumpe
abgewandte Ende eines Betätigungselements
der Betätigungseinrichtung
bei seiner Bewegung in Anlage kommt, und das mittels einer Punktschweißung befestigt
ist. Dies erhöht
nochmals die Präzision
bei der Positionierung der Endlage des Betätigungselements, da für das Anschlagelement
ein Werkstoff mit entsprechend optimalen Eigenschaften gewählt werden
kann. Zur Aufnahme von Anschlagkräften ist eine einfach aufzubringende
Punktschweißung
für die
Fixierung ausreichend.
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Die
Betätigungseinrichtung
kann auch ein zweites Anschlagelement umfassen, welches in eine Führung eines
Betätigungselements
der Betätigungseinrichtung
integriert ist und den Hub des Betätigungselements zu einem Einlassventil
der Förderpumpe
hin begrenzt. Somit kann ohne maßgeblichen zusätzlichen
Aufwand auch diese Endlage des Betätigungselements präzise eingestellt
werden.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher
erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
von Komponenten einer Brennkraftmaschine mit einer Förderpumpe
und einer Betätigungseinrichtung;
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2 einen Teilschnitt durch
ein erstes Ausführungsbeispiel
der Förderpumpe
und der Betätigungseinrichtung
von 1;
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3 einen Teilschnitt durch
eine hydraulische Baugruppe der Betätigungseinrichtung von 2;
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4 einen Schnitt durch eine
elektrische Baugruppe der Betätigungseinrichtung
von 2;
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5 eine perspektivische Darstellung
eines Magnetankers der hydraulischen Baugruppe von 3;
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6 eine perspektivische Darstellung
eines Verbindungselements der hydraulischen Baugruppe von 3;
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7 eine Darstellung ähnlich 2 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels;
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8 eine Darstellung ähnlich 2 eines nochmals abgewandelten
Ausführungsbeispiels;
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9 eine Darstellung ähnlich 2 einer nochmals anderen
Ausführungsform;
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10 einen Teilschnitt durch
eine hydraulische Baugruppe der Betätigungseinrichtung von 9;
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11 einen Schnitt durch eine
elektrische Baugruppe der Betätigungseinrichtung
von 9;
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12 eine perspektivische
Darstellung eines Magnetankers der hydraulischen Baugruppe von 10;
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13 eine perspektivische
Darstellung eines Verbindungselements der hydraulischen Baugruppe
von 10;
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14 einen Teilschnitt durch
einen Teil der Baugruppe von 10 zur
Erläuterung
des Zusammenbaus;
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15 eine Darstellung ähnlich 9 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels;
und
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16 eine Darstellung ähnlich 9 eines nochmals abgewandelten
Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 trägt eine Brennkraftmaschine
insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst eine Vorförderpumpe 12,
welche den Kraftstoff aus einem Behälter 14 zu einer Hochdruckpumpe 16 hin
fördert. Diese
komprimiert den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn
zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 18, in der der Kraftstoff
unter hohem Druck gespeichert ist. An die Kraftstoff-Sammelleitung 18 sind mehrere
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 20 angeschlossen,
die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 22 einspritzen.
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Die
Hochdruckpumpe 16 wird auf in 1 nicht dargestellte Art und Weise direkt
von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 angetrieben. Bei
ihr handelt es sich, wie weiter unten noch erläutert wird, um eine Einzylinder-Kolbenpumpe. Zur
Einstellung der Fördermenge
der Hochdruckpumpe 16 ist an diese eine elektromagnetische
Betätigungseinrichtung 24 angebaut,
welche von einem Steuer- und Regelgerät 26 angesteuert wird.
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Im
vorliegenden Fall besonders relevante Komponenten werden nun unter
Bezugnahme auf die 2 bis 6 erläutert:
Dia Hochdruckpumpe 16 umfasst
ein Pumpengehäuse 28,
in dem ein Förderkolben 30 hin-
und herbeweglich aufgenommen ist. Der Förderkolben 30 begrenzt
einen Förderraum 32,
in den der Kraftstoff bei einem Saughub des Förderkolbens 30 über einen Einlass 34 und
ein Einlassventil 36 gelangt. Ein Auslasskanal 38 führt vom
Förderraum 32 zu
einem nicht dargestellten Auslassventil und weiter zur Kraftstoff-Sammelleitung 18.
Beim Einlassventil 36 handelt es sich um ein federbelastetes
Rückschlagventil mit
einer Ventilfeder 40, einem scheibenförmigen Ventilelement 42 und
einem ringförmigen
Ventilsitz 44. Die Betätigungseinrichtung 24 ist
bei dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
koaxial zu einer Mittelachse 46 des Ventilelements 42 angeordnet.
Sie umfasst eine hydraulische Baugruppe 48 (vergleiche 3) und eine elektrische
Baugruppe 50 (vergleiche 4).
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Die
hydraulische Baugruppe 48 umfasst ein rohrförmiges Verbindungselement 52 (vergleiche 6), auf dessen in Einbaulage
vom Einlassventil 36 abgewandtes Ende ein Hülsenelement 54 im Presssitz
aufgeschoben ist. In einer Längsbohrung 56 des
Verbindungselements 52 ist an dem in Einbaulage dem Einlassventil 36 zugewandten
Ende ein Führungsring 58 im
Fresssitz aufgenommen, in dem ein stößelartiges Betätigungselement 60 geführt ist. Das
Betätigungselement 60 erstreckt
sich über
die beiden Enden des Verbindungselements 52 hinaus. Auf
seinen vom Einlassventil 36 abgewandten Endbereich ist
ein zylindrischer Magnetanker 62 (vergleiche 5) aufgeschoben und ebenfalls
im Presssitz befestigt. Auf der äußeren Mantelfläche des
Magnetankers 62 ist, wie aus 5 ersichtlich
ist, eine spiralförmige
Nut 63 vorhanden, welche von einer Stirnseite des Magnetankers 62 zur
gegenüberliegenden
Stirnseite führt.
Zwischen dem Magnetanker 62 und dem Führungsring 58 ist
eine Druckfeder 64 verspannt.
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Das
vom Verbindungselement 52 abgewandte Ende des Hülsenelements 54 ist
durch einen Deckelbereich 66 verschlossen. Ein scheibenförmiges Anschlagteil 68 ist
im Hülsenelement 54 in
unmittelbarer Nähe
zum Deckelbereich 66 aufgenommen. Das Betätigungselement 60 steht
mit seinem vom Einlassventil 36 abragenden Erde etwas über den Magnetanker 62 hinaus.
Daher wird in der in den 2 und 3 dargestellten Ruhelage
das Betätigungselement 60 von
der Druckfeder 64 gegen das Anschlagteil 68 beaufschlagt.
Im Verbindungselement 52 sind in dessen Längsrichtung
verlaufende Bohrungen 70 vorhanden, welche die beiden Endseiten
(ohne Bezugszeichen) des Verbindungselements 52 fluidisch
miteinander verbinden.
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Die
elektrische Baugruppe 50 (4)
umfasst einen Spulenträger 72 und
eine Magnetspule 74. Die Wicklung der Magnetspule 74 ist
aus Messing hergestellt. Spulenträger 72 und Magnetspule 74 sind
mit Kunststoff 76 umspritzt. Die Integration der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 24 in die
Hochdruckpumpe 16 erfolgt folgendermaßen:
Zunächst wird
die hydraulische Baugruppe 48 vormontiert. Hierzu wird
der Magnetanker 62 mit dem Betätigungselement 60 gefügt, welches
dann in die Längsbohrung 56 des
Verbindungselements 52 eingebracht wird. Dann wird die
Druckfeder 64 auf das Betätigungselement 60 geschoben
und schließlich der
Führungsring 58 in
die Längsbohrung 56 eingebracht.
Durch eine entsprechende Positionierung des Führungsrings 58 wird
letztlich die Federkraft der Druckfeder 64 eingestellt.
Dann wird das Anschlagteil 68 in das Hülsenelement 54 eingelegt
und durch eine Punktschweißung 78 befestigt.
Jetzt wird das Hülsenelement 54 so
auf Maß auf
das Verbindungselement 52 aufgeschoben, dass sich ein gewünschter
möglicher
Hub des Betätigungselements 60 ergibt.
Zwischen dem Verbindungselement 52 und dem Hülsenelement 54 ist
eine Presspassung vorgesehen.
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Zusätzlich werden
diese beiden Teile aber auch durch eine Schweißung 8G miteinander
verbunden. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass der Magnetanker 62 einerseits
im Hülsenelement 54 geführt ist
und andererseits am Verbindungselement 52 anschlagen kann.
Zur Verschleißreduzierung
ist daher am Magnetanker 62 und am Verbindungselement 52 an
den entsprechenden Stellen eine Chromschicht (nicht dargestellt)
vorgesehen. Durch diese Chromschicht wird darüber hinaus zwischen diesen
beiden Elementen ein axialer Restluftspalt geschaffen.
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Nach
der Montage des Einlassventils 36 im Pumpengehäuse 28 wird
die vormontierte hydraulische Baugruppe 48 am Pumpengehäuse 28 befestigt.
Hierzu wird ein Verbindungsbereich 82 des Verbindungselements 52 im
Presssitz in einer Aufnahmeöffnung 84 des
Pumpengehäuses 28 positioniert, und
zwar derart, dass sich bei einer Betätigung des Betätigungselements 60 eine
gewünschte Öffnungsbewegung
des Ventilelements 42 des Einlassventils 36 ergibt
und bei nicht betätigtem
Betätigungselement 60 das
Einlassventil 36 geschlossen ist. Dabei versteht sich,
dass der Öffnungshub
des Ventilelements 42 des Einlassventils 36 maßgeblich
durch die maximal zulässige
hydraulische Strömungskraft
bestimmt wird, die am Ventilelement 42 beim Betrieb angreift.
Um Dichtheit nach außen
zu gewährleisten, wird
nun das Verbindungselement 52 durch eine Schweißung 86 mit
dem Pumpengehäuse 28 verschweißt.
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Die
ebenfalls vormontierte elektrische Baugruppe 50 wird nun
auf die hydraulische Baugruppe 48 aufgeschoben. Dann wird
ein bügelförmiges Befestigungselement 88 auf
die elektrische Baugruppe 50 aufgeschoben und mit dem Pumpengehäuse 28 verschweißt (Bezugszeichen 90).
Das bügelförmige Befestigungselement 88 ist
aus einem Werkstoff hergestellt, welcher magnetische Eigenschaften
besitzt. Gleiches gilt auch für
das Pumpengehäuse 28. Über das
Verbindungselement 52, den Magnetanker 62, das
bügelförmige Befestigungselement 88 und
das Pumpengehäuse 28 wird
so im Betrieb ein geschlossener Magnetkreis 91 geschaffen
(dieser ist in der Figur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet). Zum
Toleranzausgleich und zum Ausgleich von Wärmedehnungen ist zwischen der
elektrischen Baugruppe 50 und dem Pumpengehäuse 28 ein
Federelement 92 verspannt.
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Die
Hochdruckpumpe 16 und die Betätigungseinrichtung 24 arbeiten
folgendermaßen:
Wenn
an der Magnetspule 74 kein Strom anliegt, befindet sich
das Betätigungselement 60 in
der in 2 gezeigten Endlage,
in der es am Anschlagteil 68 anliegt. In diesem Zustand
wird die Stellung des Ventilelements 42 des Einlassventils 36 allein
durch die Druckunterschiede zwischen dem Förderraum 32 und dem
Einlass 34 beeinflusst. Somit wird von der Hochdruckpumpe 16 bei
jedem Förderhub
des Förderkolbens 30 die
maximal mögliche
Kraftstoffmenge gefördert.
Soll pro Förderhub
eine geringere Kraftstoffmenge gefördert werden, wird während eines Förderhubs
die Magnetspule 74 erregt. Hierdurch wird am Magnetanker 62 eine
Kraft erzeugt, durch die das Betätigungselement 60 entgegen
der Kraft der Druckfeder 64, der Ventilfeder 40 und
der am Ventilelement 42 angreifenden hydraulischen Kräfte beaufschlagt
wird. In der Folge wird das Einlassventil 36 auch während eines
Förderhubs zumindest
zeitweise offengehalten, so dass der Kraftstoff nicht zur Kraftstoff-Sammelleitung 18,
sondern zurück
zum Einlass 34 gefördert
wird.
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In 7 ist eine alternative Ausführungsform einer
Hochdruckpumpe 16 dargestellt. Dabei tragen solche Elemente
und Bereiche, welche äquivalente Funktionen
zu Elementen und Bereichen der in den 2 bis 6 dargestellten Hochdruckpumpe
aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im
Detail erläutert.
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Im
Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmeöffnung 84 für die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung 24 nicht
koaxial zur Mittelachse des Ventilelements 46, sondern
gegenüber
dieser seitlich um S versetzt. Somit greift das Betätigungselement 60 am
Ventilelement 42 des Einlassventils 36 außermittig
an. Bei erregter Magnetspule 74 wird hierdurch das Ventilelement 42 schräg geöffnet, und
es liegt in der zwangsweise geöffneten
Stellung zum einen an dem Betätigungselement 60 und
zum anderen am ringförmigen Ventilsitz 44 auf.
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In
die gleiche Richtung zielt die in 8 dargestellte
Ausführungsform.
Auch hier gilt, dass solche Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent
sind zu Elementen und Bereichen der in den 2 bis 7 dargestellten
Ausführungsbeispiele,
die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind.
Bei dem in 8 dargestellten
Ausführungsbeispiel
steht die Längsachse
des Betätigungselements 60 gegenüber einer
Ebene, in welcher das Ventilelement 42 in geschlossenem
Zustand liegt, in einem Winkel W, welcher ungleich 90° ist. Auch
hierdurch wird ein außermittiger
Angriffspunkt des Betätigungselements 60 am
Ventilelement 42 des Einlassventils 36 geschaffen.
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Bei
den in den 2 bis 8 dargestellten Hochdruckpumpen 16 war
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 24 so
ausgebildet, dass bei nicht erregter Magnetspule 74, also
im stromlosen Zustand, die Stellung des Ventilelements 42 des
Einlassventils 36 vor der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 24 nicht
beeinflusst war. Eine derartige elektromagnetische Betätigungseinrichtung 24 wird
auch als "stromlos
geschlossen" bezeichnet.
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Im
Zusammenhang mit den 9 bis 15 werden nachfolgend Ausführungsformen
von Hochdruckpumpen 16 erläutert, bei denen die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung 24 stromlos
offen" ist, bei
welcher also bei nicht erregter Magnetspule 74 das Ventilelement 42 des
Einlassventils 36 vom Betätigungselement 60 in
die geöffnete
Stellung gedrückt
wird. Dabei gilt ebenfalls, dass solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente
Funktionen zu Elementen und Bereichen der in den 2 bis 8 dargestellten
Ausführungsbeispiele
aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals
im Detail erläutert
sind.
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Zunächst fällt auf,
dass am Verbindungselement 52 an seinem dem Einlassventil 36 zugewandten
Ende ein nach radial innen weisender Bund 94 vorhanden
ist, an dem sich der Führungsring 58 abstützt. Ferner
hat das Betätigungselement 60 im
Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bei der in 9 gezeigten Hochdruckpumpe 16 einen
Zentralabschnitt 96 mit größerem Durchmesser als seine
beiden Endabschnitte 98 beziehungsweise 100. Auf
der vom Einlassventil 36 abgewandten Seite des Magnetankers 62 ist
ein zylindrisches Ankergegenstück 102 vorhanden,
welches mit dem Hülsenelement 54 verschweißt ist.
Das vom Einlassventil 36 abgewandte Ende 100 des Betätigungselements 60 ist
in einem Sackloch 104 des Ankergegenstücks 102 aufgenommen,
in welches ein topfförmiges
Anschlagteil 68 eingesetzt ist.
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Zwischen
dem Anschlagteil 68 und einem zwischen dem Endabschnitt 100 und
dem Zentralabschnitt 96 des Betätigungselements 60 gebildeten Absatz
(ohne Bezugszeichen) ist die in Öffnungsrichtung
des Einlassventils 36 wirkende Druckfeder 64 verspannt.
Das bügelförmige Befestigungselement 88 ist
bei dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
direkt mit dem Ankergegenstück 102 verschweißt (Bezugszeichen 105).
Somit wird der Magnetkreis 91 durch das Ankergegenstück 102,
das bügelförmige Befestigungselement 88,
das Pumpengehäuse 28,
das Verbindungselement 52 und den Magnetanker 62 geschlossen.
Da wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen das Hülsenelement 54 aus
einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist, wird der Magnetfluss
bei erregter Magnetspule 74 vollständig über den Magnetanker 62 geleitet.
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Im
Betrieb der Hochdruckpumpe 16 bleibt die Magnetspule 74 zur
Erzielung einer maximalen Förderleistung
erregt. Wenn die Förderleistung
reduziert werden soll, wird die Magnetspule 74 kurzzeitig
entregt. Hierdurch wird das Betätigungselement 60 durch
die Druckfeder 64 gegen die Kraft der Ventilfeder 40 und
gegen die hydraulische Kraft am Ventilelement 42 in Öffnungsrichtung
bewegt, wodurch das Ventilelement 42 vom Ventilsitz 44 abhebt.
Als Anschlag in Öffnungsrichtung
fungiert dabei der Führungsring 58,
welcher in diesem Falle mit einem zwischen dem linken Endabschnitt 98 und
dem Zentralabschnitt 96 des Betätigungselements 60 gebildeten Absatz
(ohne Bezugszeichen) zusammenarbeitet.
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Die
Montage der hydraulischen Baugruppe 48 erfolgt dadurch,
dass zunächst
der Führungsring 58 am
Verbindungselement 52 und anschließend das Hülsenelement 54 am
Verbindungselement 52 befestigt wird. Dann wird das Anschlagteil 68 im
Ankergegenstück 102 eingepresst
und die Druckfeder 64 in das Anschlagteil 68 eingelegt.
Zur Einstellung des axialen Restluftspalts zwischen dem Magnetanker 62 und
dem Ankergegenstück 102 müssen das
Betätigungselement 60 zusammen
mit dem Magnetanker 62 einerseits und das Ankergegenstück 102 mit
dem mit ihm verbundenen Anschlagteil 68 andererseits gepaart
werden.
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Diese
Paarung kann, wie aus 14 ersichtlich
ist, unter Verwendung einer Abstandsscheibe 106 erfolgen,
die beim Zusammenbau des Magnetankers 62 auf das Betätigungselement 60 zwischen
Magnetanker 62 und Ankergegenstück 102 gelegt wird.
Die Dicke dieser Abstandsscheibe 106 entspricht dann dem
Restluftspalt. Möglich
wäre es auch,
den Abstand zwischen einer Anschlagfläche (ohne Bezugszeichen) des
Anschlagteils 68 und der entsprechenden Fläche des
Ankergegenstücks 102 zu
messen und anschließend
den Magnetanker 62 auf das Betätigungselement 60 auf
Maß zu
fügen.
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Die
hydraulische Baugruppe 48 wird komplettiert, indem das
Ankergegenstück 102 mit
dem Betätigungselement 60 und
dem Magnetanker 62 in das Hülsenelement 54 eingesetzt
und mit diesem verschweißt
wird. Dabei wird zur Einstellung eines gewünschten Hubs des Betätigungselements 60 das Ankergegenstück 102 auf
Maß in
das Hülsenelement 54 eingefügt. Vorzugsweise
ist hierzu eine Presspassung vorgesehen. Das Hülsenelement 54 wird
einerseits mit dem Verbindungselement 52 und andererseits
mit dem Ankergegenstück 102 in 80 dicht
verschweißt.
Anschließend
wird die hydraulische Baugruppe 48 in die entsprechende Aufnahmeöffnung 84 im
Pumpengehäuse 28 eingeführt und
in 86 verschweißt.
Dann wird die elektrische Baugruppe 50 montiert und der
Bügel 88 in 90 und 105 angeschweißt.
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Die
in den 15 und 16 gezeigten Abwandlungen
der in 9 gezeigten Hochdruckpumpe
unterscheiden sich von dieser durch die gleichen Merkmale, durch
die sich die in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiele
von der in 2 gezeigten Hochdruckpumpe 16 unterscheiden.
Die obigen Ausführungen
bezüglich
funktionsäquivalenter
Elemente und Bereiche gelten entsprechend.