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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung.
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Hintergrund
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Elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen werden oft verwendet, um die Einspritzung von Brennstoff in einen Verbrennungsmotor zu steuern. In einem Beispiel wird Brennstoff zur Pumpkammer einer Brennstoffeinspritzvorrichtung geliefert, und ein Stößelkolben (der ansprechend auf die Drehung einer Nockenanordnung bewegt werden kann) drückt Brennstoff aus der Pumpkammer. Wenn ein Elektromagnet innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung aktiviert wird, wird ein Steuerventil geschlossen, welches die Pumpkammer mit einem Niederdruck-Tank verbindet, und Brennstoff aus der Pumpkammer wird zur Spitze der Brennstoffeinspritzvorrichtung, durch eine Brennstoffdüse und darauf folgend in die Brennkammer eines Motors gepresst. Wenn jedoch der Elektromagnet deaktiviert wird, bleibt das Steuerventil offen, und Brennstoff aus der Pumpkammer wird in den Niederdruck-Tank gedrückt, anstatt zur Brennstoffdüse und in die Brennkammer geleitet zu werden.
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Wie in 1 gezeigt, kann eine Elektromagnetbetätigungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, einen Stator 5 mit einem äußeren Pol 5a und einem inneren Pol 5b aufweisen und kann eine Spule 7 haben, die um den inneren Pol 5b zwischen dem inneren Pol 5b und dem äußeren Pol 5a angeordnet ist. Der Stator 5 und die Spule 7 können in der Bohrung eines Statorgehäuses 8 angeordnet sein. Eine Hochdruck-Strömungsmittelbohrung 9 kann durch das Gehäuse 8 zur Übertragung von Strömungsmittel aus der (nicht gezeigten) Pumpkammer zu der (nicht gezeigten) Düse der Brennstoffeinspritzvorrichtung geformt sein, und zwar zur darauf folgenden Einspritzung in die Brennkammer des Motors.
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Verschiedene Verbesserungen an Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses sind in der Vergangenheit vorgenommen worden. Beispielsweise sind verschiedene geometrische Konfigurationen für innere und äußere Pole eines Stators mit der Absicht vorgeschlagen worden, die Polfläche zu vergrößern, um dadurch die Betätigungskraft zu steigern. Wenn jedoch die inneren und äußeren Polabmessungen vergrößert oder modifiziert werden, können komplexe Geometrien für den Stator und das Statorgehäuse erforderlich sein - beispielsweise um (i) erwünschte Außenabmessungen eines Produktes beizubehalten und/oder (ii) sicherzustellen, dass der Hochdruck-Strömungsmitteldurchlassweg 9 innerhalb des Gehäuses 8 durch ausreichend hochfestes Gehäusematerial getragen wird, um ein Hochdruck-Strömungsmittel durch das Gehäuse 8 zu übertragen, ohne dass dieses bricht. Während verschiedene geometrische Konfigurationen für die inneren und äußeren Pole, Spulen und Statorgehäuse in der Vergangenheit vorgeschlagen wurden, können darüber hinaus gesteigerte Kosten, die mit der Herstellung von solchen Geometrien assoziiert sind, andere erreichte Ziele überwinden bzw. zunichte machen.
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DE 697 14 388 T2 bezieht sich auf einen elektromagnetischen Betätiger, der für den Gebrauch bei der Steuerung des Betriebs eines Ventils als ein Teil einer Ausrüstung für die Brennstoffeinspritzung geeignet ist. Ein Ventil, das solch einen elektromagnetischen Betätiger enthält, kann eingesetzt werden bei der Steuerung des Betriebs einer Einspritzvorrichtung, die für den Einsatz bei der Brennstoffzufuhr zu einem Zylinder einer damit verbundenen internen Verbrennungsmaschine bestimmt ist. Es wird eine Anordnung eines elektromagnetischen Stellglieds offenbart, die enthält; ein Statorgehäuse, das eine darin vorgesehene Nut aufweist, einen Statorkern, der innerhalb der Nut angeordnet ist und eine Wicklung trägt, und einen Anker, die im Gebrauch beweglich ist unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes, das von dem Statorkern und der Wicklung erzeugt wird, wobei die besagte Nut sich quer über den gesamten Durchmesser des Statorgehäuses erstreckt.
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DE 199 23 550 A1 offenbart einen Elektromagnet-Aktuatoraufbau, der eine in einem Aktuatorgehäuse angeordnete Elektromagnetstatoreinheit sowie ein Mittel zum Reduzieren der Kraftlinienstreuung aufweist, das die Kraftlinienstreuung in das Gehäuse minimiert und dadurch die Anziehungskraft maximiert sowie die Ansprechzeit verkürzt. Das Mittel zum Reduzieren der Kraftlinienstreuung umfaßt einen Schlitz, der in dem Gehäuse neben jeder äußeren Fläche von Elektromagnetstator-Polelementen gebildet ist, wodurch eine metallische Gehäusewand vermieden wird, in die eine Streuung erfolgen kann. Die Schlitze ermöglichen es auch, daß die Querschnittsfläche der Polelemente maximiert wird, wodurch die zur Verfügung stehende Anziehungskraft vergrößert wird. Die Elektromagnetstatoreinheit benötigt nur ein einziges Gehäuse, das ohne ein Zwischengehäuse ein direktes Halten des Lamellenstapelaufbaus bewirkt, wobei es als eine Injektorgehäuse-Komponente dient, die der Zusammenbaudruckkraft des Injektors ausgesetzt ist und Hochdruckkraftstoff-Durchgänge aufweist.
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DE 102 44 222 A1 offenbart einen Elektromagnetträger mit einem Hochdruckdurchlass. Ein Betätigungsvorrichtungsträger weist eine Öffnung auf, die geeignet ist, um eine Betätigungsvorrichtung aufzunehmen, und eine Bohrung, die geeignet ist, um Hochdruckströmungsmittel durch den Träger zu leiten. Der Betätigungsvorrichtungsträger kann in einer Pumpeneinheit vorgesehen sein, was eine effizientere Konstruktion und ein effizienteres Herstellungsverfahren zulässt, und zwar einschließlich einer linearen Anordnung aller primären Komponenten der Pumpeneinheit.
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Frühere Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses können weiter verbessert werden, indem fortschrittliche Betätigungsvorrichtungskonfigurationen vorgesehen werden, die wirkungsvoller die Stator-Spulen-Kraftkapazität, die Festigkeit des Strömungsmitteldurchlassweges und Produktionskosten und Fähigkeiten ausbalancieren.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen oder mehrere der Nachteile zu überwinden, die mit früheren Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung assoziiert waren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses durch eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen, wie es im Patentanspruch 9 angegeben ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erklärend sind und nicht die Erfindung, so wie sie beansprucht wird, einschränken soll.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen erklärende Ausführungsbeispiel oder Merkmale der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen stellen die Figuren folgendes dar:
- 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Anordnung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik;
- 2 eine teilweise geschnittene schematische Frontansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine perspektivische Teildraufsicht der Stator-Spulen-Anordnung der 2;
- 4 eine perspektivische Teilunteransicht der Stator-Spulen-Anordnung der 2;
- 5 eine Draufsicht des äußeren Polgliedes der 2;
- 6a und b perspektivische Teilansichten von oben und unten auf die Stator-Spulen-Anordnung der 2, wobei Anker daran angebracht sind;
- 7 eine perspektivische Teildraufsicht eines inneren Polgliedes der 2;
- 8 eine perspektivische Teilunteransicht eines inneren Polgliedes der 2; und
- 9 eine perspektivische Teilunteransicht einer Stator-Spulen-Anordnung mit einem daran angebrachten Anker gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Obwohl die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der vorliegenden Erfindung abbilden, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise im Maßstab, und gewisse Merkmale können übertrieben sein, um besser die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und zu erklären. Die hier dargestellten Beispiele veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der Erfindung, und solche beispielhaften Darstellungen sollen nicht derart angesehen werden, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail auf Ausführungsbeispiel oder Merkmale der Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, werden die gleichen oder entsprechende Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen verwendet, um sich auf die gleichen oder auf entsprechende Teile zu beziehen.
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Nun mit Bezug auf 2 kann eine Elektromagnetbetätigungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses einen Einspritzvorrichtungskörper 11 aufweisen, der aus einer Vielzahl von Komponenten gemacht ist, die aneinander angebracht sind. Der Einspritzvorrichtungskörper 11 kann eine Stößelbohrung 12 definieren, in der ein Stößel 13 durch gewisse geeignete Mittel hin und her bewegbar getrieben wird, wie beispielsweise durch Hydrauliköldruck oder eine nockengetriebene Mitnehmeranordnung. Ein Teil der Stößelbohrung 12 und des Stößels 13 können eine Brennstoffdruckkammer 14 definieren, welche mit einem Düsenauslass 17 über einen Hochdruck-Durchlass 15 und eine Düsenkammer 16 in Verbindung steht. Ein Nadelventilglied 20 kann normalerweise durch eine Feder 22 zu einer Position vorgespannt sein, die den Düsenauslass 17 blockiert. Während eines Einspritzereignisses hebt das Nadelventilglied 20 sich in eine offene Position an, um den Düsenauslass 17 zu öffnen.
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Wenn der Stößel 13 seinen abwärts gerichteten Pumphub ausübt, kann sich eventuell kein Druck in der Brennstoffdruckkammer 14 aufbauen, während eine Überlaufventilanordnung 40 in ihrer offenen Position ist. Die Überlaufventilanordnung 40 kann einen Elektromagneten 41 aufweisen, der einen Anker 42 hat, der an einem Überlaufventilglied 43 angebracht ist. Eine Vorspannfeder 45 kann normalerweise das Überlaufventilglied 43 weg von einem Hochdruck-Sitz 44 vorspannen, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen einem Hochdruck-Überlaufdurchlass 46 und einem Niederdruck-Überlaufdurchlass 47 zu öffnen. Anders gesagt, wenn der Überlaufventilelektromagnet 41 entregt ist, ist die Brennstoffdruckkammer 14 zu einem Niederdruck-Bereich 28 in dem Einspritzvorrichtungskörper 11 über einen Teil des Hochdruck-Durchlasses 15, den Hochdruck-Überlaufdurchlass 46 und dem Niederdruck-Überlaufdurchlass 47 offen. Wenn das Überlaufventil 40 offen ist, wird somit der Brennstoff, der aus der Brennstoffdruckkammer 14 verdrängt wird, zur späteren Verwendung rückzirkuliert, und der Druck innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung kann sich nicht auf die relativ hohen Einspritzdrücke aufbauen. Wenn der Überlaufventilelektromagnet 41 erregt wird, werden der Anker 42 und das Überlaufventilglied 43 zum Elektromagneten 40 hingezogen, um den Hochdruck-Sitz 44 zu schließen, was bewirkt, dass der Brennstoffdruck in der Brennstoffdruckkammer 14, im Hochdruck-Durchlass 15 und in der Düsenkammer 16 schnell ansteigt. Um den Brennstoffdruck zu steigern, um ein Einspritzereignis einzuleiten, kann somit der Überlaufventilelektromagnet 41 erregt werden, um die Überlaufventilanordnung 40 zu schließen.
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Um den präzisen Zeitpunkt zu steuern, zu dem ein Einspritzereignis beginnen wird, kann das Nadelventilglied 20 eine ringförmige hydraulische Verschlussfläche 21 aufweisen, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelsteuerkammer 23 ausgesetzt ist, die abwechselnd einem niedrigen oder einem hohen Druck ausgesetzt sein kann. Das Nadelventilglied 20 kann einen Nabenteil 25, einen Abstandshalterteil 27, einen Stiftanschlagteil 35 und einen Nadelsteuerkolben 24 aufweisen. Abhängig von der Position eines Nadelsteuerventilgliedes 33 ist die Nadelsteuerkammer 23 entweder mit einem Hochdruck-Durchlass 26 oder einem Niederdruck-Durchlass 29 verbunden. Die Nadelsteuerkammer 33 ist ein Teil einer Nadelsteuerventilanordnung 30, welche einen Nadelsteuerelektromagneten 31 aufweist, der einen Anker 32 hat, der an dem Ventilglied 33 angebracht ist. Die Vorspannfeder 45 kann normal den Anker 32 und das Nadelsteuerventil 33 nach unten zu einer Position vorspannen, die einen Hochdruck-Sitz 34 öffnet. Wenn der Steuerelektromagnet 31 entregt ist, ist die Nadelsteuerkammer 23 in Strömungsmittelverbindung mit der Brennstoffdruckkammer 14 über einen Teil des Hochdruck-Durchlasses 15 und den Hochdruck-Durchlass 26, über den Hochdruck-Sitz 34. Wenn der Nadelsteuerelektromagnet 31 erregt ist, hebt sich das Nadelsteuerventilglied 33 an, um den Hochdruck-Sitz 34 zu schließen. Wenn dies auftritt, ist die Nadelsteuerkammer 23 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Bereich 28 über den Niederdruck-Durchlass 29 verbunden. Wenn der Nadelsteuerelektromagnet 31 erregt wird, wird somit die ringförmige hydraulische Verschlussfläche 21 einem niedrigen Strömungsmitteldruck ausgesetzt, was bewirkt, dass das Nadelventilglied 20 sich wie ein gewöhnliches federvorgespanntes Rückschlagventil verhält. Jedoch ist die hydraulische Verschlussfläche 21 vorzugsweise bemessen, um das Nadelventilglied 20 in seiner geschlossenen Position zu halten, auch in Anwesenheit von hohen Brennstoffdrücken, wenn der Elektromagnet 31 entregt ist.
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Mit Bezugnahme auf die 3 bis 8 wird speziell im Folgenden auf die Elektromagneten 41, 31 der Brennstoffeinspritzvorrichtung aufmerksam gemacht. Die Elektromagneten 41, 31 können einen Stator 60, eine Spule 64, 65 und einen Anker 42, 32 aufweisen (nur in den 6a und 6b gezeigt). Der Stator 60 kann ein äußeres Polglied 66 und ein inneres Polglied 68a, 68b aufweisen. Wie in den erwähnten Figuren gezeigt, können die oberen und unteren Elektromagneten 41, 31 aus einem einzigen äußeren Polblock 67, der ein äußeres Polglied 66 für beide Elektromagneten definiert, aus einem einzigen inneren Polblock 70 (7 und 8), der die oberen und unteren inneren Polglieder 68a, 68b definiert, und aus zwei Spulen 64, 65 gebildet werden, so dass Raum und Materialien effizient in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 verwendet werden. Es sei jedoch bemerkt, dass eine duale bzw. doppelte Elektromagnetanordnung nicht notwendig ist, und dass eine Anordnung mit einem einzigen Elektromagneten ein einziges äußeres Polglied 66, ein einziges inneres Polglied 68a (oder 68b) und eine einzige Spule 64 (oder 65) aufweisen kann.
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Das äußere Polglied 66 kann eine Öffnung 72 darin haben, um das innere Polglied 68a, 68b und die Spule 64, 65 aufzunehmen. Wie am besten in 5 zu sehen kann die Öffnung 72 einen im Allgemeinen oval geformten Querschnitt haben, während der Außenumfang 74 des äußeren Polgliedes 66 im Allgemeinen kreisförmig sein kann. Die Öffnung 72 kann einen Verbinderkammerteil 76 zur Aufnahme eines elektrischen Verbinders 80 (nur in 2 gezeigt) darin aufweisen. Wie in 5 gezeigt, kann der Verbinderkammerteil 76 von der im Allgemeinen ovalen Form des Querschnittes abweichen oder in anderer Weise nicht damit übereinstimmen, so dass der Verbinder 80 in der Öffnung 72 im äußeren Polglied 66 benachbart zum inneren Polglied 68a, 68b aufgenommen sein kann. Der elektrische Verbinder 80 kann betriebsmäßig elektrisch mit einer Spule 64, 65 gekoppelt sein und kann elektrische Drähte aufweisen, die sich aus dem äußeren Polglied 66 heraus erstrecken, und zwar zur Verbindung mit einer Steuervorrichtung.
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Das äußere Polglied 66 kann auch eine oder mehrere Dübel- oder Stiftbohrungen 84 haben, die in Längsrichtung darin ausgeformt sind (nur in den 5, 6a und 6b gezeigt). Während der Montage kann ein Teil eines (nicht gezeigten) Stiftgliedes in eine jeweilige Stiftbohrung 84 im äußeren Polglied 66 eingesetzt werden, und ein entgegengesetzter Teil des Stiftgliedes kann in eine Stiftbohrung einer anschließenden Brennstoffeinspritzvorrichtungskomponente eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass das äußere Polglied 66 ordnungsgemäß mit der angrenzenden Brennstoffeinspritzvorrichtungskomponente innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 ausgerichtet ist.
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Das äußere Polglied 66 kann beispielsweise aus einem Material geformt sein, welches (i) ausreichend fest ist, um ein adäquates Gehäuse für die Komponenten der inneren Pole 68a, 68b, der Spule 64, 65 und des elektrischen Verbinders 80 vorzusehen, (ii) ausreichend fest ist, um darin eine Bohrung 100 für die Übertragung von Hochdruck-Strömungsmittel dort hindurch vorzusehen und (iii) geeignete magnetische Eigenschaften bietet, die ausreichend sind, um als ein Polglied zu dienen. Das äußere Polglied 66 kann beispielsweise aus einem Stahl SAE4118 geformt sein. Wenn ein ordnungsgemäßes Material für das äußere Polglied 66 ausgewählt wird und eine ordnungsgemäße geometrische Anordnung zwischen den Statorkomponenten und der Spule eingerichtet wird, kann das äußere Polglied 66 als Statorgehäuse dienen und kann auch einen Strömungsmitteldurchlassweg 100 darin für die Übertragung von Hochdruck-Strömungsmittel dorthindurch vorsehen. In dem Ausführungsbeispiel der 3-8 wird der Strömungsmitteldurchlassweg 100 in Längsrichtung durch eine Wand des äußeren Polgliedes mit ausreichender Dicke geformt, um zu gestatten, dass Hochdruck-Strömungsmittel dort hindurch ohne einen Bruch der Wand übertragen bzw. geleitet wird. Beispielsweise kann das äußere Polglied 66 in einem Ausführungsbeispiel für die Übertragung des Strömungsmittels durch den Strömungsmitteldurchlassweg 100 mit Drücken von mehr als ungefähr 200 MPa konfiguriert sein. Wie in 5 gezeigt, kann der Strömungsmitteldurchlassweg 100 im Allgemeinen diametral gegenüberliegend zum Verbinderkammerteil 76 und in Umfangsrichtung zwischen zwei Stiftbohrungen 84 in einen relativ dickwandigen Teil des äußeren Polgliedes 66 positioniert sein.
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Es sei bemerkt, dass das äußere Polglied 66 unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren geformt werden kann. Beispielsweise kann das äußere Polglied 66 aus einem einzigen Materialstück gearbeitet sein, oder kann durch einen Metallspritzgussprozess (MIM-Prozess, MIM = Metal Injection Molding) geformt werden.
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Wie in den 3 und 4 veranschaulicht, kann das innere Polglied 68a, 68b zumindest teilweise in der Öffnung 72 des äußeren Polgliedes 66 angeordnet sein. Mit Bezug auf die 7 und 8 kann das innere Polglied 68a, 68b zumindest einen im Allgemeinen ovalen Außenumfang 102a, 104a, 106a zumindest an einem Querschnitt 102, 104, 106 des inneren Polgliedes 68a, 68b haben. In dem Ausführungsbeispiel der 3-8 definiert der innere Polblock 70 einen ersten Querschnittsteil 103, einen zweiten Querschnittsteil 105 und einen dritten Querschnittsteil 107, die mit der Öffnung 72 des äußeren Polgliedes 66 angeordnet sind, und zwar entlang der Länge des inneren Polblockes 70. Der zweite Querschnittsteil 105 kann zwischen den ersten und dritten Querschnittsteilen 103, 107 angeordnet sein und kann insbesondere einen größeren Querschnittsumfang 104a als die ersten und dritten Querschnittsteil 103, 107 haben und kann fest mit dem äußeren Polglied 66 in Eingriff sein. Wie am besten in 7 zu sehen, kann beispielsweise der zweite Querschnittsteil 105 eine Fase 109 haben, die an einem Außenumfang davon ausgeformt ist. Der innere Polblock 70 kann an das äußere Polglied 66 beim zweiten Querschnittsteil 105 des inneren Polblockes 70 geschweißt sein (beispielsweise lasergeschweißt), beispielsweise entlang oder in der Nähe der Fase 109. Somit kann der innere Polblock 70 sicher in dem äußeren Polglied 66 gehalten werden. Der zweite Querschnittsteil 105 kann einen Querschnittsumfang 104a haben, der im Allgemeinen mit der inneren Wand der Öffnung 72 im äußeren Polglied 66 zusammenpasst. Der zweite Querschnittsteil 105 kann beispielsweise konfiguriert sein, um in die Öffnung 72 des äußeren Polgliedes 66 pressgepasst zu werden. Während der zweite Querschnittsteil 105 einen im Allgemeinen oval geformten Querschnittsumfang 104a haben kann, kann darüber hinaus der zweite Querschnittsumfang 104a einen Verbinderkammerteil 105b zur Aufnahme des elektrischen Verbinders 80 darin aufweisen. Wie oben mit Bezug auf die Öffnung 72 im äußeren Polglied besprochen, kann der Verbinderkammerteil 105b des zweiten Querschnittsteils 105 von der im Allgemeinen ovalen Form seines Querschnittsumfangs abweichen oder in anderer Weise nicht damit übereinstimmen.
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Bei einer Anordnung können die inneren und äußeren Polglieder 68, 66 durch einen Sinterprozess verbunden werden. Das Material für das innere Polglied 68 und das Material für das äußere Polglied 66 können beispielsweise in einem Sinterprozess kombiniert bzw. zusammen gebacken werden, um eine zusammenhängende Masse zu erzeugen, die ein einheitliches Polglied bildet. Somit können Kosten für eine sonst anfallende Montage der inneren und äußeren Polglieder 68, 66 aneinander eingespart werden. Es sei bemerkt, dass die für die inneren und äußeren Polglieder 68, 66 verwendeten Materialien in einem Sinterprozess unterschiedlich sein können. Beispielsweise kann das Material für den inneren Pol so ausgewählt werden, dass es erwünschte magnetische Eigenschaften des inneren Polgliedes 68 bietet, während das Material für den äußeren Pol mit anderen Materialfestigkeitseigenschaften ausgewählt werden kann als das Material für den inneren Pol.
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Die erste Spule 64 (siehe 3) kann um das innere Polglied 68a an seinem ersten Querschnittsteil 103 angeordnet sein (siehe 7). Die zweite Spule 65 (siehe 4) kann um das Polglied 68b an seinem dritten Querschnittsteil 107 angeordnet sein (siehe 8). Wie in den 3 und 4 veranschaulicht, kann jede Spule 64, 65 zwischen dem inneren Polglied 68a, 68b und dem äußeren Polglied 66 angeordnet sein. Darüber hinaus kann jede Spule 64, 65 in einer im Allgemeinen oval geformten Konfiguration um das innere Polglied 68a, 68b in der Öffnung 72 des äußeren Polgliedes 66 angeordnet sein.
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Mit Bezug auf die 6a und 6b kann jeder Anker 42, 32 so angeordnet sein, dass er unter dem Einfluss eines Magnetfeldes bewegbar ist, welches durch die Kombination des jeweiligen Stators 60 und der Spule 64, 65 (siehe 3 und 4) erzeugt wird, und er kann, wie oben beschrieben, betreibbar sein, um den Durchlass bzw. die Übertragung von Strömungsmittel durch den Strömungsmitteldurchlassweg 100 zu beeinflussen. Mit Bezug auf den Anker 42 kann jeder Anker 42, 32 zwischen ersten und zweiten Positionen bewegbar sein, wobei die zweite Position weiter entfernt vom äußeren Polglied 66 ist als die erste Position. Wenn die Spule 64 beispielsweise vollständig erregt ist, kann der Anker 42 eine Kraft von der Feder 45 (siehe 2) überwinden, um sich zum äußeren Polglied 66 zu einer ersten Position zu bewegen. Wenn die Spule 64 entregt ist, kann der Anker 42 weg vom äußeren Polglied 66 zu einer zweiten Position vorgespannt sein.
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Jeder der Anker 42, 32 kann eine oder mehrere Umfangsöffnungen 110a, 110b aufweisen, die darin konfiguriert sind, um zu gestatten, dass der Anker 42, 32 eine große Stirnseitenfläche hat, während eine Gegenwirkung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 100 und/oder den Stiftbohrungen 84 vermieden wird. Entsprechend kann jede Öffnung 110a, 110b eines Ankers 42, 32 benachbart zum Strömungsmitteldurchlassweg 100 (oder einer Stiftbohrung 84) des äußeren Polgliedes 66 angeordnet sein und diesen zumindest teilweise umgeben. Wenn der Anker 42, 32 in der ersten Position benachbarten zum äußeren Polglied 66 oder an diesem anliegend ist, wird somit ein Strömungsmittelfluss aus dem Strömungsmitteldurchlassweg 100 oder in diesen hinein nicht durch den Anker 42, 32 blockiert sein. Jeder Anker 42, 32 kann weiterhin Durchgangslöcher 114 aufweisen, die darin ausgebildet sind, um die Übertragung von Strömungsmittel dort hindurch während der Bewegung des Ankers 42, 32 für eine optimierte Ventilbewegung, Ventildämpfung und ein optimiertes Kraftansprechen zu gestatten.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel (9) kann der Anker 42 und/oder 32 einen im Allgemeinen oval geformten Außenumfang haben. Der im Allgemeinen oval geformte Außenumfang kann im Allgemeinen mit einer grundlegend ovalen geformten Öffnung 72 im äußeren Pol 66 ausgerichtet sein. Darüber hinaus kann die Öffnung 72 im äußeren Polglied 66 vergrößert sein, um sich weiter zum Außenumfang des äußeren Polblocks 67 zu erstrecken, so dass die Wand des Blocks 67 am Referenzpunkt 67a, wie in 9 gezeigt, dünner ist als ein entsprechender Teil 67a des Blocks 67, der in 5 gezeigt ist. Somit kann eine deutlich ovalere Form durch die Öffnung 72 des Ausführungsbeispiels der 9 erzeugt werden. Aufgrund des inneren Wandteils 67a des äußeren Polgliedes 66, wie in 9 gezeigt, können die Dübel- bzw. Stiftbohrungen 84 neu angeordnet werden und in einem Teil des äußeren Polgliedes 66 angeordnet sein, der eine dickere Wand hat. Beispielsweise sind die Stiftbohrungen der 9 neu angeordnet worden und sind voneinander um ungefähr 160° versetzt worden.
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Es sei bemerkt, dass ein Ausführungsbeispiel Anker 42, 32 mit unterschiedlichen Konfigurationen aufweisen kann. Beispielsweise kann der erste Anker 42 im Allgemeinen so konfiguriert sein, wie oben mit Bezug auf 6a gezeigt und beschrieben, während der zweite Anker 32 so konfiguriert sein kann, wie mit Bezug auf 9 beschrieben. Während der Strömungsmitteldurchlassweg 100 als eine Durchgangsbohrung vollständig durch den äu-ßeren Polblock 67 konfiguriert sein kann, können somit eine oder mehrere der Stiftbohrungen 84 benachbart zum Anker 32 von den Stiftbohrungen benachbart zum ersten Anker 42 versetzt sein. Daher können die Bohrungen 84 benachbart zum Anker 32 nicht mit den Bohrungen 84 benachbart zum ersten Anker 42 ausgerichtet sein und können sich nicht vollständig durch den äußeren Polblock 67 erstrecken.
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Nun mit Bezug auf die 2, 7 und 8, kann ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Betätigungsvorrichtungsgehäuse (beispielsweise einen Einspritzvorrichtungskörper 11) mit einem im Allgemeinen zylindrischen Polgehäuseteil 120 zur Aufnahme der inneren und äußeren Polglieder 68, 66 (nur in 2 gezeigt) aufweisen. Der Polgehäuseteil 120 kann eine im Allgemeinen mittige Längsachse 2 dort hindurch aufweisen. Es sei bemerkt, dass das innere Polglied 68 eine Bohrung 122 darin haben kann, welche im Allgemeinen koaxial mit der mittigen Längsachse 2 ist. Somit können andere Betätigungsvorrichtungsglieder (beispielsweise das Nadelsteuerventilglied 33, die Feder 45, die Anker 32, 42) die in der Bohrung 122 gehalten werden oder relativ zu dieser angeordnet sind, mittig ausgerichtet sein und/oder symmetrisch mit dem Polgehäuseteil 120 und dem Einspritzvorrichtungskörper 11 konfiguriert sein. Die Nadelsteuerventilanordnung 30 und die Überlaufventilanordnung 40 können beispielsweise symmetrisch geformte Komponenten aufweisen und/oder können auf der Mitte innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers 11 positioniert sein. Weil die Bohrung 122 und andere Betätigungsvorrichtungsglieder symmetrisch geformt sein können und/oder mittig in dem Gehäusepolteil 120 und dem Einspritzvorrichtungskörper 11 ausgerichtet sein können, können solche Merkmale und Glieder über „zentrierten“ Präzisionsbearbeitungsvorgänge und/oder Präzisionsmontagevorgänge geformt und/oder montiert werden, was im Allgemeinen kostengünstiger ist als asymmetrische bzw. nicht zentrierte und/oder von der Mitte entfernt gelegene Präzisionsbearbeitungsvorgänge und/oder Montagevorgänge.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Es sollte aus der vorangegangenen Beschreibung klar werden, dass die Bewegung von irgendeinem der Anker 42, 32 die Einspritzung von Brennstoff in einen Motor steuern kann. Insbesondere kann ein Magnetfeld in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 durch Erregen oder Entregen einer Spule 64, 65 erzeugt oder modifiziert (beispielsweise vergrößert, verringert oder eliminiert) werden, die zwischen einem inneren Polglied 68a, 68b und einen äußeren Polglied 66 angeordnet ist. Ein jeweiliger Anker (mehrere jeweilige Anker) 42, 32 kann (können) ansprechend auf die Erzeugung oder Modifikation des Magnetfeldes (der Magnetfelder) bewegt werden, und Hochdruck-Strömungsmittel kann durch den Strömungsmitteldurchlassweg 100 in dem äußeren Polglied 66 ansprechend auf die Bewegung des Ankers (der Anker) 42, 32 übertragen werden. Somit kann Hochdruck-Brennstoff, der durch den Strömungsmitteldurchlassweg 100 im äußeren Polglied 66 übertragen wird, schließlich aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 ansprechend auf die Bewegung des jeweiligen Ankers (der jeweiligen Anker) 42, 32 ausgestoßen werden.
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Diese Offenbarung sieht eine Vorrichtung zur Steuerung des Strömungsmittelflusses durch eine Betätigungsvorrichtung vor, während sie eine effiziente Verwendung von Materialien und Einbauraum in der Betätigungsvorrichtung gestattet. Die hier beschriebene elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung wird voraussichtlich eine gesteigerte Betätigungsvorrichtungskraftkapazität durch die Maximierung der Pol- und Ankerflächen in Einklang mit Produktionskosten und Produktionsfähigkeiten vorsehen, und konstant die erwünschten Packungsabmessungen verringern.
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Aus dem Vorangegangenen wird klar sein, dass, obwohl spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung hier zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden sind, verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und der Figuren und der praktischen Ausführung der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die offenbarten Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang und Kern der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird. Entsprechend ist die Erfindung außer durch die beigefügten Ansprüche nicht eingeschränkt.
