-
Technisches Gebiet
-
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.
-
Hintergrund
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses vorgesehen.
Die Betätigungsvorrichtung
kann einen Stator mit einem inneren Polglied und einem äußeren Polglied
aufweisen. Das äußere Polglied
kann einen Strömungsmitteldurchlassweg
darin haben, um Strömungsmittel
durch das äußere Polglied
zu leiten. Die Betätigungsvorrichtung
kann weiter eine Spule aufweisen, die um das innere Polglied herum
angeordnet ist und zwischen dem inneren Polglied und dem äußeren Polglied
angeordnet ist. Die Betätigungsvorrichtung
kann auch einen Anker aufweisen, der unter dem Einfluss eines Magnetfeldes
bewegbar ist, welches vom Stator und von der Spule erzeugt wird,
und welches wirksam ist, um die Übertragung
des Strömungsmittels
durch den Strömungsmitteldurchlassweg
zu beeinflussen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Steuerung eines Strömungsmittelflusses
durch eine Betätigungsvorrichtung
vorgesehen. Das Verfahren kann aufweisen, eine Spule zu erregen
oder zu entgegen, die zwischen einem inneren Polglied und einem äußeren Polglied
angeordnet ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen oder zu modifizieren;
einen Anker ansprechend auf die Erzeugung oder Modifikation des
Magnetfeldes zu bewegen; und zu bewirken, dass Strömungsmittel
durch einen Strömungsmitteldurchlassweg
in dem äußeren Polglied
ansprechend auf die Bewegung des Ankers übertragen wird.
-
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.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
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.
-
Obwohl
die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale
der vorliegenden Erfindung abbilden, sind die Zeichnungen nicht
notwendi gerweise 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.
-
Detaillierte Beschreibung
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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. 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 Pol glied 68a (oder 68b) und eine
einzige Spule 64 (oder 65) aufweisen kann.
-
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 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.
-
Das äußere Polglied 66 kann
auch eine oder mehrere Dübel-
oder Stiftbohrungen 84 haben, die in Längsrichtung darin ausgeformt
sind. 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.
-
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.
-
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.
-
Wie
in den 7 und 8 veranschaulicht, kann das
innere Polglied 68a, 68b zumindest teilweise in
der Öffnung 72 des äußeren Polgliedes 66 angeordnet
sein. Das innere Polglied 68a, 68b kann 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 an geordnet
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.
-
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 verwende ten
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.
-
Eine
erste Spule 64 kann um das innere Polglied 68a an
seinem ersten Querschnittsteil 103 angeordnet sein. Eine
zweite Spule 65 kann um das Polglied 68b an seinem
dritten Querschnittsteil 107 angeordnet sein. Wie in den
Figuren 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.
-
Jeder
Anker 42, 32 kann 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 erzeugt
wird, und er kann, wie oben beschrieben, betreibbar sein, um einen
Durchlass bzw. eine 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 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.
-
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.
-
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.
-
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
Strömungsmit teldurchlassweg 100 als
eine Durchgangsbohrung vollständig
durch den äußeren 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.
-
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 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.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
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.
-
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.
-
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 Betrach tung 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.
-
Zusammenfassung
-
Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
und Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses
-
Eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses
werden offenbart. Eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung kann einen
Stator mit einem inneren Polglied und einem äußeren Polglied aufweisen. Das äußere Polglied
kann einen Strömungsmitteldurchlassweg darin
haben, um Strömungsmittel
durch das äußere Polglied
zu leiten. Die Betätigungsvorrichtung
kann weiter eine Spule aufweisen, die um das innere Polglied herum
angeordnet ist und zwischen dem inneren Polglied und dem äußeren Polglied
angeordnet ist. Die Betätigungsvorrichtung
kann auch einen Anker aufweisen, der unter dem Einfluss eines Magnetfeldes
bewegbar ist, welches durch den Stator und die Spule erzeugt wird
und betreibbar bzw. wirksam ist, um das Leiten des Strömungsmittels
durch den Strömungsmitteldurchlassweg
zu beeinflussen.