DE3410431A1 - Electromagnetically actuated fluid control valve - Google Patents

Electromagnetically actuated fluid control valve

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DE3410431A1 DE19843410431 DE3410431A DE3410431A1 DE 3410431 A1 DE3410431 A1 DE 3410431A1 DE 19843410431 DE19843410431 DE 19843410431 DE 3410431 A DE3410431 A DE 3410431A DE 3410431 A1 DE3410431 A1 DE 3410431A1
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Abstract

A fluid control valve comprises an axially adjustable valve member 22 which is directly connected, via a valve-member rod 26, to the actuating member 29 of an electromagnetic actuating means. The valve member 22 has a head 23 which can be brought into contact with a seat 24 when the device is excited. In this operating condition, a step formed between the valve member and the valve-member rod lies outside the valve body 20 accommodating the valve member. Interacting with this step is a spring abutment 35 which is arranged in a sliding manner on the valve-member rod 26 and on which there act a return spring 36 which holds the valve open and a driving oscillation spring 39. The opposite end of the second spring 39 is connected to the valve-member rod and, during the movement of the valve member and of the actuating means into the open position, this spring 39 is compressed once the collar 35 has come into interaction with the body 20. The spring returns the valve member to its usual open position. <IMAGE>

Description

Bezeichnung derdescription of

Erfindung: Elektromagnetisch zu betätigendes Fluidsteuerventil Beschreibung: Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch zu betätigendes Fluidsteuerventil und inbes. aber nicht ausschließlich auf ein solches Ventil für die Verwendung bei einer Kraftstoff-Fördereinrichtung, wie sie zur Kraftstoffzuführung zu einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung bestimmt ist.Invention: Electromagnetically operated fluid control valve Description: The present invention relates to an electromagnetically operated Fluid control valve and inbes. but not exclusively on such a valve for use in a fuel delivery device such as that used for fuel delivery is intended for an internal combustion engine with internal combustion.

Es liegt eine zunehmende Nachfrage im Bereich der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen nach Ventilen vor, die für sich rasch wiederholende Arbeitszyklen und für die Steuerung von unter hohem Druck einzuspritzendem Kraftstoff geeignet sind.There is increasing demand in the field of fuel injectors after valves before, for rapidly repeating work cycles and for the control of fuel to be injected under high pressure.

Der Grund hierfür ist, daß moderne elektronische Steuereinrichtungen besser verschiedene Maschinenleistungsparameter berücksichtigen und auch gewünschte Leistungsparameter als beispielsweise mechanisch oder hydraulisch betätigte Einrichtungen. Solche Ventile sollen im Einsatz erwartungsgemäß für längere Zeit wartungsfrei arbeiten können und außerdem mit rascher Aufeinanderfolge der Arbeitszyklen.The reason for this is that modern electronic control devices better take into account various machine performance parameters and also desired ones Performance parameters as, for example, mechanically or hydraulically operated devices. Such valves are expected to work maintenance-free for a long time in use can and also with rapid succession of work cycles.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fluidsteuerventil unter Berücksichtigung dieser Forderungen und Notwendigkeiten in einfacher und zweckmäßiger Weise auszubilden.The object of the invention is to provide a fluid control valve under consideration to train these demands and necessities in a simple and expedient manner.

Gemäß der Erfindung enthält ein elektromagnetisch zu betätigendes Fluidsteuerventil ein Ventilglied, das axial verschiebbar in einer Bohrung eines Ventilkörpers angeordnet ist, eine elektromagnetische Einrichtung mit einer Statorstruktur und einem Stellglied sowie eine Verlängerung zum Verbinden des Stellgliedes mit dem Ventilglied, wobei nach einer Erregung der elektromagnetischen Einrichtung das Stellglied das Ventilglied in eine Schließstellung verstellt, wobei weiter ein Federwiderlager gleitbar auf der Verlängerung gelagert und zum Zusammenwirken mit dem Ventilglied bestimmt ist, zwischen dem und einem relativ zum Ventilkörper fixierten Bauteil eine erste gewickelte Druckfeder wirkt, die bei entregter elektromagnetischer Vorrichtung das Ventilglied in seine Öffnungsstellung verstellt, wobei das Ausmaß der Verstellbewegung des Federwiderlagers unter der Wirkung der Feder durch seinen Kontakt mit dem Ventilkörper bestimmt ist und wobei eine zweite gewickelte Druckfeder zwischen dem vorgenannten Federwiderlager und einem Bauteil wirkt, das mit der vorzugsweise stangenförmigen Verlängerung verbunden ist und eine fortgesetzte Bewegung des Ventilgliedes über die normale Öffnungsstellung hinaus ermöglicht, nachdem das Federwiderlager in Berührung mit dem Ventilkörper gekommen ist, worauf das Ventilglied in seine normale Öffnungsstellung zurückkehrt. Hierdurch ist die oben gekennzeichnete Aufgabe gelöst und im Ventil treten gegen Ende des Öffnungshubes keine lästigen Stöße auf.According to the invention includes an electromagnetically operated Fluid control valve a valve member that is axially displaceable in a Bore of a valve body is arranged, an electromagnetic device with a stator structure and an actuator and an extension for connecting of the actuator with the valve member, wherein after an excitation of the electromagnetic Device adjusts the actuator, the valve member in a closed position, wherein further a spring abutment slidably mounted on the extension and for cooperation is determined with the valve member, between the and a relative to the valve body fixed component a first coiled compression spring acts, which when de-energized electromagnetic Device adjusts the valve member in its open position, the extent the adjustment movement of the spring abutment under the action of the spring through his Contact with the valve body is intended and wherein a second coiled compression spring between the aforementioned spring abutment and a component that acts with the preferably rod-shaped extension is connected and continued movement of the valve member allows beyond the normal open position after the spring abutment has come into contact with the valve body, whereupon the valve member in its normal opening position returns. This is the task identified above released and no annoying jolts occur in the valve towards the end of the opening stroke.

In der Zeichnung zeigen: Fig.1 ein Blockdiagramm einer Kraftstoffpumpe mit einem Ventil und Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für das Ventil.The drawing shows: FIG. 1 a block diagram of a fuel pump with a valve and FIG. 2 an exemplary embodiment for the valve.

Gemäß Fig.1 der Zeichnung ist das elektromagnetisch betätigte Ventil in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Es ist in eine Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff eingefügt, die den Kraftstoff zur Einspritzdüse 11 einer durch Druck zündenden Brennkraftmaschine fördert. Die Kraftstoffzuführung unter Druck erfolgt mit einer nockenbetätigten Kraftstoffpumpe 12, deren Pumpenkammer mit der Einspritzdüse 11 verbunden ist, wobei diese Verbindung ein Rückschlagventil 13 einschließt. Die Pumpenkammer kann mittels des Ventiles 10 in Verbindung mit einer Drainage gebracht werden.According to Figure 1 of the drawing, the electromagnetically operated valve in its Designated as a whole with 10. It's in a fixture inserted for pumping fuel, the fuel to the injector 11 a promotes by pressure igniting internal combustion engine. The fuel supply under Pressure takes place with a cam-actuated fuel pump 12, its pump chamber is connected to the injection nozzle 11, this connection being a check valve 13 includes. The pump chamber can by means of the valve 10 in connection with drainage.

Die Pumpe 12 weist einen Kolben auf, der nach innen zu verstellen ist, um Kraftstoff aus dem Zylinder 15 zu verdrängen, in dem er gelagert ist. Diese Kolbenbewegung wird durch einen motorgetriebenen Nocken 16 bewirkt. Die Bewegung des Kolbens nach außen wird durch die Einwirkung einer nicht dargestellten Feder bewirkt. In der Wand des Zylinders ist eine Kraftstoffzuführungsöffnung 17 ausgebildet, die mit einer Niederdruckkraftstoffquelle 18 in Verbindung steht, so daß im Betrieb, wenn der Kolben bei geschlossenem Ventil 10 nach innen bewegt wird, Kraftstoff zu der Düse 11 mittels des Speiseventiles verdrängt wird, sobald die Öffnung 17 von dem Kolben verdeckt wird. Ist während der Bewegung des Kolbens nach innen das Ventil geöffnet, so gelangt Kraftstoff mittels des Ventiles eher zur Drainage als zu der Düse 11. Das Ventil 10 kann während der Anfangsbewegung des Kolbens offen und dann geschlossen sein, wenn der Kolben bei der Bewegung nach innen eine vorbestimmte Stellung erreicht hat. Die Länge des Hubes des Kolbens 14 nach dem Verschließen der Öffnung 17 und bei geschlossenem Ventil 10 bestimmt die Menge des der Einspritzdüse 11 zugeführten Kraftstoffes.The pump 12 has a piston which can be adjusted inward is to displace fuel from the cylinder 15 in which it is stored. These Piston movement is effected by a motor driven cam 16. The movement of the piston is moved outwards by the action of a spring, not shown causes. A fuel supply opening 17 is formed in the wall of the cylinder, which is in communication with a low-pressure fuel source 18, so that in operation, if the piston is moved inward with the valve 10 closed, fuel will be added the nozzle 11 is displaced by means of the feed valve as soon as the opening 17 of is covered by the piston. Is the valve during the inward movement of the piston open, then fuel by means of the valve reaches the drainage rather than the Nozzle 11. The valve 10 can open and then during the initial movement of the piston be closed when the piston moves inward a predetermined Position. The length of the stroke of the piston 14 after closing the opening 17 and with the valve 10 closed determines the amount of the injection nozzle 11 supplied fuel.

Gemäß Fig.2 der Zeichnung enthält das Steuerventil einen Ventilkörper 20, in dem eine Bohrung 2J ausgebildet ist, in der das axial verstellbare Ventilglied 22 angeordnet ist. Das Ventilglied weist einen Kopf 23 zum Zusammenwirken mit einem Sitz 24 am einen Ende der Bohrung 21 in der Schließstellung des Ventilgliedes auf. Hinter dem Ventilgliedkopf 23 ist die Bohrung 21 erweitert und mit einem Strömungskanal 25 verbunden. In der dargestellten Schließstellung des Ventilgliedes 22 ragt das dem Ventilgliedkopf 23 entfernte Ende des Ventilgliedes etwas über das diesem Ende zugehörige Ende der Bohrung hinaus. Diesem Ende des Ventilgliedes ist einstückig eine Ventilgliedstange 26 als dessen Verlängerung zugeordnet, deren freies Ende mit einem Gewinde versehen ist.According to Figure 2 of the drawing, the control valve contains a valve body 20, in which a bore 2J is formed in which the axially adjustable Valve member 22 is arranged. The valve member has a head 23 for cooperation with a seat 24 at one end of the bore 21 in the closed position of the valve member on. Behind the valve member head 23, the bore 21 is widened and with a flow channel 25 connected. In the illustrated closed position of the valve member 22, the protrudes the valve member head 23 remote end of the valve member slightly above this end associated end of the hole. This end of the valve member is in one piece a valve member rod 26 assigned as its extension, its free end is threaded.

Der Ventilkörper 20 ist innerhalb einer Kammer 27 eines Ventilgehäuses angeordnet, in dem eine weitere Kammer 28 angeordnet ist, die durch eine zentrale Öffnung mit der Kammer 27 verbunden ist. Die Stange 26 erstreckt sich durch diese zentrale Öffnung hindurch in die Kammer 28 hinein und ist dort mit der Grundplatte eines tassenförmigen Steligliedes 29 einer elektromagnetischen Vorrichtung verbunden, von deren Stator ein Teil 30 dargestellt ist. Die relative axiale Stellung des Stellgliedes 29 zu dem Ventilglied 22 kann verstellt werden, indem die Verbindung zwischen beiden Teilen ein Paar Muttern auf dem Gewindeabschnitt der Stange 26 aufweist, die an den beiden Gegenflächen des Bodens des Stellgliedes 29 anliegen.The valve body 20 is within a chamber 27 of a valve housing arranged, in which a further chamber 28 is arranged, through a central Opening with the chamber 27 is connected. The rod 26 extends through this central opening through into the chamber 28 and is there with the base plate a cup-shaped actuator member 29 connected to an electromagnetic device, a part 30 of the stator is shown. The relative axial position of the actuator 29 to the valve member 22 can be adjusted by the connection between the two Share a pair of nuts on the threaded portion of the rod 26 that is attached to the two opposing surfaces of the bottom of the actuator 29 are in contact.

Die Statorstruktur 30 bildet eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Polstücken 31, die einen axialen Abstand voneinander haben und Nuten 32 begrenzen, so daß die Nuten 32 zwischen den Polstücken 31 liegen. Die Polstücke haben einen Durchmesser, der in dem Maße ansteigt, wie der Abstand vom Ventilglied größer wird. Das Stellglied hat eine entsprechende, komplementäre Form und definiert Polflächen 33, die den von den Polstücken definierten Polflächen 34 gegenüberliegen. Die Nuten 32 nehmen die Polwicklungen auf, die so angeordnet sind, daß im Fall ihrer Erregung die benachbarten Polstücke 31 entgegengesetzt magnetisch polarisiert sind. Nach der Erregung bewegt sich das Stellglied in die dargestellte Stellung, wobei die Bewegung durch Anschlagen des Ventilgliedkopfes 23 am Sitz 24 begrenzt wird.The stator structure 30 forms a plurality of circumferentially extending pole pieces 31 which are axially spaced apart and grooves 32 so that the grooves 32 lie between the pole pieces 31. The pole pieces have a diameter which increases as the distance from the valve member gets bigger. The actuator has a corresponding, complementary shape and Are defined Pole faces 33 which lie opposite the pole faces 34 defined by the pole pieces. The slots 32 receive the pole windings, which are arranged so that in the case of their Excitation the adjacent pole pieces 31 are oppositely polarized magnetically. After excitation, the actuator moves into the position shown, wherein the movement is limited by the valve member head 23 striking the seat 24.

Auf der Ventilgliedstange 26 ist ein Federwiderlager 35 gleitend gelagert, auf dem sich eine erste Wickelfeder 36 mit ihrem einen Ende abstützt, deren anderes Ende sich an einer Ringscheibe 37 abstützt, die sich ihrerseits an einer Stufe 38 abstützt, die von der Endwand der Kammer 27 gebildet wird. Die Feder 36 wirkt über das Federwiderlager 35 auf das Ventilglied, um das Ventilglied in Richtung auf seine Öffnungsstellung zu verstellen. Darüberhinaus umgibt eine zweite Feder als stoßdämpfende Feder 39 die Ventilgliedstange 26 und wirkt zwischen dem Federwiderlager 35 und der Mutter, die auf die Stange 26 aufgeschraubt ist und außen an dem Stellelement anliegt.A spring abutment 35 is slidably mounted on the valve member rod 26, on which a first coil spring 36 is supported at one end, the other End is supported on an annular disk 37, which in turn is supported on a step 38 which is formed by the end wall of the chamber 27. The spring 36 acts over the spring abutment 35 on the valve member to the valve member in the direction of his To adjust the opening position. In addition, a second spring surrounds it as a shock-absorbing spring Spring 39 the valve member rod 26 and acts between the spring abutment 35 and the nut, which is screwed onto the rod 26 and on the outside of the adjusting element is present.

Während des Betriebes sind die Wicklungen des Stellelementes entregt und die Feder 36 bewirkt eine Bewegung aller bewegbaren Teile in die Stellung, die sie in der Öffnungsstellung des Ventiles einnehmen. Berührt jedoch das Federwiderlager 35 den Ventilkörper 20, so kann eine weitere Bewegung des Ventilgliedes 22 zusammen mit dem Stellelement entgegen der Wirkung der Feder 39 erfolgen. Das soll jedoch keine größere Kraftstoffströmung durch das Ventil veranlassen, sondern hauptsächlich verhindern, daß das Federwiderlager den Ventilkörper schlagartig berührt. Geschähe das, dann würde ein solches Schlagen den Strömungsbereich des Ventiles deutlich verringern und die Kraftstoffströmung verhindern.The windings of the control element are de-energized during operation and the spring 36 causes movement of all movable parts to the position which occupy them in the open position of the valve. However, touches the spring abutment 35 the valve body 20, a further movement of the valve member 22 together take place with the adjusting element against the action of the spring 39. But that's supposed to do not cause greater flow of fuel through the valve, but mainly prevent the spring abutment from suddenly touching the valve body. Happen that, then such a beating would clear the flow area of the valve decrease and prevent fuel flow.

Zusammenfassend kann die Erfindung mit ihren wesentlichen Merkmalen nochmals wie folgt gekennzeichnet werden.In summary, the invention with its essential features must be marked again as follows.

Ein Fluidsteuerventil schließt ein axial verstellbares Ventilglied 22 ein, das direkt mit dem Stellglied 29 eines elektromagnetischen Betätigungsmittels über eine Ventilgliedstange 26 verbunden ist. Das Ventilglied 22 weist einen Kopf 23 auf, der zum Kontakt mit einem Sitz 24 zu bringen ist, wenn die Vorrichtung erregt wird. In diesem Betriebszustand liegt eine Stufe, die zwischen dem Ventilglied und der Ventilgliedstange gebildet ist, außerhalb des Ventilkörpers 20, der das Ventilglied aufnimmt. Mit dieser Stufe wirkt ein Federwiderlager 35 zusammen, das gleitend auf der Ventilgliedstange 26 angeordnet ist und auf das eine Rückstellfeder 36, die das Ventil offen hält und eine Antriebsschwingungsfeder 39 einwirken.A fluid control valve closes an axially adjustable valve member 22 a, which is directly connected to the actuator 29 of an electromagnetic actuator is connected via a valve member rod 26. The valve member 22 has a head 23 to be brought into contact with a seat 24 when the device is energized will. In this operating state there is a step between the valve member and the valve member rod is formed outside the valve body 20, which is the valve member records. With this stage, a spring abutment 35 cooperates, the sliding on the valve member rod 26 is arranged and on which a return spring 36, the holds the valve open and a drive oscillation spring 39 acts.

Das Gegenende der zweiten Feder 39 ist mit der Ventilgliedstange verbunden und diese Feder 39 wird während der Bewegung des Ventilgliedes und des Betätigungsmittels in die Öffnungsstellung zusammengedrückt, nachdem der Bund 35 zum Zusammenwirken mit dem Körper 20 gekommen ist. Die Feder stellt das Ventilglied in seine übliche Öffnungsstellung zurück.The opposite end of the second spring 39 is connected to the valve member rod and this spring 39 is during the movement of the valve member and the actuating means compressed into the open position after the collar 35 to cooperate came with the body 20. The spring sets the valve member in its normal position Open position back.

Claims (6)

Bezeichnung der Erfindung: Elektromagnetisch zu betätigendes Fluidsteuerventil Patentansprüche: 1. Elektromagnetisch zu betätigendes Fluidsteuerventil, gekennzeichnet durch ein Ventilglied (22), das axial verstellbar in einer Bohrung (21) eines Ventilkörpers (20) angeordnet ist, durch eine elektromagnetische Einrichtung (29,30) mit einer Statorstruktur (30) und einem Stellglied (29), durch eine Verlängerung (26), die das Stellglied (29) und das Ventilglied (22) miteinander verbindet, wobei wenn die elektromagnetische Einrichtung (29,30) erregt ist, das Stellglied (29) das Ventil in seine Schließstellung verstellt, durch ein Federwiderlager (35), das verstellbar auf der Verlängerung (26) angeordnet ist und zur Anlage an dem Ventilglied (22) zu bringen ist, durch eine erste gewickelte Druckfeder (36), die zwischen dem vorgenannten Federwiderlager (35) und einem Bauteil (38) wirkt, das relativ gegenüber dem Ventilkörper (20) fixiert ist, wobei diese Feder (36) bei entregter elektromagnetischer Einrichtung (29,30) wirkt, um das Ventilglied (22) in die Öffnungsstellung zu bringen und wobei das Ausmaß der Bewegung des vorgenannten Federwiderlagers (35) unter der Wirkung der Feder (36) durch seinen Kontakt mit dem Ventilkörper (20) begrenzt wird, durch eine zweite gewickelte Druckfeder (39), die zwischen dem genannten Federwiderlager (35) und einem Bauteil (29) wirkt, das auf der Verlängerung (26) befestigt ist, wobei die genannte zweite Feder (39) wirkt, um eine fortgesetzte Bewegung des Ventilgliedes (22) über die normale Öffnungsstellung hinaus zu ermöglichen, nachdem das Federwiderlager (35) am Ventilkörper (20) zur Anlage gekommen ist und danach eine Rückstellung des Ventilgliedes (22) in seine normale Öffnungsstellung.Title of the invention: Electromagnetically operated fluid control valve Claims: 1. Electromagnetically operated fluid control valve, characterized by a valve member (22) which is axially adjustable in a bore (21) of a valve body (20) is arranged by an electromagnetic device (29,30) with a Stator structure (30) and an actuator (29), through an extension (26), the the actuator (29) and the valve member (22) connects to one another, wherein when the electromagnetic device (29,30) is excited, the actuator (29) the valve adjusted into its closed position by a spring abutment (35) which is adjustable is arranged on the extension (26) and to rest on the valve member (22) is to be brought by a first coiled compression spring (36) between the aforementioned Spring abutment (35) and a component (38) acts relative to the valve body (20) is fixed, this spring (36) when the electromagnetic device is de-energized (29,30) acts to bring the valve member (22) into the open position and wherein the extent of movement of the aforementioned spring abutment (35) under the action the spring (36) is limited by its contact with the valve body (20) a second coiled compression spring (39) interposed between said spring abutment (35) and a component (29) which is attached to the extension (26) acts, said second spring (39) acting to cause continued movement of the valve member (22) to allow beyond the normal open position after the spring abutment (35) has come to rest on the valve body (20) and then a Resetting of the valve member (22) in its normal open position. 2. Fluidsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (26) einstückig mit dem Ventilglied (22) ausgebildet und einstellbar an dem Stellglied (29) befestigt ist.2. Fluid control valve according to claim 1, characterized in that the extension (26) is designed in one piece with the valve member (22) and is adjustable is attached to the actuator (29). 3. Fluidsteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Stellglied (29) tassenförmig ausgebildet ist und die Verlängerung (26) einen Gewindeabschnitt aufweist, der sich durch den Boden des Stellgliedes (29) erstreckt, wobei die Verlängerung (26) ein Paar Muttern trägt, die auf Gegen.-flächen des Bodens des Stellgliedes aufliegen.3. fluid control valve according to claim 2, characterized in that said actuator (29) is cup-shaped and the extension (26) has a threaded portion which extends through the bottom of the actuator (29) extends, wherein the extension (26) carries a pair of nuts on mating surfaces of the bottom of the actuator. 4. Fluidsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) in einem Gehäuse angeordnet ist, das zur Bildung des vorgenannten Teiles, an dem sich die zweite Feder (39) mit ihrem dem Federwiderlager (35) abgekehrten Ende abstützt, eine Stufe (38) aufweist.4. fluid control valve according to claim 1, characterized in that the valve body (20) is arranged in a housing which is used to form the aforementioned Part on which the second spring (39) faces away from the spring abutment (35) Supports the end, has a step (38). 5. Fluidsteuerventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ringscheibe (37) zwischen der Stufe (38) und der vorgenannten ersten Feder (36).5. fluid control valve according to claim 4, characterized by an annular disc (37) between the step (38) and the aforementioned first spring (36). 6. Fluidsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung eines mit dem Ventilglied (22) verbundenen Stange (26) ist.6. fluid control valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that that is the extension of a rod (26) connected to the valve member (22).
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