DE3624218C2

DE3624218C2 -

Info

Publication number: DE3624218C2
Application number: DE19863624218
Authority: DE
Inventors: Keiichi Yamada; Tatsuhiko Higashimatsuyama Saitama Jp Abe
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1989-01-05
Also published as: GB2178512B; GB2178512A; US4678160A; JPS6220980A; DE3624218A1; GB8617465D0; KR870001433A; KR900002432B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Elektromagnetventil ist in der älteren DE-OS 36 06 227 beschrieben. Es enthält ein Verschluß stück aus einem elektrisch leitenden Material und einen elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz, in welchem das Verschlußstück geführt ist. An dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz ist ein Ventilsitz ausgebildet, der dem Verschlußstück zugeordnet ist und der in Verbindung mit dem Verschlußstück einen elektrischen Schalter bildet, der dann geschlossen ist, wenn das Verschlußstück auf dem Ventilsitz aufsitzt. Ferner ist ein elektromagnetischer Antrieb in Form eines Stators mit Erregerspule vorgesehen, um einen Anker zu betätigen, der an dem Verschlußstück be festigt ist und eine elektromagnetische Kraft erzeugt, um das Verschlußstück auf den Ventilsitz bei Erregung auf zusetzen. Ferner ist eine Feder vorhanden, die auf das Verschlußstück einwirkt, um dieses vom Ventilsitz wegzu drücken, wenn kein Erregungszustand vorhanden ist. Bei einer Ausführungsform dieses älteren Elektromagnetventils gelangt auch ein Stopper zur Anwendung, der den Maximal hub des Verschlußstücks entsprechend einem Öffnungszustand des Elektromagnetventils begrenzt. Sowohl zwischen dem Verschlußstück und dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz als auch zwischen dem Stopper und dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz sind Isoliermittel vorgesehen, um das Verschlußstück und auch den Stopper elektrisch gegenüber dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz zu isolieren.

Die Isoliermittel bestehen hier jedoch aus einer isolieren den Außenschicht, welche die äußere Gleitfläche des Ver schlußstückes umgibt und aus einer weiteren unabhängigen Isolierschicht, die am Anschlagbereich des Stoppers an dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz angeordnet ist.

Bei dieser älteren Konstruktion müssen zur Herstellung des Elektromagnetventils zwei unabhängige Teile mit einer Isolierschicht ausgestattet werden. Bei einer Zerstörung von beispielsweise der Isolierschicht am Verschlußstück besteht keine Möglichkeit lediglich die Isoliermittel auszutauschen, sondern es muß dann das gesamte Verschluß stück ausgetauscht werden bzw. durch ein neues Verschluß stück ersetzt werden. Da ferner die weitere unabhängige Isolierschicht einer dauernden Stoßbeanspruchung durch den Stopper ausgesetzt ist, besteht hier auch eine er höhte Gefahr, daß sich diese Isolierschicht von dem elektrisch leitenden Gehäuseeinsatz ablösen kann, wodurch wiederum ein ganzes Bauteil ersetzt werden muß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Elektromagnetventil der angegebenen Gattung zu schaf fen, welches die Möglichkeit bietet nach einem Verschleiß oder einer Zerstörung der Isoliermittel diese unabhängig von Bauelementen des Elektromagnetventils selbst erneuern bzw. austauschen zu können, wobei gleichzeitig die Isolier mittel weitgehend verschleißfrei bleiben sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich nungsteil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch das Vorsehen einer unabhängigen Isoliereinrichtung in Form der elektrisch isolierenden Buchse wird einerseits die Möglichkeit geschaffen, daß das Verschlußstück eine Gleitfläche haben kann, die nicht mehr aus einem Isolier mittel besteht, sondern die aus Metall besteht und daher ensprechend widerstandsfähig und langlebig ausgeführt werden kann. Andererseits wird durch Verwendung der unab hängigen isolierenden Führungsbuchse erreicht, daß die Isolierschicht selbst nicht mehr die Gleitfläche des Ver schlußstückes bildet, so daß die Isolierschicht zumindest in diesem Bereich verschleißfrei bleibt. Jedoch auch dann, wenn Teile der Isolierschicht der elektrisch isolierenden Buchse aufgrund der Einwirkung durch den Stopper im Laufe des Betriebes zerstört werden sollten, besteht bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Möglichkeit, diesen Schaden auf einfache und besonders billige Weise wieder beheben zu können, da dann lediglich die elektrisch iso lierende Buchse durch eine neue ersetzt werden braucht.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Ansicht einer Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Elektromagnetven til mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A ein Diagramm, das den Ein/Aus-Zustand des Schalters des Elektromagnetventils nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 2B ein Diagramm, das den Verlauf eines von dem Schalter erzeugten Signals zeigt, und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung, teilweise ge schnitten, einer modifizierten isolierenden Führungs buchse.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Darstellung einer Ausführungsform eines Elektromagnetventils 1, das einen Ein/Aus-Schalter enthält. Das Elektromagnetventil 1 kann zur Einstellung der Kraft stoffeinspritzmenge einer Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet werden. Das Elektromagnetventil 1 hat einen Stator 3 mit einer Erregerspule 2 und einen scheibenförmigen Anker 4 aus einem magnetischen Material, der so angeordnet ist, daß er der Unterseite 3 a des Stators 3 gegenübersteht.

Der Anker 4 hat eine Durchgangsbohrung 4 a in seiner Mitte, und sein äußerer Rand ist vom Stator 3 weggebogen. Ein Stopper 5 ist an der Unterseite 4 b des Ankers 4 befestigt und eine Mutter 6 ist auf der Oberseite 4 c des Ankers 4 be festigt. Der Stopper 5 und die Mutter 6 sind derart ange ordnet, daß eine Durchgangsbohrung 5 a des Stoppers 5 und eine abgestufte Bohrung 6 a der Mutter 6 mit der Durchgangs bohrung 4 a gleichachsig ausgerichtet sind.

Ein Tragrahmen 7 ist am unteren Abschnitt des Stators 3 und ein zylindrischer Gehäuse-Einsatz 8 ist in einer Öffnung 7 a des Tragrahmens 7 befestigt. Ein weiterer Gehäuse-Einsatz 10 ist in eine Bohrung 8 a des zylindrischen Gehäuse-Einsatzes 8 eingesetzt und in dem zylindrischen Gehäuse-Einsatz 8 mittels eines kappen artigen Deckels 35 befestigt, der auf die äußere, abge stufte Oberfläche des zylindrischen Gehäuse-Einsatzes 8 aufgeschraubt ist.

In einer Ausnehmung 10 a des Gehäuse-Einsatzes 10 ist eine iso lierende Führungsbuchse 42 angeordnet, die mit einer Führungsöffnung 1 zur gleitenden Abstützung und Führung einer Verschlußstange 9 ausgestattet ist, wobei die isolierende Führungsbuchse 42 an den Gehäuse-Einsatz 10 durch einen geeigneten, starken Kleber, z. B. einen Epoxykleber, befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform besteht die isolierende Führungsbuchse 42 aus einem Keramikmaterial, das elektrisch isolierend ist und dessen Oberfläche Rillen 44 hat, so daß die isolierende Führungsbuchse 42 durch den Kleber an dem Gehäuse-Einsatz 10 fest verklebt ist.

Damit die obere Endstirnfläche 43 der isolierenden Führungs buchse 42 als ein Stopperaufnahmeelement oder ein Anschlag für den Stopper 5 wirken kann, ist die Höhe der isolierenden Führungsbuchse 42 so gewählt, daß sie geringfügig höher ist als die oberen Endstirnflächen des Gehäuse-Einsatzes 10 des zylindrischen Gehäuse-Einsatzes 8, die aus einem elektrisch leiten den Material bestehen.

Die Verschlußstange 9, die von der isolierenden Führungsbuchse 42 abgestützt und geführt wird, hat einen Abschnitt 9 a ver größerten Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Führungsöffnung 41 ist, wodurch die Führungsöffnung 41 in der Lage ist, die Verschlußstange 9 gleitend in ihrer axialen Richtung zu führen, während eine öldichte Verbindung zwischen der Führungsöffnung 41 und dem Abschnitt 9 a vergrößerten Durchmessers der Verschlußstange 9 aufrechter halten wird. Ein Verschlußstück 12 ist integral am unteren End abschnitt der Verschlußstange 9 ausgebildet, und eine Ventil fläche 12 a am Verschlußstück 12 kann in öldichte Berührung mit einem Ventilsitz 13 treten, der an der Öffnung am unteren Ende des Gehäuse-Einsatzes 10 ausgebildet ist.

Am oberen Abschnitt der Verschlußstange 9 ist ein Gewindeab schnitt 9 c integral ausgebildet, der dazu bestimmt ist, in die abgestufte Bohrung 6 a der Mutter 6 eingeschraubt zu werden. Die Verschlußstange 9 wird in die Durchgangsbohrung 5 a des Stoppers 5 eingeführt, und der Gewindeabschnitt 9 a wird in die abgestufte Bohrung 6 a, die mit einem Innengewinde versehen ist, eingeschraubt, um die Verschlußstange 9 an dem Anker 4 zu befestigen.

Die Mutter 6 ist in einem Zwischenraum 14 angeordnet, der in der Mitte des Stators 3 ausgebildet ist. Ein Endabschnitt einer Schraubenfeder 15, die in dem Raum 14 angeordnet ist, berührt die Mutter 6, und der andere Endabschnitt der Schraubenfeder 15 stützt sich an einer Elektrodenanordnung 16 ab, die an dem Stator 3 befestigt ist.

Die Elektrodenanordnung 16 weist einen Federschuh 19 und eine Elektrode 18 auf, die von dem Stator 3 durch ein Iso lierglied 17 isoliert ist. Eine Einstellscheibe 20, mit der die Kraft der Schraubenfeder 15 eingestellt werden kann, ist zwischen dem Isolierglied 17 und dem Stator 3 angeordnet. Die Einstellscheibe 20, das Isolierglied 17, die Elektrode 18 und der Federschuh 19 sind an dem Stator 3 mittels einer Schraube 21 und einer zugehörigen Mutter 22 befestigt.

Als Folge wirkt die Schraubenfeder 15 zwischen der Elektro denanordnung 16 und der Verschlußstange 9, damit sich die Verschluß stange 9 in Richtung des Pfeiles A bewegt, d. h. um das Verschlußstück 12 von dem Ventilsitz 13 abzuheben. Wenn die Er regerspule 2 entregt wird, dann bewegt sich die Verschlußstange 9 daher in Richtung des Pfeiles A, bis eine Unterseite 5 b des Stoppers 5 mit der Endstirnfläche 43 der isolierenden Füh rungsbuchse 42 in Berührung kommt, und die Verschlußstange 9 wird in diesem Zustand gehalten. Die Breite des Spaltes zwischen dem Anker 4 und dem Stator 3 kann daher einfach in der Weise eingestellt werden, daß die Mutter 6 auf dem Ge windeabschnitt 9 c der Verschlußstange 9 auf- und abgeschraubt wird.

Um einen elektrischen Kontakt der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz 10 nur dann einzurichten, wenn das Verschlußstück 12 der Verschlußstange 9 auf dem Ventilsitz 13 sitzt, besteht die Führungsbuchse 42 aus einem keramischen Material, so daß der elektrisch-isolierende Zustand zwischen der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz selbst dann aufrechterhalten wird, wenn der Stopper 5 mit der Führungsbuchse 42 in Berührung gelangt, wodurch der Aus-Zustand eines Schalters 30, der von der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz 10 gebildet wird, während der Zeit sichergestellt wird, in der das Elektromagnetventil 1 geöffnet ist.

Bei dieser Ausführungsform ist weiterhin eine ringförmige, isolierende Folie 24 auf der Oberseite 4 c des Ankers 4 angeordnet, so daß elektrische Berührung zwischen dem Anker 4 und dem Stator 3 auch dann wirksam verhindert werden kann, wenn sich der Anker 4 neigen sollte. Genauer gesagt, obgleich der Anker 4 so eingestellt ist, daß er einen Spalt vorbestimmter Breite zwischen dem Anker 4 und dem Stator 3 aufrechterhält, selbst wenn der Anker 4 durch Erregung der Erregerspule 2 gegen den Stator 3 gezogen wird, ist der Spalt extrem eng, so daß der Umfangsabschnitt des Ankers 4 in Berührung mit dem Stator 3 kommen kann, wenn sich der Anker 4 neigt. Die isolierende Folie 24 hält jedoch den elektrisch isolierenden Zustand zwischen dem Anker 4 und dem Stator 3 aufrecht, auch wenn sich der Anker 4 neigt, so daß sichergestellt ist, daß der zwischen der Verschlußstange 9 und dem Ventilsitz 13 ausgebildete Schalter selbst in einem solchen Fall eingeschaltet wird.

Da der Anker 4, der Federschuh 19, die Schraubenfeder 15 und die Mutter 6 sämtlich aus elektrisch leitfähigem Mate rial bestehen, ist die Verschlußstange 9 stets über diese Ele mente mit der Elektrode 18 elektrisch verbunden, die ihrer seits über eine Leitung (nicht dargestellt) mit einem äußeren Schaltkreis verbunden ist.

Die Betriebsweise des Elektromagnetventils 1 nach Fig. 1 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B erläu tert.

Da sich die Verschlußstange 9 im nicht erregten Zustand der Er regerspule 2 unter der Kraft der Schraubenfeder 15 nach unten bewegt, wird das Verschlußstrück 12 von seinem zugehörigen Ventilsitz 13 abgehoben gehalten, so daß das Elektromagnet ventil 1 sich in seinem offenen Zustand befindet. Weil der Abschnitt 9 a großen Durchmessers der Verschlußstange 9 von der isolierenden Führungsbuchse 42 aus keramischem, isolierendem Material abgestützt und geführt wird und sich der Stopper 5 in Berührung mit der oberen Stirnfläche 43 der isolierenden Führungsbuchse 42 im geöffneten Zustand befindet, wird der elektrisch isolierende Zustand zwischen der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz 10 selbst dann aufrechterhalten, wenn sich das Elektromagnetventil 1 in einem geöffneten Zustand be findet. Ein elektrisch nicht leitender Zustand wird daher zwischen der Elektrode 18 und dem Gehäuse-Einsatz erzeugt. Diese Be dingung entspricht dem Zustand vor t = t ₀ nach Fig. 2 und der von der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz 10 gebildete Schalter befindet sich im Aus-Zustand.

Wenn die Erregerspule 2 zum Zeitpunkt t = t ₀ erregt wird, dann wird der Anker 4 gegen den Stator 3 hin angezogen, so daß die Verschlußstange 9 sich entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles A zu bewegen beginnt. Das Verschlußstück 12 wird daher zum Zeitpunkt t = t ₁ auf den zugehörigen Ventilsitz 13 aufgesetzt, womit das Elektromagnetventil 1 vollständig geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunk nimmt der Schalter 30 seinen geschlossenen Zustand ein. Obgleich zu diesem Zeitpunkt der Anker 4 dem Stator 3 nahekommt, besteht keine Gefahr, daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen beiden hergestellt wird, weil nämlich die Isolierfolie 24 vorhanden ist.

Wenn die Erregerspule 2 zum Zeitpunkt t = t ₂ entregt wird, dann beginnt die Verschlußstange 9 sich in Richtung des Pfeiles A unter der Kraftwirkung der Schraubenfeder 15 zu bewegen. Als Folge davon wird der elektrisch leitende Zustand zwi schen der Verschlußstange 9 und dem Gehäuse-Einsatz 10 sogleich aufge hoben, so daß der Schalter 30 seinen Aus-Zustand einnimmt. Danach gelangt der Stopper 5 in Berührung mit der oberen Fläche 43 der isolierenden Führungsbuchse 42 zum Zeitpunkt t = t ₃, und das Elektromagnetventil 1 ist vollständig ge öffnet.

Wegen der isolierenden Führungsbuchse 42 befindet sich der Schalter 30 des Elektromagnetventils 1 wie Fig. 2B zeigt nur dann in seinem Ein-Zustand, wenn das Verschlußstück 12 der Verschlußstange 9 auf dem Ventilsitz 13 aufsitzt, während der konventionelle Schalter den Ein- Zustand sogar vor t = t ₀ einnimmt und in diesem Zustand sogar nach t = t ₃ bleibt, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 2B gezeigt ist. Entsprechend dem Schalter 30 des Elektromagnetventils 1 ist es daher einfach, den Beginn zeitpunkt des Ventilöffnens und den Beginnzeitpunkt des Ventilschließens auf der Grundlage des Signals vom Schalter ohne Verwendung einer komplexen Signalverarbeitungsschaltung zu ermitteln.

Es sei hervorgehoben, daß die isolierende Folie 24 aus einem Polyamid, einem Polyethylenterephtalat oder dgl. be stehen kann. Weiterhin kann die Isolierfolie 24 auch an der Unterseite 3 a des Stators 3 befestigt sein.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die isolierende Führungsbuchse 42 unter Verwendung eines Keramikmaterials hergestellt ist. Das Material für die isolierende Führungsbuchse 42 ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es kann vielmehr jedes Isolier material hoher Standfestigkeit, wie beispielsweise Hoch leistungsplastikmaterial verwendet werden. Auch kann, wie Fig. 3 zeigt, eine isolierende Führungsbuchse 42′ in der Weise gebildet werden, daß man eine Polytetrafluorethylen beschichtung 54 auf der Außenseite 51, der oberen Stirn fläche 52 und der unteren Stirnfläche 53 des zylindrischen Bauteils 50, das aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Material hoher Standfestigkeit, wie beispielsweise Stahl, besteht, ausbildet.

Claims

1. Elektromagnetventil
mit einem Verschlußstück (9, 12) aus elektrisch leitendem Material und einem elektrisch leitenden Gehäuse-Einsatz (8, 10) mit einem Ventilsitz (13), der zusammen mit dem Verschlußstück (9, 12) einen elektrischen Schalter bildet, der geschlossen ist, wenn das Verschlußstück auf dem Ventilsitz (13) aufsitzt,
mit einem elektromagnetischen Antrieb, bestehend aus einem Stator (3) mit Erregerspule (2) und einem Anker (4), der an dem Verschlußstück (9, 12) befestigt ist und eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die das Verschlußstück (9, 12) gegen den Ventilsitz (13) zur Anlage bringt,
mit einer Feder (50) zum Abheben des Verschlußstücks (9, 12), vom Ventilsitz (13), wenn der elektromagnetische Antrieb sich im entregten Zustand befindet,
mit einem Stopper (5), der am Verschlußstück (9, 12) befestigt ist und den maximalen Öffnungshub des Verschluß stücks (9, 12) festlegt, und
mit Isoliermitteln zwischen dem Verschlußstück (9, 12) und dem elektrisch leitenden Gehäuse-Einsatz (8, 10) und zwischen dem Stopper (5) und dem elektrisch leitenden Gehäuse-Einsatz (8, 10), gekennzeichnet durch eine elektrisch isolierende Buchse (42) mit einer Füh rungsöffnung (41) für das Verschlußstück (9, 12) zwischen dem elektrisch leitenden Gehäuse-Einsatz (8, 10) und dem Schaft des Verschlußstücks (9, 12), wobei die isolierende Führungsbuchse (42) an dem elektrisch leitenden Gehäuse- Einsatz (8, 10) derart montiert ist, daß der Stopper (5) nur dann mit einer der Endstirnflächen (43) der isolierenden Führungsbuchse (42) in Berührung kommt, wenn der elektro magnetische Antrieb sich in entregtem Zustand befindet, wobei diese Endfläche (43) als elektrisch isolierender Anschlag für den Stopper (5) wirkt.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Füh rungsbuchse (42) aus Keramik besteht.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Füh rungsbuchse (42) aus Hochleistungsplastik besteht.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Füh rungsbuchse (42′) aus einem elektrisch leitfähigen, stand festen Bauteil (50) mit einer Führungsöffnung (41) und einer Isolierschicht (54) besteht, welche die Oberfläche des standfesten Bauteils (50) mit Ausnahme der Innenseite der Führungsöffnung (41) bedeckt.

5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (54) aus Polytetrafluorethylen besteht.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (9, 12) einen Abschnitt (9 a) vergrößerten Durchmessers hat, der in der Führungsöffnung (41) abgestützt und geführt ist.