DE3718933A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Magnetventil zur Regelung des Hochdruck-Kraftstoffstroms in einer Kraftstoffpumpen­ anordnung, die einem Dieselmotor Kraftstoff zuführt.

Ein solches Magnetventil umfaßt einen Anker, der mit einem Ventilglied gekoppelt ist, wobei der Anker an eine Ständer­ konstruktion angezogen wird. Diese trägt eine Wicklung und definiert Polflächen, die dem Anker zugewandt sind. Das Maß der Bewegung des Ankers muß sorgfältig eingestellt sein, so daß im erregten Zustand des Magnetventils ein erster vor­ bestimmter Luftspalt zwischen dem Anker und den Polflächen besteht. Ferner muß die Bewegung des Ankers sorgfältig ein­ gestellt sein, damit im entregten Zustand des Magnetventils zwischen dem Anker und den Polflächen ein zweiter vorbe­ stimmter Luftspalt besteht. Ferner muß die Gesamtbewegung des Ankers größer als diejenige des Ventilglieds sein, und insbesondere muß der Anker seine Bewegungen auf die Pol­ flächen zu fortsetzen können, um den ersten Luftspalt aus­ zubilden, nachdem die Bewegung des Ventilglieds angehalten ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Magnet­ ventils in einfacher und zweckmäßiger Form.

Das Magnetventil nach der Erfindung mit einem Gehäuse, einem darin angeordneten Ventilkörper und einem in diesem zwischen einer Offen- und einer Schließstellung axialver­ schiebbaren Ventilglied ist gekennzeichnet durch einen plattenartigen, im wesentlichen viereckigen Anker, der mit dem Ventilglied verbunden ist und sich im wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Ventilglieds erstreckt, einen E-Ma­ gnetkern mit einem Innenschenkel und zwei Außenschenkeln, die jeweils eine dem Anker zugewandte Polfläche bilden, eine von den Außenschenkeln des E-Magnetkerns kontaktierte Anschlagplatte, einen zwischen der Anschlagplatte und dem Gehäuse angeordneten Abstandshalter, Befestigungsbolzen, die den E-Magnetkern, die Anschlagplatte und den Abstands­ halter am Gehäuse festlegen, wobei die Anschlagplatte eine Mittenöffnung aufweist, durch die ein Teil des Ankers durchtreten kann, und wobei zwei entgegengesetzte Kanten des Ankers ausgeschnitten sind unter Bildung von Anschlag­ flächen, die hinter der dem E-Magnetkern zugewandten Fläche des Ankers liegen, und wobei im Betrieb die Anschlagflächen an der Anschlagplatte anliegen und das Ausmaß der Bewegung des Ankers in Richtung zum E-Magnetkern bestimmen und die vom E-Magnetkern weg führende Bewegung des Ankers durch den Kontakt von Teilen des Ankers am Abstandshalter begrenzt ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht des Magnetven­ tils;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, rechtwinklig zu Fig. 1 gesehen;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Magnetventils von Fig. 1; und

Fig. 4, 5 und 6 Ansichten von Teilen des in den obigen Figuren gezeigten Magnetventils.

Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt das Magnetventil einen Ven­ tilkörper 10, in dem eine Durchgangsbohrung gebildet ist, die zwischen ihren Enden geringfügig erweitert ist. Der erweiterte Teil der Durchgangsbohrung ist an einen Kanal 11 im Gehäuse angeschlossen, der im Betrieb an die Pumpenkam­ mer einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe angeschlossen ist. Am einen Ende des erweiterten Teils der Durchgangsboh­ rung ist ein Sitz ausgebildet, und in der Durchgangsbohrung ist ein Ventilglied 12 verschiebbar, das einen Kopf 13 zur Anlage am Ventilsitz aufweist. Unterhalb des Kopfs hat das Ventilglied einen eingezogenen Abschnitt, der mit der Durchgangsbohrung einen Ringraum begrenzt, der mit wenig­ stens einer radialen Steueröffnung 15 kommuniziert, die mit einer Umfangsnut im Umfang des Gehäuses in Verbindung steht.

Der Ventilkörper 10 ist in einem Ende eines hohlen langen Gehäuses 9 positioniert, in dem Öffnungen 14 ausgebildet sind, die mit der vorgenannten Nut kommunizieren. Im Be­ trieb sind die Öffnungen 14 an einen Ablaufbehälter ange­ schlossen. Das Ventilglied hat eine ein Schraubgewinde auf­ weisende Verlängerung 16, die sich in eine Kammer 17 im Gehäuse erstreckt, wobei diese Kammer mit einem im Ventil­ körper ausgebildeten Kanal 17 A verbunden ist.

Die Verlängerung 16 ist mit einem Ansatz 18 verschraubt, der im einzelnen aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Ansatz hat einen äußeren Flanschabschnitt 19, an dem eine Nachlauf­ feder 20 anliegt und der eine Innenstufe bildet, an der eine Beilagscheibe 21 anliegt, die von einem Ende einer Rückholfeder 22 kontaktiert wird, deren anderes Ende an einem Widerlager 23 liegt, das sich durch eine Mittenöff­ nung im Anker erstreckt und an einem Elektromagnetkern 24 anliegt (Fig. 1). Die Verlängerung 16 ist im Ansatz mit einer Sicherungsschraube 25 festgelegt, und die vom Ventil­ glied entfernte ringförmige Endfläche des Ansatzes ist sphärisch gewölbt und liegt an einer komplementären Fläche an einem plattenartigen Anker 26 an. Fig. 4 ist eine End­ ansicht des Ankers, gesehen in der vom Ventilglied wegfüh­ renden Richtung, und der Anker hat Viereckform mit einer Mittenöffnung, die von der Fläche 27 umgeben ist, an der der Ansatz 18 anliegt.

Ferner bildet der Anker zwei gebogene Klauen 28, die in Richtung des Ventilglieds verlaufen und unterschnittene Flächen 29 aufweisen. An den Flächen 29 liegt ein nach außen weisender Flansch 30 auf einem hohlzylindrischen Federgehäuse 31 an, das ferner einen nach innen gerichteten Flansch 32 aufweist, an dem ein Druckstück 33 A anliegt. Zwischen dem Druckstück 33 A und der Feder 20 befindet sich eine Beilagscheibe 33 B. Die einander zugewandten Flächen des Flanschs 32 und des Druckstücks 33 A sind sphärisch gewölbt, um eine Zentrierbewegung zuzulassen. Der Flansch 30 ist auf entgegengesetzt liegenden Bereichen maschinell so bearbeitet, daß die beiden Flanschabschnitte die Zwi­ schenräume zwischen den Klauen passieren können, wonach das Federgehäuse und der Anker relativ zueinander um 90° ver­ dreht werden, so daß die Abschnitte des Flanschs 30 an den unterschnittenen Flächen der Klauen 28 anliegen können. Fig. 3 zeigt den Zusammenbauzustand der Anker/Ventilglied- Baugruppe, und nach dem Zusammenbau wird ein Stift 34 in eine Öffnung im Anker eingesteckt, der in einem Schlitz in einem der Flanschabschnitte des Federgehäuses 31 festliegt. Der Schlitz ist derart vorgesehen, daß zwischen dem Feder­ gehäuse und dem Anker eine Schwenkbewegung möglich ist, wobei diese Schwenkbewegung durch die kugelige Ausbildung der zusammenwirkenden Flächen der Flanschabschnitte und des Federgehäuses und die zusammenwirkenden Flächen des Flanschs 32 und des Druckstücks 33 A erleichtert wird. Das Zulassen der vorgenannten Schwenkbewegung dient dem Aus­ gleich von Fehlausrichtungen in der Baugruppe.

Im Betrieb hat der Anker einen Bewegungsbereich, der ge­ ringfügig größer als derjenige des Ventilglieds ist, und nach dem Schließen des Ventilkopfs auf dem Ventilsitz re­ sultiert die Weiterbewegung des Ankers in einer Kompression der Feder 20 und dem Trennen der Endfläche des Federgehäu­ ses von der Fläche 27 des Ankers, wie Fig. 3 zeigt.

Während der Kompression der Feder 20 speichert diese Ener­ gie, die dazu dient, eine große Losbrechkraft zu erzeugen, wenn der Elektromagnet entregt wird, so daß der Anker sehr schnell freigegeben wird.

Der Elektromagnetkern 24 ist E-förmig, wie aus Fig. 2 deut­ lich hervorgeht, und besteht aus mehreren Kernblechen, wie Fig. 1 zeigt. Die freien Enden der Schenkel des Kerns lie­ gen dem Anker 26 gegenüber, und der mittlere Schenkel weist eine Erregerwicklung 35 auf. Die äußeren Abschnitte der äußeren Schenkel des Kerns liegen an einer ringförmigen Anschlagplatte 8 an, die ihrerseits an einem ringförmigen Abstandshalter 7 anliegt, der das Gehäuse 9 kontaktiert; Anschlagplatte und Abstandshalter werden noch erläutert. Am entgegengesetzten Ende des Kerns befindet sich eine Preß­ platte 36, die zwei Öffnungen zur Aufnahme von Spannbolzen 37 aufweist, die in im Gehäuse 9 ausgebildete Gewindelöcher geschraubt sind. Die Spannbolzen erstrecken sich längs den Außenflächen der äußeren Schenkel des Kerns, und die von ihnen ausgeübte Preßkraft preßt den Kern, die Anschlagplat­ te 8 und den Abstandshalter 7 in ihre Lage. Die Preßplatte 36 weist auf ihrer vom Kern abgewandten Fläche einen Zentrierzapfen mit einer Gewindebohrung auf. An der vom Kern abgewandten Fläche der Preßplatte 36 ist eine Isolier­ scheibe 39 positioniert, die mit Ausschnitten versehen ist, so daß die Köpfe der Spannbolzen 37 durchtreten können. An der Scheibe 39 liegen die vergrößerten Fußteile von zwei Anschlußstiften 40 an, an denen die Enden der Wicklung jeweils gesichert sind. Die Anschlußstifte durchsetzen eine Positionierplatte 41, die wiederum Ausschnitte aufweist, an deren Wandungen die Köpfe der Spannbolzen 37 anliegen kön­ nen, so daß eine Winkelverschiebung der Platte um den Zentrierzapfen verhindert wird. Ferner ist eine Anschluß­ platte 42 vorgesehen, durch die die Anschlußstifte verlau­ fen und die an dem Zentrierzapfen mittels eines Festlege­ bolzens 43 befestigt ist. Die Baugruppe ist durch eine hohlzylindrische Abdeckung 44 vervollständigt, die an einem Ende einen nach innen verlaufenden Flansch zur Anlage an einer Stufe, die am Umfang der Anschlußplatte ausgebildet ist, aufweist, und die Abdeckung ist in ihrer Lage durch einen Sprengring 45 gehalten, der in einer Nut in der An­ schlußplatte sitzt. Elastische Dichtungen sind vorgesehen, um zwischen der Abdeckung und der Anschlußplatte sowie zwi­ schen der Abdeckung und dem Gehäuse 9 eine Flüssigkeits­ dichtung zu schaffen. Ferner sind zwischen den Anschluß­ stiften und der Anschlußplatte Dichtungen vorgesehen.

Es soll nunmehr die Ausbildung der Anschlagplatte 8 und des Abstandshalters 7 erläutert werden. Fig. 5 zeigt vergrößert eine Endansicht des Abstandshalters in Richtung des Ventil­ glieds, und Fig. 6 ist eine ähnliche Darstellung der An­ schlagplatte 8. Ferner zeigt jede Figur in Strichlinien den Anker 26. Der Abstandshalter 7 ist eine flache Kreisscheibe aus Metall, die mit einer kreisrunden Mittenöffnung ver­ sehen ist, wobei in der Wand der Öffnung vier bogenförmige Aussparungen 46 ausgebildet sind. Die so gebildete Öffnung ist derart, daß der viereckige Anker in einer bestimmten Winkelstellung durch die Öffnung durchtreten kann, daß aber nach einer Winkelverschiebung von Anker und Abstandshalter relativ zueinander die Ecken des Ankers störend aneinander­ greifen. Der Abstandshalter ist in der Baugruppe so ange­ ordnet, daß die Spannbolzen 37 gegenüberliegende Ausneh­ mungen passieren, wobei die Achsen der Spannbolzen mit 47 bezeichnet sind.

Die Anschlagplatte 8 besteht ebenfalls aus einer metalli­ schen flachen Kreisscheibe, aber ihre dem Abstandshalter zugewandte Oberfläche ist maschinell so bearbeitet, daß ein ringförmiger Rand 48 gebildet ist, der den Abstandshalter kontaktiert. Ferner weist die Anschlagplatte Öffnungen 49 zum Durchtritt der Spannbolzen 37 sowie eine Vierecköffnung 50 auf.

Die an die Öffnung 49 angrenzenden Seiten der Öffnung 50 verlaufen senkrecht zur Ebene der Scheibe, während die bei­ den anderen Seiten, wie Fig. 1 zeigt, nach außen schräg verlaufen. Die äußeren Schenkel des Kerns 24 sind an den Abschnitten der Anschlagplatte fixiert, die zwischen den Öffnungen 49 und den angrenzenden Rändern der Öffnung 50 liegen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist ferner die dem Kern zugewandte Fläche des Ankers längs zwei gegenüber­ liegenden Kanten so bearbeitet, daß ein Paar Stege 51 ge­ bildet ist, die Anschlagflächen zum Kontakt mit den Ab­ schnitten der Anschlagplatte 8 zwischen den Öffnungen 49 und den angrenzenden Rändern der Öffnung 50 bilden, wodurch die Bewegung des Ankers in Richtung zum Kern begrenzt wird. Die Bewegung des Ankers unter der Einwirkung der Rückhol­ feder ist durch den Kontakt der Ecken des Ankers mit dem Abstandshalter 7 begrenzt.

Die Einstellung der Federkräfte und der verschiedenen Spielräume ist für die Funktionsfähigkeit des Magnetventils ausschlaggebend. Wenn die Teile des Magnetventils bis zu dem Stadium von Fig. 3, jedoch ohne das Ventilglied, zu­ sammengebaut sind, kann eine solche Beilagscheibe 33 B ge­ wählt werden, daß die von der Feder 20 ausgeübte Kraft richtig ist, wobei diese Feder die sogenannte Nachlauffeder ist, die nachgibt, um eine fortgesetzte Bewegung des Ankers nach Kontaktierung des Ventilsitzes durch den Ventilkopf zu ermöglichen.

Nach der vorgenannten Justierung wird das Ventilglied 12 in den Ventilkörper 10 eingesetzt, und letzterer wird in das Gehäuse 9 eingesetzt, und dann wird die Verlängerung 16 in dem Ansatz gesichert und unter Verwendung der Sicherungs­ schraube 25 in ihrer Stellung festgelegt. Der Abstand zwi­ schen dem Anker 26 und dem Gehäuse 9 wird dann gemessen, und der Abstandshalter 7 wird auf die verlangte Dicke zuge­ schliffen. Dadurch wird die Offenstellung des Ventilglieds eingestellt. Der Abstandshalter 7 und die Anschlagplatte 8 werden dann in ihre Lage gebracht, und der Rand 48 wird so zugeschliffen, daß die gewünschte Bewegung des Ankers bei Erregung der Wicklung erhalten wird, wobei die Bewegung des Ankers größer als diejenige des Ventilglieds ist. Die dem Kern zugewandte Fläche der Anschlagplatte wird dann so ge­ schliffen, daß sich das erwünschte Spiel zwischen dem Anker und dem Kern einstellt, wenn der Anker sein Bewegungsende erreicht hat. Die Beilagscheibe 21 für die Rückholfeder 22 wird dann so gewählt, daß die gewünschte Rückholfederkraft erhalten wird.

Claims (9)

1. Magnetventil mit einem Gehäuse, einem darin angeordneten Ventilkörper und einem in diesem zwischen einer Offen- und einer Schließstellung axialverschiebbaren Ventilglied, gekennzeichnet durch einen plattenartigen, im wesentlichen viereckigen Anker (26), der mit dem Ventilglied (12) verbunden ist und sich im wesentlichen quer zur Bewegungsachse des Ventilglieds erstreckt,
einen E-Magnetkern (24) mit einem Innenschenkel und zwei Außenschenkeln, die jeweils eine dem Anker (26) zugewandte Polfläche bilden,
eine von den Außenschenkeln des E-Magnetkerns kontaktierte Anschlagplatte (8),
einen zwischen der Anschlagplatte (8) und dem Gehäuse (9) angeordneten Abstandshalter (7), Befestigungsbolzen (37), die den E-Magnetkern (24), die Anschlagplatte (8) und den Abstandshalter (7) am Gehäuse (9) festlegen,
wobei die Anschlagplatte (8) eine Mittenöffnung (50) auf­ weist, durch die ein Teil des Ankers (26) durchtreten kann, und wobei zwei entgegengesetzte Kanten des Ankers (26) aus­ geschnitten sind unter Bildung von Anschlagflächen, die hinter der dem E-Magnetkern (24) zugewandten Fläche des Ankers (26) liegen, und wobei im Betrieb die Anschlagflä­ chen an der Anschlagplatte (8) anliegen und das Ausmaß der Bewegung des Ankers (26) in Richtung zum E-Magnetkern (24) bestimmen und die vom E-Magnetkern wegführende Bewegung des Ankers durch den Kontakt von Teilen des Ankers am Abstands­ halter (7) begrenzt ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom E-Magnetkern (24) abgewandte Fläche der An­ schlagplatte (8) einen den Abstandshalter (7) kontaktie­ renden Rand (48) bildet, wobei die axiale Weite des Rands während des Zusammenbaus des Magnetventils so gewählt ist, daß sich die gewünschte Bewegung des Ankers (26) einstellt.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (7) eine Mittenöffnung aufweist, die so geformt ist, daß in einer relativen Winkellage von Anker (26) und Abstandshalter (7) der Anker (26) durch die Mit­ tenöffnung führbar ist, während in einer anderen relativen Winkellage die Ecken des Ankers (26) den Abstandshalter (7) kontaktieren.

4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (12) einen Ventilkopf (13) zum Zusam­ menwirken mit einem im Ventilkörper ausgebildeten Ventil­ sitz aufweist, daß die Bewegung des Ventilglieds (12) zwi­ schen seiner Offen- und seiner Schließstellung kleiner als die Bewegung des Ankers (26) ist, und daß die Verbindung zwischen dem Anker (26) und dem Ventilglied (12) eine Feder (20) enthält, die nachgibt und nach Kontakt des Ventilkopfs (13) am Ventilsitz eine Weiterbewegung des Ankers (26) in Richtung zum E-Magnetkern (24) gestattet.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen am Ventilglied (12) befestigten Ansatz (18), einen daran ausgebildeten Flansch (19), ein hohles Federgehäuse (31), das wenigstens einen Teil des Ansatzes (18) umgibt und an seinem vom Anker (26) fernen Ende einen nach innen gerichteten Flansch (32) aufweist, ein am Flansch (32) an­ liegendes Druckstück (33 A), wobei die Feder (20) zwischen dem Flansch (19) des Ansatzes (18) und dem Druckstück (33 A) positioniert ist und den Ansatz in Kontakt mit der vom E-Magnetkern (24) fernen Fläche des Ankers (26) beauf­ schlagt, und Kopplungsmittel, die den Ansatz (18) mit dem Anker (26) koppeln.

6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Flächen des Druckstücks (33 A) und des nach innen gerichteten Flanschs (32) sphärische Form haben und die einander kontaktierenden Flächen des Ansatzes (18) und des Ankers (26) ebenfalls sphärische Form haben.

7. Magnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel zwei bogenförmige Klauen (28), die von der vom E-Magnetkern (24) abgewandten Fläche des Ankers (26) ausgehen, sowie zwei am Ansatz (18) ausgebildete Flanschabschnitte umfassen.

8. Magnetventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Rückholfeder (22), die zwischen dem Ansatz (18) und dem mittleren Schenkel des E-Magnetkerns (24) wirksam ist.

9. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (22) am einen Ende ein Widerlager (23) kontaktiert, das eine Mittenöffnung im Anker (26) durch­ setzt.