DE3843862A1

DE3843862A1 - Elektromagnetisch betaetigbares ventil

Info

Publication number: DE3843862A1
Application number: DE3843862A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Romann; Ferdinand Dipl Ing Reiter; Rudolf Dipl Ing Babitzka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-12-24
Filing date: 1988-12-24
Publication date: 1990-06-28
Also published as: US4984744A; KR900010281A; JPH02195084A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ven til nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon ein elektro magnetisch betätigbares Ventil vorgeschlagen worden, bei dem zwar zwischen einem Anker und einer als Ventilschließglied dienenden Kugel ein Verbindungsrohr vorgesehen ist, jedoch muß der Durchmes ser des Verbindungsrohres relativ genau hergestellt sein, damit der Anker darauf geschoben und an diesem befestigt werden kann, und in der Nähe der Kugel sind mehrere, die Wandung des Verbindungsrohres radial durchdringende Strömungsöffnungen vorgesehen, durch die der vom Anker im Inneren zuströmende Kraftstoff zum Ventilsitz gelan gen kann. Zur Herstellung der Strömungsöffnungen sind zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich. Das relativ starre Verbindungsrohr be wirkt ein hartes Anschlagen des Ventilschließgliedes bzw. Ankers am Ventilsitz bzw. der Ankeranschlagfläche, wodurch es nicht nur zu erhöhtem Verschleiß sondern auch Geräuschen kommt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße, elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil einer kostengünstigen Herstellung, wobei eine gleichmäßige hydraulische Durchströmung gewährleistet ist, das Verbindungsglied nur ein sehr geringes Gewicht hat und durch seine axiale Elastizi tät ein verringerter Verschleiß bewirkt wird, und zwar sowohl im Dichtsitzbereich als auch an der stirnseitigen Ankeranschlagfläche. Zusätzlich ergibt sich wegen der Dämpfung auch eine Verringerung der Geräuschentwicklung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventiles möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, das Verbindungsglied aus Blech zu fertigen, indem etwa rechteckförmige Blechabschnitte gerollt oder derart gebogen werden, daß sich das mit Durchbrechungen versehene Verbindungsrohr ergibt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ventil, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 5 jeweils den Mantel eines besonderen Ausführungsbeispieles des Ver bindungsrohres, das gemäß den Fig. 4 und 6 eingesetzt wird, Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte, elektromagnetisch be tätigbare Ventil in Form eines Einspritzventiles für Kraftstoff als Aggregat einer Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichten den, fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat einen rohrförmigen, me tallenen Anschlußstutzen 1 aus ferromagnetischem Material, auf des sen unterem Kernende 2 eine Magnetspule 3 angeordnet ist. Der An schlußstutzen 1 dient somit zugleich als Kern. Anschließend an das Kernende 2 des Anschlußstutzens 1 ist konzentrisch zur Ventillängs achse 4 dicht mit dem Anschlußstutzen 1 ein Zwischenteil 6 verbun den, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen. Das Zwischen teil 6 ist aus nichtmagnetischem Blech gefertigt, das tiefgezogen ist und koaxial zur Ventillängsachse 4 verlaufend einen ersten Ver bindungsabschnitt 47 hat, mit dem es vollständig das Kernende 2 um greift und mit diesem dicht verbunden ist. Ein sich vom ersten Ver bindungsabschnitt 47 radial nach außen erstreckender Kragen 48 führt zu einem zweiten Verbindungsabschnitt 49 des Zwischenteiles 6, der sich koaxial zur Ventillängsachse 4 verlaufend erstreckt und in axialer Richtung ein Verbindungsteil 39 teilweise überragt und mit diesem dicht verbunden ist, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen. Der Durchmesser des zweiten Verbindungsabschnittes 49 ist somit größer als der Durchmesser des ersten Verbindungsab schnittes 47, so daß im montierten Zustand das rohrförmige Verbin dungsteil 39 mit einer Stirnfläche 50 am Kragen 48 anliegt. Um kleine Außenmaße des Ventiles zu ermöglichen, umgreift der erste Verbindungsabschnitt 47 einen Halteabsatz 51 des Kernendes 2, der einen geringeren Durchmesser als der Anschlußstutzen 1 hat, und der zweite Verbindungsabschnitt 49 umgreift einen ebenfalls mit geringerem Durchmesser als im angrenzenden Bereich ausgebildeten Halteabsatz 52 des Verbindungsteiles 39.

Das aus ferromagnetischem Material gefertigte Verbindungsteil 39 hat der Stirnfläche 50 abgewandt eine Haltebohrung 41, in die ein Ventilsitzkörper 8 dicht eingesetzt ist, beispielsweise durch eine Verschraubung, Verschweißung oder Verlötung. Die Haltebohrung 41 geht in eine Übergangsbohrung 53 über, an die sich in der Nähe der Stirnfläche 50 eine Gleitbohrung 54 anschließt, in die ein zylind rischer Anker 12 ragt und durch die der Anker 12 geführt wird. So mit können Haltebohrung 41 und Gleitbohrung 54 in einer Aufspan nung bei der Fertigung hergestellt werden, so daß sich sehr genau zueinander fluchtende Bohrungen ergeben. Der Anker 12 wird weder durch das Zwischenteil 6 noch die Übergangsbohrung 53 des Verbin dungsteiles 39 geführt. Die axiale Erstreckung der Gleitbohrung 54 ist im Vergleich zur axialen Länge des Ankers 12 gering, sie be trägt etwa 1/15 der Länge des Ankers. Am Kernende 2 des Anschluß stutzens 1 ist dem Anker 12 zugewandt, ein ringförmiger, schmaler Anschlagbund 55 ausgebildet, dessen Breite etwa 0,2 mm beträgt.

Dem Anschlußstutzen 1 abgewandt weist der metallene Ventilsitzkör per 8 dem Kernende 2 des Anschlußstutzens 1 zugewandt einen festen Ventilsitz 9 auf. Die Aneinanderreihung von Anschlußstutzen 1, Zwi schenteil 6, Verbindungsteil 39 und Ventilsitzkörper 8 stellt eine starre metallene Einheit dar. In eine Befestigungsöffnung 13 des Ankers 12 ist ein Ende eines in die Übergangsbohrung 53 ragenden, als Verbindungsglied 36 dienenden, dünnwandigen, runden Verbin dungsrohres eingesetzt sowie mit diesem verbunden,und mit dessen dem Ventilsitz 9 zugewandten anderen Ende ist ein Ventilschließ glied 14 verbunden, das beispielsweise die Form einer Kugel, einer Halbkugel oder eine andere Form haben kann.

Dem Ventilschließglied 14 abgewandt, ragt in die den Anker 12 durch dringende, abgestufte Befestigungsöffnung 13 eine Rückstellfeder 18, die sich beispielsweise mit ihrem einen Ende an einer Stirnfläche des Verbindungsrohres 36 abstützt. Das andere Ende der Rückstell feder 18 ragt in eine Strömungsbohrung 21 des Anschlußstutzens 1 und liegt dort an einer rohrförmigen Verstellbuchse 22 an, die zur Einstellung der Federspannung beispielsweise in die Strömungsboh rung 21 eingeschraubt oder eingepreßt ist. Mindestens ein Teil des Anschlußstutzens 1 und die Magnetspule 3 in ihrer gesamten axialen Länge sind durch eine Kunststoffummantelung 24 umschlossen, die auch wenigstens noch einen Teil des Zwischenteiles 6 und des Ver bindungsrohres 36 umschließt. Die Kunststoffummantelung 24 kann durch Ausgießen oder Umspritzen mit Kunststoff erzielt werden. An der Kunststoffummantelung 24 ist zugleich ein elektrischer Anschluß stecker 26 angeformt, über den die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 3 und damit deren Erregung erfolgt.

Die Magnetspule 3 ist von wenigstens einem als ferromagnetisches Element zur Führung der Magnetfeldlinien dienenden Leitelement 28 umgeben, das aus ferromagnetischem Material hergestellt ist und sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Magnetspule 3 erstreckt und die Magnetspule 3 in Umfangsrichtung wenigstens teil weise umgibt.

Das Leitelement 28 ist in Form eines Bügels ausgebildet, mit einem an die Kontur der Magnetspule angepaßten, gewölbten Mittelbereich 29, der nur teilweise in Umfangsrichtung die Magnetspule 3 umgibt und sich in radialer Richtung nach innen erstreckende Endabschnitte 31 hat, die den Anschlußstutzen 1 und andererseits das Verbindungs teil 39 teilweise umgreifend in jeweils ein in axialer Richtung verlaufendes Schalenende 32 übergehen. In Fig. 1 und 2 ist ein Ven til mit zwei Leitelementen 28 dargestellt.

In der Rohrwand des Verbindungsrohres 36 sind Durchbrechungen 5 vor gesehen, die den Innenkanal 38 des Verbindungsrohres 36 mit der Übergangsbohrung 53 verbinden, so daß der dem Innenkanal 38 zuströ mende Kraftstoff in diese Übergangsbohrung 53 und von dort zum Ven tilsitz 9 gelangt, zu dem stromabwärts im Ventilsitzkörper 8 wenig stens eine Abspritzöffnung 17 vorgesehen ist, über die der Kraft stoff in ein Saugrohr (nicht dargestellt) oder einen Zylinder einer Brennkraftmaschine abgespritzt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwei Leitelemente 28 vorgesehen, die entsprechend der darstellenden Fig. 2 einander ge genüberliegend angeordnet sein können. Es kann auch aus räumlichen Gründen zweckmäßig sein, den elektrischen Anschlußstecker 26 in einer Ebene verlaufen zu lassen, die um 90° verdreht ist, also senkrecht auf eine Ebene durch die Leitelemente 28 steht.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel des bereits in Fig. 1 gezeigten Verbindungsrohres 36 mit dem an dessen einem Ende befestigten Anker 12 und mit dem mit dessen anderem Ende verbundenen Ventilschließ glied 14 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt das Verbindungsrohr 36 in ab gewickeltem Zustand. Die Verbindung zwischen Verbindungsrohr 36 und Anker 12 sowie Ventilschließglied 14 erfolgt in vorteilhafter Weise durch Verschweißen bzw. Verlöten. Wie man aus Fig. 3 entnehmen kann, befinden sich im Mantel des Verbindungsrohres 36 rautenförmige Durchbrüche 5, deren größte Achse 10 sich jeweils in Ebenen senk recht zur Ventillängsachse 4 befindet. In gleicher Weise könnten die Durchbrüche 5 z.B. auch elliptischen Querschnitt haben. Der obe re Bereich 16 des Mantels trägt keine Durchbrüche sondern an diesem erfolgt die Verbindung mit dem Anker 12. Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, wo das Verbindungsrohr 36 im eingebauten Zustand zu erkennen ist, ragt der obere Bereich 16 des Mantels nur ein kurzes Stück aus dem Anker 12 heraus und der freie Bereich zwischen dem Anker 12 und dem Ventilschließglied 14 weist eine große Anzahl von Durchbrüchen 5 auf, wobei die Durchbrüche in aufeinanderfolgenden Ebenen gegen einander versetzt sind. D.h. der dem Verbindungsrohr 36 zugeführte Kraftstoff kann über die Vielzahl der Durchbrüche 5 sehr rasch aus dem Innenkanal 38 in die Übergangsbohrung 53 und damit zum Ventil sitz 9 gelangen.

In der Fig. 6 ist eine andere Möglichkeit zur Ausbildung des Verbin dungsrohres gezeigt, wobei Fig. 5 wieder die Abwicklung des Verbin dungsrohres 36 zeigt. Hier sind die Durchbrüche 7 in Form von Recht ecken ausgebildet, wobei diese Durchbrüche 7 in benachbarten Ebe nen 19, 20 zueinander versetzt sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Dicke der Durchbrechungen 7 und die zwischen den einzelnen Durch brüchen 7 verbleibenden Stege ungefähr die gleichen Abmessungen ha ben, da dadurch die Öffnungsfläche, durch die das Medium hindurch strömt, in etwa der geschlossenen Fläche des Mantels entspricht. Die Durchbrüche 5 und 7 können auch andere geeignete Formen haben.

Durch die Form und Anordnung der Durchbrüche 5 bzw. 7 hat das Ver bindungsglied 36 in erwünschter Weise eine Elastizität, die in der beschriebenen Weise zu einer Verschleißminderung und Geräuschverrin gerung führt. Die Verbindungsglieder 36 sind in vorteilhafter Weise aus Blech gefertigt, indem etwa rechteckförmige, gelochte Blechab schnitte gerollt oder derart gebogen werden, daß sich runde Verbin dungsrohre ergeben. Dabei können die Blechabschnitte so gebogen sein, daß die parallel zur Ventillängsachse 4 verlaufenden Kanten auf Stoß aneinanderliegen oder einen Abstand zueinander haben, so daß auch in radialer Richtung des Verbindungsrohres 36 eine Elastizität gegeben ist, die es ermöglicht, daß die Befestigungsöffnung 13 des Ankers 12, das Ventilschließglied 14 und der Umfang des Verbindungsgliedes 36 mit einer größeren Toleranz gefertigt werden können.

Die Summe der Querschnitte der Durchbrüche 5, 7 sollte gegenüber dem sich aus der lichten Weite des Verbindungsrohres 36 ergebenden Querschnitt größer sein, damit eine ungestörte Abströmung des Kraft stoffes aus dem Verbindungsglied möglich ist.

Fig. 7 zeigt ein völlig anders ausgebildetes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist das Verbindungsglied 36 durch eine steife Druck feder 11 gebildet, das eine Ende dieser Druckfeder 11 wird vom Anker 12 umgeben und ist dort befestigt. Das andere Ende der Druckfeder 11 ist mit dem Ventilschließglied 14 verbunden. Dadurch, daß die Druckfeder 11 relativ steif ist, ist eine sichere Verbindung zwi schen Anker 12 und Ventilschließglied 14 gegeben, jedoch ist eine Elastizität vorhanden, so daß der Verschleiß sowohl im Dichtsitzbe reich als auch an der stirnseitigen Ankeranschlagfläche vermindert wird. Das durchtretende Medium gelangt sehr rasch und gleichmäßig in die Übergangsbohrung 53 und damit zum Ventilsitz 9. Der Quer schnitt des Drahtes 16 der Druckfeder 11 kann quadratisch, recht eckig, kreisförmig oder ellipsenförmig sein. Speziell bei Verwen dung eines kreisförmigen Drahtes kann man im vorliegenden Fall eine auf dem Markt befindliche Druckfeder verwenden, wodurch die Herstel lung des Verbindungsgliedes außerordentlich kostengünstig wird.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigtes Ventil, insbesondere Kraftstoffein spritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von gemischverdichten den, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen mit einem Kern, den eine Magnetspule umgibt, und einem einem dem Kern zugewandten Anker so wie einem Verbindungsglied, das konzentrisch zu einer Ventillängs achse angeordnet an seinem einen Ende mit dem Anker und an seinem anderen Ende mit einem Ventilschließglied verbunden ist, das mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (11; 36) federelastisch ausgebildet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin dungsglied (36) als Rohr ausgebildet ist und seine Wand rechtecki ge Durchbrüche (5) aufweist (Fig. 5, 6).

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die recht eckigen Durchbrüche (5) in der Wand in Ebenen quer zur Ventillängs achse (4) angeordnet und in Richtung der Ventillängsachse (4) zu einander versetzt sind.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin dungsglied (36) als Rohr ausgebildet ist und seine Wand rautenför mige Durchbrüche (7) aufweist (Fig. 3, 4).

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Achsen (10) der rautenförmigen Durchbrüche (7) in Ebenen quer zur Ventillängsachse (4) liegen.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin dungsglied (36) an seinem oberen Ende einen Abschnitt (16) ohne Durchbrüche (5, 7) aufweist.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin dungsglied durch eine steife Druckfeder (11) gebildet ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der steifen Druckfeder (11) in einer Hülse befestigt ist.

9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drahtes (16) der Druckfeder (11) quadratisch oder rechteckig ist.

10. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drahtes (16) der Druckfeder (11) kreis- oder ellip senförmig ist.

11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Durchtrittsfläche des Verbindungsgliedes (11; 36) gleich oder größer als die geschlossene Fläche des Verbindungsglie des (11; 36) ist.