EP3172428A1 - Elektromagnetische stelleinheit für ein saugventil sowie saugventil - Google Patents

Elektromagnetische stelleinheit für ein saugventil sowie saugventil

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EP3172428A1
EP3172428A1 EP15727376.4A EP15727376A EP3172428A1 EP 3172428 A1 EP3172428 A1 EP 3172428A1 EP 15727376 A EP15727376 A EP 15727376A EP 3172428 A1 EP3172428 A1 EP 3172428A1
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EP
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armature
guide
actuator according
armature guide
electromagnet
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English (en)
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EP3172428B1 (de
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Achim Meisiek
Tobias Landenberger
Hans Heber
Stefan Kolb
Michael IMHOF
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/0075—Stop members in valves, e.g. plates or disks limiting the movement of armature, valve or spring

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator for a suction valve for supplying a high-pressure fuel pump, in particular a common rail high-pressure pump, with fuel, wherein the electromagnetic actuator comprises the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a suction valve with such an electromagnetic actuator.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2010 027 745 A1 discloses a high-pressure pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines with an electromagnetically controllable intake or intake valve for the metering of fuel.
  • a full or partial filling of a pump working chamber of the high-pressure pump with fuel can be realized via the suction or inlet valve.
  • the control of the suction or inlet valve via an electromagnetic actuator, which comprises an annular magnetic coil and a cooperating with the magnetic coil, designed as a plunger anchor.
  • the armature is fixedly connected via a ring body with a valve stem of the suction or inlet valve, so that an axial displacement of the armature when energizing the magnetic coil simultaneously causes an axial displacement of the valve stem.
  • an electromagnetic actuator or a pressure control valve with an electromagnet and an armature for acting on an actuator is also known.
  • the armature is designed as a dip anchor and guided axially displaceably in an armature guide.
  • at least one slotted bearing ring is received within the armature guide, which reduces the frictional stressed contact area with the armature.
  • the bearing ring is made of a plastic material, in particular of a plain bearing material, such as polyetheretherketone (PEEK), in order to further reduce the friction between the bearing ring and the armature.
  • PEEK polyetheretherketone
  • the bearing ring may also be used to define a secondary air gap between the armature and the armature guide.
  • the present invention has for its object to provide an electromagnetic actuator for a suction valve for supplying a high-pressure fuel pump, in particular a common rail high-pressure pump, with fuel specify that is very compact and easy and inexpensive to produce.
  • the electromagnetic actuator is proposed with the features of claim 1.
  • Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • a suction valve is specified with such an electromagnetic actuator.
  • the proposed for a suction valve electromagnetic actuator comprises an electromagnet and an armature, which is axially slidably guided in an armature guide, which surrounds an outer peripheral region of the armature.
  • the armature guide also serves to support the armature, the armature being designed as a flat armature which limits an axial working air gap formed between the armature and the electromagnet.
  • the mounting of the armature via the armature guide, which surrounds an outer peripheral region of the armature is able to replace a centrally arranged anchor bolt, which is usually used for guiding and / or supporting a flat armature formed anchor.
  • the height of the electromagnetic actuator can be reduced with the same functionality, so that a particularly compact in the axial direction actuator is created.
  • the omission of the anchor bolt also allows a direct connection of the armature with a valve piston of the suction valve, which may be partially included for this purpose in a central recess of the armature.
  • the armature guide is a separate component, which is at least partially sleeve-shaped and preferably extends over the entire height of the armature. The training as a separate component simplifies the manufacture of the Ankeriva- tion, so that it can be designed with little play.
  • the armature guide has a radially extending collar portion which extends into the working air gap between the armature and the electromagnet inside. That is, the collar portion of the anchor guide extends radially inward.
  • the anchor guide may be formed, for example, substantially pot-shaped. The armature guide can replace in this way a usually arranged between the armature and the electromagnet residual air gap disc. As a result, the number of components is further reduced, which in turn has a favorable effect on the manufacturing costs.
  • the armature guide forms a stroke stop for the armature. This means that the stroke of the armature or its displacement in the axial direction is limited by the armature guide.
  • the formation of the stroke stop is preferably carried out via a radially extending collar portion of the armature guide, which extends into the working air gap.
  • the armature guide can also be designed in several parts and have a sleeve-shaped first part and a disk-shaped second part for forming the stroke stop.
  • the armature guide is wholly or partly made of a non-magnetic material. This applies in particular to the radially extending collar section extending into the working air gap or the disk-shaped second part of the armature guide. Because then the armature guide can be used at the same time for the magnetic separation of the armature from the electromagnet to counteract a magnetic sticking of the armature to the electromagnet and in this way to improve the dynamics of the actuator.
  • the armature guide has at least one peripheral aperture in the form of a bore and / or a slot.
  • the bore or slot facilitates hydraulic compensation during an axial displacement of the armature, so that short switching times can be realized.
  • the venting of the valve is improved via the bore or the slot.
  • a plurality of bores are provided, which are evenly distributed over the circumference and / or arranged at an axial distance from each other.
  • this is preferably designed as a longitudinal slot to form an axially extending flow channel.
  • a longitudinal slot has the advantage that the armature guide is simple and inexpensive to produce from a film material that is rolled into a sleeve.
  • the armature guide has at least one outer and / or inner circumferential groove, preferably a longitudinal groove.
  • These measures should also alone or in combination facilitate the hydraulic compensation with an axial displacement of the armature and thus improve the switching dynamics.
  • longitudinal grooves in turn axially extending flow channels are provided, via which a hydraulic compensation is particularly easy to reach.
  • the electromagnet comprises an annular magnetic coil which is accommodated in a cup-shaped magnetic core.
  • the magnetic core serves to protect the magnetic coil and at the same time forms an annular outer pole and an annular inner pole, which are connected via an annular web.
  • the pot-shaped magnetic core is therefore preferably open only to one side, so that on this side, the magnetic coil can be inserted into the magnetic core.
  • the unilaterally open magnetic core is oriented such that the working air gap between the magnetic core and the armature is formed. That is, the open side is preferably the side away from the anchor. The solenoid is protected in this way by the magnetic core against contact with fuel.
  • the armature guide has a radially extending collar portion or a disk-shaped second portion as a replacement for a disposed between the armature and the electromagnet residual air gap disc, this or this comes to rest between the magnetic core and the armature.
  • the armature guide in this case serves as the magnetic separation between the armature and the magnetic core to reduce magnetic sticking of the armature to the magnetic core when the solenoid is energized and the armature moves in the direction of the solenoid to reduce the axial working air gap.
  • the armature is acted upon by the spring force of a spring. The spring serves to return the armature to its initial position when the energization of the solenoid is terminated.
  • the spring is designed as a helical compression spring.
  • the spring pass through the armature guide, in particular the radially extending collar section extending into the axial working air gap, or the disk-shaped second part of the armature guide arranged there. Because then the spring can be supported directly or indirectly, for example via a shim on the anchor.
  • a particularly compact design of the invention is achieved when the electromagnet and / or the armature guide are received in an axial bore of a screw plug, via which a valve body of the suction valve in a housing part of the high-pressure fuel pump is fixed.
  • a separate housing part for the electromagnetic actuator can be omitted in this way.
  • the axial bore of the screw plug is designed stepped in order to achieve via a step support of the electromagnet and / or the armature guide in the axial direction.
  • the further proposed suction valve for supplying a high-pressure fuel pump, in particular a common-rail high-pressure pump with fuel comprises an electromagnetic actuator according to the invention, wherein the armature is coupled or coupleable with a valve piston having a cooperating with a sealing seat sealing contour.
  • the coupling causes the armature entrains the valve piston during an axial displacement.
  • the sealing contour is preferably formed on a plate-shaped portion of the valve piston, so that the valve piston also serves as a valve closing element.
  • 1 is a schematic longitudinal section through a built-in a high-pressure pump suction valve with an electromagnetic actuator according to the invention
  • 2 is a perspective view of a first armature guide of an inventive electromagnetic actuator
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal section through a second armature guide of an electromagnetic actuator according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through a third armature guide of an electromagnetic actuating unit according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through a fourth armature guide of an electromagnetic actuator according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a fifth armature guide of an electromagnetic actuating unit according to the invention.
  • the suction valve shown in Figure 1 comprises an axially displaceable valve piston 17 with a plate-shaped portion 19, on which a cooperating with a sealing seat 18 sealing contour is formed.
  • the sealing seat 18 is formed in a valve body 15, which is received in a bore 26 of a housing part 16 of a high-pressure fuel pump and fixed in position via a locking screw 14.
  • the valve piston 17 passes through the valve body 15 and has a portion lying outside of the valve body 15 which is surrounded by a spring plate 24 for supporting a valve spring 25. About the spring force of the valve spring 25, the valve piston 17 is acted upon in the closing direction.
  • an electromagnetic actuating unit for actuating the suction valve, an electromagnetic actuating unit is provided which comprises an electromagnet 1 and an axially displaceable armature 2, which is coupled to the valve piston 17.
  • the armature 2 is designed as a flat armature and limits the end face an axial working air gap 4, which is formed between the electromagnet 1 and the armature 2.
  • the electromagnet 1 comprises an annular magnetic coil 10 and a cup-shaped magnetic core 11, in which the magnetic coil 10 is accommodated. When the magnet coil 10 is energized, the armature 2 is pulled in the direction of the magnet coil 10 in order to close the axial working air gap 4.
  • a stroke stop 6 which in the present case is formed on a radially extending collar portion 5 of a sleeve-shaped anchor guide 3, which surrounds the armature 2.
  • a spring 12 is provided, which passes through the collar portion 5 of the armature guide.
  • the armature guide 3 surrounding the armature 2 serves primarily to guide and support the armature 2.
  • the armature guide 3 is thus able to replace a central armature bolt, which usually serves to guide and / or support the armature 2.
  • the armature guide is in the present case made of a non-magnetic material, so that at the same time a magnetic separation of the armature 2 from the electromagnet 1 is effected at the same time.
  • the armature guide 3 thus counteracts a magnetic bonding of the armature 2 to the electromagnet 1, whereby the switching dynamics is improved.
  • the armature guide 3 may be formed as a slotted sleeve.
  • This embodiment of an armature guide 3 is particularly simple and therefore inexpensive to manufacture. Because it can be used a film material that is rolled into a sleeve. The opposite longitudinal edges of the film form an axially extending slot 8, which also serves as a flow channel to provide the necessary hydraulic compensation in an axial displacement of the armature 2.
  • FIG. 1 An alternative embodiment of an armature guide 3 is shown in FIG.
  • the armature guide 3 is pot-shaped, wherein the radially extending collar portion 5 defines a central recess for the implementation of the spring 12 to form the stroke stop 6. If the armature guide 3 has no slot 8, it is preferable to provide at least one bore 7, via which a hydraulic compensation and / or a ventilation can be effected.
  • a sleeve-shaped armature guide 3 with a plurality of bores 7 is shown by way of example in FIG. However, the sleeve shape of the armature guide 3 is not mandatory in this context.
  • the anchor guide 3 could also be designed cup-shaped.
  • Anchor guide 3 are formed.
  • the grooves 9 serve as flow channels to provide the necessary hydraulic compensation with an axial displacement of the armature 2.
  • the armature guide 3 of an electromagnetic actuating unit according to the invention is preferably - as shown in Figure 1 - taken directly into an axial bore 13 of the screw 14 so that the actuator and thus the suction valve in the axial and radial direction can be made very compact design.
  • the electromagnet 1 is also used in the present case, with an encapsulation 20 sealing the axial bore 13 towards the outside in order to protect the electromagnet 1.
  • the encapsulation 20 also forms a
  • Plug connector 22 for the electrical connection of the solenoid 10 from.
  • a coil wire end 21 of the magnetic coil 10 is guided for this purpose up to a contact pin 23 of the connector terminal 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit für ein Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail- Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff, umfassend einen Elektromagneten (1) und einen Anker (2), der in einer Ankerführung(3), welche einen Außenumfangsbereich des Ankers (2) umgibt, axial verschiebbar geführt ist. Erfindungsgemäß dient die Ankerführung (3) zugleich der Lagerung des Ankers, wobei der Anker (2) als Flachanker ausgeführt ist, der einen zwischen dem Anker (2) und dem Elektromagneten (1) ausgebildeten axialen Arbeitsluftspalt (4) begrenzt. Ferner betrifft die Erfindung ein Saugventil mit einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit.

Description

Beschreibung Titel
Elektromagnetische Stelleinheit für ein Saugventil sowie Saugventil
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit für ein Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail- Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff, wobei die elektromagnetische Stelleinheit die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Saugventil mit einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit.
Stand der Technik
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 027 745 AI ist eine Hochdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit einem elektromagnetisch ansteuerbaren Saug- bzw. Einlassventil für die Zu- messung von Brennstoff bekannt. In Abhängigkeit von dessen Ansteuerung ist über das Saug- bzw. Einlassventil eine Voll- oder Teilbefüllung eines Pumpenarbeitsraums der Hochdruckpumpe mit Brennstoff realisierbar. Die Ansteuerung des Saug- bzw. Einlassventils erfolgt über eine elektromagnetische Stelleinheit, die eine ringförmige Magnetspule und einen mit der Magnetspule zusammenwirkenden, als Tauchanker ausgebildeten Anker umfasst. Der Anker ist über einen Ringkörper mit einem Ventilstößel des Saug- bzw. Einlassventils fest verbunden, so dass eine axiale Verschiebung des Ankers bei einer Bestromung der Magnetspule zugleich eine axiale Verschiebung des Ventilstößels bewirkt.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 051 178 AI ist ferner eine elektromagnetische Stelleinheit bzw. ein Druckregelventil mit einem Elektromagneten und einem Anker zur Einwirkung auf ein Stellglied bekannt. Der Anker ist als Tauchanker ausgebildet und in einer Ankerführung axial verschieblich geführt. Um ein möglichst reibungsarmes Ver- schieben des Ankers zu ermöglichen, ist innerhalb der Ankerführung mindestens ein geschlitzter Lagerring aufgenommen, der den auf Reibung beanspruchten Kontaktbereich mit dem Anker verringert. Ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Lagerring aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Gleitlagermaterial, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK), gefertigt ist, um die Reibung zwischen dem Lagerring und dem Anker weiter zu verringern. Der Lagerring kann ferner dazu eingesetzt werden, einen Nebenluftspalt zwischen dem Anker und der Ankerführung zu definieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Stelleinheit für ein Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff, anzugeben, die besonders kompakt bauend sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird die elektromagnetische Stelleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Saugventil mit einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Die für ein Saugventil vorgeschlagene elektromagnetische Stelleinheit umfasst einen Elektromagneten und einen Anker, der in einer Ankerführung, welche einen Außenum- fangsbereich des Ankers umgibt, axial verschiebbar geführt ist. Erfindungsgemäß dient die Ankerführung zugleich der Lagerung des Ankers, wobei der Anker als Flachanker ausgeführt ist, der einen zwischen dem Anker und dem Elektromagneten ausgebildeten axialen Arbeitsluftspalt begrenzt. Die Lagerung des Ankers über die Ankerführung, welche einen Außenumfangsbereich des Ankers umgibt, vermag einen zentral angeordneten Ankerbolzen zu ersetzen, der üblicherweise zur Führung und/oder Lagerung eines als Flachanker ausgebildeten Ankers eingesetzt wird. Durch diese Maßnahme kann bei gleicher Funktionalität die Bauhöhe der elektromagnetischen Stelleinheit reduziert werden, so dass eine insbesondere in axialer Richtung kompaktbauende Stelleinheit geschaffen wird. Der Wegfall des Ankerbolzens ermöglicht ferner eine direkte Verbindung des Ankers mit einem Ventilkolben des Saugventils, der hierzu bereichsweise in einer zentralen Ausnehmung des Ankers aufgenommen sein kann. Bevorzugt ist die Ankerführung ein separates Bauteil, das zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist und sich vorzugsweise über die gesamte Höhe des Ankers erstreckt. Die Ausbildung als separates Bauteil vereinfacht die Fertigung der Ankerfüh- rung, so dass diese mit geringem Spiel ausgelegt werden kann.
Weiterhin bevorzugt besitzt die Ankerführung einen radial verlaufenden Bundabschnitt, der sich in den Arbeitsluftspalt zwischen dem Anker und dem Elektromagneten hinein erstreckt. Das heißt, dass sich der Bundabschnitt der Ankerführung nach radial innen erstreckt. Zur Realisierung eines solchen Bundabschnitts kann die Ankerführung beispielsweise im Wesentlichen topfförmig ausgebildet sein. Die Ankerführung vermag auf diese Weise eine üblicherweise zwischen dem Anker und dem Elektromagneten angeordnete Restluftspaltscheibe zu ersetzen. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile weiter verringert, was sich wiederum günstig auf die Herstellungskosten auswirkt.
Vorteilhafterweise bildet die Ankerführung einen Hubanschlag für den Anker aus. Das heißt, dass der Hub des Ankers bzw. dessen Verschiebung in axialer Richtung durch die Ankerführung begrenzt wird. Die Ausbildung des Hubanschlags erfolgt vorzugsweise über einen radial verlaufenden Bundabschnitt der Ankerführung, der sich in den Arbeitsluftspalt hinein erstreckt. Alternativ kann die Ankerführung auch mehrteilig ausgebildet sein und ein hülsenförmiges erstes Teil sowie ein scheibenförmiges zweites Teil zur Ausbildung des Hubanschlags besitzen.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ankerführung ganz oder teilweise aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist. Dies gilt insbesondere für den sich in den Arbeitsluftspalt hinein erstreckenden radial verlaufenden Bundabschnitt bzw. das scheibenförmige zweite Teil der Ankerführung. Denn dann kann die Ankerführung zugleich zur magnetischen Trennung des Ankers vom Elektromagneten eingesetzt werden, um einem magnetischen Kleben des Ankers am Elektromagneten entge- gen zu wirken und auf diese Weise die Dynamik der Stelleinheit zu verbessern.
Vorteilhafterweise besitzt die Ankerführung mindestens eine umfangseitige Durchbrechung in Form einer Bohrung und/oder eines Schlitzes. Die Bohrung bzw. der Schlitz erleichtert einen hydraulischen Ausgleich bei einer axialen Verschiebung des Ankers, so dass kurze Schaltzeiten realisierbar sind. Zugleich wird über die Bohrung bzw. den Schlitz die Entlüftung des Ventils verbessert. Bevorzugt sind mehrere Bohrungen vorgesehen, die über den Umfang gleichmäßig verteilt und/oder in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind. Im Falle eines Schlitzes ist dieser bevorzugt als Längsschlitz ausgeführt, um einen axial verlaufenden Strömungskanal auszubilden. Ferner besitzt ein Längsschlitz den Vorteil, dass die Ankerführung einfach und kostengünstig aus einem Folienmaterial herstellbar ist, das zu einer Hülse gerollt wird.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Ankerführung mindestens eine außen- und/oder innenumfangseitige Nut, vorzugsweise Längsnut, besitzt. Auch diese Maßnahmen sollen jeweils allein oder in Kombination den hydraulischen Ausgleich bei einer axialen Verschiebung des Ankers erleichtern und somit die Schaltdynamik verbessern. In der bevorzugten Ausgestaltung als Längsnuten werden wiederum axial verlaufende Strömungskanäle geschaffen, über welche ein hydraulischer Ausgleich besonders einfach erreichbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Elektromagnet eine ringförmige Magnetspule, die in einem topfförmigen Magnetkern aufgenommen ist. Der Magnetkern dient dem Schutz der Magnetspule und bildet zugleich einen ringförmigen Außenpol sowie einen ringförmigen Innenpol aus, welche über einen ringförmigen Steg verbunden sind. Der topfförmige Magnetkern ist demnach bevorzugt lediglich zu einer Seite hin geöffnet, so dass über diese Seite die Magnetspule in den Magnetkern einsetzbar ist. Vorzugsweise ist der einseitig offene Magnetkern derart orientiert, dass der Arbeitsluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem Anker ausgebildet wird. Das heißt, dass die offene Seite vorzugsweise die vom Anker abgewandte Seite ist. Die Magnetspule wird auf diese Weise durch den Magnetkern vor einem Kontakt mit Kraftstoff geschützt. Sofern die Ankerführung einen radial verlaufenden Bundabschnitt oder ein scheibenförmiges zweites Teil als Ersatz für eine zwischen dem Anker und dem Elektromagneten angeordnete Restluftspaltscheibe besitzt, kommt dieser bzw. dieses zwischen dem Magnetkern und dem Anker zu liegen. Die Ankerführung dient in diesem Fall der magnetischen Trennung zwischen dem Anker und dem Magnetkern, um ein magnetisches Kleben des Ankers am Magnetkern zu reduzieren, wenn die Magnetspule bestromt wird und sich der Anker zur Verringerung des axialen Arbeitsluftspalts in Richtung der Magnetspule bewegt. Weiterhin bevorzugt ist der Anker von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Die Feder dient der Rückstellung des Ankers in seine Ausgangslage, wenn die Bestromung der Magnetspule beendet wird. Vorzugsweise ist die Feder als Schraubendruckfeder ausgeführt. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Feder die Ankerführung, insbesondere den sich in den axialen Arbeitsluftspalt hinein erstreckenden radial verlaufenden Bundabschnitt oder das dort angeordnete scheibenförmige zweite Teil der Ankerführung, durchsetzt. Denn dann kann die Feder unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über eine Einstellscheibe, an dem Anker abgestützt werden.
Eine besonders kompakt bauende Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, wenn der Elektromagnet und/oder die Ankerführung in einer Axialbohrung einer Verschlussschraube aufgenommen sind, über welche ein Ventilkörper des Saugventils in einem Gehäuseteil der Kraftstoffhochdruckpumpe fixierbar ist. Ein separates Gehäuseteil für die elektromagnetische Stelleinheit kann auf diese Weise entfallen. Vorzugsweise ist die Axialbohrung der Verschlussschraube gestuft ausgeführt, um über eine Stufe eine Abstützung des Elektromagneten und/oder der Ankerführung in axialer Richtung zu erreichen.
Das ferner vorgeschlagene Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff umfasst eine erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit, wobei der Anker mit einem Ventilkolben gekoppelt oder koppelbar ist, der eine mit einem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtkontur besitzt. Die Kopplung bewirkt, dass der Anker bei einer axialen Verschiebung den Ventilkolben mitnimmt. Die Dichtkontur ist vorzugsweise an einem tellerförmigen Abschnitt des Ventilkolbens ausgebildet, so dass der Ventilkolben zugleich als Ventilschließelement dient.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein in eine Hochdruckpumpe eingebautes Saugventil mit einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ankerführung einer erfindungs- gemäßen elektromagnetischen Stelleinheit,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ankerführung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit,
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ankerführung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit,
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine vierte Ankerführung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit und
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine fünfte Ankerführung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in der Figur 1 dargestellte Saugventil umfasst einen axial verschiebbaren Ventilkolben 17 mit einem tellerförmigen Abschnitt 19, an dem eine mit einem Dichtsitz 18 zusammenwirkende Dichtkontur ausgebildet ist. Der Dichtsitz 18 ist in einem Ventilkörper 15 ausgebildet, der in einer Bohrung 26 eines Gehäuseteils 16 einer Kraftstoffhochdruckpumpe aufgenommen und über eine Verschlussschraube 14 lagefixiert ist. Der Ventilkolben 17 durchsetzt den Ventilkörper 15 und weist einen außerhalb des Ventilkörpers 15 zu liegen kommenden Abschnitt auf, der von einem Federteller 24 zur Abstützung einer Ventilfeder 25 umgeben ist. Über die Federkraft der Ventilfeder 25 ist der Ventilkolben 17 in Schließrichtung beaufschlagt.
Zur Betätigung des Saugventils ist eine elektromagnetische Stelleinheit vorgesehen, die einen Elektromagneten 1 und einen axial verschiebbaren Anker 2 umfasst, der mit dem Ventilkolben 17 gekoppelt ist. Der Anker 2 ist als Flachanker ausgebildet und begrenzt stirnseitig einen axialen Arbeitsluftspalt 4, der zwischen dem Elektromagneten 1 und dem Anker 2 ausgebildet ist. Der Elektromagnet 1 umfasst eine ringförmige Magnetspule 10 sowie einen topfförmigen Magnetkern 11, in dem die Magnetspule 10 aufgenommen ist. Bei einer Bestromung der Magnetspule 10 wird der Anker 2 in Richtung der Magnetspule 10 gezogen, um den axialen Arbeitsluftspalt 4 zu schließen. Dabei wird die axiale Verschiebung des Ankers 2 durch einen Hubanschlag 6 begrenzt, der vorliegend an einem radial verlaufenden Bundabschnitt 5 einer im Übrigen hülsenförmigen Ankerführung 3 ausgebildet ist, welche den Anker 2 umgibt. Zur Rückstellung des Ankers 2 in seine Ausgangslage ist eine Feder 12 vorgesehen, welche den Bundabschnitt 5 der Ankerführung durchsetzt.
Die den Anker 2 umgebende Ankerführung 3 dient vorrangig der Führung und Lagerung des Ankers 2. Die Ankerführung 3 vermag somit einen zentralen Ankerbolzen zu ersetzen, welcher üblicherweise der Führung und/oder Lagerung des Ankers 2 dient. Die Ankerführung ist vorliegend aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt, so dass hierüber zugleich eine magnetische Trennung des Ankers 2 vom Elektromagneten 1 bewirkt wird. Die Ankerführung 3 wirkt somit einem magnetischen Kleben des Ankers 2 am Elektromagneten 1 entgegen, wodurch die Schaltdynamik verbessert wird.
Bevorzugte Ausgestaltungen einer Ankerführung 3 für eine erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit sind den Figuren 2 bis 6 zu entnehmen.
Gemäß der in der Figur 2 dargestellten Ausgestaltung kann die Ankerführung 3 als geschlitzte Hülse ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung einer Ankerführung 3 ist besonders einfach und damit kostengünstig zu fertigen. Denn es kann ein Folienmaterial verwendet werden, das zu einer Hülse gerollt wird. Die dabei sich gegenüberliegenden Längskanten der Folie bilden einen axial verlaufenden Schlitz 8 aus, der zugleich als Strömungskanal dient, um den erforderlichen hydraulischen Ausgleich bei einer axialen Verschiebung des Ankers 2 zu schaffen.
Eine alternative Ausführungsform einer Ankerführung 3 ist in der Fig. 3 dargestellt. Hier ist die Ankerführung 3 topfförmig gestaltet, wobei der radial verlaufende Bundabschnitt 5 zur Ausbildung des Hubanschlags 6 eine zentrale Ausnehmung zur Durchführung der Feder 12 begrenzt. Sofern die Ankerführung 3 keinen Schlitz 8 besitzt, ist vorzugsweise wenigstens eine Bohrung 7 vorzusehen, über welche ein hydraulischer Ausgleich und/oder eine Entlüftung bewirkbar ist bzw. sind. Eine hülsenförmige Ankerführung 3 mit mehreren Bohrungen 7 ist beispielhaft in der Figur 4 dargestellt. Die Hülsenform der Ankerführung 3 ist in diesem Zusammenhang jedoch nicht zwingend vorgegeben. Die Ankerführung 3 könnte auch topfförmig gestaltet sein.
Gleiches gilt für die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausgestaltungen einer Ankerführung 3. Diese weisen jeweils mehrere längs verlaufende Nuten 9 auf, die außenum- fangseitig (Fig. 5) oder innenumfangseitig (Fig. 6) an einer hülsen- oder topfförmigen
Ankerführung 3 ausgebildet sind. Die Nuten 9 dienen als Strömungskanäle, um den erforderlichen hydraulischen Ausgleich bei einer axialen Verschiebung des Ankers 2 zu schaffen. Die Ankerführung 3 einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist vorzugsweise - wie in der Figur 1 dargestellt - unmittelbar in einer Axialbohrung 13 der Verschlussschraube 14 aufgenommen, so dass die Stelleinheit und damit das Saugventil in axialer wie auch in radialer Richtung besonders kompakt bauend ausgeführt werden kann. In die Axialbohrung 13 ist vorliegend ferner der Elektromagnet 1 einge- setzt, wobei zum Schutz des Elektromagneten 1 eine Umspritzung 20 die Axialbohrung 13 nach außen hin abdichtet. Die Umspritzung 20 bildet zugleich einen
Steckeranschluss 22 für den elektrischen Anschluss der Magnetspule 10 aus. Ein Spulendrahtende 21 der Magnetspule 10 ist hierzu bis zu einem Kontaktpin 23 des Steckeranschlusses 22 geführt.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnetische Stelleinheit für ein Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff, umfassend einen Elektromagneten (1) und einen Anker (2), der in einer Ankerführung (3), welche einen Außenumfangsbereich des Ankers (2) umgibt, axial verschiebbar geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) zugleich der Lagerung des Ankers dient, wobei der Anker (2) als Flachanker ausgeführt ist, der einen zwischen dem Anker (2) und dem Elektromagneten (1) ausgebildeten axialen Arbeitsluftspalt (4) begrenzt.
2. Stelleinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) ein separates Bauteil ist, das zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist und sich vorzugsweise über die gesamte Höhe des Ankers (2) erstreckt.
3. Stelleinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) einen radial verlaufenden Bundabschnitt (5) besitzt, der sich in den Arbeitsluftspalt (4) hinein erstreckt, wobei vorzugsweise die Ankerführung (3) im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist.
4. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) einen Hubanschlag (6) für den Anker (2) ausbildet.
5. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) ganz oder teilweise aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist.
6. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) mindestens eine umfangseitige Durchbrechung in Form einer Bohrung (7) und/oder eines Schlitzes (8) besitzt.
7. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung (3) mindestens eine außen- und/oder innenumfangseitige Nut (9), vorzugsweise Längsnut, besitzt.
8. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (1) eine ringförmige Magnetspule (10) umfasst, die in einem topfförmigen Magnetkern (11) aufgenommen ist, wobei vorzugsweise der Arbeitsluftspalt (4) zwischen dem Magnetkern (11) und dem Anker (2) ausgebildet ist.
9. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2) von der Federkraft einer Feder (12) beaufschlagt ist, die vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgeführt ist und/oder die Ankerführung (3) durchsetzt.
10. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (1) und/oder die Ankerführung (3) in einer vorzugsweise gestuft ausgeführten Axialbohrung (13) einer Verschlussschraube (14) aufgenommen sind, über welche ein Ventilkörper (15) des Saugventils in einem Gehäuseteil (16) der Kraftstoffhochdruckpumpe fixierbar ist.
11. Saugventil zur Versorgung einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere einer Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff, umfassend eine elektromagnetische Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (2) mit einem Ventilkolben (17) gekoppelt oder koppelbar ist, der eine mit einem Dichtsitz (18) zusammenwirkende Dichtkontur besitzt, die vorzugsweise an einem tellerförmigen Abschnitt (19) des Ventilkolbens (17) ausgebildet ist.
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