EP3390804A1 - Ventil, insbesondere saugventil, in einer hochdruckpumpe eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Ventil, insbesondere saugventil, in einer hochdruckpumpe eines kraftstoffeinspritzsystems

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Publication number
EP3390804A1
EP3390804A1 EP16784928.0A EP16784928A EP3390804A1 EP 3390804 A1 EP3390804 A1 EP 3390804A1 EP 16784928 A EP16784928 A EP 16784928A EP 3390804 A1 EP3390804 A1 EP 3390804A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anchor bolt
armature
recess
valve
outer diameter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16784928.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kolb
Tobias Landenberger
Minzhi Xia
Steffen Holm
Andreas Dutt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3390804A1 publication Critical patent/EP3390804A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
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    • F02M59/367—Pump inlet valves of the check valve type being open when actuated
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    • F02M59/48—Assembling; Disassembling; Replacing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B7/0076—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8061—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving press-fit, i.e. interference or friction fit

Definitions

  • Valve in particular suction valve, in a high-pressure pump of a fuel injection system
  • the invention relates to a valve, in particular a suction valve, in particular in a high-pressure pump of a fuel injection system having a valve element which is movable between an open position and a closed position, with a magnet armature which is in mechanical contact with the valve element via an anchor bolt, wherein the Anchor bolt is connected by means of a press fit with the armature, wherein an actuating force is transmitted to the valve member by the anchor bolt.
  • the invention relates to a pump, in particular a high pressure pump of a fuel injection system, in which the suction valve is used.
  • the invention relates to a method for producing a valve.
  • An electromagnetically controllable intake valve for a high pressure pump of a fuel injection system, in particular a common rail injection system, is known from DE 10 2013 220 593 AI. Furthermore, a high-pressure pump with such a suction valve from this document is known.
  • the suction valve has a valve element which is movable between an open and a closed position and which is at least indirectly in contact with a magnet armature via an anchor bolt. By the magnet armature thus an actuating force can be transmitted to the valve element.
  • the high-pressure pump has a pump housing with a housing part, in which a cylinder bore a pump piston is mounted hubbweweglich, which limits a pump working space in the cylinder bore.
  • the pump working chamber can be connected to a fuel inlet via the suction valve and can be connected to a high-pressure accumulator via a check valve.
  • the armature is part of an electromagnetic actuator, which also includes a magnetic coil.
  • an electromagnetic actuator which also includes a magnetic coil.
  • valve according to the invention, the pump according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage over the prior art that the anchor bolt is partially inserted into a recess of the magnet armature and the armature bolt and the magnet armature by means of a press fit in a contact region are connected to each other, and that the anchor bolt along the contact region has a, in particular continuously changing outer diameter.
  • damage to the armature due to an inhomogeneous stress distribution can be avoided and the total surface area in the area of the press fit is increased.
  • the connection of magnet armature and anchor bolt has an increased holding force and thus an increased strength, which in turn has an increase in the mechanical load capacity and thus an increased service life of the suction valve and thus of the entire high-pressure pump to the advantage.
  • the inventive design of the valve or the pump further advantages over the prior art: It is advantageous that the magnet armature has a changing inner diameter in the region of the depression along the contact region. In this way, the total surface increases in the region of the press fit and thus the holding force between the armature and the anchor bolt can be increased, resulting in an increase of the mechanical load capacity.
  • the outer diameter of the anchor bolt becomes smaller along the contact area in the direction of the depression of the magnet armature.
  • the total surface of the interference fit and thus the holding force between the armature and the anchor bolt can be increased, which leads to an increase in mechanical strength.
  • this advantageous expression of the anchor bolt it is possible by this advantageous expression of the anchor bolt to improve the assembly process and simplify, since this expression improves the leadership during assembly and the risk of tilting the component anchor bolt is reduced. As a result, the risk of accident during assembly is reduced and a possible pre-damage of the components anchor bolts and armature reduced by tilting during assembly, which in turn leads to reduced costs.
  • the outer diameter of the anchor bolt along the contact area in the direction of the recess of the armature is larger. In this way, the surface of the formed pressing bandage can be increased while at the same time the surface tension per respective unit area on the component anchor bolt is reduced. This results in a better stress distribution on the component and thus a reduced risk of material fatigue and component failure.
  • the inner diameter of the magnet armature in the region of the depression along the contact region in the direction of the anchor bolt is larger.
  • the overall surface of the press fit and thus the holding force between the armature and the anchor bolt can be increased, which leads to an increase in the mechanical load capacity and thus leads to an increase in the life of the valve and thus of the pump.
  • this advantageous expression of the magnet armature it is possible by this advantageous expression of the magnet armature to improve the assembly process and simplify, since this expression improves the leadership during assembly and the risk of tilting the component anchor bolt is reduced. hereby reduces the risk of accident during assembly and reduces possible damage to the components anchor bolts and armature by tilting during assembly, which in turn leads to reduced costs.
  • the change in the outer diameter of the anchor bolt and / or the change in the inner diameter of the armature in the region of the recess has a linear course. This makes it possible to tune the components magnet armature and anchor bolt in the contact area of the interference fit to each other so that the interference fit forms a maximum frictional connection, while the press-in force can be kept low.
  • the change in the outer diameter of the anchor bolt and / or the change in the inner diameter of the armature in the region of the recess has a curved course. This makes it possible that the surface is further increased in the region of the formed interference fit. Due to this further enlarged surface, the holding force between the component armature and anchor bolt can be further increased.
  • the anchor bolt with the outer diameter changing in the direction of the longitudinal axis into the depression of the magnet armature which has a small inside diameter relative to the outer diameter of the anchor bolt, at least with respect to a subsection of the part of the anchor bolt to be inserted into the depression Armature before, during or after the insertion of the anchor bolt is widened to form a non-positive connection by a press fit in the contact area to the anchor bolt.
  • This advantageous embodiment of the method makes it possible to reduce the press-in force required to bring the anchor bolt into the depression of the magnet armature either to a much smaller value, which is required without the use of this method, or to completely reduce the press-in force ,
  • the inner diameter of the magnet armature is increased in the contact region before the insertion of the anchor bolt, in particular, the process of increasing the inner diameter reversible is and temporarily limited and the inner diameter moves back elastically after the successful insertion of the anchor bolt.
  • a further advantageous embodiment of the method for producing a valve is that an enlargement of the inner diameter of the armature takes place in particular by a thermal process. This allows the press-fit forces to be reduced during assembly and to reduce assembly costs.
  • a further advantage of the embodiment of the method according to the invention is that the anchor bolt is reduced in its outer diameter by a thermal process, in particular by cooling, in particular in the region forming the interference fit, wherein the process of reducing the outer diameter is reversible and temporary limited occurs.
  • FIG. 2 shows a section of the pump, designated II in FIG. 1, in an enlarged view with a suction valve,
  • FIG. 3 shows a section of the suction valve designated III in FIG. 2 in an enlarged view.
  • FIG. 4 shows a section of the magnet armature according to a first embodiment.
  • Figure 5 shows a section of the armature according to a second embodiment.
  • 6 shows a section of the magnet armature according to a third embodiment.
  • Figure 7 shows a section of the anchor bolt according to a first embodiment.
  • FIG 8 shows a section of the anchor bolt according to a second embodiment.
  • FIG 9 shows a section of the anchor bolt according to a third exemplary embodiment.
  • Figure 11 is a section of the anchor bolt according to a fifth embodiment, which corresponds to the prior art
  • Figure 12 shows an inventive method for joining the components armature and anchor bolt
  • FIG. 1 shows a sectional view of a high-pressure pump 1 shown schematically, which is designed as a high-pressure fuel pump and is preferably installed in a common-rail injection system.
  • the high pressure pump 1 is provided by a fuel low pressure system having at least one tank, a filter and a low pressure pump, provided fuel in a high-pressure accumulator, from which the fuel stored there is taken from fuel injectors for injection into the associated combustion chambers of an internal combustion engine.
  • the supply of the fuel to the pump working space via an electro-magnetic controllable suction valve 2, wherein the electromagnetically controllable suction valve is installed on the high-pressure pump.
  • the high-pressure pump 1 has a pump housing 3 with a camshaft space 5.
  • a camshaft space 5 protrudes a camshaft 7 with a trained example as a double cam cam 9 in.
  • the camshaft 7 is mounted in two radial bearings arranged on both sides of the cam 9. The one
  • the Bearing is arranged in the pump housing 3 housing bearing 11 and the second bearing is a Flantschers 13.
  • the flange 13 is disposed in a connected to the pump housing 3 flange 15 which closes the camshaft space 5 to the environment tight.
  • the flange 15 has a continuous opening through which a drive-side end section 17 of the camshaft 7 protrudes.
  • the drive-side end portion 17 has, for example, a cone on which a drive wheel is placed and secured.
  • the drive wheel is formed for example as a pulley or gear.
  • the drive wheel is driven by the internal combustion engine directly or indirectly, for example via a belt drive or a gear transmission.
  • a tappet guide 19 is further inserted, in which a roller 21 having a roller tappet 23 is inserted.
  • roller 21 runs on the cam 9 of the camshaft 7 during a rotational movement of the same and the roller tappet 23 is thus in the tappet guide 19 translationally moved up and down.
  • the roller tappet 23 cooperates with a pump piston 18, which is also arranged to be movable up and down in a translatable manner in a cylinder bore 29 formed in a pump cylinder head 27.
  • a plunger spring chamber 31 formed by the plunger guide 19 and the pump bore 29 a plunger spring 33 is arranged, which is supported on the one hand on the pump cylinder head 27 and on the other hand on the roller plunger 23 and a permanent contact of the roller 21 on the cam 9 in the direction of the camshaft 7 ensures.
  • a pump working space 35 is formed in extension of the pump piston 18, into which fuel is introduced via the electro-magnetic controllable intake valve 2.
  • the introduction of the fuel takes place during a downward movement of the pump piston 18, while in an upward movement of the pump piston 18 in the pump working space 35 befindaji fuel is conveyed via a high-pressure outlet 39 with an inserted outlet valve 16 via a further high-pressure line into the high-pressure accumulator.
  • the high-pressure pump 1 is fuel-lubricated as a whole, with the fuel being conveyed by the low-pressure system into the camshaft space 5, which is fluidly connected to the intake valve 2.
  • This electro-magnetic controllable suction valve 2 and its functionality will be described below. The illustrated in Fig.
  • the piston-shaped valve element 14 attached to the high pressure pump 1 electromagnetically controllable suction valve 2, has a piston-shaped valve member 14 which is acted upon in the closing direction by the spring force of a second compression spring 12.
  • the piston-shaped valve element 14 has a shaft 25, in particular a cylindrically shaped shaft 25, and an enlarged head 34.
  • the enlarged head 34 of the valve element 14 is arranged on the pump piston 18 side facing.
  • the pump cylinder head 27 has a valve seat 36 in the contact region to the closed valve element 14.
  • the piston-shaped valve element 14 is guided via the shaft 25 in a bore 38 in the pump cylinder head 27 and has the enlarged head 34 in diameter relative to the shaft 25.
  • valve element 14 is a sealing surface 37 is formed, which comes in the closed position of the valve element 14 to the valve seat 36 in the pump cylinder head 27 to the plant.
  • the pump working space 35 is disconnected from the fuel inlet 26 and no fuel can flow back.
  • FIG. 2 which serves to actuate the suction valve 2 of the high-pressure pump 1:
  • This has a magnetic armature 10 with a cylindrical outer contour and a central bore 32.
  • a first compression spring 4 also protrudes into this central bore 32 of the armature 10, which exerts an axial force on the armature 10 to the valve member 14 out.
  • the magnet armature 10 is also guided in a liftable axially movable in a carrier element 40. In the radial direction, the magnet armature 10 surrounds a magnetic coil 6, which forms a magnetic field when energized and thus can exert a magnetic force on the magnet armature 10.
  • the valve element 14 is connected via an anchor bolt 8 in contact with the armature 10, wherein both elements are not connected to each other in the axial direction, but are held together only by magnetic forces and spring forces in abutment.
  • the anchor bolt 8 is connected to the magnet armature 10 in that the armature bolt 8 is partially inserted into the magnet armature 10 and is non-positively connected to the armature 10 by means of a press fit 20.
  • the elements magnet armature 10 and anchor bolt 8 form in particular a contact region 48.
  • the first compression spring 4 presses on the anchor bolt 8 and the armature 10.
  • the first compression spring 4 ensures in the de-energized state that the anchor bolt 8 acts on the valve element 14 and holds it in the open position. Although this acts against the second compression spring 12, but since the first compression spring 4 has a higher spring force than the second compression spring 12, the valve element 14 is held in the open state.
  • the armature 10 moves against the force of the first compression spring 4 away from the valve member 14 to close the working air gap 28.
  • By moving away the anchor bolt 8 loses the frictional contact with the valve element 14 whereby the valve element 14 moves by the force of the second compression spring 12 toward the closed state. In fully closed state of the valve element 14th this is the sealing surface 37 on the valve seat 36 and seals the pump chamber 35 from the fuel inlet 26 from.
  • the electro-magnetically controllable suction valve 2 is opened and a connection of the pump working chamber 35 made with the fuel inlet 26, so that the pump working chamber 35 via the
  • Suction valve 2 fuel is supplied.
  • the fuel supplied to the pump working chamber 35 is compressed and fed to a high-pressure accumulator (not shown) via the outlet valve 16 arranged in the high-pressure outlet 39.
  • a high-pressure accumulator not shown
  • Suction valve 2 is closed when fuel delivery is to take place, and seals the pump working space 35 from the fuel inlet 26 from.
  • the section III shown in Fig. 3 shows in detail that the anchor bolt 8 is pressed into the armature 10 to form a positive connection in the form of a press fit 20.
  • the outer diameter 47 of the anchor bolt 8 in the contact region 48 at least at one point of its length in the insertion direction (V), must have a larger diameter than the smallest Inner diameter 45 of the armature 10 in the contact area.
  • the carrier element 40 which serves as a guide and receiving element for the armature 10 and the anchor bolt 8.
  • annular shoulder 30 is shown, which is in contact with the magnet armature 10 and prevents the anchor bolt 8 is pressed too far into the magenta tanker.
  • the annular shoulder 30 ensures that the anchor bolt 8 can not be further pressed into the recess 24 of the magnet armature 10. It thus serves as an assembly aid to prevent too far pressing the anchor bolt 8 in the armature 10.
  • the anchor bolt 8 in its interior a recess 22 which, with the magnet armature 10 facing side, is open.
  • the anchor bolt 8 is in contact with the valve element 14 on the egg nen side and the anchor bolt 8 is in contact with the first compression spring 4 on the other side.
  • the inner diameter 45 of the magnetic anchor 10 can be expanded prior to assembly of the anchor bolt 8 to a to ensure improved and simplified assembly process. This can be ensured in particular by a thermal process.
  • FIGS. 4, 5 and 6 show different embodiments of the recess 24 of the armature 10, in which the anchor bolt 8 is inserted.
  • 7 to 10 show sectional views of the anchor bolt 8, in which various embodiments of the outer diameter 47 of the anchor bolt 8 in the region of the press band 20 are shown.
  • FIGS. 4 to 11 each show a center line 41 which at the same time forms the axis of rotation of the sectional view.
  • two reference lines 43 extend parallel to the center line 41
  • the two reference lines 49 are shown in FIGS. 7, 8 and 9.
  • the reference lines 43 extend in FIG. 5 parallel to the center line 41 and extend the line in a continuation of the inner diameter 42 of the armature 10 in the sectional view forms.
  • the reference lines 49 each extend parallel to the center line 41 and in extension of the line, which would form or form the constant course of the outer diameter 47 of the anchor bolt 8.
  • the center line 41 and the reference lines 43 and the reference lines 49 are parallel to the insertion direction (V) of the anchor bolt. 8
  • FIG. 4 shows, as a first exemplary embodiment in a sectional illustration of the magnet armature 10, that the region of the recess 24 of the magnet armature 10 in the insertion direction (V) of the armature bolt 8 has a constant profile 42 of the inside diameter 45 over the entire axial length.
  • This shape of the magnet armature 10 in the contact region 48 of the press fit 20 has the function that the magnet armature 10 does not have to be additionally reworked by another Fertiguns Marin to change the contour of the inner diameter 45 of the armature 10.
  • the formation of the interference fit 20 improving geometric expression can thus be moved into the anchor bolt 8.
  • Fig. 5 shows a section of the armature 10 according to a second
  • Embodiment wherein the magnet armature 10 in the insertion direction (V) of the Anchor bolt 8 over a portion of the length has a changing inner diameter 45 which discloses a linearean course 44.
  • the part of the length of the magnet armature 10 which has a changing inside diameter 45 is the area facing the armature bolt 8.
  • the linear course 44 of the changing inner diameter 45 extends at an angle ⁇ in relation to the reference line 43.
  • FIG. 6 shows a section of the magnet armature 10 according to a third exemplary embodiment, wherein the magnet armature 10 has a changing inside diameter 45 in the direction of insertion (V) of the armature pin 8 over part of its length.
  • the part of the length of the magnet armature 10 which has a changing inside diameter 45 is the area facing the armature bolt 8.
  • This changing inner diameter 45 has an arbitrary nature, but in the insertion direction over the entire length has a decreasing inner diameter 45. In particular, this can be realized by a curved course 46.
  • the function can be achieved that the strength of the connection between the anchor bolt 8 and the armature 10 is significantly increased. This is especially true for the expression of the interference fit 20 in the contact region 48, whereby the effect of the surface roughness of both elements is utilized to form the interference fit 20.
  • FIG. 7 shows a section of the anchor bolt 8 according to a first embodiment, wherein the anchor bolt 8 in the insertion direction (V) over the entire length of the contact portion 48 of the press fit 20 has a decreasing outer diameter 47, however, has a linear course 44.
  • the linear course 44 of the changing outer diameter 47 extends at an angle ⁇ in relation to the reference line 49.
  • the recess 22 of the armature Bolzens 8 offers further functions described below:
  • the recess 22 of the anchor bolt 8 reduces the weight, which is advantageous because the assembly armature 10 and anchor bolt 8 is in a high-frequency movement during operation of the pump 1 and by the weight savings through the recess 22, the inertia of the assembly can be reduced and further the necessary energy use for the electromagnetic control can be reduced.
  • the recess 22 in the anchor bolt 8 also offers further advantages in the assembly in relation to the fact that it provides a certain elasticity of the component anchor bolt 8 in the region of the press assembly 20. On the one hand, this ensures that the
  • the elasticity after successful insertion ensures that the outer diameter 47 of the anchor bolt 8 is pressed against the inner diameter 45 of the armature 10 reinforced, resulting in an improved adhesion in the Forming area of the press association 20.
  • FIG. 8 shows a section of the anchor bolt 8 according to a second exemplary embodiment, wherein the anchor bolt 8 has a decreasing outside diameter 47 in the insertion direction (V) only over a part of the length of the contact area 48, but which has a linear course 44.
  • the portion having a decreasing outer diameter 47 extends over less than half the length of the contact portion 48 and is located on the magnet armature 10 facing side of the anchor bolt. 8
  • the anchor bolt 8 In the remaining part of the length of the contact region 48 with the magnet armature 10, the anchor bolt 8 has a constant outer diameter 47. This small part of the length, which has a decreasing outer diameter 47 is located on the magnet armature 10 facing side of the anchor bolt 8. The changing inner diameter 45 extends at an angle ⁇ in relation to the reference line 49.
  • This shape of the anchor bolt 8 in the area of the press fit 20 has the function that the anchor bolt 8 is centered in the magnet armature 10 at the beginning of the press-fitting operation and the risk of tilting or tilting is reduced.
  • the second embodiment of the anchor bolt 8 shown in FIG. 8 offers the advantage over the illustrated embodiment from FIG. 7 that less effort is required in the machining process. processing of the component is necessary.
  • FIG. 9 A third embodiment is shown in Fig. 9, wherein the section of the anchor bolt 8 is shown.
  • the anchor bolt 8 has in the insertion direction (V) over the entire length of the contact region 48 on a magnifying outer diameter 47, which has a linear course 44.
  • the changing outer diameter 47 is at an angle ⁇ in relation to the reference line 43.
  • This embodiment has the function that, especially in combination with the pre-assembly process, temporarily limited
  • Fig. 10 shows a section of the anchor bolt 8 according to a fourth embodiment, wherein the anchor bolt 8 in the insertion direction (V) over the entire length of the contact portion 48 has a changing outer diameter, but which has a curved non-linear curve 46.
  • the function of this embodiment is the surface in
  • Fig. 11 shows a section of the anchor bolt according to the prior art.
  • the section shown of the anchor bolt 8 of FIG. 11 serves as a reference and is combined in the prior art with the embodiment of the armature 10 of FIG. Therefore, this explicit combination of anchor bolt 8 of FIG. 11 and the armature 10 of FIG. 4 is not part of the inventive feature of this invention.
  • 12 shows the method according to the invention for joining the components armature 10 and anchor bolt 8. The method has the goal that the anchor bolt, at least partially, is inserted into a recess of the magnet armature and the anchor bolt and the magnet armature by means of a press fit in a contact area connected to each other.
  • the start of the method 1201 takes place in that in each case one component magnet armature 10 and a component Anchor bolt 8 in any embodiment, as shown in FIGS. 4 to 10, are selected.
  • the actual assembly of the two components in particular by means of a mounting device, optionally additionally precedes the method steps 1202 and 1203:
  • step 1202 the recess of the armature before and / or during insertion of the anchor bolt 8 in the recess 24th of the armature 10, in particular by a thermal or mechanical method.
  • the mechanical process is carried out by the use of a tool.
  • step 1203 the anchor bolt 8, which is inserted into the recess 24 of the armature 10, thermally treated.
  • the outer diameter 47 of the anchor bolt 8 is reduced by a thermal process, in particular by cooling.
  • method step 1204 the actual joining process of the components armature 10 and anchor bolt 8 takes place. It should be noted that the method steps 1202 and 1203 can each be used separately or in combination. By using the method steps 1202 and 1203, the required press-fit force is reduced.
  • Method step 1205 describes the formation of the interference fit in the contact region of the magnet armature 10 and the anchor bolt 8 after the successful assembly in step 1204.
  • the interference fit 20 between the magnet armature 10 and the anchor bolt 8 is formed, in particular, only in method step 1205.
  • the pressing occurs, the surface roughness is largely retained, resulting in a tight fit of the interference fit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Saugventil, in einer Hochdruck pumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, das ein Ventilelement (14) aufweist, das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist und welches übereinem Ankerbolzen (8) mit einem Magnetanker (10) verbunden ist, wobei durch den Ankerbolzen (8) eine Betätigungskraft auf das Ventilelement (14) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen (8) teilweise in eine Vertiefung (24) des Magnetankers (10) eingeführt ist und der Ankerbolzen (8) und der Magnetanker (10) kraftschlüssigmittels eines Pressverbands (20) in einem Kontaktbereich (48) miteinandner verbunden sind, und dass der Ankerbolzen (8) entlang des Kontaktbereichs (48) einen, insbesondere kontinuierlich, sich ändernden Außendurchmesser (47) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventil, insbesondere Saugventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Saugventil, insbesondere in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, das ein Ventilelement aufweist, das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist, mit einem Magnetanker, der über einen Ankerbolzen mit dem Ventilelement in mechanischem Kontakt steht, wobei der Ankerbolzen mittels eines Pressverbandes mit dem Magnetanker verbunden ist, wobei durch den Ankerbolzen eine Betätigungskraft auf das Ventilelement übertragbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, in der das Saugventil eingesetzt ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils.
Stand der Technik
Ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail- Einspritzsystems, ist durch die DE 10 2013 220 593 AI bekannt. Ferner ist eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil aus dieser Schrift bekannt.
Das Saugventil weist ein Ventilelement auf, das zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung beweglich ist und das über einen Ankerbolzen zumindest mittelbar mit einem Magnetanker in Kontakt ist. Durch den Magnetanker kann somit eine Betätigungskraft auf das Ventilelement übertragen werden. Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse mit einem Gehäuseteil auf, in dem in einer Zylinderbohrung ein Pumpenkolben hubbweweglich angebracht ist, der in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Der Pumpenarbeits- raum ist über das Saugventil mit einem Kraftstoffzulauf verbindbar und über ein Rückschlagventil mit einem Hochdruckspeicher verbindbar.
Der Magnetanker ist Teil eines elektromagnetischen Aktors, der außerdem eine Magnetspule umfasst. Bei Bestromung der Magnetspule bildet sich ein Magnetfeld aus wodurch sich der Magnetanker relativ zur Magnetspule gegen eine Federkraft bewegt um den Arbeitsluftspalt zu schließen.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil, die erfindungsgemäße Pumpe und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ha- ben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass der Ankerbolzen teilweise in eine Vertiefung des Magnetankers eingeführt ist und der Ankerbolzen und der Magnetanker kraftschlüssig mittels eines Pressverbands in einem Kontaktbereich miteinander verbunden sind, und dass der Ankerbolzen entlang des Kontaktbereichs einen, insbesondere kontinuierlich, sich ändernden Außendurch- messer aufweist. Auf diese Weise kann eine Schädigung des Magnetankers aufgrund einer inhomogenen Spannungsverteilung vermieden werden und die Gesamtoberfläche im Bereich des Pressverbands wird vergrößert. Dadurch weist die Verbindung von Magnetanker und Ankerbolzen eine erhöhte Haltekraft und somit eine erhöhte Festigkeit auf, was wiederum eine Steigerung der mechani- sehen Belastbarkeit und somit eine erhöhte Lebensdauer des Saugventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe zum Vorteil hat.
Gemäß den weiteren Merkmalen der abhängigen Ansprüche weist die erfinderische Ausgestaltung des Ventils oder der Pumpe weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf: Vorteilhaft ist es, dass der Magnetanker einen sich ändernden Innendurchmesser im Bereich der Vertiefung entlang des Kontaktbereichs aufweist. Auf diese Weise vergrößert sich die Gesamtoberfläche im Bereich des Pressverbands und somit kann die Haltekraft zwischen dem Magnetanker und dem Ankerbolzen erhöht werden, was zu einer Steigerung der mechanischen Belastbarkeit führt.
Des weiteren besteht ein Vorteil darin, dass der Außendurchmesser des Ankerbolzens entlang des Kontaktbereichs in Richtung der Vertiefung des Magnetankers kleiner wird. Auf diese Weise lässt sich zum einen die Gesamtoberfläche des Pressverbandes und somit die Haltekraft zwischen dem Magnetanker und dem Ankerbolzen erhöht werden, was zu einer Steigerung der mechanischen Belastbarkeit führt. Zum anderen ist es durch diese vorteilhafte Ausprägung des Ankerbolzens möglich den Montageprozess zu verbessern und zu vereinfachen, da durch diese Ausprägung die Führung während der Montage verbessert wird und das Risiko des Verkippens des Bauteils Ankerbolzen reduziert wird. Hierdurch wird das Unfallrisiko bei der Montage reduziert und eine mögliche Vorschädigung der Bauteile Ankerbolzen und Magnetanker durch eine Verkippung während der Montage reduziert, was wiederum zu reduzierten Kosten führt.
Vorteilhaft ist es, dass der Außendurchmesser des Ankerbolzens entlang des Kontaktbereichs in Richtung der Vertiefung des Magnetankers größer wird. Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche des ausgebildetene Pressverbands erhöhen während zugleich die Oberflächenspannung pro jeweiliger Flächeneinheit am Bauteil Ankerbolzen reduziert wird. Dadurch ergibt sich eine besser Spannungsverteilung am Bauteil und somit ein verringertes Risiko der Material-Ermüdung und des Bauteilversagens.
Außerdem ist es ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach den abhängigen Ansprüchen, dass der Innendurchmesser des Magnetankers im Bereich der Vertiefung entlang des Kontaktbereichs in Richtung des Ankerbolzens größer wird. Dadurch lässt sich zum einen die Gesamtoberfläche des Pressverbandes und somit die Haltekraft zwischen dem Magnetanker und dem Ankerbolzen erhöhen, was zu einer Steigerung der mechanischen Belastbarkeit führt und somit zu einer Steigerung der Lebensdauer des Ventils und somit der Pumpe führt. Zum anderen ist es durch diese vorteilhafte Ausprägung des Magnetankers möglich den Montageprozess zu verbessern und zu vereinfachen, da durch diese Ausprägung die Führung während der Montage verbessert wird und das Risiko des Verkippens des Bauteils Ankerbolzen reduziert wird. Hierdurch wird das Unfallrisiko bei der Montage reduziert und eine mögliche Vorschädigung der Bauteile Ankerbolzen und Magnetanker durch eine Verkippung während der Montage reduziert, was wiederum zu reduzierten Kosten führt.
Überdies ist es vorteilhaft, dass die Änderung des Außendurchmessers des Ankerbolzens und/oder die Änderung des Innendurchmessers des Magnetankers im Bereich der Vertiefung einen linearen Verlauf aufweist. Hierdurch ist es möglich die Bauteile Magnetanker und Ankerbolzen im Kontaktbereich des Pressverbandes so aufeinander abszustimmen, dass der Pressverband einen maximalen Kraftschluss ausbildet, während die Einpresskraft gering gehalten werden kann. Zusätzlich ist es von Vorteil, dass die Änderung des Außendurchmessers des Ankerbolzens und/oder die Änderung des Innendurchmessers des Magnetankers im Bereich der Vertiefung einen gekrümmten Verlauf aufweist. Dies ermöglicht es, dass die Oberfläche im Bereich des ausgebildeten Pressverbandes weiter erhöht wird. Aufgrund dieser weiter vergrößerten Oberfläche kann die Haltekraft zwischen dem Bauteil Magnetanker und Ankerbolzen weiter erhöht werden.
Gemäß den weiteren Merkmalen der abhängigen Ansprüche weist die erfinderische Ausgestaltung des Verfahrens weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf:
Es ist vorteilhaft, dass der Ankerbolzen mit dem sich in Richtung der Längsachse ändernden Außendurchmesser in die Vertiefung des Magnetankers, die zumindest bezüglich eines Teilabschnitts des in die Vertiefung einzuführenden Teils des Ankerbolzens einen im Verhältnis zum Außendurchmesser des Ankerbolzens kleinen Innendurchmesser aufweist, wobei die Vertiefung des Magnetankers vor, während oder nach dem Einführen des Ankerbolzens aufgeweitet wird, um im Kontaktbereich zum Ankerbolzen eine kraftschlüssige Verbindung durch einen Pressverband zu bilden. Durch diese vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens ist es möglich, die Einpresskraft, die benötigt wird, um den Ankerbolzen in die Vertiefung des Magnetankers einzubringen entweder auf einen sehr viel kleineren Wert zu reduzieren, der ohne die Anwendung dieses Verfahrens benötigt wird, oder die Einpresskraft vollständig abzubauen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Innendurchmesser des Magnetankers im Kontaktbereich vor dem Einschieben des Ankerbolzens vergrößert wird, wobei insbesondere der Prozess der Vergrößerung des Innendurchmessers reversibel ist und temporär begrenzt erfolgt und sich der Innendurchmesser nach dem erfolgten Einschieben des Ankerbolzens wieder elastisch zurückbewegt.
Durch diese vorteilhafte Ausprägung ist es möglich, dass nach dem Einschieben des Ankerbolzen in die Vertiefung des Magnetankers mit stark reduzierter Einpresskraft - wie im vorherigen Abschnitt beschrieben - sich der Innendurchmesser wieder verkleinert und in seine ursprüngliche Form zurück bewegt. Das Fügen des Ankerbolzens und des Magnetankers ist somit ohne oder mit stark reduziertem Krafteinfluss ermöglicht und beim anschließenden Temperaturausgleich stellt sich die Pressung ein, wobei die Oberflächenrauheit weitestgehend erhalten bleibt, wodurch sich ein fester Sitz des Pressverbandes ergibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung eines Ventils ist, dass ein Vergrößern des Innendurchmessers des Magnetankers insbesondere durch ein thermisches Verfahren erfolgt. Dies ermöglicht es, dass die Einpresskräfte während der Montage reduziert werden und die Montagekosten gesenkt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens ist es, dass der Ankerbolzen in seinem Außendurchmesser durch ein thermisches Verfahren, insbesondere durch Abkühlung, verkleinert wird, insbesondere in dem Bereich, der den Pressverband ausbildet, wobei der Prozess der Verkleinerung des Außendurchmessers reversibel ist und temporär begrenzt erfolgt. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann die erforderliche Einpresskraft und somit die benötigte Energie bei der Montage reduziert werden, was wiederum die Montagekosten verringert.
Zeichnung
Diverse Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt,
Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung mit einem Saugventil,
Figur 3 einen in Figur 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des Saugventils in vergrößerter Darstellung.
Figur 4 einen Schnitt des Magnetankers gemäß einem ersten Ausfüh- rungbeispiel.
Figur 5 einen Schnitt des Magnetankers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 6 einen Schnitt des Magnetankers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Figur 7 einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Figur 8 einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Figur 9 einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß einem dritten Ausfüh- rungsbeispiel.
Figur 10 einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Figur 11 einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das dem Stand der Technik entspricht
Figur 12 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fügen der Bauteile Magnetanker und Ankerbolzen
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer schematisch dargestellten Hochdruckpumpe 1, die als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist und vorzugsweise bei einem Common- Rail-Einspritzsystem verbaut ist. Mittels der Hochdruckpumpe 1 wird von einem Kraftstoffniederdrucksystem, das zumindest einen Tank, einen Filter und eine Niederdruckpumpe aufweist, bereitgestellter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird. Die Zubringung des Kraftstoffes zum Pumpenarbeitsraum erfolgt über ein elektro-magnetisches ansteuerbares Saugventil 2, wobei das elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil, an der Hochdruckpumpe ver- baut ist.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 3 mit einem Nockenwellenraum 5 auf. In den Nockenwellenraum 5 ragt eine Nockenwelle 7 mit einem beispielsweise als Doppelnocken ausgebildeten Nocken 9 hinein. Die Nockenwelle 7 ist in zwei beidseits des Nockens 9 angeordnete Radiallager gelagert. Das eine
Lager ist ein in dem Pumpengehäuse 3 angeordnetes Gehäuselager 11 und das zweite Lager is ein Flanschlagers 13. Das Flanschlager 13 ist in einem mit dem Pumpengehäuse 3 verbundenen Flansch 15 angeordnet, der den Nockenwellenraum 5 zur Umgebung hin dicht abschließt. Der Flansch 15 weist eine durchge- hende Öffnung auf, durch die ein antriebsseitiger Endabschnitt 17 der Nockenwelle 7 hindurch ragt. Der antriebsseitige Endabschnitt 17 weist beispielsweise eine Konus auf, auf den ein Antriebsrad aufgesetzt und gesichert ist. Das Antriebsrad ist beispielsweise als Riemenrad oder Zahnrad ausgebildet. Das Antriebsrad wird von der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt beispielsweise über einen Riementrieb oder ein Zahnradgetriebe angetrieben. In das Pumpengehäuse 3 ist weiterhin eine Stößelführung 19 eingelassen, in die ein eine Laufrolle 21 aufweisender Rollenstößel 23 eingesetzt ist. Die Laufrolle 21 läuft auf dem Nocken 9 der Nockenwelle 7 bei einer Drehbewegung derselben ab und der Rollenstößel 23 wird somit in der Stößelführung 19 translatorisch auf und ab bewegt. Dabei wirkt der Rollenstößel 23 mit einem Pumpenkolben 18 zusammen, der in einer in einem Pumpenzylinderkopf 27 ausgebildeten Zylinderbohrung 29 ebenfalls translatorisch auf und ab bewegbar angeordnet ist. In einem von der Stößelführung 19 und der Pumpenbohrung 29 gebildeten Stößelfederraum 31 ist eine Stößelfeder 33 angeordnet, die sich einerseits an dem Pum- penzylinderkopf 27 und andererseits an dem Rollenstößel 23 abstützt und eine dauerhafte Anlage der Laufrolle 21 auf dem Nocken 9 in Richtung der Nockenwelle 7 sicherstellt. In dem Pumpenzylinderkopf 27 ist in Verlängerung des Pumpenkolbens 18 ein Pumpenarbeitsraum 35 gebildet, in den über das elektro-mag- netisches ansteuerbares Saugventil 2 Kraftstoff eingebracht wird. Die Einbrin- gung des Kraftstoffs erfolgt bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18, während bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18 in dem Pumpenarbeitsraum 35 befindlicher Kraftstoff über einen Hochdruckauslass 39 mit einem eingesetzten Auslassventil 16 über eine weiterführende Hochdruckleitung in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 1 ist insgesamt kraft- stoffgeschmiert, wobei der Kraftstoff von dem Niederdrucksystem in den Nockenwellenraum 5 gefördert wird, der mit dem Saugventil 2 strömungsverbunden ist. Dieses elektro-magnetisches ansteuerbare Saugventil 2 und dessen Funktionalität wird im Folgenden beschrieben. Das in Fig. 2 dargestellte, an die Hochdruckpumpe 1 angebaute elektromagnetisch ansteuerbare Saugventil 2, weist ein kolbenförmiges Ventilelement 14 auf, welches in Schließrichtung von der Federkraft einer zweiten Druckfeder 12 beaufschlagt wird. Das kolbenförmige Ventilelement 14 weist einen Schaft 25, insbesondere einen zylindrisch geformten Schaft 25, und einen vergrößerten Kopf 34 auf. Der vergrößerte Kopf 34 des Ventilelements 14 ist auf der dem Pumpenkolben 18 zugewandten Seite angeordnet. Zudem weist der Pumpenzylinderkopf 27 im Kontakbereich zum geschlossenen Ventilelement 14 einen Ventilsitz 36 auf. Das kolbenförmige Ventilelement 14 ist über den Schaft 25 in einer Bohrung 38 in dem Pumpenzylinderkopf 27 geführt und weist den im Durchmesser gegen- über dem Schaft 25 vergrößerten Kopf 34 auf. An diesem vergrößerten Kopf 34 des Ventilelements 14 ist eine Dichtfläche 37 ausgebildet, die in Schließstellung des Ventilelements 14 an dem Ventilsitz 36 im Pumpenzylinderkopf 27 zur Anlage kommt. Dadurch ist der Pumpenarbeitsraum 35 vom Kraftstoffzulauf 26 getrennt und es kann kein Kraftstoff zurückströmen.
Weiterhin werden in Fig. 2 die Elemente eines elektromagnetischen Aktors dargestellt, der zur Betätigung des Saugventils 2 der Hochdruckpumpe 1 dient: Dieser weist einen Magnetanker 10 mit einer zylindrischen Außenkontur und einer zentralen Bohrung 32 auf. Eine erste Druckfeder 4 ragt zudem in diese zentrale Bohrung 32 des Magnetankers 10 hinein, die eine axiale Kraft auf den Magnetanker 10 zum Ventilelement 14 hin ausübt. Der Magnetanker 10 wird zudem hubbeweglich in einem Trägerelement 40 axial geführt. In radialer Richtung umgibt den Magnetanker 10 eine Magnetspule 6, die bei Bestromung ein Magnetfeld ausbildet und somit eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 10 ausüben kann. Das Ventilelement 14 steht über einen Ankerbolzen 8 in Kontakt mit dem Magnetanker 10, wobei beide Elemente in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, sondern nur durch magnetische Kräfte und Federkräfte in Anlage miteinander gehalten werden. Auf der dem Ventilelement 14 abgewandten Seite ist der Ankerbolzen 8 mit dem Magnetanker 10 dadurch verbunden, dass der Ankerbolzen 8 teilweise in den Magnetanker 10 eingesteckt ist und kraftschlüssig mittels eines Pressverbands 20 mit dem Magnetanker 10 verbunden ist. Die Elemente Magnetanker 10 und Ankerbolzen 8 bilden insbesondere einen Kontaktbereich 48 aus.
In axialer Richtung drückt die erste Druckfeder 4 auf den Ankerbolzen 8 und den Magnetanker 10. Die erste Druckfeder 4 sorgt in unbestromten Zustand dafür, dass der Ankerbolzen 8 auf das Ventilelement 14 wirkt und es in geöffneter Position hält. Dem wirkt zwar die zweite Druckfeder 12 entgegen, da jedoch die erste Druckfeder 4 eine höhere Federkraft als die zweite Druckfeder 12 besitzt wird das Ventilelement 14 in geöffnetem Zustand gehalten. Durch eine Bestromung des Magnetankers 10 mittels der Magnetspule 6 bewegt sich der Magnetanker 10 gegen die Kraft der erste Druckfeder 4 vom Ventilelement 14 weg, um den Arbeitsluftspalt 28 zu schließen. Durch das Wegbewegen verliert der Ankerbolzen 8 den kraftschlüssigen Kontakt zum Ventilelement 14 wodurch sich das Ventilelement 14 durch die Kraft der zweiten Druckfeder 12 in Richtung geschlossener Zustand bewegt. In vollständig geschlossenem Zustand des Ventilelements 14 liegt dieses mit der Dichtfläche 37 am Ventilsitz 36 an und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 gegenüber dem Kraftstoffzulauf 26 ab.
Im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe 1 ist das elektro-magnetisch ansteuerbare Saugventil 2 geöffnet und eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 35 mit dem Kraftstoffzulauf 26 hergestellt, so dass dem Pumpenarbeitsraum 35 über das
Saugventil 2 Kraftstoff zugeführt wird. Im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe 1 wird der dem Pumpenarbeitsraum 35 zugeführte Kraftstoff verdichtet und über das in dem Hochdruckauslass 39 angeordnete Auslassventil 16 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt. Im Verdichtungsbetrieb der Hoch- druckpumpe 1, bei dem sich der Pumpenkolben 18 aufwärts bewegt, ist das
Saugventil 2 geschlossen, wenn eine Kraftstoffförderung erfolgen soll, und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 gegenüber dem Kraftstoffzulauf 26 ab.
Der in Fig. 3 dargestellte Auschnitt III zeigt im Detail, dass der Ankerbolzen 8 in den Magnetanker 10 eingepresst ist, um eine formschlüssige Verbindung in Form einer Pressverbandes 20 auszubilden. Um die Ausbildung des Pressverbandes 20 im Kontaktbereich 48 zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ankerbolzen 8 zu ermöglichen muss der Außendurchmesser 47 des Ankerbolzens 8 im Kontaktbereich 48, mindestens an einer Stelle seiner Länge in Einschieberichtung (V), einen größeren Durchmesser aufweisen, als der kleinste Innendurchmesser 45 des Magnetankers 10 im Kontaktbereich.
Des weiteren ist das Trägerelement 40 dargestellt, das als Führungs- und Aufnahmeelement für den Magnetanker 10 und den Ankerbolzen 8 dient.
Weiterhin wird die optionale Ringschulter 30 dargestellt, die in Anlage mit dem Magnetanker 10 steht und verhindert, dass der Ankerbolzen 8 zu weit in den Magentanker eingepresst wird. Die Ringschulter 30 sorgt dafür, dass der Ankerbolzen 8 nicht weiter in die Vertiefung 24 des Magnetankers 10 eingepresst werden kann. Sie dient somit als Montagehilfe, um zu weites Einpressen des Ankerbolzens 8 in den Magnetanker 10 zu verhindern.
Weiterhin ist dargestellt, dass der Ankerbolzen 8 in seinem Inneren eine Aussparung 22 auf, die, mit der dem Magnetanker 10 zugewandten Seite, offen ist. Zudem steht der Ankerbolzen 8 in Anlage mit dem Ventilelement 14 auf der ei nen Seite und der Ankerbolzen 8 steht in Anlage mit der ersten Druckfeder 4 auf der anderen Seite. Insbesondere kann der Innendurchmesser 45 des Magnet- ankers 10 vor der Montage des Ankerbolzens 8 aufgeweitet werden, um einen verbesserten und vereinfachten Montageprozess zu gewährleisten. Dies kann insbesondere durch ein thermisches Verfahren gewährleistet werden.
Die in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Schnittdarstellungen des Magnetankers 10 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Vertiefung 24 des Magnetankers 10, in die der Ankerbolzen 8 eingeführt ist. Die Fig. 7 bis 10 zeigen Schnittdarstellungen des Ankerbolzens 8, in denen verschiedene Ausführungsformen des Außendurchmessers 47 des Ankerbolzens 8 im Bereich des Pressverbands 20 dargestellt sind.
In den Fig. 4 bis 11 ist jeweils eine Mittellinie 41 dargestellt, die gleichzeitig die Rotationsachse der Schnittdarstellung ausbildet. Parallel zur Mittellinie 41 verlaufen in Fig. 5 jeweils zwei Bezugslinien 43 und in den Fig. 7, 8 und 9 jeweils die zwei Bezugslinien 49. Die Bezugslinien 43 verlaufen in Fig. 5 parallel zur Mittellinie 41 und in Verlängerung der Linie die den konstanten Verlauf des Innendurchmessers 42 des Magnetankers 10 in der Schnittdarstellung ausbildet. In den Fig. 7, 8 und 9 verlaufen die Bezugslinien 49 jeweils parallel zur Mittellinie 41 und in Verlängerung der Linie, die den konstanten Verlauf des Außendurchmessers 47 des Ankerbolzens 8 ausbildet bzw. ausbilden würde. Zudem verlaufen die Mittellinie 41 und die Bezugslinien 43 bzw. die Bezugslinien 49 parallel zur Einschieberichtung (V) des Ankerbolzens 8.
Fig. 4 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung des Magnetankers 10, dass der Bereich der Vertiefung 24 des Magnetankers 10 in Einschieberichtung (V) des Ankerbolzens 8 über die gesamte axiale Länge einen konstanten Verlauf 42 des Innendurchmessers 45 aufweist. Diese Ausformung des Magnetankers 10 im Kontaktbereich 48 des Pressverbandes 20 hat die Funktion, dass der Magnetanker 10 nicht zusätzlich durch einen weiteren Fertigunsschritt nachbearbeitet werden muss, um die Kontur des Innendurchmessers 45 des Magnetankers 10 zu verändern. Die die Ausbildung des Pressverbandes 20 verbessernde geometrische Ausprägung kann somit in den Ankerbolzen 8 verlagert werden.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt des Magnetankers 10 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, wobei der Magnetanker 10 in Einschieberichtung (V) des Ankerbolzens 8 über einen Teil der Länge einen sich ändernder Innendurchmesser 45 aufweist, der einen linearean Verlauf 44 offenbart. Der Teil der Länge des Magnetankers 10, der einen sich ändernden Innendurchmesser 45 aufweist, ist der dem Ankerbolzen 8 zugewandte Bereich. Der lineare Verlauf 44 des sich ändernde Innendurchmesser 45 verläuft mit einem Winkel α in Relation zur Bezugslinie 43. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird die Funktion abgedeckt, dass beim Einführen des Ankerbolzens 8 in die Aussparung 22 des Magnetankers 10 eine Führung des Ankerbolzens erzielt wird. Dadurch wird das Risiko des Verkippens des Ankerbolzens reduziert und die erforderliche Ein- presskraft zu Beginn des Einführens reduziert.
In Fig. 6 ist ein Schnitt des Magnetankers 10 gemäß einem dritten Ausführungs- Beispiel dargestellt, wobei der Magnetanker 10 in Einschieberichtung (V) des Ankerbolzens 8 über einen Teil der Länge einen sich ändernder Innendurch- messer 45 aufweist. Der Teil der Länge des Magnetankers 10, der einen sich ändernden Innendurchmesser 45 aufweist, ist der dem Ankerbolzen 8 zugewandte Bereich. Dieser sich ändernde Innendurchmesser 45 weist einen beliebig gearteten Verlauf auf, der jedoch in Einschieberichtung über die gesamte Länge einen sich verkleinernden Innendurchmesser 45 aufweist. Insbesondere kann dies durch einen gekrümmten Verlauf 46 realisiert werden. Durch diese Form der
Ausführung des Magentankers 10 kann die Funktion erzielt werden, dass die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Ankerbolzen 8 und dem Magnetanker 10 maßgeblich erhöht wird. Dies gilt inbesondere für die Ausprägung des Pressverbandes 20 im Kontaktbereich 48, wodurch der Effekt der Oberflächenrauheit beider Elemente zum Ausbilden des Pressverbandes 20 ausgenutzt wird. Diese
Ausprägung des Innendurchmesser 45 des Magnetankers 10 bewirkt, dass die Haltekraft zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ankerbolzen 8 erhöht werden kann, da sich die Festigkeit des Pressverbandes 20 im Kontaktbereich 48 erhöht. Fig. 7 zeigt einen Schnitt des Ankerbolzens 8 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Ankerbolzen 8 in Einschieberichtung (V) über die gesamte Länge des Kontaktbereichs 48 des Pressverbandes 20 einen sich verkleinernden Außendurchmesser 47 aufweist, der jedoch einen linearen Verlauf 44 aufweist. Der lineare Verlauf 44 des sich ändernden Außendurchmessers 47 verläuft mit einem Winkel ß in Relation zur Bezugslinie 49. Die Aussparung 22 des Anker- bolzens 8 bietet weitere im nachfolgenden beschriebene Funktionen:
Durch die Aussparung 22 des Ankerbolzens 8 verringert sich zum einen das Gewicht, was vorteilhaft ist, da sich die Baugruppe Magnetanker 10 und Ankerbolzen 8 in einer hochfrequenten Bewegung während des Betriebs der Pumpe 1 befindet und durch die Gewichtsersparnis durch die Aussparung 22 die Trägheit der Baugruppe reduziert werden kann und des weiteren der notwendige Energieeinsatz für die elektromagnetische Ansteuerung reduziert werden kann. Die Aussparung 22 im Ankerbolzen 8 bietet zudem weitere Vorteile bei der Montage im Bezug darauf, dass sie eine gewisse Elastizität des Bauteils Ankerbolzen 8 im Bereich des Pressverbands 20 bietet. Dies sorgt zum Einen dafür, dass sich die
Einpresskraft beim Einführen des Ankerbolzens 8 in die Vertiefung 24 des Magnetankers 10 reduziert, zum Anderen sorgt jedoch die Elastizität nach erfolgtem Einführen dafür, dass der Außendurchmesser 47 des Ankerbolzens 8 verstärkt an den Innendurchmesser 45 des Magnetankers 10 gepresst wird, wodurch sich ein verbesserter Kraftschluss im Bereich des Pressverbandes 20 ausbildet.
In Fig. 8 wird ein Schnitt des Ankerbolzens 8 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei der Ankerbolzen 8 in Einschieberichtung (V) nur über einen Teil der Länge des Kontaktbereichs 48 einen sich verkleinernden Außendurchmesser 47 aufweist, der jedoch einen linearen Verlauf 44 aufweist. In Fig. 8 erstreckt sich der Teil, der einen sich verkleinernden Außendurchmesser 47 aufweist, über weniger als die Hälfte der Länge des Kontaktbereichs 48 und befindet sich auf der dem Magnetanker 10 zugewandten Seite des Ankerbolzens 8.
Im restlichen Teil der Länge des Kontaktbereichs 48 mit dem Magnetanker 10 weist der Ankerbolzen 8 einen konstanten Außendurchmesser 47 auf. Dieser kleine Teil der Länge, der einen sich verkleinernden Außendurchmesser 47 aufweist befindet sich auf der dem Magnetanker 10 zugewandten Seite des Anker bolzens 8. Der sich ändernde Innendurchmesser 45 verläuft mit einem Winkel γ in Relation zur Bezugslinie 49. Diese Ausformung des Ankerbolzens 8 im Bereich des Pressverbandes 20 hat die Funktion, dass der Ankerbolzen 8 zu Beginn des Einpressvorgangs in den Magnetanker 10 zentriert wird und das Risiko eines Verkantens oder Verkippens verringert wird. Weiterhin bietet die in Fig. 8 dargestellte zweite Ausführungsform des Ankerbolzens 8 den Vorteil gegenüber der dargestellten Ausführungsform aus Fig. 7, dass weniger Aufwand bei der Bear- beitung des Bauteils notwendig ist.
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird in Fig. 9 gezeigt, wobei der Schnitt des Ankerbolzens 8 gezeigt wird. Der Ankerbolzen 8 weist in Einschieberichtung (V) über die gesamte Länge des Kontaktbereichs 48 einen sich vergrößernden Außendurchmesser 47 auf, der einen linearen Verlauf 44 aufweist . Der sich ändernde Außendurchmesser 47 verläuft mit einem Winkel δ in Relation zur Bezugslinie 43. Dieses Ausführungsbeispiel hat die Funktion, dass, insbesondere in Kombination mit dem vor dem Montageprozess erfolgten, temporär begrenzten
Aufweiten des Innendurchmessers 45 des Magnetankers 10, eine Verbesserung der Ausbildung des Pressverbandes 20 erzeugt werden kann und sich ein festerer Sitz ergibt. Fig. 10 zeigt einen Schnitt des Ankerbolzens 8 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei der Ankerbolzen 8 in Einschieberichtung (V) über die gesamte Länge des Kontaktbereichs 48 einen sich ändernden Außendurchmesser aufweist, der jedoch einen gekrümmten nicht-linearen Verlauf 46 auf weist. Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels ist es, die Oberfläche im
Bereich des Pressverbandes 20 zu vergrößern und somit die Haltekraft zwischen dem Bauteil Magnetanker 10 und Ankerbolzen 8 weiter zu erhöhen.
Fig. 11 zeigt einen Schnitt des Ankerbolzens gemäß dem Stand der Technik. Der gezeigte Schnitt des Ankerbolzens 8 aus Fig. 11 dient der Referenz und wird im Stand der Technik mit der Ausführungsform des Magnetankers 10 aus Fig. 4 kombiniert. Deshalb ist diese explizite Kombination von Ankerbolzen 8 aus Fig. 11 und dem Magnetanker 10 aus Fig. 4 nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Ausprägung dieser Erfindung. Fig. 12 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen der Bauteile Magnetanker 10 und Ankerbolzen 8. Das Verfahren hat zum Ziel, dass der Ankerbolzen, zumindest teilweise, in eine Vertiefung des Magnetankers eingeführt wird und der Ankerbolzen und der Magnetanker kraftschlüssig mittels eines Pressverbands in einem Kontaktbereich miteinander verbunden sind. Der Start des Verfahrens 1201 erfolgt dadurch, dass jeweils ein Bauteil Magnetanker 10 und ein Bauteil Ankerbolzen 8 in beliebiger Ausführungsform, wie in den Fig. 4 bis 10 dargestellt, ausgesucht werden. Vorbereitend zum nächsten Schritt 1204, der eigentlichen Montage der beiden Bauteile, insbesondere mittels einer Montagevorrichtung, optional können zusätzlich die Verfahrensschritte 1202 und 1203 vorausgehen: Im Verfahrensschritt 1202 wird die Vertiefung des Magnetankers vor und/oder während dem Einführen des Ankerbolzen 8 in die Vertiefung 24 des Magnetankers 10 aufgeweitet, insbesondere durch ein thermisches oder mechanisches Verfahren. Insbesondere erfolgt das mechanische Verfahren durch den Einsatz eines Werkzeugs.
Im Verfahrensschritt 1203 wird der Ankerbolzen 8, der in die Vertiefung 24 des Magnetankers 10 eingeführt wird, thermisch behandelt. Hierzu wird der Außendurchmesser 47 des Ankerbolzens 8 durch ein thermisches Verfahren, insbesondere durch Abkühlung, verkleinert.
Im Verfahrenschritt 1204 erfolgt das eigentliche Fügeverfahren der Bauteile Magnetanker 10 und Ankerbolzen 8. Hierzu ist anzumerken, dass die Verfahrensschritte 1202 und 1203 jeweils separat oder in Kombination verwendet werden können. Durch die Verwendung der Verfahrensschritte 1202 und 1203 wird die benötigte Einpresskraft reduziert.
Verfahrensschritt 1205 beschreibt die Ausbildung des Pressverbandes im Kontaktbereich des Magnetankers 10 und des Ankerbolzen 8 nach der erfolgten Montage im Verfahrensschritt 1204. Insbesondere nach Anwendung der Verfahrensschritte 1202 und 1203 erfolgt aufgrund der möglichen Reversibilität der beiden Verfahrensschritte und temporären Begrenztheit ein Zurückbewegen entweder des Magnetankers 10 und/oder des Ankerbolzen 8. Dadurch wird der Pressverband 20 zwischen dem Magnetanker 10 und dem Ankerbolzen 8 insbesondere erst im Verfahrensschritt 1205 ausgebildet. Somit stellt sich die Pressung ein, wobei die Oberflächenrauheit weitestgehend erhalten bleibt, wodurch sich ein fester Sitz des Pressverbandes ergibt.

Claims

Ansprüche
1. Ventil, insbesondere Saugventil (2), insbesondere in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, das ein Ventilelement (14) aufweist, das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist, mit einem Magnetanker (10), der über einen Ankerbolzen (8) mit dem Ventilelement (14) in mechanischem Kontakt steht, wobei der Ankerbolzen (8) mittels eines Pressverbandes (20) mit dem Magnetanker (10) verbunden ist, wobei durch den Ankerbolzen (8) eine Betätigungskraft auf das Ventilelement (14) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen (8) teilweise in eine Vertiefung (24) des Magnetankers (10) eingeführt ist und der Ankerbolzen (8) und der Magnetanker (10) kraftschlüssig mittels eines Pressverbands (20) in einem Kontaktbereich (48) miteinandner verbunden sind, und dass der Ankerbolzen (8) entlang des Kontaktbereichs (48) einen, insbesondere kontinuierlich, sich ändernden Außendurchmesser (47) aufweist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (10) einen sich ändernden Innendurchmesser (45) im Bereich der Vertiefung (24) entlang des Kontaktbereichs (48) aufweist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (10) einen konstanten Verlauf (42) des Innendurchmessers (45) im Bereich der Vertiefung (24) entlang des Kontaktbereichs (48) aufweist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (47) des Ankerbolzens (8) entlang des Kontaktbereichs (48) in Richtung der Vertiefung (24) des Magnetankers (10) kleiner wird.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (47) des Ankerbolzens (8) entlang des Kontaktbereichs (48) in Richtung der Vertiefung (24) des Magnetankers (10) größer wird.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (45) des Magnetankers (10) im Bereich der Vertiefung (24) entlang des Kontaktbereichs (48) in Richtung zum Ankerbolzen (8) größer wird.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Außendurchmessers (47) des Ankerbolzens (8) und/oder die Änderung des Innendurchmessers (45) des Magnetankers (10) im Bereich der Vertiefung (24) einen linearen Verlauf (44) aufweist.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Außendurchmessers (47) des Ankerbolzens (8) und/oder die Änderung des Innendurchmessers (45) des Magnetankers (10) im Bereich der Vertiefung (24) einen gekrümmten Verlauf (46) aufweist.
9. Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Saugventil (2) nach einem der vorrangegangenen Ansprüche.
10. Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen (8) mit dem sich in Richtung der Längsachse ändernden Außendurchmesser (47) in die Vertiefung (24) des Magnetankers (10) eingeführt wird, die zumindest bezüglich eines
Teilabschnitts des in die Vertiefung (24) einzuführenden Teils des Ankerbolzens (8) einen im Verhältnis zum Außendurchmesser (47) des Ankerbolzens (8) kleinen Innendurchmesser (45) aufweist, wobei die Vertiefung (24) des Magnetankers (10) vor oder während dem Einführen des Ankerbolzen (8) aufgeweitet wird, um im Kontaktbereich (48) zum Ankerbolzen (8) eine kraftschlüssige Verbindung durch einen Pressverband (20) zu bilden.
11. Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (45) des Magnetankers (10) im Kon- takbereich vor dem Einschieben des Ankerbolzens (8) vergrößert wird, wobei insbesondere der Prozess der Vergrößerung des Innendurchmessers (45) reversibel ist und temporär begrenzt erfolgt und sich der Innendurchmesser (45) nach dem erfolgten Einschieben des Ankerbolzens (8) wieder elastisch zurückbewegt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergrößern des Innendurchmessers (45) des Magnetankers (10) insbesondere durch ein termisches Verfahren oder durch den Einsatz eines Werkzeugs erfolgt.
13. Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzens (8) in seinem Außendurchmesser (47) durch eine thermisches Verfahren, insbesondere durch Abkühlung, verkleinert wird, insbesondere in dem Bereich der den Pressverband (20) ausbildet, wobei der Prozess der Verkleinerung des Außendurchmessers (47) reversibel ist und temporär begrenzt erfolgt.
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