WO2015043635A1

WO2015043635A1 - Zumesseinheit

Info

Publication number: WO2015043635A1
Application number: PCT/EP2013/070075
Authority: WO
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Zumesseinheit (37), insbesondere für eine Hochdruckpumpe, umfassend einen Elektromagneten (17), einen von dem Elektromagneten (17) bewegbaren Anker (14), einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Ventilkolben (15), wobei der Ventilkolben (15) in mechanischer Wirkverbindung mit dem Anker (14) steht, so dass mittels der von dem Elektromagneten (17) auf den Anker (14) aufgebrachten Magnetkraft der Ventilkolben (15) in einer ersten Richtung bewegbar ist, ein elastisches Ventilelement (16), insbesondere eine Ventilfeder (18), welche auf den Ventilkolben (15) eine Kraft aufbringt, so dass mit dem elastischen Ventilelement (16) der Ventilkolben (15) in einer zweite Richtung bewegbar ist, ein Ventilkolbenlagerteil (38) mit einer Lagerbohrung (40) zur mechanischen Lagerung (41 ), insbesondere Gleitlagerung (42), des beweglichen Ventilkolbens (15), wobei das Ventilkolbenlagerteil (38) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus nichtmagnetischem Material, insbesondere Kunststoff, besteht.

Description

Beschreibung

Titel

Zumesseinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zumesseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 , eine Hochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des

Anspruches des Anspruches 13 und ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.

Stand der Technik

In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem

Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe werden Vorförderpumpen, z. B. eine Zahnrad- oder

Drehschieberpumpe, verwendet, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe.

Der Volumenstrom des von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderten Menge an Kraftstoff wird mit einer Zumesseinheit gesteuert und/oder geregelt. Dadurch ist gewährleistet, dass zu der Hochdruckpumpe nur diejenige Menge an Kraftstoff pro Zeiteinheit bzw. derjenige Volumenstrom an Kraftstoff geleitet wird, welcher von dem Verbrennungsmotor benötigt wird. Dadurch wird ein unnötiger Energieverbrauch der Hochdruckpumpe vermieden, weil nur derjenige Volumenstrom von der Hochdruckpumpe in dem Druck erhöht wird, welcher von dem Verbrennungsmotor benötigt wird. Die Zumesseinheit weist einen Elektromagneten auf, mit dessen Hilfe ein Anker bewegbar wird. Dabei liegt der Anker auf einen Stößel auf, so dass dadurch ein Ventilkolben zwischen einer Schließ- und Öffnungsstellung bewegt werden kann. Ferner wirkt auf den Ventilkolben eine Ventilfeder, so dass dadurch bei einem ungestromten bzw. abgeschalteten Elektromagneten die Zumesseinheit geöffnet ist. Der Ventilkolben ist an einem Magnetkern als Ventilkolbenlagerteil gleitgelagert und der Magnetkern weist eine Lagerbohrung zur mechanischen Lagerung des beweglichen Ventilkolbens auf. Ferner besteht der Magnetkern aus einem weichmagnetischen Material, z. B. Stahl oder Eisen, so dass dadurch der Magnetkern auch zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses dient.

Die DE 10 2010 041 494 A1 zeigt eine Zumesseinheit für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Systems einer Brennkraftmaschine, welche ein Magnetventil umfasst, welches einen mit zumindest einer Zulaufbohrung versehenen Magnetkern aufweist, wobei im Bereich der zumindest einen Zulaufbohrung an einem äußeren Umfang des Magnetkerns ein Filterelement angeordnet ist, wobei in dem äußeren Umfang des Magnetkerns in einem Bereich, an dem das Filterelement angeordnet ist, zumindest abschnittweise eine Nut vorgesehen ist.

Aus der DE 10 2009 002 522 A1 ist eine Zumesseinheit für eine

Kraftstoff-Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine mit einem

elektromagnetisch betätigbaren Regelventil bekannt zur Kraftstoff-

Fördermengenregelung, wobei das Regelventil einen Magnetkern umfasst, der als Gehäuseteil ausgebildet ist und eine zentrale zylindrische Bohrung zur Aufnahme und Führung eines axial verschiebbaren Ventilkolbens besitzt, wobei der Magnetkern einen als Sieb ausgebildeten Ringabschnitt besitzt, um im Kraftstoff enthaltene Partikel beim Fördern des Kraftstoffs herauszufiltern.

Die DE 10 2006 045 933 A1 zeigt eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoff h och druck- förderung. Die Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle mit Nocken auf.

Zylindrische Rollen sind von Rollenschuhen gelagert und liegen auf den Nocken auf. Die Rollenschuhe sind mittels einer Stößelbaugruppe in einer Bohrung eines

Teils des Gehäuses gelagert. Die Pumpenelemente sind an der Stößelbaugruppe befestigt. Eine Schraubenfeder drückt die Stößelbaugruppe auf die Nocken.

Aus der DE 103 56 262 A1 ist eine Radialkolbenpumpe zur

Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von

Brennkraftmaschinen bekannt. In einem Pumpengehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Kolben stützen sich an der Antriebswelle ab, so dass durch Drehen der Antriebswelle die Kolben hin und her bewegt werden. Zwischen den Kolben und der Antriebswelle sind Stößel angeordnet.

Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäße Zumesseinheit, insbesondere für eine Hochdruckpumpe, umfassend einen Elektromagneten, einen von dem Elektromagneten

bewegbaren Anker, einen zwischen einer Schließstellung und einer

Öffnungsstellung bewegbaren Ventilkolben, wobei der Ventilkolben in

mechanischer Wirkverbindung mit dem Anker steht, so dass mittels der von dem Elektromagneten auf den Anker aufgebrachten Magnetkraft der Ventilkolben in einer ersten Richtung bewegbar ist, ein elastisches Ventilelement, insbesondere eine Ventilfeder, welche auf den Ventilkolben eine Kraft aufbringt, so dass mit dem elastischen Ventilelement der Ventilkolben in einer zweite Richtung bewegbar ist, ein Ventilkolbenlagerteil mit einer Lagerbohrung zur mechanischen Lagerung, insbesondere Gleitlagerung, des beweglichen Ventilkolbens, wobei das Ventilkolbenlagerteil wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus nichtmagnetischem Material, insbesondere Kunststoff oder Keramik, besteht. Das Ventilkolbenlagerteil besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig aus nichtmagnetischem Material und ist damit nicht zum Umleiten des von dem Magneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses (wie im Stand der Technik) geeignet, sondern dient nur noch zur Lagerung des Ventilkolbens. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Kosten für die Herstellung der Zumesseinheit als Magnetventil wesentlich reduziert werden. Das

Ventilkolbenlagerteil kann beispielsweise preiswert mittels Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden, so dass gegenüber einer Herstellung aus Metall, insbesondere Stahl, bei welcher im Allgemeinen eine spanabhebende Bearbeitung nach Urformen erforderlich ist, wesentliche

Kostenvorteile entstehen.

Zweckmäßig besteht das Ventilkolbenlagerteil zu wenigstens 50%, 80%, 90% oder 95% als Volumen- oder Massen-% aus dem nichtmagnetischem Material, insbesondere Kunststoff.

Insbesondere weist die Zumesseinheit wenigstens ein Mittel zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses auf, so dass mit dem Elektromagneten der Anker in die erste Richtung bewegbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Schnitt senkrecht zu einer Längsachse des Ankers bei dem Schnitt an wenigstens 30%, 50% oder 70% der axialen

Ausdehnung des Ankers der Elektromagnet bei dem Schnitt geschnitten und/oder der Anker ist wenigstens teilweise, insbesondere zu wenigstens 30%, 50% oder 70% der axialen Ausdehnung des Ankers, innerhalb des Elektromagneten angeordnet. Der Anker ist wenigstens teilweise innerhalb des Elektromagneten als Spule angeordnet, d. h. innerhalb eines von der ringförmigen Spule

eingeschlossenen Raumes. Um bei einer Bestromung des Elektromagneten eine Bewegung des Ankers in der ersten Richtung zu ermöglichen, ist ein Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Fußes erforderlich, so dass dadurch der Anker und damit auch der Ventilkolben in der ersten Richtung bewegt wird. Eine Anordnung des Ankers innerhalb des Elektromagneten ist außerdem erforderlich, um eine kompakte Bauweise der Zumesseinheit zu ermöglichen.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist zwischen dem Anker und dem

Elektromagneten ein Polrohr aus weichmagnetischem Material, z. B. Metall, insbesondere Eisen, zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses ausgebildet und vorzugsweise ist das

Ventilkolbenlagerteil an dem Polrohr befestigt.

Vorzugsweise weist das Polrohr einen ringförmigen Stegring zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses auf und/oder das Polrohr weist eine Ringnut zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses auf. Insbesondere der ringförmige Stegring und die Ringnut an dem Polrohr dienen zum Umleiten des von dem Elektromagneten erzeugen magnetischen Feldes bzw. Flusses, so dass dadurch trotz der teilweisen Anordnung des Ankers innerhalb des Elektromagneten bei einer Bestromung des Elektromagneten eine magnetische Kraft dahingehend auf den

Anker wirkt, dass der Anker in der ersten Richtung bewegt wird. Dabei leistet das Ventilkolbenlagerteil aufgrund seiner Ausbildung aus Kunststoff keinen Beitrag zur Umleitung des magnetischen Feldes bzw. Flusses. In einer Variante ist der Stegring innenseitig, insbesondere zwischen dem Anker und dem Ventilkolbenlagerteil, ausgebildet und/oder die Ringnut ist außenseitig, insbesondere in axialer Richtung an den 70%, 50% oder 30% der axialen

Ausdehnung des Polrohres ausgebildet, welche dem Ventilkolbenlagerteil zugewandt ist.

Zweckmäßig ist zwischen dem Anker und dem Ventilkolben ein Stößel angeordnet und der Anker und der Ventilkolben liegt dem Stößel auf, so dass mittels des Stößels der Ventilkolben in mechanischer Wirkverbindung mit dem Anker steht und/oder die erste Richtung ist entgegensetzt zu der zweiten Richtung ausgerichtet und/oder bei einem Bewegen des Ventilkolbens in der ersten Richtung ist der

Ventilkolben zu der Schließstellung bewegt und bei einem Bewegen des

Ventilkolbens in der zweiten Richtung ist der Ventilkolben zu der Öffnungsstellung bewegt. Das elastische Ventilelement bringt eine Kraft auf den Ventilkolben auf, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ausgerichtet ist, so dass dadurch der Stößel ständig unter Druckkraft zwischen dem Anker und dem Ventilkolben angeordnet ist. Bei einer Bewegung des Ankers aufgrund eines bestromten

Elektromagneten nach unten wird somit mittelbar mittels des Stößels auch der Ventilkolben in der ersten Richtung bewegt, entgegen der von dem Ventilelement auf den Ventilkolben aufgebrachten Druckkraft.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Ventilkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl, und an der Lagerbohrung des Ventilkolbenlagerteils ist eine Führungshülse aus Metall, z. B. Stahl, insbesondere mit Umspritzen oder Kleben, befestigt, so dass der Ventilkolben mittelbar mit der Führungshülse an dem Ventilkolbenlagerteil gleitgelagert ist. Bei der Herstellung des Ventilkolbenlagerteils mittels Spritzgießen wird die Führungshülse bereits vor dem Umspritzen in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und anschließend der Kunststoff in das Spritzgusswerkzeug eingeführt, so dass dadurch die

Führungshülse beim Spritzgießen des Ventilkolbenlagerteils umspritzt wird. Die radiale Innenseite der Führungshülse dient dabei als Gleitlagerung für den

Ventilkolben ebenfalls aus Metall, so dass eine Gleitlagerung zwischen dem Ventilkolben aus Metall und der Führungshülse aus Metall vorhanden ist.

Insbesondere besteht der Ventilkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und der Ventilkolben ist unmittelbar an der Lagerbohrung des Ventilkolbenlagerteils gleitgelagert. Das Ventilkolbenlagerteil weist somit keine Führungshülse aus Metall auf und der Ventilkolben aus Kunststoff ist unmittelbar an der Lagerbohrung des Ventilkolbenlagerteils aus Kunststoff gleitgelagert. Die Lagerbohrung weist im Querschnitt eine beliebige Form auf, z. B. kreisförmig oder rechteckförmig.

In einer weiteren Ausgestaltung befindet sich in einem bestromten Zustand des Elektromagneten der Ventilkolben in der Schließstellung und in einem

unbestromten Zustand des Elektromagneten befindet sich der Ventilkolben in der Öffnungsstellung.

In einer ergänzenden Variante weist der Ventilkolben einen Steuerkanal zum Durchleiten des Fluides auf.

In einer weiteren Variante ist das Ventilkolbenlagerteil mit einer Ein- und

Auslassöffnung für das Fluid versehen, so dass in der Schließstellung des

Ventilkolbens die Ein- und Auslassöffnung verschlossen ist und in der

Öffnungsstellung des Ventilkolbens die Ein- und Auslassöffnung geöffnet ist und/oder die Zumesseinheit umfasst eine Magnethülse bzw. ein Zumessgehäuse. Das Ventilkolbenlagerteil weist somit eine Ein- und Auslassöffnung zum Durchleiten des Fluides in der Öffnungsstellung des Ventilkolbens auf und das Fluid, insbesondere Kraftstoff, strömt dabei in der Öffnungsstellung sowohl durch die Ein- und Auslassöffnung des Ventilkolbenlagerteils als auch durch den Steuerkanal an dem Ventilkolben. Erfindungsgemäße Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides, insbesondere

Kraftstoff, z. B. Diesel, umfassend eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken, wenigstens einen Kolben, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar mittels wenigstens einer Laufrollen auf der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken abstützten, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine

Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist, eine Zumesseinheit, wobei die Zumesseinheit als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Zumesseinheit ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Hochdruckpupe ein Gehäuse und die Zumesseinheit ist in das Gehäuse integriert, insbesondere indem die

Zumesseinheit in einer Aussparung des Gehäuses angeordnet ist.

Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruck-Rail, eine Zumesseinheit, vorzugsweise eine Vorförderpumpe zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe, wobei die Zumesseinheit als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Zumesseinheit ausgebildet ist und/oder die Hochdruckpumpe ist als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Hochdruckpumpe ausgebildet.

Der von der Hochdruckpumpe erzeugbare Druck in dem Hochdruck-Rail liegt beispielsweise im Bereich von 1000 bis 3000 bar z. B. für Dieselmotoren oder zwischen 40 bar und 400 bar z. B. für Benzinmotoren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter

Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Hochdruckpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 einer Laufrolle mit Rollenschuh und

einer Antriebswelle,

Fig. 3 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems, Fig. 4 einen Längsschnitt einer Zumesseinheit in einem

ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 einen Längsschnitt der Zumesseinheit in einem

zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 einen Längsschnitt eines Ventilkolbens der Zumesseinheit

gemäß Fig. 5 und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Steuerringes des Ventilkolbens

gemäß Fig. 6.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Hochdruckpumpe 1 für ein

Hochdruckeinspritzsystem 36 dargestellt. Die Hochdruckpumpe 1 dient dazu, Kraftstoff, z. B. Benzin oder Diesel, zu einem Verbrennungsmotor 39 unter Hochdruck zu fördern. Der von der Hochdruckpumpe 1 erzeugbare Druck liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 1000 und 3000 bar.

Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 2 mit zwei Nocken 3 auf, die um eine Rotationsachse 26 eine Rotationsbewegung ausführt. Die Rotationsachse 26, welche auch eine Längsachse 26 der Antriebswelle 2 darstellt, liegt in der Zeichenebene von Fig. 1 und steht senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2. Der Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 als Kolbenführung 7 gelagert, der von einem Gehäuse 8 gebildet ist. Ein Arbeitsraum 29 wird von dem Zylinder 6, dem Gehäuse 8 und dem Kolben 5 begrenzt. In den Arbeitsraum 29 mündet ein Einlasskanal 22 mit einem Einlassventil 19 und ein Auslasskanal 24 mit einem Auslassventil 20. Durch den Einlasskanal 22 mit einer Einlassöffnung 21 strömt der Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 ein und durch den Auslasskanal 24 mit einer Auslassöffnung 23 strömt der Kraftstoff unter Hochdruck aus den Arbeitsraum 29 Wieder aus. Das Einlassventil 19, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 einströmen kann und das Auslassventil 20, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 29 ausströmen kann. Das Volumen des Arbeitsraumes 29 wird aufgrund einer oszillierenden Hubbewegung des

Kolbens 5 verändert. Der Kolben 5 stützt sich mittelbar auf der Antriebswelle 2 ab. Am Ende des Kolbens 5 bzw. Pumpenkolbens 5 ist ein Rollenschuh 9 mit einer Laufrolle 10 befestigt. Die Laufrolle 10 kann dabei eine Rotationsbewegung ausführen, deren Rotationsachse 25 in der Zeichenebene gemäß Fig. 1 liegt und senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2 steht. Die Antriebswelle 2 mit dem wenigstens einen Nocken 3 weist eine Wellen-Rollfläche 4 und die Laufrolle 10 eine Rollen-Rollfläche 1 1 auf.

Die Rollen-Lauffläche 1 1 der Laufrolle 10 rollt sich an einer Kontaktfläche 12 auf der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 mit den beiden Nocken 3 ab. Der Rollenschuh 9 ist in einer von dem Gehäuse 8 gebildeten Rollenschuhlagerung als Gleitlager gelagert. Eine Feder 27 bzw. Spiralfeder 27 als elastisches Element 28, die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rollenschuh 9 eingespannt ist, bringt auf den Rollenschuh 9 eine Druckkraft auf, so dass die Rollen- Rollfläche 1 1 der Laufrolle 10 in ständigen Kontakt mit der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 steht. Der Rollenschuh 9 und der Kolben 5 führen damit gemeinsam eine oszillierende Hubbewegung aus.

In Fig. 3 ist in stark schematisierter Darstellung das Hochdruckeinspritzsystem 36 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) abgebildet mit einem Hochdruck-Rail 30 oder einem Kraftstoffverteilerrohr 31. Von dem Hochdruck-Rail 30 wird der Kraftstoff mittels Ventilen (nicht dargestellt) in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 eingespritzt. Eine Vorförderpumpe 35 fördert Kraftstoff von einem Kraftstofftank 32 durch eine Kraftstoffleitung 33 zu der

Hochdruckpumpe 1 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel. Die

Hochdruckpumpe 1 und die Vorförderpumpe 35 werden dabei von der

Antriebswelle 2 angetrieben. Die Antriebswelle 2 ist mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 39 gekoppelt. Das Hochdruck-Rail 30 dient - wie bereits beschrieben - dazu, den Kraftstoff in den Verbrennungsraum des

Verbrennungsmotors 39 einzuspritzen. Der von der Vorförderpumpe 35 geförderte Kraftstoff wird durch die Kraftstoffleitung 33 zu der Hochdruckpumpe 1 geleitet. Der von der Hochdruckpumpe 1 nicht benötigte Kraftstoff wird dabei durch eine Kraftstoffrücklaufleitung 34 wieder in den Kraftstofftank 32

zurückgeleitet. Eine saugseitige Zumesseinheit 37 steuert und/oder regelt die der Hochdruckpumpe 1 zugeleitete Menge an Kraftstoff, so dass in einer weiteren Ausgestaltung auf die Kraftstoffrücklaufleitung 34 verzichtet werden kann (nicht dargestellt). In Fig. 4 ist ein Längsschnitt der Zumesseinheit 37 in einem ersten

Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Zumesseinheit 37 als Magnetventil weist ein Zumessgehäuse 54 bzw. eine Magnethülse 54 auf, innerhalb dessen ein

Elektromagnet 17 bzw. eine Spule 17 angeordnet ist. Innerhalb des

Elektromagneten 17 ist ein Polrohr 44 positioniert und innerhalb des Polrohres 44 ist ein Anker 14 angeordnet. Der Anker 14 ist dabei in Richtung einer

Längsachse 64 beweglich an dem Polrohr 44 gelagert und an einem unteren Ende des Ankers 14 liegt ein Stößel 47 auf. Das Polrohr 44 aus Metall ist obenseitig von einem Deckel 55 aus Metall verschlossen und der Deckel 55 ist dabei mittels eines Schweißringes (nicht dargestellt) mit dem Polrohr 44 verbunden. Dabei liegt der Anker 14 in der in Fig. 4 dargestellten Stellung nicht unmittelbar auf dem Deckel 55 auf, sondern zwischen dem Deckel 55 und dem Anker 14 ist eine Restluftscheibe 56 angeordnet. Die Restluftscheibe 56 hat die Aufgabe, einen ausreichenden Restluftspalt für den von dem

Elektromagneten 17 hergestellten Magnetkreis zur Verfügung zu stellen. Die Magnethülse 54 ist oben mit einem oberen Flanschring 57 und unten mit einem unteren Flanschring 58 mit dem Polrohr 44 mittels eines Presssitzes verbunden.

Das Polrohr 44 weist untenseitig innenseitig einen Stegring 45 auf und durch eine Öffnung an dem Stegring 45 ist der Stößel 47 geführt. Ferner weist das Polrohr 44 am unteren Endbereich eine scheibenförmige Öffnung auf, innerhalb deren ein oberes Ende eines Ventilkolbenlagerteils 38 mittels eines Presssitzes befestigt ist. Das Ventilkolbenlagerteil 38 aus thermoplastischem Kunststoff weist eine Lagerbohrung 40 auf und innerhalb der Lagerbohrung 40 ist eine

Führungshülse 50 aus Metall angeordnet bzw. befestigt. Eine innenseitige Führungsfläche oder Innenseite der Führungshülse 50 bildet dadurch eine

Lagerung 41 als Gleitlagerung 42 für einen Ventilkolben 15 aus Metall, z. B. Stahl. Dadurch liegt der Ventilkolben 15 aus Metall auf der Führungshülse 50 ebenfalls aus Metall auf. Die Führungshülse 50 und der Ventilkolben 15 sind dabei im Bereich der Gleitlagerung 42 mit einer Beschichtung als

Nitrocarbonierung versehen, um die Reibung zwischen der Führungshülse 50 und dem Ventilkolben 15 zu verringern und außerdem eine längere Lebensdauer der Gleitlagerung 42 an der Führungshülse 50 zu gewährleisten.

Am untenseitigen Endbereich der Führungshülse 50 ist ein Federeinstellstück 59 an der radialen Innenseite der Führungshülse 50 befestigt. Mit dem

Federeinstellstück 59 kann die Vorspannung einer Ventilfeder 18 eingestellt werden. Auf dem Federeinstellstück 59 liegt ein elastisches Ventilelement 16 als Ventilfeder 18 untenseitig auf und die Ventilfeder 18 liegt obenseitig auf dem Ventilkolben 15 auf. Die Ventilfeder 18 ist dabei ständig vorgespannt und in Fig. 4 ist eine Öffnungsstellung der Zumesseinheit 37 dargestellt, d. h. eine

Öffnungsstellung des Ventilkolbens 15. An dem Ventilkolbenlagerteil 38 sowie an der Führungshülse 50 ist eine Einlassöffnung 52 zum Einleiten des Kraftstoffes und eine Auslassöffnung 53 zum Ausleiten des Kraftstoffes vorhanden. Dabei weist der Ventilkolben 15 einen Steuerkanal 51 auf und in der in Fig. 4 dargestellten Öffnungsstellung des Ventilkolbens 15 fluchtet der Steuerkanal 51 mit der Ein- und Auslassöffnung 52, 53 des Ventilkolbenlagerteils 38, so dass dadurch der Kraftstoff durch den Ventilkolben 15 und das Ventilkolbenlagerteil 38 strömen kann. Bei einer Bestromung der Spule 17 bzw. des Elektromagneten 17 wird von dieser ein magnetisches Feld erzeugt. Dabei ist zur Gewährleistung einer kompakten Bauweise der Zumesseinheit 37 der Anker 14 aus Eisen teilweise innerhalb des Elektromagneten 17 angeordnet. Um eine Bewegung bei einer Bestromung des Elektromagneten 17 des Ankers 14 nach unten zu ermöglichen, ist ein Umleiten des von dem Elektromagneten 17 erzeugten magnetischen Feldes erforderlich.

Hierzu weist das Polrohr 44 den Stegring 45 und außenseitig eine Ringnut 46 auf, so dass der Stegring 45 und die Ringnut 46 ein Mittel 43 zum Umleiten des magnetischen Feldes bilden. Bei der Bestromung des Elektromagneten 17 wirkt auf den Anker 14 eine nach unten gerichtete Magnetkraft, so dass dadurch von dem Anker 14 auf den Stößel 47 eine nach unten gerichtete Druckkraft aufgebracht wird und von dem Stößel 17 diese Druckkraft auf den Ventilkolben 15 übertragen wird, so dass dadurch der Ventilkolben 15 entgegen der von der Ventilfeder 18 auf den Anker 14 aufgebrachten Druckkraft in Richtung der ersten Richtung 48 nach unten bewegt wird zu einer nicht dargestellten Schließstellung des Ventilkolbens 15. In der Schließstellung des Ventilkolbens 15 sind von dem

Ventilkolben 15 die Ein- und Auslassöffnungen 52, 53 des Ventilkolbenlagerteils 38 verschlossen, so dass dadurch die Zumesseinheit 37 keinen Durchfluss von Kraftstoff ermöglicht. Bei einem Abschalten der Bestromung des

Elektromagneten 17 wird auf den Anker 14 keine Magnetkraft aufgebracht, so dass dadurch mittels der von der Ventilfeder 18 auf den Ventilkolben 15 aufgebrachten Druckkraft der Ventilkolben 15 und damit auch der Stößel 47 und der Anker 14 in Richtung einer zweiten Richtung 49 nach oben in die

Öffnungsstellung des Ventilkolbens 15 bewegt werden kann.

Die Zumesseinheit 37, d. h. das Ventilkolbenlagerteil 38, ist teilweise innerhalb einer nicht darstellten Aussparung des Gehäuses 8 der Hochdruckpumpe 1 angeordnet. Um eine ausreichende Abdichtung der Zumesseinheit 37 zu gewährleisten, ist diese mit einer oberen ersten O-Ringdichtung 60 und einer zweiten unteren O-Ringdichtung 61 versehen. Die zweite O-Ringdichtung 61 ist innerhalb einer Ringnut 62 des Ventilkolbenlagerteils 38 angeordnet und dient zur Abdichtung der Zumesseinheit 37 bezüglich der Hochdruckpumpe 1 und die erste O-Ringdichtung 60 dient zur Abdichtung der Zumesseinheit 37 nach außen.

In den Fig. 5 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Zumesseinheit 37 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Zumesseinheit 37 gemäß Fig. 4

beschrieben. Das Polrohr 44 weist keinen Stegring 45 auf und an dem

Ventilkolbenlagerteil 38 ist keine Führungshülse 50 aus Metall angeordnet.

Ferner ist der Ventilkolben 15 nicht aus Metall wie in dem ersten

Ausführungsbeispiel, sondern aus Kunststoff hergestellt. Als Mittel 43 zum Umlenken bzw. Umleiten des magnetischen Feldes verfügt somit die

Zumesseinheit 37 nur über das Polrohr 44 und die Ringnut 46. Aufgrund der Ausbildung des Ventilkolbens 15 aus Kunststoff kann dieser unmittelbar an dem Ventilkolbenlagerteil 38 ebenfalls aus Kunststoff gelagert werden. Dadurch können die Kosten für die Herstellung der Zumesseinheit 37 weiter reduziert werden, da aufgrund der geringeren Masse des Ventilkolbens 15 der

Elektromagnet 17 kleiner ausgeführt werden kann aufgrund der geringeren zu bewegenden Masse des Ventilkolbens 15. Der Steuerkanal 51 des

Ventilkolbens 15 weist zwei Enden auf, die als Steuerkanalöffnungen 65 ausgebildet sind. Diese Steuerkanalöffnungen 65 fluchten dabei mit den Ein- und Auslassöffnungen 52, 53 des Ventilkolbenlagerteils 38 in der Öffnungsstellung des Ventilkolbens 15. Aufgrund von Partikeln in dem Kraftstoff, welcher durch die Zumesseinheit 37 geleitet wird, kann es zu einem Verschleiß an den

Steuerkanaloffnungen 65 bzw. einem Abrieb kommen. Aus diesem Grund ist der Ventilkolben 15 mit einem Steuerring 63 aus Metall versehen, an dem die beiden Steuerkanaloffnungen 65 als Enden des Steuerkanales 51 ausgebildet sind. Der Steuerring 63 ist dabei mittels Umspritzen beim Herstellen des Ventilkolbens 15 mittels Spritzgießen mit dem übrigen Ventilkolben 15 aus thermoplastischem Kunststoff verbunden. Die Steuerkanaloffnungen 65 sind dadurch aus Metall hergestellt bzw. begrenzt, so dass dadurch der diesbezügliche Verschleiß aufgrund von Partikel in dem Kraftstoff vermieden oder deutlich reduziert ist.

Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Zumesseinheit 37 als Magnetventil wesentliche Vorteile verbunden. Das Ventilkolbenlagerteil 38 besteht wenigstens teilweise aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, so dass dadurch das Ventilkolbenlagerteil 38 preiswert mittels Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden kann.

Dadurch kann das Gewicht der Zumesseinheit 37 reduziert und ferner können in vorteilhafter Weise die Herstellungskosten der Zumesseinheit 37 reduziert werden, weil das Ventilkolbenlagerteil 38 nicht in aufwendiger Weise aus Metall, z. B. mittels Urformen und vorzugsweise einer spanabhebenden Bearbeitung, hergestellt werden muss. Dabei dient das Ventilkolbenlagerteil 38 im

Wesentlichen nicht zum Umleiten des von dem Elektromagneten 17 erzeugten magnetischen Feldes, sondern dies wird durch Mittel 43 außerhalb des

Ventilkolbenlagerteils 38 ausgeführt.

Claims

Ansprüche

1 . Zumesseinheit (37), insbesondere für eine Hochdruckpumpe (1 ),

umfassend

- einen Elektromagneten (17),

- einen von dem Elektromagneten (17) bewegbaren Anker (14),

- einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren Ventilkolben (15), wobei der Ventilkolben (15) in mechanischer Wirkverbindung mit dem Anker (14) steht, so dass mittels der von dem Elektromagneten (17) auf den Anker (14) aufgebrachten Magnetkraft der Ventilkolben (15) in einer ersten Richtung bewegbar ist,

- ein elastisches Ventilelement (16), insbesondere eine Ventilfeder (18), welche auf den Ventilkolben (15) eine Kraft aufbringt, so dass mit dem elastischen Ventilelement (16) der Ventilkolben (15) in einer zweite Richtung bewegbar ist,

- ein Ventilkolbenlagerteil (38) mit einer Lagerbohrung (40) zur

mechanischen Lagerung (41 ), insbesondere Gleitlagerung (42), des beweglichen Ventilkolbens (15), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilkolbenlagerteil (38) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus nichtmagnetischem Material, insbesondere Kunststoff, besteht.

2. Zumesseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit (37) wenigstens ein Mittel (43) zum Umleiten des von dem Elektromagneten (17) erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses aufweist, so dass mit dem Elektromagneten (17) der Anker (14) in die erste Richtung bewegbar ist.

3. Zumesseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schnitt senkrecht zu einer Längsachse (64) des Ankers (14) bei dem Schnitt an wenigstens 30%, 50% oder 70% der axialen Ausdehnung des Ankers (14) der Elektromagnet (17) bei dem Schnitt geschnitten ist und/oder

der Anker (14) wenigstens teilweise, insbesondere zu wenigstens 30%, 50% oder 70% der axialen Ausdehnung des Ankers (14), innerhalb des Elektromagneten (17) angeordnet ist.

4. Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (14) und dem Elektromagneten (17) ein Polrohr (44) aus weichmagnetischen Material, z. B. Metall, insbesondere Eisen, zum Umleiten des von dem Elektromagneten (17) erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses ausgebildet ist

und vorzugsweise

das Ventilkolbenlagerteil (38) an dem Polrohr (44) befestigt ist.

5. Zumesseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrohr (44) einen ringförmigen Stegring (45) zum Umleiten des von dem Elektromagneten (17) erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses aufweist

und/oder

das Polrohr (44) eine Ringnut (46) zum Umleiten des von dem Elektromagneten (17) erzeugten magnetischen Feldes bzw. Flusses aufweist.

Zumesseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegring (45) innenseitig, insbesondere zwischen dem Anker (14) und dem Ventilkolbenlagerteil (38), ausgebildet ist

und/oder

die Ringnut (46) außenseitig, insbesondere in axialer Richtung an den 70%, 50% oder 30% der axialen Ausdehnung des Polrohres (44) ausgebildet ist, welche dem Ventilkolbenlagerteil (38) zugewandt ist.

Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (14) und dem Ventilkolben (15) ein Stößel (47) angeordnet ist und der Anker (14) und der Ventilkolben (15) auf dem Stößel (47) aufliegt, so dass mittels des Stößels (47) der Ventilkolben (15) in mechanischer Wirkverbindung mit dem Anker (14) steht

und/oder

die erste Richtung entgegensetzt zu der zweiten Richtung ausgerichtet ist und/oder

bei einem Bewegen des Ventilkolbens (15) in der ersten Richtung der Ventilkolben (15) zu der Schließstellung bewegt ist und bei einem

Bewegen des Ventilkolbens (15) in der zweiten Richtung der Ventilkolben (15) zu der Öffnungsstellung bewegt ist.

Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl, besteht und an der Lagerbohrung (40) des

Ventilkolbenlagerteils (38) eine Führungshülse (50) aus Metall, z. B. Stahl, insbesondere mit Umspritzen oder Kleben, befestigt ist, so dass der Ventilkolben (15) mittelbar mit der Führungshülse (50) an dem Ventilkolbenlagerteil (38) gleitgelagert ist.

Zumesseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff besteht und der Ventilkolben (15) unmittelbar an der

Lagerbohrung (40) des Ventilkolbenlagerteils (38) gleitgelagert ist.

0. Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem bestromten Zustand des Elektromagneten (17) sich der Ventilkolben (15) in der Schließstellung befindet und in einem

unbestromten Zustand des Elektromagneten (17) sich der Ventilkolben (15) in der Öffnungsstellung befindet.

1 . Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (15) einen Steuerkanal (51 ) zum Durchleiten des Fluides aufweist.

2. Zumesseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilkolbenlagerteil (38) mit einer Ein- und Auslassöffnung (52, 53) für das Fluid versehen ist, so dass in der Schließstellung des

Ventilkolbens (15) die Ein- und Auslassöffnung (52, 53) verschlossen ist und in der Öffnungsstellung des Ventilkolbens (15) die Ein- und

Auslassöffnung (52, 53) geöffnet ist

und/oder

die Zumesseinheit (37) eine Magnethülse (54) bzw. ein Zumessgehäuse (54) umfasst.

13. Hochdruckpumpe (1 ) zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, z. B. Diesel, umfassend

- eine Antriebswelle (2) mit wenigstens einem Nocken (3),

- wenigstens einen Kolben (5),

- wenigstens einen Zylinder (6) zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens (5), wobei sich der wenigstens eine Kolben (5) mittelbar mittels wenigstens einer Laufrollen (10) auf der Antriebswelle (2) mit dem wenigstens einen Nocken (3) abstützten, so dass von dem wenigstens einen Kolben (5) eine Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (2) ausführbar ist,

- eine Zumesseinheit (37), dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit (37) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

14. Hochdruckpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpupe (1 ) ein Gehäuse (8) umfasst und die Zumesseinheit (37) in das Gehäuse (8) integriert ist, insbesondere indem die

Zumesseinheit (37) in einer Aussparung des Gehäuses (8) angeordnet ist.

15. Hochdruckeinspritzsystem (36) für einen Verbrennungsmotor (39), umfassend

- eine Hochdruckpumpe (1 ),

- ein Hochdruck-Rail (30),

- eine Zumesseinheit (37),

- vorzugsweise eine Vorförderpumpe (35) zum Fördern eines

Kraftstoffes von einem Kraftstofftank (32) zu der Hochdruckpumpe

(1 ). dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinheit (37) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis

12 ausgebildet ist

und/oder

die Hochdruckpumpe (37) gemäß Anspruch 13 oder 14 ausgebildet ist.