WO2017001092A1 - Elektromagnetisch betätigbares saugventil für eine hochdruckpumpe sowie verfahren zur herstellung eines solchen saugventils - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbares saugventil für eine hochdruckpumpe sowie verfahren zur herstellung eines solchen saugventils Download PDF

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valve body
pole core
recess
suction valve
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Achim Meisiek
Stefan Kolb
Hans Heber
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M63/0075—Stop members in valves, e.g. plates or disks limiting the movement of armature, valve or spring

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically actuated suction valve for a high pressure pump of a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a suction valve.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2013 220 593 A1 discloses an electromagnetically controllable intake valve for a high-pressure pump of a fuel injection system, which comprises a valve closing element that is liftably received in an axial bore of a valve body and which is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring.
  • the known suction valve comprises a magnet assembly with a magnetic coil for acting on a liftable armature which can be coupled to the valve closing element.
  • two end positions of the armature are determined by stroke stops, which are formed by a magnetic coil receiving the magnetic pot and a magnetic cup connected to the magnetic lid.
  • the magnet pot and the magnet cover thus define the armature movement space.
  • a stop element in the form of a residual air gap disk, which is usually inserted into the working air gap between the armature and the magnetic cover, can be dispensed with.
  • the determination of the armature movement space by the magnetic pot and the magnet cover makes it difficult to set function-relevant values, such as the size the working air gap or the armature stroke and / or the spring force of an armature spring loading the armature spring. Because the adjustment can be made only on the assignment of magnetic cover and magnet pot. As a result, these values are heavily toleranced.
  • the present invention seeks to provide an electromagnetically actuated suction valve for a high-pressure pump, which allows in a simple manner a precise setting functionally relevant values, in particular the armature stroke and the spring force of the armature spring.
  • the suction valve should also be easy and inexpensive to produce.
  • the electromagnetically actuated suction valve proposed for a high-pressure pump of a fuel injection system comprises an annular solenoid for acting on an armature which is received in a liftable manner in a recess of a valve body and in the direction of a liftable valve closing element cooperating with a valve seat of the spring force an armature spring is acted upon.
  • the armature is located at a working air gap a pole core opposite, which is firmly connected to the valve body.
  • the armature spring is supported, on the one hand, on the armature and, on the other hand, on an adjusting element which is inserted in a central recess of the pole core.
  • the insertion of the adjusting element into the recess of the pole core ensures a compact construction in the axial direction.
  • the adjustment has a pin or sleeve shape.
  • the recess in the pole core for receiving the adjusting element can be designed in this case as a simple bore.
  • the end face of a pin-shaped or sleeve-shaped adjusting element forms an ideal support surface for supporting the armature spring. This is especially true when the armature spring is designed as a simple helical compression spring.
  • the adjusting element is pressed into the recess of the pole core. Because the interference fit allows subsequent correction of the press-in depth of the adjustment to compensate for any manufacturing and / or assembly tolerances and to make a precise adjustment of the spring force of the armature spring. The subsequent correction of the offset of the adjustment can be made for example when connecting the pole core with the valve body.
  • the recess of the pole core for receiving the adjusting element is preferably designed as a blind hole. This has the advantage that via the recess, in which the adjustment element used, preferably pressed, is, no fuel can escape. This reduces the number of seals and reduces manufacturing costs.
  • a central recess is likewise formed in the armature.
  • the recess of the armature thus lies opposite the recess of the pole core at the working air gap.
  • At least the armature-side end of the armature spring can be let into the recess of the armature, so that it is fixed in position in the radial direction.
  • the training in the anchor as a blind hole or Stu- fenbohrung running, so that at the same time a support surface for axial support of the armature spring is created.
  • the valve body and the pole core are indirectly connected via a sleeve.
  • a magnetic separation on the other hand manufacturing and / or assembly tolerances can be compensated through the sleeve.
  • a portion of the valve body and / or the pole core can first be pressed into the sleeve and then welded to the sleeve. Before welding, the stroke of the armature and / or the spring force of the armature spring can be checked and readjusted if necessary. To make the readjustment, only the Einpresstiefe the valve body and / or the pole core with respect to the sleeve must be changed.
  • a stop element is inserted in the recess of the valve body, in which the armature is received.
  • the executed as a separate component stop element may be made of a different material than the valve body, wherein it does not depend on the magnetic properties in the choice of material.
  • a high-strength material for producing the stop element can be selected in order to reduce wear in the region of the lower stroke stop of the armature.
  • the stop element can be used for setting or presetting the anchor stroke.
  • a stop element is inserted into the recess of the valve body, which has a suitable dimension in the axial direction.
  • the stop element is annular.
  • annular stop elements of different heights can be kept, which are then optionally used in the recess of the valve body.
  • the recess of the valve body preferably has an annular shoulder. This can for example be formed on a radially inwardly Kirckenden collar of the valve body.
  • the collar defines a central opening through which the anchor inserted into the valve body continues to be accessible is. Over the opening then the test or measurement of the armature stroke and / or the spring force of the armature spring can be made.
  • At least one flow-through opening is formed in the armature.
  • the flow-through opening can serve to supply fuel and / or to create a pressure equalization between the pressure chambers above and below the armature.
  • the at least one flow opening is preferably designed as a decentralized axial bore.
  • the further proposed method for producing an electromagnetically actuated suction valve according to the invention comprises the steps
  • the proposed method is not only easy to implement, but allows the setting of functionally relevant values, in particular the armature stroke and the spring force of the armature spring.
  • subunits are pre-assembled and finally joined. During joining, influence can still be exerted on the armature stroke and the spring force of the armature spring so that these functionally relevant values can be precisely set.
  • a first preassembled subunit represents the valve body with the armature used therein including the armature spring.
  • a second preassembled subunit forms the pole core with the adjustment element inserted therein. About the respective installation depth of the components received in the valve body or in the pole core, a presetting of the armature stroke or the spring force of the armature spring is made. The final adjustment then takes place when joining the pre-assembled subunits.
  • the adjustment element is preferably pressed into the recess of the pole core.
  • the press fit causes a positional fix under Force is canceled again, so that the Einpresstiefe of the adjustment subsequently changed, for example, to compensate for manufacturing and / or assembly tolerances. Because these can cause the actual armature stroke or the actual spring force of the armature spring deviates from a predetermined target value. If this is the case, the offset of the adjustment element can be subsequently changed to match the actual value to the target value.
  • a sleeve is preferably used for connecting the pole core to the valve body. This means that the pole core and the valve body are preferably only indirectly connected. In this way, a magnetic separation between the pole core and the valve body can be effected via the sleeve.
  • a portion of the pole core and / or the valve body is preferably pressed into the sleeve.
  • the press connection allows the compensation of any manufacturing and / or assembly tolerances during the joining process, since the respective press-in depth is freely determinable.
  • the axial distance between the pole core and the valve body is determined via the press-in depth.
  • influence can be exerted on the press-in depth of the adjusting element accommodated in the pole core in order to adjust the armature stroke and / or the spring force of the armature spring to a predetermined value
  • a stop element is inserted into the recess before insertion of the armature into the recess of the valve body.
  • the stop element forms a lower stroke stop for the armature and thus also has an influence the functionally relevant value of the anchor stroke. Simply by exchanging the stop element, it is thus possible to realize differently sized anchor strokes.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through an inventive electromagnetically actuated suction valve, which is integrated in a high-pressure pump
  • Fig. 3 shows the components of Fig. 2 after joining.
  • FIG. 1 shows a suction valve according to the invention, which is an integral part of a high-pressure pump of a fuel injection system.
  • the suction valve comprises a valve body 4 with a central recess 3, in which an armature 2 is received in a liftable manner.
  • a stop element 14 As a lower stroke stop for the armature 2 is a stop element 14, which is also inserted into the recess 3 of the valve body 4 and supported on an annular shoulder 15 of the valve body 4.
  • the armature 2 can be coupled to a liftable valve closing element 6 in the form of a plunger, which is received in sections in a housing part 19 of the high-pressure pump, in which a high pressure element space 20 is formed.
  • the high-pressure element space 20 is delimited in the axial direction by a stroke-movable pump piston 21, so that in the delivery stroke of the pump piston 21, the fuel present in the high pressure element space 20 is compressed.
  • the compressed fuel is fed to a high-pressure accumulator (not shown) via a high-pressure outlet 22.
  • the illustrated suction valve according to the invention serves to fill the high pressure element space 20 with fuel.
  • the actuation of the suction valve is electromagnetically, so that the reaching into the high-pressure element space amount can be measured according to the respective needs.
  • an annular magnet coil 1 is provided, which is surrounded by a magnet sleeve 23.
  • the magnet sleeve 23 is on the
  • Valve body 4 is supported and fixed by means of a union nut 24 on the housing part 19 of the high pressure pump in such a way that the valve body 4 is biased in the axial direction against the housing part 19.
  • the biasing force also serves as a sealing force, wherein an additional radial seal is achieved via a sealing ring 25, which is arranged on the outer circumference of the valve body 4.
  • an adjusting ring 26 is also inserted between the valve body 4 and the housing part 19 of the high-pressure pump, via which the axial preloading force is adjustable.
  • the valve closing element 6 of the suction valve shown in FIG. 1 opens directly into the high pressure element space 20 of the high pressure pump. It cooperates with a valve seat 5, which is formed by the housing part 19 of the high-pressure pump.
  • the valve seat 5 facing away from the end of the valve closing element 6 is surrounded by a valve spring 27, which is supported on the one hand on the housing part 19 and on the other hand on a spring plate 28 which is pressed onto the valve closing element 6. Accordingly, the spring force of the valve spring 27 pulls the valve closing element 6 into the valve seat 5.
  • the magnetic coil 1 To close the valve, the magnetic coil 1 must be energized, so that a magnetic field is built up whose magnetic force moves the armature 2 against the spring force of the armature spring 7 in the direction of a pole core 9.
  • the pole core 9 forms the upper stroke stop for the armature 2, so that a trained between the pole core 9 and the armature 2 working air gap 8 corresponds to the maximum stroke of the armature 2.
  • the setting of the working air gap 8 and thus the anchor stroke takes place during assembly of the suction valve.
  • the stop element 14 is first inserted into the recess 3 of the valve body 4 during assembly of the suction valve according to the invention.
  • the spring force of the armature spring 7 is set.
  • a portion of the poker 9 and the valve body 4 is pressed into a mediating sleeve 13, so that the axial distance between the pole core 9 and the armature 2 inserted into the valve body 4 corresponds to the working air gap 8 (see FIG. 3).
  • the check of whether the set armature stroke and / or the set spring force of the armature spring 7 corresponds to the respective target value can be made via the recess 3 of the valve body 4. If the actual value deviates from the target value, the position of the pole core 9 can be changed to the valve body 4 until the respective target value is reached. Finally, the pole core 9 and the valve body 4 are welded to the sleeve 13 to permanently fix the adjustment made.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, umfassend eine ringförmige Magnetspule (1) zur Einwirkung auf einen Anker (2), der in einer Ausnehmung (3) eines Ventilkörpers (4) hubbeweglich aufgenommen und in Richtung eines mit einem Ventilsitz (5) zusammenwirkenden hubbeweglichen Ventilschließelements (6) von der Federkraft einer Ankerfeder (7) beaufschlagt ist, wobei dem Anker (2) an einem Arbeitsluftspalt (8) ein Polkern (9) gegenüberliegt, der mit dem Ventilkörper (4) fest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Ankerfeder (7) einerseits am Anker (2) und andererseits an einem Einstellelement (10) abgestützt, das in eine zentrale Ausnehmung (11) des Polkerns (9) eingesetzt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Saugventils.

Description

Beschreibung Titel
Elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Saugventils
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common-Rail- Einspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Saugventils.
Stand der Technik
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 220 593 AI ist ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems bekannt, das ein in einer Axialbohrung eines Ventilkörpers hubbeweglich aufgenommenes Ventilschließelement umfasst, das in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Ferner umfasst das bekannte Saugventil eine Magnetbaugruppe mit einer Magnetspule zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker, der mit dem Ventilschließelement koppelbar ist. Um eine besonders kompakt bauende Anordnung zu schaffen, sind zwei Endlagen des Ankers durch Hubanschläge festgelegt, die durch einen die Magnetspule aufnehmenden Magnettopf und einen mit dem Magnettopf verbundenen Magnetdeckel ausgebildet werden. Der Magnettopf und der Magnetdeckel definieren damit den Ankerbewegungsraum. Ein üblicherweise in den Arbeitsluftspalt zwischen dem Anker und dem Magnetdeckel eingesetztes Anschlagelement in Form einer Restluftspaltscheibe kann entfallen.
Die Festlegung des Ankerbewegungsraums durch den Magnettopf und den Magnetdeckel erschwert die Einstellung funktionsrelevanter Werte, wie beispielsweise die Größe des Arbeitsluftspalts bzw. des Ankerhubs und/oder der Federkraft einer den Anker belastenden Ankerfeder. Denn die Einstellung kann nur über die Zuordnung von Magnetdeckel und Magnettopf vorgenommen werden. In der Folge sind diese Werte stark toleranzbehaftet.
Ausgehend von dem vorstehend genanntem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe anzugeben, das in einfacher Weise eine genaue Einstellung funktionsrelevanter Werte, insbesondere des Ankerhubs und der Federkraft der Ankerfeder, ermöglicht. Das Saugventil soll zudem einfach und kostengünstig herstellbar sein.
Zur Lösung der Aufgabe werden das elektromagnetisch betätigbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Das für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail- Einspritzsystems, vorgeschlagene elektromagnetisch betätigbare Saugventil umfasst eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen Anker, der in einer Ausnehmung eines Ventilkörpers hubbeweglich aufgenommen und in Richtung eines mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden hubbeweglichen Ventilschließelements von der Federkraft einer Ankerfeder beaufschlagt ist. Dem Anker liegt dabei an einem Arbeitsluftspalt ein Polkern gegenüber, der mit dem Ventilkörper fest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Ankerfeder einerseits am Anker und andererseits an einem Einstellelement abgestützt, das in eine zentrale Ausnehmung des Polkerns eingesetzt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Saugventil ist demnach die Ankerfeder mittelbar über ein Einstellelement am Polkern abgestützt. Über das Einstellelement können demnach Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen in einfacher Weise ausgeglichen werden. Beispielsweise kann die Abmessung des Einstellelements in axialer Richtung derart gewählt werden, dass die axiale Vorspannung der Ankerfeder zu der gewünschten An- kerfederkraft führt. Alternativ oder ergänzend kann die axiale Vorspannung der Ankerfeder über die Einbautiefe des Einstellelements im Polkern eingestellt werden. Die Einstellung über die Einbautiefe besitzt den Vorteil, dass diese ggf. nach dem Einsetzen des Einstellelements in die Ausnehmung des Polkerns noch verändert werden kann.
Des Weiteren gewährleistet das Einsetzen des Einstellelements in die Ausnehmung des Polkerns eine in axialer Richtung kompakt bauende Anordnung.
Bevorzugt besitzt das Einstellelement eine Stift- oder Hülsenform. Die Ausnehmung im Polkern zur Aufnahme des Einstellelements kann in diesem Fall als einfache Bohrung ausgeführt sein. Ferner bildet die Stirnfläche eines stift- oder hülsenförmigen Einstellelements eine ideale Abstützfläche zur Abstützung der Ankerfeder aus. Dies gilt insbesondere, wenn die Ankerfeder als einfache Schraubendruckfeder ausgeführt ist.
Vorteilhafterweise ist das Einstellelement in die Ausnehmung des Polkerns einge- presst. Denn der Presssitz ermöglicht eine nachträgliche Korrektur der Einpresstiefe des Einstellelements, um etwaige Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen auszugleichen und eine genaue Einstellung der Federkraft der Ankerfeder vorzunehmen. Die nachträgliche Korrektur der Einpresstiefe des Einstellelements kann beispielsweise beim Verbinden des Polkerns mit dem Ventilkörper vorgenommen werden.
Die Ausnehmung des Polkerns zur Aufnahme des Einstellelements ist vorzugsweise als Sacklochbohrung ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass über die Ausnehmung, in welche das Einstellelement eingesetzt, vorzugsweise eingepresst, ist, kein Kraftstoff austreten kann. Dadurch verringert sich die Anzahl der Dichtstellen und die Fertigungskosten werden gesenkt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass im Anker ebenfalls eine zentrale Ausnehmung ausgebildet ist. Die Ausnehmung des Ankers liegt somit der Ausnehmung des Polkerns am Arbeitsluftspalt gegenüber. In die Ausnehmung des Ankers kann zumindest das ankerseitige Ende der Ankerfeder eingelassen werden, so dass dieses in radialer Richtung lagefixiert ist. Vorzugsweise ist die Ausbildung im Anker als Sackloch- oder Stu- fenbohrung ausgeführt, so dass zugleich eine Abstützfläche zur axialen Abstützung der Ankerfeder geschaffen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Ventilkörper und der Polkern mittelbar über eine Hülse verbunden. Zum Einen kann durch die Hülse eine magnetische Trennung bewirkt werden, zum Anderen können über die Hülse Ferti- gungs- und/oder Montagetoleranzen ausgeglichen werden. Zur Herstellung der Verbindung kann ein Abschnitt des Ventilkörpers und/oder des Polkerns zunächst in die Hülse eingepresst und anschließend mit der Hülse verschweißt werden. Vor dem Verschweißen kann der Hub des Ankers und/oder die Federkraft der Ankerfeder überprüft und erforderlichenfalls neu eingestellt werden. Um die Neueinstellung vorzunehmen, muss lediglich die Einpresstiefe des Ventilkörpers und/oder des Polkerns in Bezug auf die Hülse verändert werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in die Ausnehmung des Ventilkörpers, in welcher der Anker aufgenommen ist, ein Anschlagelement eingesetzt ist. Das als separates Bauteil ausgeführte Anschlagelement kann aus einem anderen Material als der Ventilkörper gefertigt sein, wobei es bei der Wahl des Materials nicht auf die magnetischen Eigenschaften ankommt. Insofern kann ein hochfestes Material zur Fertigung des Anschlagelements gewählt werden, um den Verschleiß im Bereich des unteren Hubanschlags des Ankers zu verringern. Des Weiteren kann das Anschlagelement zur Einstellung bzw. Voreinstellung des Ankerhubs genutzt werden. Hierzu wird ein Anschlagelement in die Ausnehmung des Ventilkörpers eingesetzt, das in axialer Richtung eine geeignete Abmessung besitzt.
Bevorzugt ist das Anschlagelement ringförmig ausgebildet. Um eine Einstellung bzw. Voreinstellung des Ankerhubs vorzunehmen, können ringförmige Anschlagelemente unterschiedlicher Bauhöhe vorgehalten werden, die dann wahlweise in die Ausnehmung des Ventilkörpers einsetzbar sind. Zur Abstützung des Anschlagelements in axialer Richtung weist die Ausnehmung des Ventilkörpers vorzugsweise einen ringförmigen Absatz auf. Dieser kann beispielsweise an einem sich nach radial innen ersteckenden Bund des Ventilkörpers ausgebildet sein. Vorzugsweise begrenzt der Bund eine zentrale Öffnung, über welche der in den Ventilkörper eingesetzte Anker weiterhin zugänglich ist. Über die Öffnung kann dann die Prüfung bzw. Messung des Ankerhubs und/oder der Federkraft der Ankerfeder vorgenommen werden.
Vorteilhafterweise ist im Anker mindestens eine Durchströmöffnung ausgebildet. Die Durchströmöffnung kann der Zuführung von Kraftstoff und/oder der Schaffung eines Druckausgleichs zwischen den Druckräumen oberhalb und unterhalb des Ankers dienen. Um Raum für die Anordnung der Ankerfeder zu schaffen, ist die mindestens eine Durchströmöffnung bevorzugt als dezentral angeordnete Axialbohrung ausgeführt.
Das ferner vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Saugventils umfasst die Schritte,
- Einsetzen des Ankers einschließlich der Ankerfeder in die Ausnehmung des Ventilkörpers,
- Einsetzen des Einstellelements in die Ausnehmung des Polkerns und
- Verbinden des Polkerns mit dem Ventilkörper, wobei die Ankerfeder in axialer Richtung vorgespannt wird.
Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht nur einfach umsetzbar, sondern erlaubt die Einstellung funktionsrelevanter Werte, insbesondere des Ankerhubs und der Federkraft der Ankerfeder. Bei dem Verfahren werden Untereinheiten vormontiert und diese abschließend gefügt. Beim Fügen kann weiterhin Einfluss auf den Ankerhub und die Federkraft der Ankerfeder genommen werden, so dass diese funktionsrelevanten Werte genau einstellbar sind.
Eine erste vormontierte Untereinheit stellt der Ventilkörper mit dem hierin eingesetzten Anker einschließlich der Ankerfeder dar. Eine zweite vormontierte Untereinheit bildet der Polkern mit dem hierin eingesetzten Einstellelement aus. Über die jeweilige Einbautiefe der im Ventilkörper bzw. im Polkern aufgenommenen Bauteile wird eine Voreinstellung des Ankerhubs bzw. der Federkraft der Ankerfeder vorgenommen. Die endgültige Einstellung erfolgt dann beim Fügen der vormontierten Untereinheiten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt das Einstellelement in die Ausnehmung des Polkerns eingepresst. Der Presssitz bewirkt eine Lagefixierung, die unter Krafteinwirkung wieder aufhebbar ist, so dass die Einpresstiefe des Einstellelements nachträglich veränderbar, um beispielsweise Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen auszugleichen. Denn diese können dazu führen, dass der tatsächliche Ankerhub bzw. die tatsächliche Federkraft der Ankerfeder von einem vorgegebenen Zielwert abweicht. Ist dies der Fall, kann die Einpresstiefe des Einstellelements nachträglich verändert werden, um den tatsächlichen Wert dem Zielwert anzupassen.
Zur Verbindung des Polkerns mit dem Ventilkörper wird bevorzugt eine Hülse verwendet. Das heißt, dass der Polkern und der Ventilkörper bevorzugt lediglich mittelbar ver- bunden sind. Auf diese Weise kann über die Hülse eine magnetische Trennung zwischen dem Polkern und dem Ventilkörper bewirkt werden.
Zur Verbindung des Polkerns und/oder des Ventilkörpers mit der Hülse ist vorzugsweise ein Abschnitt des Polkerns und/oder des Ventilkörpers in die Hülse eingepresst. Die Pressverbindung ermöglicht den Ausgleich etwaiger Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen während des Fügeprozesses, da die jeweilige Einpresstiefe frei bestimmbar ist. Zugleich wird über die Einpresstiefe der axiale Abstand zwischen dem Polkern und dem Ventilkörper festgelegt. Ferner kann beim Fügen durch Einpressen Einfluss auf die Einpresstiefe des im Polkern aufgenommenen Einstellelements genommen wer- den, um den Ankerhub und/oder die Federkraft der Ankerfeder an einen vorgegebenen
Zielwert anzupassen.
Da nach erfolgter Einstellung des Ankerhubs und/oder der Federkraft der Ankerfeder auf einen vorgegebenen Zielwert eine dauerhafte Lagefixierung des Polkerns und/oder des Ventilkörpers wünschenswert ist, wird ferner vorgeschlagen, dass nach dem Einpressen der Polkern und/oder der Ventilkörper mit der Hülse verschweißt wird bzw. werden. Die Schweißnaht wird vorzugsweise umlaufend gesetzt, so dass hierüber zugleich eine Abdichtung erreicht wird. Vorteilhafterweise wird vor dem Einsetzen des Ankers in die Ausnehmung des Ventilkörpers ein Anschlagelement in die Ausnehmung eingesetzt. Das Anschlagelement bildet einen unteren Hubanschlag für den Anker aus und hat somit ebenfalls Einfluss auf den funktionsrelevanten Wert des Ankerhubs. Allein durch Austausch des Anschlag- elements können somit unterschiedlich große Ankerhübe realisiert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes elektromagnetisch betätigbares Saugventil, das in eine Hochdruckpumpe integriert ist,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der zur Einstellung des Ankerhubs und der Federkraft der Ankerfeder erforderlichen Bauteile des Saugventils der Fig. 1 und
Fig. 3 die Bauteile der Fig. 2 nach dem Fügen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Saugventil zu entnehmen, das integraler Bestandteil einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems ist. Das Saugventil umfasst einen Ventilkörper 4 mit einer zentralen Ausnehmung 3, in der ein Anker 2 hubbeweglich aufgenommen ist. Als unterer Hubanschlag für den Anker 2 dient ein Anschlagelement 14, das ebenfalls in die Ausnehmung 3 des Ventilkörpers 4 eingesetzt und an einem ringförmigen Absatz 15 des Ventilkörpers 4 abgestützt ist.
Der Anker 2 ist mit einem hubbeweglichen Ventilschließelement 6 in Form eines Stößels koppelbar, der abschnittsweise in einem Gehäuseteil 19 der Hochdruckpumpe aufgenommen ist, in dem ein Hochdruck- Elementraum 20 ausgebildet ist. Der Hochdruck-Elementraum 20 wird in axialer Richtung von einem hubbeweglichen Pumpenkolben 21 begrenzt, so dass im Förderhub des Pumpenkolbens 21 der im Hochdruck- Elementraum 20 vorhandene Kraftstoff komprimiert wird. Über einen Hochdruckaus- lass 22 wird der komprimierte Kraftstoff einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt. Das dargestellte erfindungsgemäße Saugventil dient der Befüllung des Hochdruck- Elementraums 20 mit Kraftstoff. Die Betätigung des Saugventils erfolgt elektromagnetisch, so dass die in den Hochdruck- Elementraum gelangende Menge dem jeweiligen Bedarf entsprechend zumessbar ist. Hierzu ist eine ringförmige Magnetspule 1 vorge- sehen, die von einer Magnethülse 23 umgeben ist. Die Magnethülse 23 ist an dem
Ventilkörper 4 abgestützt und mittels einer Überwurfmutter 24 am Gehäuseteil 19 der Hochdruckpumpe in der Weise befestigt, dass der Ventilkörper 4 in axialer Richtung gegen das Gehäuseteil 19 vorgespannt ist. Die Vorspannkraft dient zugleich als Dichtkraft, wobei eine zusätzliche radiale Abdichtung über einen Dichtring 25 erzielt wird, der außenumfangseitig auf dem Ventilkörper 4 angeordnet ist. Vorliegend ist zudem zwischen dem Ventilkörper 4 und dem Gehäuseteil 19 der Hochdruckpumpe ein Einstellring 26 eingelegt, über den die axiale Vorspannkraft einstellbar ist.
Das Ventilschließelement 6 des in der Fig. 1 dargestellten Saugventils öffnet unmittelbar in den Hochdruck- Elementraum 20 der Hochdruckpumpe. Dabei wirkt es mit einem Ventilsitz 5 zusammen, der durch das Gehäuseteil 19 der Hochdruckpumpe ausgebildet wird. Das dem Ventilsitz 5 abgewandte Ende des Ventilschließelements 6 ist von einer Ventilfeder 27 umgeben, die einerseits an dem Gehäuseteil 19 und andererseits an einem Federteller 28 abgestützt ist, der auf das Ventilschließelement 6 aufgepresst ist. Die Federkraft der Ventilfeder 27 zieht demnach das Ventilschließelement 6 in den Ventilsitz 5. Da der Anker 2 in Richtung des Ventilschließelements 6 von der Federkraft einer Ankerfeder 7 beaufschlagt wird, die größer als die der Ventilfeder 27 ist, hält die Ankerfeder 7 bei unbestromter Magnetspule 1 das Saugventil geöffnet. Im Anker 2 ausgebildete Durchströmöffnungen 16 stellen den Zulauf von Kraftstoff in Richtung des Ventilsitzes 5 sicher.
Zum Schließen des Ventils muss die Magnetspule 1 bestromt werden, so dass ein Magnetfeld aufgebaut wird, dessen Magnetkraft den Anker 2 entgegen der Federkraft der Ankerfeder 7 in Richtung eines Polkerns 9 bewegt. Der Polkern 9 bildet den oberen Hubanschlag für den Anker 2 aus, so dass ein zwischen dem Polkern 9 und dem Anker 2 ausgebildeter Arbeitsluftspalt 8 dem maximalen Hub des Ankers 2 entspricht. Die Einstellung des Arbeitsluftspalts 8 und damit des Ankerhubs erfolgt bei der Montage des Saugventils. Wie der Explosionsdarstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, wird bei der Montage des erfindungsgemäßen Saugventils zunächst das Anschlagelement 14 in die Ausnehmung 3 des Ventilkörpers 4 eingesetzt. Hierauf folgt das Einsetzen des Ankers 2, nachdem die Ankerfeder 7 in eine zentrale Ausnehmung 12 des Ankers 2 in der Weise eingesetzt worden ist, dass ihr dem Polkern 9 zugewandtes Ende übersteht. Denn das überstehende Ende wird in einem weiteren Schritt in eine zentrale Ausnehmung 11 des Polkerns 9 eingesetzt. Zuvor wird jedoch in die Ausnehmung 11 des Polkerns 9 ein Einstellelement 10 eingepresst, das vorliegend hülsenförmig ausgeführt ist und der AbStützung der Ankerfeder 7 dient. Die Einpresstiefe 18 des Einstellelements 10 ist derart gewählt, dass beim anschließenden Verbinden des Pokerns 9 mit dem Ventilkörper 4 eine axiale Vorspannung der Ankerfeder 7 bewirkt wird. Um dies zu erreichen, muss das dem Polkern 9 zugewandte Ende der Ankerfeder 7 mindestens um ein Maß überstehen, das der Summe aus Arbeitsluftspalt 8 und Einpresstiefe 18 entspricht.
Über die axiale Vorspannung der Ankerfeder 7, das heißt beim Fügen, wird zugleich die Federkraft der Ankerfeder 7 eingestellt. Hierzu wird jeweils ein Abschnitt des Pokerns 9 und des Ventilkörpers 4 in eine vermittelnde Hülse 13 eingepresst, so dass der axiale Abstand zwischen dem Polkern 9 und dem in den Ventilkörper 4 eingesetzten Anker 2 dem Arbeitsluftspalt 8 entspricht (siehe Fig. 3). Die Prüfung, ob der eingestellte Ankerhub und/oder die eingestellte Federkraft der Ankerfeder 7 dem jeweiligen Zielwert entspricht, kann über die Ausnehmung 3 des Ventilkörpers 4 vorgenommen werden. Weicht der tatsächliche Wert vom Zielwert ab, kann die Lage des Polkerns 9 zum Ventilkörper 4 verändert werden, bis der jeweilige Zielwert erreicht ist. Abschließend werden der Polkern 9 und der Ventilkörper 4 mit der Hülse 13 verschweißt, um die vorgenommene Einstellung dauerhaft zu Fixieren.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Common- Rail-Einspritzsystems, umfassend eine ringförmige Magnetspule (1) zur Einwirkung auf einen Anker (2), der in einer Ausnehmung (3) eines Ventilkörpers (4) hubbeweglich aufgenommen und in Richtung eines mit einem Ventilsitz (5) zusammenwirkenden hubbeweglichen Ventilschließelements (6) von der Federkraft einer Ankerfeder (7) beaufschlagt ist, wobei dem Anker (2) an einem Arbeitsluftspalt (8) ein Polkern (9) gegenüberliegt, der mit dem Ventilkörper (4) fest verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerfeder (7) einerseits am Anker (2) und andererseits an einem Einstellelement (10) abgestützt ist, das in eine zentrale Ausnehmung (11) des Polkerns (9) eingesetzt ist.
2. Saugventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (10) stift- oder hülsenförmig ist und/oder in die Ausnehmung (11) des Polkerns (9) eingepresst ist.
3. Saugventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) eine Sacklochbohrung ist.
4. Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im Anker (2) eine zentrale Ausnehmung (12) ausgebildet ist, in welcher die Ankerfeder (7) abschnittsweise aufgenommen ist.
5. Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) und der Polkern (9) mittelbar über eine Hülse (13) verbunden sind, wobei vorzugsweise ein Abschnitt des Ventilkörpers (4) und/oder des Polkerns (9) in die Hülse (13) eingepresst und mit der Hülse (13) verschweißt ist bzw. sind.
6. Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in die Ausnehmung (3) des Ventilkörpers (4), in welcher der Anker (2) aufgenommen ist, ein Anschlagelement (14) eingesetzt ist.
7. Saugventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (14) ringförmig ausgebildet ist und/oder an einem ringförmigen Absatz (15) des Ventilkörpers (4) abgestützt ist.
8. Saugventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im Anker (2) mindestens eine Durchströmöffnung (16) ausgebildet ist, die vorzugsweise als dezentral angeordnete Axialbohrung ausgeführt ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetisch betätigbaren Saugventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte,
- Einsetzen des Ankers (2) einschließlich der Ankerfeder (7) in die Ausnehmung (3) des Ventilkörpers (4),
- Einsetzen des Einstellelements (10) in die Ausnehmung (11) des Polkerns (9),
- Verbinden des Polkerns (9) mit dem Ventilkörper (4), wobei die Ankerfeder (7) in axialer Richtung vorgespannt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (10) in die Ausnehmung (11) des Polkerns (9) eingepresst wird und über die Einpresstiefe das Maß der axialen Vorspannung der Ankerfeder (7) vorgegeben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des Polkerns (9) mit dem Ventilkörper (4) eine Hülse (13) verwendet wird, wobei vorzugsweise ein Abschnitt des
Polkerns (9) und/oder des Ventilkörpers (4) in die Hülse (13) eingepresst und anschlie- ßend mit der Hülse (13) verschweißt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einsetzen des Ankers (2) ein Anschlagelement (14) in die Ausnehmung (3) des Ventilkörpers (4) eingesetzt wird.
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