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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer Magnetgruppe, die eine Magnetspule und einen Magnetkern aufweist, mit einer einen Anker bildenden Ankerplatte sowie einem Ankerbolzen, ferner mit einem die Ankerplatte einschließenden zweiteiligen Ankerraum, der von einem Magnetankerraum und einem Ventilankerraum gebildet ist.
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Stand der Technik
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Eine derartiges Magnetventil mit einer Magnetgruppe ist aus der
DE 10 2009 003 213 A1 bekannt. Diese Magnetgruppe ist zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems ausgelegt. Die Magnetgruppe umfasst einen Magnetkern, in welchem eine Magnetspule angeordnet ist, die auf einen Anker wirkt. Der Magnetkern umfasst ferner eine dem Anker zugewandte Stirnseite, an der eine Restluftspaltscheibe angeordnet ist. Die Restluftspaltscheibe ist an Einklemmstellen in einem Gehäuseteil des Magnetventils durch Kraftschluss fixiert. Dazu weist die Restluftspaltscheibe elastische Zungen auf, die durch elastische und/oder plastische Verformung an den Einklemmstellen fixiert sind. Dabei bildet die Restluftspaltscheibe den Anschlag des Ankers gegenüber der Magnetgruppe des Magnetventils.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil bereitzustellen, das hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktion verbessert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Ankerhubanschlagsraum vorhanden ist, und dass der Ankerhubanschlagsraum unabhängig von dem Ankerraum ausgebildet ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Zuge einer Druckerhöhung eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs in einem Hochdruckspeicher und der damit einhergehenden erhöhten Anforderung an eine Mengenbilanz sowie an die Robustheit eines insbesondere an einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine verbauten Magnetventils der entsprechende Magnetventilinjektor mit einem Kugelventil im Brennpunkt möglicher Weiterentwicklungen steht. Durch die Anhebung des maximalen Drucks in dem Hochdruckspeicher ist es notwendig, den Ankerhub des Magnetventils auf ein Maß zu erhöhen, welches Maßnahmen zur Vermeidung von Ankerprellen am oberen, wie auch am unteren Ankerhubanschlag erfordert, um den geforderten Anforderungen gerecht zu werden. Ein zweiteiliger Anker ist eine Maßnahme, die geeignet ist, um ein Ankerprellen beim Schließen zu reduzieren. Um den erhöhten Anforderungen, welche an den entsprechenden Magnetventilinjektor gestellt werden, gerecht zu werden, erfordert ein zweiteiliger Anker eine deutliche Toleranzeinschränkung bezüglich eines sogenannten Überhubs, wobei diese Toleranzeinschränkung durch entsprechende konstruktive Ausgestaltungen eine Kostensteigerung mit sich bringt. Der obere Hubanschlag befindet sich bei bekannten Magnetventilinjektoren direkt an der Magnetgruppe. Versuche haben aber gezeigt, dass diese Anschlagform mit zunehmendem Druck in dem Hochdruckspeicher empfindlicher gegen Niederdruck sowie hinsichtlich Formabweichungen und Lagerabweichungen ist. Dadurch, dass nunmehr der Ankerhubanschlagraum unabhängig von dem zuvor beschriebenen Ankerraum ausgebildet ist, werden diese beschriebenen Nachteile vermieden und dadurch die Funktion des Magnetventils verbessert.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Ankerhubanschlagraum einen oberen Anschlagraum und einen unteren Anschlagraum auf, in dem wiederum in weiterer Ausgestaltung ein mit der Ankerplatte verbundener Anschlagring angeordnet ist. Der so gebildete obere Anschlagraum und untere Anschlagraum bilden zusammen mit dem Anschlagring die Begrenzung der Hubbewegung des Ankers. Dadurch wird ein Anschlag der Ankerplatte an der Magnetgruppe beziehungsweise an dem Magnetinnenpol und/oder dem Magnetaußenpol der Magnetgruppe vermieden. Weiterhin reagiert dadurch das Schaltverhalten des Ankers durch die hydraulische Entkopplung weniger empfindlich auf Niederdruckschwankungen in dem zugehörigen Kraftstoffsystem. Außerdem haben Form und Lagerabweichungen der Magnetgruppe in Bezug zu dem Anker keinen Einfluss mehr auf das Schaltverhalten des Magnetventils. Schließlich sind – wie nachfolgend noch dargestellt ist – der Überhub sowie der Ankerhub stufenlos einstellbar und lassen sich somit enge Toleranzen umsetzen, was sich wiederum vorteilhaft auf das gesamte Magnetventil auswirkt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ankerhubanschlagraum von einer als Ankerführungszylinder ausgebildeten und einen mit der Ankerplatte verbundenen Anschlagring aufnehmenden Ankerführungsmutter und einer Überhubeinstellschraube gebildet, wobei wiederum in vorteilhafter Ausgestaltung der Ankerführungszylinder und die Überhubeinstellschraube axial verstellbar sind. Durch diese konstruktive Ausgestaltung ist der von dem Anschlagring und somit auch von der Ankerplatte ausgeführte Überhub sowie der Ankerhub jeweils stufenlos einstellbar, wodurch enge Toleranzen realisierbar sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ankerführungszylinder ein Innengewinde auf, das mit einem in einem Ventilstück des Magnetventilinjektors eingelassenen Außengewinde korrespondiert, während die Überhubeinstellschraube über eine Gewindeverbindung gegenüber dem Ankerführungszylinder verstellbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Magnetventils als Teil eines Magnetventilinjektors,
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2 eine Detailansicht zur Montag eines Anschlagrings,
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3 eine Detailansicht zur Einstellung eines Überhubs und
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4 eine Detailansicht zur Einstellung eines Ankerhubs.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt den für die Darstellung der Erfindung wesentlichen Teil eines Magnetventilinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems. Der Magnetventilinjektor weist ein Ventilstück 1 auf, welches in einem Haltekörper 2 über die Ventilspannschraube 3 verbaut ist. Weiterhin ist eine Magnetgruppe 4 über eine Magnetspannmutter 5 mit dem Haltekörper 2 verschraubt.
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Hauptbestandteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetventils ist ein zweiteiliger Anker, welcher aus einem Ankerbolzen 6, einer Ankerplatte 7 und einem Anschlagring 8 besteht. Der Anschlagring 8 wird durch eine Überhubeinstellschraube 9 und eine Ankerführungsmutter 10 eingeschlossen.
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Des Weiteren ist eine Montageplatte 11, welche im verbauten Zustand eine Trennung eines Ankerraums von einem Absteuerraum bewirkt, ein weiterer Bestandteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetventils.
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Im nicht bestromten Zustand befindet sich der Ankerbolzen 6 und die Ankerplatte 7 in der dargestellten Position.
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Die Ankerplatte 7 wird durch eine Rückstellfeder 19 gegen eine Federscheibe 12 gedrückt. Die Federscheibe 12 wiederum wird durch eine Ankerfeder 13 gegen den Ankerbolzen 6 gedrückt. Der Spalt zwischen den Anschlagsflächen 10.1 und 8.1 der Ankerführungsmutter 10 sowie des Anschlagrings 8 begrenzt einen oberen Anschlagraum 21a eines Ankerhubanschlagraums 16 und definiert den Ankerhub. Der Spalt zwischen den Flächen 8.2 und 9.1 begrenzt einen unteren Anschlagraum 21b und definiert den Überhub der Ankerplatte 7 dar. Um das Maß des Überhubs ist die Ankerplatte 7 gegenüber dem Ankerbolzen 6 bewegbar.
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Wird der Magnet der Magnetgruppe 4 bestromt, wird die Ankerplatte 7 entgegen der Ankerfederkraft FA angezogen bis die Anschlagsfläche 8.1 des Anschlagrings 8 an der oberen Ankeranschlagfläche 10.1 der Ankerführungsmutter 10 anschlägt. Dabei nimmt diese die Federscheibe 12 mit. Zwischen der Ankerplattenoberseite 7.1 und der Magnetgruppenunterseite 4.1 stellt sich ein minimaler Restluftspalt (RLS) ein, der über eine RLS-Einstellscheibe 14 eingestellt wird.
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Der Ankerbolzen 6 folgt der Bewegung der Federscheibe 12 aufgrund der an einer Ventilkugel 15 in Öffnungsrichtung wirksamen hydraulischen Kraft Fhyd. Der Absteuerstoß, der aus einem Steuerraum 1.2 über eine Absteuerdrossel 1.3 und über Absteuerbohrungen 1.4 in den Niederdruckbereich VAbst einströmt, wird durch Drosselbohrungen 11.1 in der Montageplatte 11 abgeschwächt, so dass die hydraulischen Kräfte, die an der Ankerplatte 7 im Ankerraum VAnk 22 wirken, reduziert werden.
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Der Steuerraum 1.2 ist über eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehenden Kraftstoff gefüllt und der in dem Steuerraum herrschende Kraftstoffdruck drückt eine Magnetventilinjektornadel 20 gegen einen nicht dargestellten Nadelsitz und verschließt Einspritzöffnungen, die in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgerichtet sind. Wird der Kraftstoffdruck – wie beschrieben – in dem Steuerraum 1.2 abgesenkt, wird die Magnetventilinjektornadel 20 in Richtung des Steuerraums bewegt und an dem Nadelsitz ebenfalls unter Hochdruck anstehender Kraftstoff wird durch die Einspritzöffnungen in den Brennraum eingespritzt.
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Der Ankerhubanschlagraum 16 wird durch die Ankerführungsmutter 10 von den Einflüssen des Absteuerstoßes geschützt, da die Führung 10.3 der Ankerplatte 7 ein relativ geringes Spiel aufweist. Das Spiel einer Führung 1.5 hingegen ist größer, um ein überbestimmtes System zu vermeiden und eine sichere Befüllung des Ankerhubanschlagraums 16 zu gewährleisten.
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Die Verbindung der Ankerführungsmutter 10 mit dem Ventilstück 1 wird mittels eines Klemmgewindes 10.2 realisiert, welches ein ungewolltes Verstellen verhindert. Das Klemmgewinde 10.2 ist so gestaltet, das der Ankerhubanschlagraum hydraulisch entkoppelt ist.
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Wird die Bestromung beendet, wird der Ankerbolzen 6 und die Ankerplatte 7 wieder in Richtung Ventilsitz 1.6 gedrückt. Nachdem der Ankerbolzen 6 bis zum Ventilsitz 1.6 verfahren ist, abrupt abgebremst wird und wegen der geringen Masse kaum prellt, verfährt die Ankerplatte 7 um den Überhub ÜH weiter, bis sie durch die Fläche 9.1 abgebremst wird. Danach wir die Ankerplatte 7 durch die Rückstellfeder 19 wieder in ihre Ausgangsposition zurückgestellt.
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Montagebeschreibung
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Montage des Anschlagrings (Fig. 2)
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Der Anschlagring 8 wird über Formgebungen 8.3 mittels eines Montagewerkzeugs MW1 auf ein Klemmgewinde 7.3 bis zu einem Anschlag 7.2 verschraubt. Vorher wird die Ankerführungsmutter 10 auf die Ankerplatte 7 aufgeschoben.
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Einstellen Überhub ÜH (Fig. 3)
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Die Ankerführungsmutter 10 wird während des Einstellprozesses fixiert. Die Überhubeinstellschraube 9 wird über Formgebungen 9.2 mittels eines Montagewerkzeugs MW2 auf ein Klemmgewinde 10.3 der Ankerführungsmutter 10 aufgeschraubt.
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Während des Schraubprozesses wird die Ankerplatte 7 oszillierend bewegt, wobei der jeweilige Hub erfasst wird. Der Schraubprozess wird solange fortgeführt, bis der gewünschte Hub A = AH + ÜH erreicht wird.
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Einstellen Ankerhub AH (Fig. 4)
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Die Ventilkugel 15, eine Kalotte 17 und der Ankerbolzen 6 werden in das montierte Ventilstück 1 eingelegt. In die vormontierte Ankergruppe 18 wird die Rückstellfeder 19 eingelegt, bevor die Montageplatte 11 auf ein Profil 10.5 der Ankerführungsmutter 10 aufgeschoben wird. Die Ankergruppe 18 wird mit der aufgesteckten Montageplatte 11 auf den Ankerbolzen eingeführt, wobei sich die Montageplatte 11 auf dem Profil 10.5 (siehe Detaildarstellung zu 4) axial verschieben lässt. Die Ankerführungsmutter 10 wird nun über die Montageplatte 11 mithilfe eines Montagewerkzeuges MW3 auf ein Klemmgewinde 1.7 aufgeschraubt. Das notwendige Drehmoment wird über Formgebungen 11.2 eingeleitet.
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Während des Einschraubprozesses wird kontinuierlich der Abstand AH zwischen der Stirnfläche 6.1 und der Ankerplattenoberseite 7.1 gemessen, bis der gewünschte Ankerhub erreicht ist.
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Die Montageplatte 11 wird in der Folgemontage – wie in der Funktionsbeschreibung beschrieben – im Aufbau integriert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009003213 A1 [0002]
