-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer Magnetgruppe, die eine Magnetspule und einen Magnetkern aufweist, mit einer einen Anker bildenden Ankerplatte sowie einen Ankerbolzen, ferner mit einem durch eine Restluftspaltscheibe gebildeten Anschlag im Bereich einer Stirnseite der Magnetgruppe, wobei weiterhin zwischen der Ankerplatte und der Magnetgruppe ein Restluftspalt angeordnet ist.
-
Stand der Technik
-
Ein derartiges Magnetventil ist aus der
DE 10 2009 003 213 A1 bekannt. Dieses Magnetventil weist eine Magnetgruppe zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors auf. Die Magnetgruppe umfasst einen Magnetkern, in welchem eine Magnetspule angeordnet ist, die auf einen Magnetanker wirkt. Der Magnetkern umfasst ferner eine dem Magnetanker zuweisende Stirnseite, an der eine Restluftspaltscheibe angeordnet ist. Die Restluftspaltscheibe ist an Einklemmstellen durch Kraftschluss fixiert. Dazu weist die als Kreisring ausgebildete Restluftspaltscheibe mindestens drei Zungen auf, durch die die Restluftspaltscheibe an den Einklemmstellen fixiert ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil bereitzustellen, das hinsichtlich seiner Funktion, insbesondere hinsichtlich von Schließprellern der Ankerplatte gegenüber der Magnetgruppe verbessert ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ankerplatte und der Ankerbolzen zusammenwirkende Bauteile sind, die eine Relativbewegung zueinander ermöglichende gegenseitige Verbindung aufweisen. Dieser Ausgestaltung liegt zunächst einmal die Erkenntnis zugrunde, dass im Zuge der Druckerhöhung in einem Hochdruckspeicher für ein Common-Rail-Einspritzsystem und der damit erhöhten Anforderungen an die Mengenbilanz, sowie der erhöhten Anforderung an die Robustheit eines Einspritzsystems, ein Magnetventilinjektor mit einem Kugelventil im Focus steht. Durch die Anhebung des maximalen Drucks in dem Hochdruckspeicher ist es notwendig, den Ankerhub des in dem Magnetventilinjektor verbauten Magnetventils auf ein Maß zu erhöhen, welches Maßnahmen zur Vermeidung von Ankerprellen am oberen, wie auch unteren Ankerhubanschlag, erfordert, um den geforderten Anforderungen an den Magnetventilinjektor gerecht zu werden. Der erfindungsgemäß ausgestaltete zweiteilige Anker ist eine Maßnahme, die geeignet ist, um ein Ankerprellen beim Schließen zu reduzieren. Um den erhöhten Anforderungen an einen solchen Magnetventilinjektor gerecht zu werden, erfordert der zweiteilige Anker eine deutliche Toleranzeinschränkung bezüglich des sogenannten Überhubes, was in der Regel eine Kostensteigerung bei der Herstellung des Magnetventilinjektors mit sich bringt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ankers werden dagegen Schließpreller vermieden. Weiterhin kann durch diese Ausgestaltung die Rückstellzeit, bzw. der Rückstellweg (Überhub) der Ankerplatte auf ein Minimum reduziert werden und somit können geringere Spritzabstände zwischen zwei Einspritzungen des Magnetventilinjektors realisiert werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist der Ankerbolzen eine Ankerbolzenplatte auf, die in einem an der Ankerplatte angeordneten Ankerplattenzylinder axial beweglich angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist problemlos zu fertigen und auch einfach zu montieren.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die in den Ankerplattenzylinder eingesetzte Ankerbolzenplatte über eine Überhubschraube in den Ankerplattenzylinder spielbehaftet festlegbar. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung das axiale Bewegungsspiel der Ankerbolzenplatte mittels der Überhubschraube einstellbar. Durch den so stufenlos einstellbaren Einstellprozess werden Einstelltoleranzen reduziert, was zu einer besseren exemplarischen Gleichstellung bei Mehrfacheinspritzungen führt. Von Vorteil sind dabei auch die geringeren Montagekosten, da der kostenintensive Einstellprozess, der zur Einstellung des Überhubs notwendig ist, durch das stufenlos einstellbare Einstellprinzip ersetzt wird.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die offene Seite des Ankerplattenzylinders auf der von der Magnetgruppe wegweisenden Seite der Ankerplatte angeordnet. Alternativ dazu ist die offene Seite des Ankerplattenzylinders auf der zu der Magnetgruppe weisenden Seite der Ankerplatte angeordnet. Hier erfolgt eine Auswahl nach den technischen Gegebenheiten, beispielsweise an dem Magnetventilinjektor.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittdarstellung des relevanten Bereichs eines Magnetventilinjektors mit einem Magnetventil,
-
2 eine Ausschnittsvergrößerung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ankers des Magnetventils,
-
3a, 3b eine Darstellung ähnlich 2, mit der Darstellung des Montageprozesses des Ankers, und
-
4 eine alternative Ausgestaltung des Ankers zu der Ausführung gemäß 2.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Das in 1 dargestellte Magnetventil besteht aus einem Ventilstück 1, in dem ein Ankerbolzen 2 geführt wird sowie weiterhin aus einer Magnetgruppe 3 und einer Ankerplatte 4, welche an dem Ankerbolzen 2 geführt ist.
-
An der Ankerplatte 4 ist ein Ankerplattenzylinder 12 vorzugsweise einstückig angebracht, in dem eine mit dem Ankerbolzen 2 verbundene Ankerbolzenplatte 13 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Ankerbolzenplatte 13 ist in dem Ankerplattenzylinder 12 mittels einer Überhubschraube 5, welche über ein Klemmgewinde 12.1 (2) mit dem Ankerplattenzylinder 12 verbunden ist, gehalten.
-
Der Ankerbolzen 2 wird durch eine Ankerfeder 6 über eine Druckscheibe 7 gegen eine Kalotte 8, diese gegen eine Ventilkugel 9 und diese in einen Ventilsitz 1.1 des Ventilstücks 1 gedrückt. Wird die Magnetgruppe bestromt, wird die Ankerplatte 4 und somit der Ankerbolzen 2 nach oben bewegt, und die Ventilkugel hebt von dem Ventilsitz 1.1 ab. Dadurch wird eine Strömungsverbindung von einem Steuerraum 14 in einen die Ankerplatte 4 umgebenden Niederdruckraum 15 freigegeben. Infolge des aus dem mit einem Hochdruckspeicher verbundenen Steuerraum 14 abströmenden Kraftstoffs wird in diesem der Kraftstoffdruck reduziert und eine Ventilnadel 16 des Magnetventilinjektors wird zur Freigabe von nicht dargestellten Einspritzöffnungen für Kraftstoff in Richtung zu dem Steuerraum 14 bewegt. Zur Beendigung der Einspritzung wird die Ventilkugel 9 wieder in den Ventilsitz 1.1 bewegt, wodurch sich der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 14 erhöht und demzufolge die Ventilnadel 16 so verstellt wird, dass die Einspritzöffnungen wieder geschlossen werden.
-
Die Ankerplatte 4, welche ausweislich der 2 im Führungsbereich 2.4 des Ankerbolzens 2 geführt wird, wird über eine Rückstellfeder 10 (1) in Richtung der Magnetgruppe 3 gedrückt. Somit liegt die Kontaktfläche 5.1 der Überhubschraube 5 an der Begrenzungsfläche 13.1 der Ankerbolzenplatte 13 an.
-
Wird der Magnet der Magnetgruppe 3 bestromt, wird die Ankerplatte 4 angezogen. Der Ankerbolzen 2 wird gleich zu Beginn entgegen der wirksamen Federkraft FA der Ankerfeder 6 ebenfalls in Richtung des Magnetes über die Begrenzungsfläche 13.1 mitgenommen. Die Kalotte 8 und die Ventilkugel 9 werden durch von dem Kraftstoff in dem Steuerraum 14 herrührende hydraulisch wirksame Kraft Fhyd gegen die Stirnfläche 2.2 des Ankerbolzens 2 gedrückt und legen somit den gleichen Weg wie der Ankerbolzen 2 zurück. Der gesamte Ventilverband verfährt soweit in Richtung des Magneten, bis die Ankerplattenoberseite 4.2 an einem oberen Ankerhubanschlag oAH anschlägt. Zwischen Ankerplattenoberseite 4.2 und dem oberen Ankerhubanschlag oAH befindet sich eine Restluftspaltscheibe 11, um unter anderem den Öffnungsimpuls der Ankerplatte 4 des Ankerbolzens 2 und somit der Ventilkugel 9 zu dämpfen. Die Dicke der Restluftspaltscheibe 11 bestimmt das Maß beziehungsweise das Volumen eines zwischen der Ankerplatte 4 und der Magnetgruppe 3 gebildeten Restluftspalts.
-
Soll die Einspritzung beendet werden, wird die Bestromung beendet. Die Magnetkraft FM wird abgebaut, so dass FA >> FM. Der Ankerbolzen 2 wird durch die Ankerfeder 6 in Richtung Ventilsitz 1.1 gedrückt. Die Ankerplatte 4 beziehungsweise die Ankerbolzenplatte 13 hält nach wie vor über die Fläche 5.1 Kontakt zum Ankerbolzen 2 und wird deshalb vom Ankerbolzen 2 über die Begrenzungsfläche 13.1 mitgenommen, bis die Ventilkugel 9 den Ventilsitz 1.1 erreicht hat und die Schließbewegung beendet wird. Aufgrund eines Überhubes ÜH, der sich als axiales Spiel zwischen der Ankerbolzenplatte 13 und der Ankerplatte 4 ergibt, verfährt die Ankerplatte 4 weiter in Richtung Ventilsitz 1.1, bis die Anschlagfläche 4.3 an der Begrenzungsfläche 13.8 anschlägt.
-
Der Spalt zwischen den Querschnitten 13.6 und 12.4 bzw. 2.6 und 5.2 ist ausreichend groß, um Störfaktoren durch das Fluid (Kraftstoff), welches sich innerhalb des Überhubbereiches 13.5 befindet, zu verhindern.
-
Der Auftreffzeitpunkt der Flächen 4.3 und 13.8, welcher direkt über den Überhub eingestellt wird, ist optimalerweise so gewählt, dass ein mögliches Prellen des Ankerbolzens 2 im Ventilsitz 1.1 durch den Schließimpuls der Ankerplatte 4 verhindert wird.
-
Nach dem Auftreffen der Ankerplatte 4 auf dem Ankerbolzen 2 wird die Ankerplatte 4 über die Rückstellfeder 10 wieder in die Ausgangsposition gedrückt, so dass die Kontaktfläche 5.1 an der Begrenzungsfläche 13.1 anliegt.
-
Die in der 3a dargestellte Einstellung des Überhubes ÜH erfolgt im nicht eingebauten Zustand des Ankerbolzens 2 und der Ankerplatte 4. Nachdem die Ankerplatte 4 und der Ankerbolzen 2 miteinander zusammengefügt sind, wird die Ankerplatte 4 an ihren Außendurchmesser eingespannt. Die in 3b separat dargestellte Überhubeinstellschraube 5 wird am Klemmgewinde 12.1 des Ankerplattenzylinders 12 angesetzt und über die Aussparungen 5.3 (siehe auch 3b) formschlüssig eingeschraubt.
-
Das Klemmgewinde kann z.B. ein nicht komplett ausgeschnittenes Gewinde sein. Weitere Möglichkeiten sind z.B. leicht unterschiedliche Gewindesteigungen oder unterschiedliche Gewindeformen.
-
Während die Überhubeinstellschraube 5 über das Klemmgewinde eingeschraubt wird, wird der Ankerbolzen 2 oszillierend zwischen Anschlagfläche 4.3 und Kontaktfläche 5.1 bewegt. Der Weg (Überhub), den der Ankerbolzen 2 zwischen der Anschlagfläche 4.3 und der Kontaktfläche 5.1 zurücklegt, wird kontinuierlich erfasst.
-
Der Einschraubprozess wird solange fortgeführt, bis der gewünschte Überhub zwischen der Anschlagfläche 4.3 und der Kontaktfläche 5.1 eingestellt ist.
-
Alternativ kann ausweislich der 4 die Ankerplatte 4 mit dem Ankerplattenzylinder 12 so gestaltet werden, dass sich das Klemmgewinde 12.1 oberhalb der Ankerbolzenplatte 13 befindet und die Überhubeinstellschraube 5 von oben montiert wird. Die Ankerplatte 4 beziehungsweise der Ankerplattenzylinder 12 ist bei dieser Auslegung im Führungsbereich 2.44 am Ankerbolzen 2 geführt.
-
Diese Ausführung bietet gegenüber der in den 1 bis 3 dargestellten Standardausführung den Vorteil, dass die Belastung auf das Klemmgewinde 12.1 deutlich geringer ausfällt.
-
Bei geöffnetem Ventil wirkt am Klemmgewinde 12.1 der Standardausführung permanent die Federkraft FA der Feder 6, was bei der Ausführung gemäß der 4 vermieden wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009003213 A1 [0002]
