DE102014220757A1

DE102014220757A1 - Elektromagnetisch betätigbares Saugventil, Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil sowie Verfahren zur Verbindung eines solchen Saugventils mit einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102014220757A1
Application number: DE102014220757.6A
Authority: DE
Inventors: Achim Meisiek; Stefan Kolb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-14
Also published as: WO2016058776A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil (1) für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere einem Common-Rail-Einspritzsystem, zur Befüllung eines Hochdruck-Elementraums (2) der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff, umfassend eine Magnetspule (3) zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker (4), der unmittelbar oder mittelbar mit einem hubbeweglichen Ventilkolben (5) koppelbar ist, wobei die Magnetspule (3) zumindest abschnittsweise von einer Magnethülse (6) umgeben ist, die als Tiefziehteil ausgeführt ist und einen Endabschnitt (7) zur Verbindung mit einem Gehäuseteil (8) der Hochdruckpumpe besitzt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil (1) sowie ein Verfahren zur Verbindung eines solchen Saugventils (1) mit einem Gehäuseteil (8) einer Hochdruckpumpe.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem solchen Saugventil. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Verbindung eines solchen Saugventils mit einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe vorgeschlagen.
Stand der Technik
Hochdruckpumpen in einem Kraftstoffeinspritzsystem dienen der Förderung von Kraftstoff auf Hochdruck. Hierzu weist eine Hochdruckpumpe mindestens ein Pumpenelement mit einem Hochdruck-Elementraum auf, in dem der Kraftstoff komprimiert wird. Der auf Hochdruck geförderte Kraftstoff wird anschließend über einen Hochdruckabgang einem Hochdruckspeicher, dem so genannten Rail, zugeführt. Die Befüllung des Hochdruck-Elementraums erfolgt in der Regel über ein Saugventil, das beispielsweise als elektromagnetisch betätigbares Ventil ausgelegt sein kann. Dieses wird derart angesteuert, dass dem Hochdruck-Elementraum eine definierte Kraftstoffmenge zugeführt wird.
Ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil besitzt in der Regel eine Magnethülse, welche eine Magnetspule umgibt. Die Magnethülse ist bereichsweise mit einem Kunststoffmaterial umspritzt, um eine Abdichtung zu bewirken und die erforderlichen elektrische Anschlusselemente zu verwahren. Zur Verbindung eines elektromagnetisch betätigbaren Saugventils mit einer Hochdruckpumpe wird üblicherweise eine Überwurfmutter verwendet, die sich auf der Magnethülse abstützt und einen Kragen an einem Gehäuseteil der Hochdruckpumpe umgreift. Zur Abstützung der Überwurfmutter ist an der Magnethülse ein Wulst ausgebildet, der einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung der Magnethülse erfordert. Dies wiederum wirkt sich negativ auf die Herstellungskosten des Saugventils aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Hochdruckpumpe anzugeben, dass einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner soll der Anbau an einer Hochdruckpumpe vereinfacht werden.
Zur Lösung der Aufgabe werden das elektromagnetisch betätigbare Saugventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Saugventil vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Verbindung eines solchen Saugventils mit einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Das zur Befüllung eines Hochdruck-Elementraums einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff vorgeschlagene elektromagnetisch betätigbare Saugventil umfasst eine Magnetspule zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker, der unmittelbar oder mittelbar mit einem hubbeweglichen Ventilkolben koppelbar ist. Die Magnetspule ist dabei zumindest abschnittsweise von einer Magnethülse umgeben. Zur Reduzierung der Herstellungskosten ist die Magnethülse als kostengünstiges Tiefziehteil ausgeführt. Dies ist möglich, da auf die Ausbildung einer umlaufenden Wulst zur Abstützung einer Überwurfmutter verzichtet wird. Darüber hinaus besitzt die Magnethülse einen Endabschnitt zur Verbindung mit einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe, so dass ferner die Überwurfmutter entfallen kann. Der Entfall eines Bauteils wirkt sich ebenfalls kostensenkend aus.
Bevorzugt besitzt der Endabschnitt der Magnethülse einen Innendurchmesser, der gegenüber dem Innendurchmesser der Magnethülse vergrößert ist. Der Endabschnitt vermag demnach einen Kragen aufzunehmen, der üblicherweise an einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe zur Verbindung mit einer Überwurfmutter vorgesehen ist. Vorzugsweise ist im Bereich der Vergrößerung des Innendurchmessers ein umlaufender Absatz ausgebildet, über den sich die Magnethülse am Kragen abstützen kann.
Des Weiteren bevorzugt ist der Anker in Richtung des Ventilkolbens von der Federkraft einer Druckfeder beaufschlagt, deren Federkraft größer als die Federkraft einer Ventilkolbenfeder ist, die entgegengesetzt in Schließrichtung auf den Ventilkolben wirkt. Das Saugventil ist demnach bevorzugt als stromlos offenes Ventil ausgelegt. Wird die Magnetspule bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft bewirkt, dass sich der Anker entgegen der Federkraft der Druckfeder vom Ventilkolben weg bewegt. Dadurch wird der Ventilkolben entlastet und die Ventilkolbenfeder vermag den Ventilkolben in seinen Sitz zu ziehen. Das Ventil schließt und die Befüllung des Hochdruck-Elementraums mit Kraftstoff wird unterbrochen. Zum Öffnen des Ventils wird die Bestromung der Magnetspule beendet. In der Folge wird der Anker durch die Federkraft der Druckfeder in seine Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Anker den Ventilkolben entgegen der Federkraft der Ventilkolbenfeder aus seinem Sitz hebt. Die Kopplung des Ankers mit dem Ventilkolben kann dabei mechanisch durch direkten Kontakt erfolgen, so dass der Bauraumbedarf des Saugventils gering ist. Ferner können die Herstellungskosten gesenkt werden, da nur wenige Bauteile erforderlich sind.
Die ferner zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfasst neben einem erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Saugventil ein Gehäuseteil, das einen hohlzylinderförmigen Kragen besitzt, der in den Endabschnitt der Magnethülse des Saugventils eingreift. Die Verbindung zwischen dem Saugventil und der Hochdruckpumpe wird demnach direkt über die Magnethülse hergestellt, so dass eine Überwurfmutter entfallen kann. Dies wirkt sich wiederum günstig auf die Herstellungskosten der Hochdruckpumpe aus.
Bevorzugt besitzt der Kragen eine umlaufende Ringnut, in die ein nach radial innen verformtes Ende des Endabschnitts der Magnethülse des Saugventils eingreift. Das in die Ringnut des Kragens eingreifende Ende des Endabschnitts der Magnethülse bewirkt eine formschlüssige Verbindung, so dass das Saugventil sicher am Gehäuseteil der Hochdruckpumpe befestigt ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Kragen eine Abstützfläche besitzt, an welcher der umlaufende Absatz der Magnethülse des Saugventils unmittelbar oder mittelbar axial abgestützt ist. Durch die axiale Abstützung ist das Saugventil in seiner axialen Lage zum Gehäuseteil der Hochdruckpumpe fixiert. In radialer Richtung kann eine Lagefixierung dadurch bewirkt werden, dass das radiale Spiel zwischen dem Endabschnitt der Magnethülse und dem Kragen minimiert ist. Zudem wird eine Fixierung in radialer Richtung über das verformte Ende des Endabschnitts erreicht, das in die Ringnut des Kragens eingreift.
Vorteilhafterweise ist zwischen dem Kragen und einem Ventilteil des Saugventils, das in den Kragen hineinragt, ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement stellt die Abdichtung nach Außen sicher.
Ferner wird ein Verfahren zur Verbindung eines erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Saugventils mit einem einen hohlzylinderförmigen Kragen aufweisenden Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird die Magnethülse des Saugventils derart auf den Kragen aufgesetzt, dass der Endabschnitt der Magnethülse den Kragen umgreift. Dabei gelangt vorzugsweise ein umlaufender Absatz der Magnethülse in Anlage mit einer am Kragen ausgebildeten Abstützfläche, durch welche die axiale Lage des Saugventils in Bezug auf das Gehäuseteil der Hochdruckpumpe vorgegeben ist. Anschließend wird der Endabschnitt endseitig derart verformt, dass er in eine umlaufende Ringnut des Kragens eingreift. Das heißt, dass ein Formschluss bewirkt wird, der eine sichere Befestigung des Saugventils am Gehäuseteil der Hochdruckpumpe gewährleistet.
Bevorzugt wird der Endabschnitt der Magnethülse durch Prägen oder Bördeln endseitig verformt. Mit diesen Umformverfahren lässt sich die Verformung des Endabschnitts zur Herstellung des Formschlusses einfach und kostengünstig durchführen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Saugventils wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil dar, das an eine Hochdruckpumpe angebaut ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das schematisch dargestellte Saugventil 1 dient der Befüllung eines Hochdruck-Elementraums 2 einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff. Es ist hierzu in Bezug auf den Hochdruck-Elementraum 2 axial an die Hochdruckpumpe in der Weise angebaut, dass ein hubbeweglicher Ventilkolben 5 des Saugventils 1 in den Hochdruck-Elementraum 2 hinein öffnet.
Zur Betätigung des Saugventils 1 weist dieses eine Magnetspule 3 auf, die auf einen hubbeweglichen Anker 4 einwirkt, der mit dem Ventilkolben 5 mechanisch gekoppelt ist. Wird die Magnetspule 3 bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Anker 4 entgegen der Federkraft einer Druckfeder 10 in Richtung eines Polkerns 18 bewegt, um einen Arbeitsluftspalt 19 zu schließen. Dadurch wird der Ventilkolben 5 entlastet, so dass eine den Ventilkolben 5 in Schließrichtung beaufschlagende Ventilkolbenfeder 11 diesen in einen Sitz 20 zieht. Mit Beendigung der Bestromung der Magnetspule 3 wird der Anker 4 über die Druckfeder 10 in seine Ausgangslage zurückgestellt, wobei er den Ventilkolben 5 aus dem Sitz 20 hebt. Das Saugventil 1 ist demnach als stromlos offenes Ventil ausgebildet.
Die Magnetspule 3 ist von einer Magnethülse 6 umgeben, mittels welcher das Saugventil 1 zugleich an einem Gehäuseteil 8 der Hochdruckpumpe befestigt ist. Die Magnethülse 6 weist hierzu einen dem Gehäuseteil 8 zugewandten Endabschnitt 7 auf, der einen vergrößerten Innendurchmesser besitzt und einen hohlzylinderförmigen Kragen 12 des Gehäuseteils 8 umgreift. Ein Ende 14 des Endabschnitts 7 ist dabei derart verformt, dass er in eine umlaufende Ringnut 13 des Kragens 12 eingreift. Dadurch wird ein Formschluss bewirkt, der eine sichere Befestigung gewährleistet.
Der Kragen 12 weist eine Abstützfläche 15 auf, an der ein Ventilteil 16 des Saugventils 1 abgestützt ist. Zwischen dem Ventilteil 16 und dem Kragen 12 ist ein Dichtelement 17 in Form eines Dichtrings eingelegt, das der Abdichtung nach Außen dient. Zur Abstützung am Kragen 12 weist das Ventilteil 16 einen sich nach radial außen erstreckenden Bund 21 auf, der zugleich in den Endabschnitt 7 der Magnethülse 6 eingreift. Dabei kommt ein umlaufender Absatz 9 der Magnethülse 6 auf dem Bund 21 des Ventilteils 16 zu liegen. Mittelbar über das Ventilteil 16 ist somit auch die Magnethülse 6 an der Abstützfläche 15 des Kragens 12 in axialer Richtung abgestützt.
Die Befestigung des Saugventils 1 an dem Gehäuseteil 8 der Hochdruckpumpe über die Magnethülse 6 macht eine Überwurfmutter entbehrlich. Zudem ist die Magnethülse 6 in der dargestellten Ausgestaltung als kostengünstiges Tiefziehteil herstellbar, denn Verdickungen, beispielsweise zur Ausbildung einer Wulst, welche die Abstützung einer Überwurfmutter ermöglichen würde, sind nicht erforderlich. Die als Tiefziehteil hergestellte Magnethülse 6 senkt demnach nicht nur die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Saugventils 1, sondern vereinfacht ferner den Anbau des Saugventils 1 an einer Hochdruckpumpe.

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Saugventil (1) für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere einem Common-Rail-Einspritzsystem, zur Befüllung eines Hochdruck-Elementraums (2) der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff, umfassend eine Magnetspule (3) zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker (4), der unmittelbar oder mittelbar mit einem hubbeweglichen Ventilkolben (5) koppelbar ist, wobei die Magnetspule (3) zumindest abschnittsweise von einer Magnethülse (6) umgeben ist, die als Tiefziehteil ausgeführt ist und einen Endabschnitt (7) zur Verbindung mit einem Gehäuseteil (8) der Hochdruckpumpe besitzt.
Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (7) der Magnethülse (6) einen Innendurchmesser besitzt, der gegenüber dem Innendurchmesser der Magnethülse (6) vergrößert ist, wobei vorzugsweise im Bereich der Vergrößerung des Innendurchmessers ein umlaufender Absatz (9) ausgebildet ist.
Saugventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) in Richtung des Ventilkolbens (5) von der Federkraft einer Druckfeder (10) beaufschlagt ist, deren Federkraft größer als die Federkraft einer Ventilkolbenfeder (11) ist, die entgegengesetzt in Schließrichtung auf den Ventilkolben (5) einwirkt.
Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem elektromagnetisch betätigbaren Saugventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Gehäuseteil (8), das einen hohlzylinderförmigen Kragen (12) besitzt, der in den Endabschnitt (7) der Magnethülse (6) des Saugventils (1) eingreift.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (12) eine umlaufende Ringnut (13) besitzt, in die ein nach radial innen verformtes Ende (14) des Endabschnitts (7) der Magnethülse (6) des Saugventils (1) eingreift.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (12) eine Abstützfläche (15) besitzt, an welcher der umlaufende Absatz (9) der Magnethülse (6) des Saugventils (1) unmittelbar oder mittelbar axial abgestützt ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kragen (12) und einem Ventilteil (16) des Saugventils (1), das in den Kragen (12) hineinragt, ein Dichtelement (17) angeordnet ist.
Verfahren zur Verbindung eines elektromagnetisch betätigbaren Saugventils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem einen hohlzylinderförmigen Kragen (12) aufweisenden Gehäuseteil (8) einer Hochdruckpumpe, bei dem die Magnethülse (6) des Saugventils (1) derart auf den Kragen (12) aufgesetzt wird, dass der Endabschnitt (7) der Magnethülse (6) den Kragen (12) umgreift, und anschließend der Endabschnitt (7) endseitig derart verformt wird, dass er in eine umlaufende Ringnut (13) des Kragens (12) eingreift.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (7) der Magnethülse (6) durch Prägen oder Bördeln endseitig verformt wird.