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Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigtes Ventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Ventil
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Stand der Technik
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Ein elektrisch betätigtes Ventil, in einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems ist durch die
WO 2016/015912 A1 bekannt. Das elektrisch betätigte Ventil weist eine elektrische Aktorgruppe auf, durch die ein Ventilelement zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die elektrische Aktorgruppe ein Gehäuse aufweist und wobei das Gehäuse mittels eines Befestigungselements an einem Pumpenzylinderkopf fixiert wird. Zudem steht das Ventilelement axial in Richtung einer Längsachse, insbesondere über einen Ankerbolzen, mit einem Magnetanker in mechanischem Kontakt, wobei der Magnetanker Teil der elektrischen Aktorgruppe ist, die außerdem eine Magnetspule und einen Polkern umfasst. Bei Bestromung der Magnetspule bildet sich ein Magnetfeld aus wodurch sich der Magnetanker relativ zur Magnetspule gegen eine Federkraft einer ersten Druckfeder bewegt um einen Arbeitsluftspalt zu schließen.
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Das aus der
WO 2016/015912 A1 bekannte elektrisch betätigte Ventil, das außerhalb des Gehäuses von Umwelteinflüßen wie Feuchtigkeit oder Wasser umgeben sein kann, weist gewisse Nachteile auf. Aufgrund der konstruktiven Ausprägung im Stand der Technik, bei dem zwischen dem Gehäuse, insbesondere in der Ausprägung einer Magnethülse, und einem Ventilkörper keine Abdichtung vorgesehen ist, kann es zum Wassereintrag in die elektrische Aktorgruppe oder in den Bereich zwischen Magnet- und Hydraulikmodul kommen. Des Weiteren kann diese fehlende Abdichtung zu einer Feuchtigkeits- oder Wasserkontamination im Bereich einer Verbindungshülse führen. Die Verbindungshülse verbindet die Bauteile Ventilkörper und Polkern und ist mit diesen verschweißt. Durch die eindringende Feuchtigkeit kann es zudem zu einem Versagen dieser Schweißverbindung aufgrund von Korrosion kommen und auch der Magnetanker und der Polkern können durch eindringende Feuchtigkeit korrodieren und somit geschädigt werden. Diese Schädigungen durch eindringende Feuchtigkeit können letztendlich zu einem vollständigen Funktionsverlust des elektrisch betätigten Ventils führen. Ferner kann eine Feuchtigkeitskontamination der Magnetspule oder der Teile der elektrischen Aktorgruppe die mit Elektrizität beaufschlagt werden zu einem Kurzschluss des elektrisch betätigten Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe führen. Ein weiteres Risiko ist nicht nur die Schädigung der Hochdruckpumpe sondern weiterer eventuell vorhandener elektrischen Systeme und Verbraucher in der Umgebung der Hochdruckpumpe, die am gleichen elektrischen System angeschlossen sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines elektrisch betätigten Ventils mit den Merkmalen aus Anspruch 1 hat den Vorteil, dass eine Schädigung von Teilen einer elektrischen Aktorgruppe verhindert wird, da ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasser aufgrund einer Undichtheit zwischen einem Befestigungselement und einem Gehäuse durch den Einsatz eines ersten Dichtelements verhindert wird. Durch das Verhindern des Eindringens von Feuchtigkeit oder Wasser kann eine Beschädigung der elektrischen Aktorgruppe des elektrisch betätigten Ventils zum einen verhindert werden. Weiterhin wird aber auch eine Korrosion der metallischen, insbesondere der beweglichen Teile innerhalb des elektrisch betätigten Ventils verhindert. Hieraus ergibt sich zum Einen eine erhöhte Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils und somit einer Hochdruckpumpe, und zum Anderen eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils.
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Gemäß Anspruch 2 wird eine Kapselung des elektrisch betätigten Ventils gegen Feuchtigkeit von außen dadurch erzielt, dass das erste Dichtelement axial in Richtung einer Längsachse zwischen dem Befestigungselement und dem Gehäuse angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils gemäß Anspruch 2 wird das Eindringen von Feuchtigkeit weit außerhalb der elektrischen Aktorgruppe verhindert, so dass möglichst wenige Bauteile des elektrisch betätigten Ventils durch das Eindringen von Feuchtigkeit geschädigt werden können. Dies verringert die Ausfallwahrscheinlichkeit und erhöht somit die Lebensdauer des Ventils und der gesamten Hochdruckpumpe. Die Platzierung des ersten Dichtelements zwischen dem Gehäuse und dem Befestigungselement bietet zudem den Vorteil, dass der Magnetkreis der elektrischen Aktorgruppe nur teilweise oder gar nicht durch das erste Dichtelement und die konstruktiven Ausprägungen des Gehäuse und des Befestigungselements zum ersten Dichtelement hin beeinflußt wird. Damit wird die Funktion des elektrisch betätigten Ventils gewährleistet und eine mögliche Ausfallwahrscheinlichkeit durch Feuchtigkeitseintrag in das elektrisch betätigte Ventil verringert.
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Bezugnehmend auf Anspruch 3 bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils den Vorteil, dass durch den Einsatz eines elastisch verformbaren Materials beim ersten Dichtelement eventuelle Fertigungstoleranzen der Bauteile Gehäuse und Befestigungselement aufgeweitet werden können, insbesondere in dem Bereich, in dem das erste Dichtelement axial in Richtung einer Längachse zwischen dem Befestigungselement und dem Gehäuse angeordnet ist. Dies ist dadurch begründet, dass Toleranzabweichungen der Bauteile Gehäuse und Befestigungselement, insbesondere in axialer Richtung, durch die elastische Verformbarkeit des ersten Dichtelements ausgeglichen werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Fertigungsaufwand für die Bauteile Gehäuse und Befestigungselement reduziert werden kann und sich somit eine Kostenersparnis bei der Fertigung ergibt. Des Weiteren kann die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduziert werden, die durch eine Passungs-Ungenauigkeit der Verbindung Gehäuse und Befestigungselement aufgrund von Toleranzfehlern hervorgerufen werden kann. Zudem kann durch die elastische Verformbarkeit des ersten Dichtelements eine verbesserte Kapselung und Dichtigkeit des elektrisch betätigten Ventils erzielt werden, da sich das erste Dichtelement optimal an die Kontur des Gehäuses und des Befestigungselements anlegen kann und somit eventuelle Spalte, durch die Feuchtigkeit oder Wasser in die elektrische Aktorgruppe eindringen könnte, vermieden werden. Dadurch lässt sich die Lebensdauer des elektrisch betätigten Ventils und somit der Hochdruckpumpe erhöhen. Ferner kann durch die elastisch verformbaren Eigenschaften des ersten Dichtelementes eine Vorschädigung des ersten Dichtelementes vor der Montage durch äußere Einflüße reduziert werden, da das Material des ersten Dichtelementes elastisch verformbar ausgeführt ist. Dadurch lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrische betätigten Ventils durch eine Vorschädigung des ersten Dichtelementes vor der Montage reduzieren.
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Des Weiteren hat die Ausführung des elektrisch betätigten Ventils gemäß Anspruch 4 den Vorteil, dass durch das axiale Zusammenpressen des elastisch verformbaren ersten Dichtelements bei der Montage durch die Montagevorspannkraft zwischen dem Befestigungselement und dem Gehäuse eine optimale Anpassung des ersten Dichtelements an die Kontur des Gehäuses und des Befestigungselements in dem Bereich erzielt wird, in dem sich jeweils das Bauteil Gehäuse oder Befestigungselement und das erste Dichtelement berühren. Dadurch ist sichergestellt, dass sich das erste Dichtelement optimal ausrichten kann und mögliche Spalte, durch die Feuchtigkeit oder Wasser eindringen könnte, zwischen den Bauteilen Gehäuse oder Befestigungselement und erstes Dichtelement vermieden werden. Außerdem hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils gemäß Anspruch 4 den Vorteil, dass durch den Einsatz des ersten Dichtelements das Anziehdrehmoment zum Erreichen der Montagevorspannkraft nicht so exakt erzielt werden muss, wie dies im Falle des Weglassens des ersten Dichtelements der Fall wäre. Im Falle einer Verbindung, bei der das erste Dichtelement weggelassen wird muss eine entsprechende Dichtigkeit und Kapselung allein durch die axiale Flächenpressung zwischen Befestigungselement und Gehäuse erzielt werden. Dies erfordert jedoch eine sehr genaue Einhaltung der Toleranzen bei der Beabeitung der Flächen des Gehäuses und des Befestigungselements, die miteinander in Kontakt stehen. Da das erste Dichtelement elastisch Verformbar ausgeführt ist, kann es Abweichungen der axialen Abstände der Bauteile Befestigungselement und Gehäuse zueinander ausgleichen, ohne dass sich die Dichtigkeit und somit die dichtenden Eigenschaften verrringern. Dadurch kann der Montageaufwand reduziert werden, eventuell erforderliche Montagehilfen können entfallen und die Montagekosten können reduziert werden. Des Weiteren können die axialen Toleranzen der Bauteile Gehäuse und Befestigungselement in dem Bereich, in dem Sie mit dem ersten Dichtelement in Kontakt stehen, weiter gewählt werden, was zu einer Reduzierung und Einsparung der Fertigungskosten führt.
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Bezugnehmend auf Anspruch 5 und 6 bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils den Vorteil, dass die Dichtungs- und Kapselungseigenschaften des ersten Dichtelements verbessert werden und somit die elektrische Aktorgruppe besser gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser von außerhalb und somit gegen Beschädigung geschützt sind. Dies ist dadurch begründet, dass der Einsatz des ersten Dichtelements zwischen einem umlaufenden Kragen des Befestigungselements und einem umlaufenden Ringbund des Gehäuses zu einer verbesserten Dichteigenschaft des ersten Dichtelements führt. Dies wird dadurch erzielt, dass das erste Dichtelement nicht nur mittels Reibschluss zwischen den Elementen Befestigungselement und Gehäuse gehalten wird, sondern mittels Formschluss. Durch den umlaufenden Kragen des Befestigungselements und den umlaufenden Ringbund des Gehäuses kann die axiale Vorspannkraft zwischen dem Befestigungselement und dem Gehäuse besser auf das erste Dichtelement wirken und dies derart zusammenpressen, dass die dichtenden Eigenschaften des ersten Dichtelements durch eine elastische Verformung verbessert werden kann. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der elektrische Aktorgruppe, da eine Schädigung der elektrischen und metallischen Bauteile durch eindringende Feuchtigkeit vermieden werden kann. Durch diese Maßnahme lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils reduzieren.
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Ein Vorteil bei der Ausbildung gemäß Anspruch 7 besteht darin, dass das Gehäuse eine Magnethülse der elektrischen Aktorgruppe umfasst, wobei das erste Dichtelement zwischen dem Befestigungselement und dieser Magnethülse angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine bauraumneutrale Ausführung zur Unterbringung des ersten Dichtelementes zwischen der Magnethülse und dem Befestigungselement möglich ist. Weiterhin bietet diese erfindungsgemäße Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 7 den Vorteil, dass eine Kapselung außerhalb der elektrischen Aktorgruppe durch den Einsatz des ersten Dichtelements erfolgt, so dass ein Kurzschluss durch Feuchtigkeitseintrag vermieden werden kann, da sich alle elektrischen Bauteile, wie beispielsweise die Magnetspule, innerhalb des gekapselten Raums befinden und somit gegen Feuchtigkeit geschützt sind.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, dass das Befestigungselement als eine Überwurfmutter gemäß Anspruch 8 ausgeführt ist. Hierdurch kann eine Kapselung der elektrischen Aktorgruppe zwischen einem Pumpenzylinderkopf und der Überwurfmutter durch den Einsatz eines Innengewindes auf der einen Seite erzielt werden. Außerdem ist auf der anderen Seite eine Kapselung zwischen dem Bauteil Überwurfmutter und Gehäuse durch den Einsatz des ersten Dichtelements gewährleistet. Somit kann das elektrisch betätigte Ventil an zwei Stellen gegen die Einwirkungen von Feuchtigkeit von außen gekapselt werden allein durch den Einsatz des einen Bauteils Überwurfmutter. Dies reduziert die Komplexität des elektrisch betätigten Ventils, somit können die Bauteilkosten verringert werden und es können des Weiteren die Montagekosten gesenkt werden. Der Einsatz der Überwurfmutter mit dem Innengewinde bietet neben dem Vorteil der Kapselung des elektrisch betätigten Ventils den Vorteil, dass die elektrische Aktorgruppe am Pumpenzylinderkopf in Richtung einer Längachse in Anlage gehalten und somit fixiert wird, ohne dass weitere Bauteile notwendig sind. Dadurch kann die Bauteilanzahl gesenkt werden und somit die Fertigungs- und Montagekosten reduziert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch den Einsatz des Innengewindes am Bauteil Überwurfmutter eine einfache Montage und Demontage der elektrischen Aktorgruppe mit bzw. von dem Pumpenzylinderkopf möglich ist. Dies reduziert die Montagezeit und somit die Montagekosten. Außerdem bietet diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrisch betätigten Ventils den Vorteil, dass die Servicefreundlichkeit erhöht wird, da die elektrische Aktorgruppe im Falle eines Ausfalls schnell und einfach demontiert und ausgestauscht werden kann, was wiederum die Kosten reduziert.
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Die Erfindung bietet durch den Einsatz eines zweiten Dichtelements gemäß Anspruch 9 den Vorteil, dass auch eine Kapselung zwischen dem Pumpenzylinderkopf und einem Ventilkörper vorliegt. Dadurch kann zusätzlich auf diesem Pfad eine Kontamination der elektischen Aktorgruppe durch eindringende Feuchtigkeit vermieden werden. Dies reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils und somit der gesamten Hochdruckpumpe.
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Durch die erfindungsgemäße Ausprägung des ersten Dichtelements als Flachdichtung wird die Montage vereinfacht, da die Flachdichtung vor der Montage einfach auf das Bauteil der Magnethülse gelegt werden kann, bevor die Überwurfmutter aufgeschraubt wird. Dadurch sind aufwendige und fehleranfällige Montagemethoden oder Positionierungen des ersten Dichtelements vor der Montage nicht mehr notwendig, wodurch die Montagekosten reduziert werden können. Weiterhin wird durch die Ausprägung des ersten Dichtelements als Flachdichtung die Fehleranfälligkeit bei der Montage reduziert, da aufgrund der Form der Flachdichtung das Risiko einer falschen Einbringung oder Positionierung der Flachdichtung bei der Montage vermieden werden kann. Außerdem kann die Kapselung der elektrische Aktorgruppe durch den Einsatz eine Flachdichtung bauraumneutral umgesetzt werden, ohne dass Änderungen an den schon vorhandenen Bauteilen Überwurfmutter und/oder Magnethülse notwendig wären. Dadurch entfallen sonst notwendige Änderungskosten der Bauteile Überwurfmutter und/oder Magnethülse.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Pumpe in einem Längsschnitt,
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2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung mit einem elektrisch betätigten Ventil,
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3 einen in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer schematisch dargestellten Hochdruckpumpe 1, die als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildet ist und vorzugsweise bei einem Common-Rail-Einspritzsystem verbaut ist. Mittels der Hochdruckpumpe 1 wird von einem Kraftstoffniederdrucksystem, das zumindest einen Tank, einen Filter und eine Niederdruckpumpe aufweist, bereitgestellter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird. Die Zubringung des Kraftstoffes zu einem Pumpenarbeitsraum 35 erfolgt über ein elektrisch betätigtes Ventil 2, wobei das elektrisch betätigte Ventil nachfolgend noch erläutert wird. Das elektrisch betätigte Ventil 2 ist an der Hochdruckpumpe 1 verbaut.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 3 mit einem Nockenwellenraum 5 auf. Alle Komponenten der Hochdruckpumpe 1 innerhalb des Pumpengehäuses 3 sind mit Kraftstoff umspült, um die schmierenden und kühlenden Eigenschaften des Kraftstoffs zu nutzen. In den Nockenwellenraum 5 ragt eine Nockenwelle 7 mit einem beispielsweise als Doppelnocken ausgebildeten Nocken 9 hinein. Die Nockenwelle 7 ist in zwei beidseits des Nockens 9 angeordneten und als Radiallager ausgebildeten Lagern in Form eines in dem Pumpengehäuse 3 angeordneten Gehäuselagers 11 und eines Flanschlagers 13, das in einem mit dem Pumpengehäuse 3 verbundenen Flansch 15, der den Nockenwellenraum 5 zur Umgebung hin dicht abschließt, gelagert. Der Flansch 15 weist eine durchgehende Öffnung auf, durch die ein antriebsseitiger Endabschnitt 17 der Nockenwelle 7 hindurch ragt. Der antriebsseitige Endabschnitt 17 weist beispielsweise einen Konus auf, auf den ein Antriebsrad aufgesetzt und gesichert ist. Das Antriebsrad ist beispielsweise als Riemenrad oder Zahnrad ausgebildet. Das Antriebsrad wird von der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt beispielsweise über einen Riementrieb oder ein Zahnradgetriebe angetrieben.
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In das Pumpengehäuse 3 ist weiterhin eine Stößelführung 19 eingelassen, in die ein eine Laufrolle 21 aufweisender Rollenstößel 23 eingesetzt ist. Die Laufrolle 21 läuft auf dem Nocken 9 der Nockenwelle 7 bei einer Drehbewegung derselben ab und der Rollenstößel 23 wird somit in der Stößelführung 19 translatorisch auf und ab bewegt. Dabei wirkt der Rollenstößel 23 mit einem Pumpenkolben 18 zusammen, der in einer in einem Pumpenzylinderkopf 27 ausgebildeten Zylinderbohrung 29 ebenfalls translatorisch auf und ab bewegbar angeordnet ist. In einem von der Stößelführung 19 und der Zylinderbohrung 29 gebildeten Stößelfederraum 31 ist eine Stößelfeder 33 angeordnet, die sich einerseits an dem Pumpenzylinderkopf 27 und andererseits an dem Rollenstößel 23 abstützt und eine dauerhafte Anlage der Laufrolle 21 auf dem Nocken 9 in Richtung der Nockenwelle 7 sicherstellt. In dem Pumpenzylinderkopf 27 ist in Verlängerung des Pumpenkolbens 18 der Pumpenarbeitsraum 35 gebildet, in den über das elektrisch betätigte Ventil 2 Kraftstoff eingebracht wird. Die Einbringung des Kraftstoffs erfolgt bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18, während bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18 in dem Pumpenarbeitsraum 35 befindlicher Kraftstoff über einen Hochdruckauslass 39 mit einem eingesetzten Auslassventil 16 über eine weiterführende Hochdruckleitung in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Die Hochdruckpumpe 1 ist insgesamt kraftstoffgeschmiert, wobei der Kraftstoff von dem Niederdrucksystem in den Nockenwellenraum 5 gefördert wird, der mit dem elektrisch betätigten Ventil 2 strömungsverbunden ist. Dieses elektrisch betätigte Ventil 2 und dessen Funktionalität wird im Folgenden beschrieben.
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Im Saugbetrieb der Hochdruckpumpe 1 ist das elektrisch betätigte Ventil 2 geöffnet und eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 35 mit einem Kraftstoffzulauf hergestellt, so dass dem Pumpenarbeitsraum 35 über das elektrisch betätigte Ventil 2 Kraftstoff zugeführt wird. Im Förderbetrieb der Hochdruckpumpe 1 wird der dem Pumpenarbeitsraum 35 zugeführte Kraftstoff verdichtet und über das in dem Hochdruckauslass 39 angeordnete Hochdruckventil 16 einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) zugeführt. Im Verdichtungsbetrieb der Hochdruckpumpe 1, bei dem sich der Pumpenkolben 18 aufwärts bewegt, ist das elektrisch betätigte Ventil 2 geschlossen, wenn eine Kraftstoffförderung erfolgen soll, und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 gegenüber dem Kraftstoffzulauf ab.
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Das in 2 dargestellte, an die Hochdruckpumpe 1 angebaute elektrisch betätigte Ventil 2, weist ein kolbenförmiges Ventilelement 14 auf. Das kolbenförmige Ventilelement 14 weist einen Schaft 25, insbesondere einen zylindrisch geformten Schaft 25, und einen vergrößerten Kopf 34 auf. Zudem weist der Pumpenzylinderkopf 27 im Kontaktbereich zum geschlossenen Ventilelement 14 einen Ventilsitz 36 auf. Das kolbenförmige Ventilelement 14 ist über den Schaft 25 in einer Bohrung 38 in dem Pumpenzylinderkopf 27 geführt und weist den im Durchmesser gegenüber dem Schaft 25 vergrößerten Kopf 34 auf. An diesem vergrößerten Kopf 34 des Ventilelements 14 ist eine Dichtfläche 37 ausgebildet, die in Schließstellung des Ventilelements 14 an dem Ventilsitz 36 im Pumpenzylinderkopf 27 zur Anlage kommt.
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In 2 werden zudem die Elemente einer elektrischen Aktorgruppe 41 dargestellt: Diese weist einen Magnetanker 10 mit einer zylindrischen Außenkontur und einer ersten zentralen Bohrung 32 auf, wobei die erste zentrale Bohrung 32 in Richtung einer Längsachse 45 verläuft. Eine erste Druckfeder 4 ragt zudem in diese erste zentrale Bohrung 32 des Magnetankers 10 hinein, die eine axiale Kraft auf den Magnetanker 10 zum Ventilelement 14 in Richtung der Längsachse 45 hin ausübt, wobei die Längsachse 45 parallel zur Achse der Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilelements 14 verläuft. Auf der dem Magnetanker 10 abgewandten Seite ragt die erste Druckfeder 4 in Richtung der Längsachse 45 in eine zweite zentrale Bohrung 50 hinein, die sich in einem Polkern 26 befindet. Der Polkern 26 weist dabei eine zylindrische Außenkontur auf. Der Magnetanker 10 wird zudem hubbeweglich in einem Ventilkörper 40 axial in Richtung der Längsachse 45 geführt. Auf der dem Ventilelement 14 abgewandten Seite steht der Magnetanker 10 an der ersten Druckfeder 4 in Anlage, wobei der Magnetanker 10 durch eine elektromagnetische Ansteuerung axial beweglich ist. Des weiteren stützt sich der Magnetankers 10 in seiner Ausgangsposition in axialer Richtung an seiner dem Ventilelement 14 zugewandten Seite an dem Ventilkörper 40 ab. In radialer Richtung umgibt den Magnetanker 10 eine Magnetspule 6, die bei Bestromung ein Magnetfeld ausbildet und somit eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 10 ausüben kann. Durch eine Bestromung der Magnetspule 6 bewegt sich der Magnetanker 10 gegen die Kraft einer zweiten Druckfeder 12 vom Ventilelement 14 weg, um einen Arbeitsluftspalt 28 zu schließen, der sich zwischen dem Magnetanker 10 und dem Polkern 26 befindet. Das Ventilelement 14 steht über einen Ankerbolzen 42 in Kontakt mit dem Magnetanker 10, wobei beide Elemente in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, sondern nur durch magnetische Kräfte und Federkräfte in Anlage miteinander gehalten werden. Das kolbenförmige Ventilelement 14 wird zudem in Schließrichtung von der Federkraft der zweiten Druckfeder 12 beaufschlagt.
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In axialer Richtung wirkt die erste Druckfeder 4 auf den Ankerbolzen 42 und den Magnetanker 10. Die erste Druckfeder 4 sorgt in unbestromten Zustand dafür, dass der Ankerbolzen 42 auf das Ventilelement 14 wirkt und es in geöffneter Position hält. Dem wirkt zwar die zweite Druckfeder 12 entgegen, da jedoch die erste Druckfeder 4 eine höhere Federkraft besitzt wird das Ventilelement 14 in geöffnetem Zustand gehalten. Durch eine Bestromung des Magnetankers 10 mittels der Magnetspule 6 bewegt sich der Magnetanker 10 gegen die Kraft der ersten Druckfeder 4 vom Ventilelement 14 weg, um den Arbeitsluftspalt 28 zu schließen. Durch das Wegbewegen verliert der Ankerbolzen 42 den kraftschlüssigen Kontakt zum Ventilelement 14 wodurch sich das Ventilelement 14 durch die Kraft der zweiten Druckfeder 12 in Richtung geschlossener Zustand bewegt. In vollständig geschlossenem Zustand des Ventilelements 14 liegt dieses mit der Dichtfläche 37 am Ventilsitz 36 an und dichtet den Pumpenarbeitsraum 35 ab.
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Des weiteren ist der Polkern 26 über eine Verbindungshülse 44 mit dem Ventilkörper 40 verbunden. Die Verbindungshülse 44 ist hierzu einerseits auf einen Teilbereich des Außendurchmessers des Ventilkörpers 40 aufgesteckt, der dem Polkern 26 zugewandt ist, andererseits ist die Verbindungshülse 44 auf einen Teilbereich des Außendurchmessers des Polkerns 26 aufgesteckt und die Verbindungshülse 44 ist mit beiden Bauteilen 40, 26 verschweißt. Zur magnetischen Trennung des Ventilkörpers 40 vom Polkern 26 ist die Verbindungshülse 44 aus einem amagnetischen Material gefertigt.
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Des weiteren weist das elektrisch betätigte Ventil 2 ein Gehäuse 20 auf, das insbesondere als eine Magnethülse 20 ausgebildet sein kann. Dieses Gehäuse 20 umgibt die elektrische Aktorgruppe 41 und wird mittels eines Befestigungselements 8, das insbesondere als eine Überwurfmutter 8 ausgeführt sein kann, über den Ventilkörper 40 mit dem Pumpenzylinderkopf 27 in Richtung der Längsachse 45 Anlage gehalten. Hierbei weist das Befestigungselement 8 ein Innengewinde 24 auf, wodurch sich das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 anschrauben lässt. Zudem bildet der Pumpenzylinderkopf 27 einen zylindrischen Ansatz 43 in Richtung der Längsachse 45 aus. Der Ventilkörper 40 befindet sich innerhalb dieses zylindrischen Ansatzes 43. Zudem weist der zylindrische Ansatz 43 an seinem Außendurchmesser ein Außengewinde 52 auf, an das das Befestigungselement 8 mit dem Innengewinde 24 angeschraubt werden kann. Da das Gehäuse 20 die elektrische Aktorgruppe 41 umgibt wird durch den Einsatz des Befestigungselements 8 auch die elektrische Aktorgruppe 41 in Richtung der Längsachse 45 am Pumpenzylinderkopf 27 in Anlage gehalten, ohne dass weitere Bauteile notwendig sind. Dabei weist das Gehäuse 20 einen nach außen ragenden umlaufenden Ringbund 48 auf und das Befestigungselement 8 weist einen nach innen ragenden umlaufenden Kragen 46 auf, wobei der Ringbund 48 in radialer Richtung von der Längsachse 45 weg verläuft und der Kragen 46 in radialer Richtung zur Längsachse 45 hin verläuft. Durch die Ausbildung des umlaufenden Kragens 46 am Befestigungselement 8, der sich axial in Richtung der Längsachse 45 am umlaufenden Ringbund 48 des Gehäuses 20 abstützt, kann das Gehäuse 20, und mit dem Gehäuse 20 die elektrische Aktorgruppe 41, am Pumpenzylinderkopf 27 in Anlage gehalten werden, indem das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 angeschraubt wird. Des weiteren ist ein erstes Dichtelement 22 axial in Richtung einer Längsachse 45 zwischen dem Gehäuse 20 und dem Befestigungselement 8 angeordnet.
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Dieses erste Dichtelement 22 kann sich zwischen dem umlaufenden Ringbund 48 des Gehäuses 20 und dem umlaufenden Kragen 46 des Befestigungselements 8 befinden. Durch diese Lage ist es möglich, dass das erste Dichtelement 22 vom Befestigungselement 8 beim Fixieren des Gehäuses 20 am Pumpenzylinderkopf 27 in axialer Richtung zusammengepresst wird und dass die axiale Vorspannkraft insbesondere durch die Montagevorspannkraft zwischen dem Befestigungselement 8 und dem Gehäuse 20 erzielt wird. Weiterhin ist in 2 ein zweites Dichtelement 30 dargestellt, das sich in einer Aussparung des Ventilkörpers 40 befindet und eine Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Pumpenzylinderkopf 27 bewirkt.
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Der in 3 dargestellte Ausschnitt III zeigt einen Schnitt des elektrisch betätigten Ventils 2 in vergrößerter Darstellung bei dem unter anderem die elektrische Aktorgruppe 41 dargestellt ist. Die elektrische Aktorgruppe 41 weist unter anderem die Magnetspule 6, den Ventilkörper 40, den Polkern 26 und den Magnetanker 10 auf. Des weiteren ist die erste Druckfeder 4 dargestellt, die in die erste zentrale Bohrung 32 des Magnetankers 10 und in die zweite zentrale Bohrung 50 des Polkerns 26 hineinragt und dort mit dem Ankerbolzen 42 in Anlage steht, wobei der Ankerbolzen 42 von der dem Polkern 26 gegenüberliegenden Seite in die erste zentrale Bohrung 32 des Magnetankers 10 eingesteckt ist. Der Ankerbolzen 42 bildet insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Magnetanker 10 aus. Die erste Druckfeder 4 ist hierbei in Richtung der Längsachse 45 ausgebildet. Zudem ist die Verbindungshülse 44 am Außendurchmesser des Polkerns 26 und am Außendurchmesser des Ventilkörper 40 angebracht und mit beiden Bauteilen verschweißt. Die Verbindungshülse 44 hält den Polkern 26 und den Ventilkörper 40 axial in Richtung der Längsachse 45 in konstantem Abstand und dient insbesondere zur Einstellung und/oder Anpassung des Arbeitsluftspalts 28 zwischen dem Polkern 26 und dem Magnetanker 10.
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Des weiteren zeigt 3 die Bauteile Gehäuse 20, Befestigungselement 8, erstes Dichtelement 22, Pumpenzylinderkopf 27 und zweites Dichtelement 30. Dabei ist das erste Dichtelement 22 aus einem elastisch verformbaren Material ausgeführt. Wird nun das Dichtelement 22, das axial in Richtung der Längsachse 45 von dem Gehäuse 20, das insbesondere als Magnethülse 20 ausgeführt sein kann, und dem Befestigungselement 8, das insbesondere als Überwurfmutter 8 ausgeführt sein kann, zusammengepresst, so kann eine gesteigerte Dichtwirkung durch diese Elastizität des ersten Dichtelements 22 erzielt werden. Dies ist durch die elastische Verformung des ersten Dichtelements 22 möglich, da sich das erste Dichtelement 22 aufgrund des Zusammenpressens den Raum zwischen Befestigungselement 8 und Gehäuse 20 optimal ausfüllen und abdichten kann. Eine axiale Beaufschlagung des ersten Dichtelements 22 mit einer zusammenpressenden Kraft, insbesondere einer Montagevorspannkraft, in Richtung der Längsachse 45 wird durch den umlaufenden Kragen 46 an der Überwurfmutter 8 und den umlaufenden Ringbund 48 an der Magnethülse 20 ermöglicht. Die axiale Montagevorspannkraft in Richtung der Längsachse 45 wird durch das Verschrauben der Überwurfmutter 8, die mit dem Innengewinde 24 versehen ist, an den zylindrischen Ansatz 43 des Pumpenzylinderkopf 27 erzielt.
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Nach erfolgtem Anschrauben der Überwurfmutter 8 an den zylindrischen Ansatz 43 des Pumpenzylinderkopfs 27 kann eine optimale Kapselung erzielt werden. Von außen einwirkende Einflüsse, wie eine in eine Eindring-Richtung IV bewegende Feuchtigkeit wird effektiv durch das erste Dichtelement 22 von einem Eintritt in das elektrisch betätigte Ventil 2, insbesondere in die elektrische Aktorgruppe 41 abgehalten. Eine weitere Kapselung erfolgt zwischen der Überwurfmutter 8 und dem Pumpenzylinderkopf 27 über das Innengewinde 24. Des weiteren ist das zweites Dichtelement 30 zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Pumpenzylinderkopf 27 angeordnet, wodurch eine Eindringen von Feuchtigkeit auch von dieser Seite verhindert werden kann.
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In 3 ist zudem dargestellt, dass das erste Dichtelement 22 als eine Flachdichtung 22 ausgebildet sein kann. Diese konstruktive Ausbildung des ersten Dichtelements 22 verbessert die kapselnden und abdichtenden Eigenschaften des ersten Dichtelements 22, insbesondere bei den Anordnung zwischen dem umlaufenden Kragen 46 des Befestigungselements 8 und dem umlaufenden Ringbund 48 des Gehäuses. Weiterhin wird die abdichtende Eigenschaft durch die elastische Verformbarkeit des ersten Dichtelements 22 durch die konstruktive Ausgestaltung des ersten Dichtelements 22 als Flachdichtung 22 verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016/015912 A1 [0002, 0003]
