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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem elektrisch betätigten Ventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche sowie einer Pumpe mit einem entsprechenden 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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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein elektrisch betätigtes Ventil für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt.
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Dabei weist das Ventil eine elektrische Aktorgruppe und ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen Ventilkörper und eine Magnethülse umfasst und ein Magnetanker in dem Ventilkörper verschiebbar geführt ist. Weiterhin umgibt die Magnethülse den Ventilkörper und die elektrische Aktorgruppe zumindest teilweise, wobei der Ventilkörper und die Magnethülse ein einteiliges Gehäusebauteil bilden. Somit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass ein Eindringen von Flüssigkeit in die elektrische Aktorgruppe verhindert wird, was eine Erhöhung der Lebensdauer des Ventils bewirkt. Weiterhin wird durch das Verhindern des Eindringens von Feuchtigkeit eine Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils verringert. Auch wird der Magnetfluss in vorteilhafter Weise durch die einteilige Ausführungsform erhöht, was die Einschaltdynamik des Ventils verbessert. Zusätzlich kann die Wärmeabfuhr nach außen, in die Umgebung des Ventils, durch die einteilige Ausführungsform des Gehäusebauteils verbessert werden, was insbesondere bei hohen Drücken im Pumpenarbeitsraum eine mögliche Erwärmungsproblematik entschärft.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßigerweise weisen der Ventilkörper und die Magnethülse die gleiche Werkstoffzusammensetzung auf. Somit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass es zu keinen Korrosionerscheinungen zwischen diesen Materialien kommt und ein Fügevorgang der beiden Bauteile zu einem einteiligen Gehäusebauteil einfach möglich ist.
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Zweckmäßigerweise weist das einteilige Gehäusebauteil an seinem äußeren Umfang ein Außengewinde zur Verbindung mit einem Pumpenzylinderkopf auf. Somit ist eine einfache Verbindbarkeit des elektrisch betätigten Ventils mit dem Pumpenzylinderkopf gewährleistet, wodurch Montageaufwand verringert werden kann und eine wieder lösbare Verbindung mit dem Pumpenzylinderkopf erzielt wird, was beispielsweise bei einem möglichen Austausch eines defekten Ventils vorteilhaft ist. Weiterhin können durch den verringerten Montageaufwand Kosten eingespart werden.
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Zweckmäßigerweise weist das Außengewinde eine gegen Flüssigkeiten abdichtende Beschichtung auf. Die Beschichtung kann beispielsweise einen Klebstoff oder einen Dichtstoff umfassen. Somit ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass ein Eindringen von Flüssigkeit über das Gewinde verhindert wird und gleichzeitig der Aufwand bei der Montage auf den Pumpenzylinderkopf nicht unverhältnismäßig erhöht. Weiterhin wird durch diese vorteilhafte Ausgestaltung die Dauerhaltbarkeit einer möglichen Schraubverbindung erhöht. Auch eine Gummierung des Außengewindes ist möglich, um eine Schutzwirkung gegen das Eindringen von Flüssigkeit zu erzielen.
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Zweckmäßigerweise besteht der Ventilkörper zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Werkstoff, wobei der weichmagnetische Werkstoff im Bereich der Führung des Magnetankers gehärtet und/oder beschichtet und/oder rolliert ist. Somit ist in vorteilhafter Weise eine schnelle Magnetisierung des Ventilkörpers möglich, was eine schnelle Taktfrequenz des Ventils ermöglicht und die Einschaltzeit des Ventils reduziert. Weiterhin sind durch die Behandlung der Führung des Magnetankers eine hohe Lebensdauer und eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit erzielbar.
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Zweckmäßigerweise ist das einteilige Gehäusebauteile durch eine stoffschlüssige Verbindung des Ventilkörpers mit der Magnethülse gebildet. Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform können beide Bauteile getrennt voneinander hergestellt werden, was einfacher und kostengünstiger realisierbar sein kann und im Produktionsprozess mehr Flexibilität erlaubt. Anschließend können sie beispielsweise mittels eines Schweißprozesses miteinander stoffschlüssig verbunden werden, um eine entsprechende Lebensdauer und Haltbarkeit zu erzielen. Die stoffschlüssige Verbindung erhöht gleichzeitig den magnetischen Fluss innerhalb des einteiligen Gehäusebauteils und reduziert somit die Einschaltzeit des Ventils.
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Zweckmäßigerweise weist das einteilige Gehäusebauteil eine homogene Materialstruktur auf. Somit ist eine Erhöhung des magnetischen Flusses in dem einteiligen Bauteil sichergestellt. Weiterhin wird die Montage des Ventils vereinfacht, da ein Bauteil weniger zu montieren ist. Zusätzlich wird durch diese bevorzugte Ausführungsform die Lebensdauer des Ventils erhöht, da normalerweise die homogene Materialstruktur weniger anfällig gegenüber Umwelteinflüssen ist als beispielsweise eine Schweißnaht.
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Zweckmäßigerweise ist ein Polkern der elektrischen Aktorgruppe mittels einer Verbindungshülse mit dem Ventilkörper verbunden, wobei die Verbindungshülse mindestens einen Teilbereich aufweist, der bezüglich einer Längsachse geneigt ist. Dabei verläuft die Längsachse parallel zu einer Führungsrichtung des Magnetankers in dem Ventilkörper. Diese vorteilhafte Ausgestaltung reduziert die Schweißnahtbelastung, da die Verbindungshülse von dem Ventilkörper abgestützt wird. Dies sorgt für eine höhere Lebensdauer sowie eine reduzierte Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils. Weiterhin wird eine Montage der Verbindungshülse durch die besseren Führungseigenschaften des abgeschrägten Bereichs vereinfacht.
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Zweckmäßigerweise weist das einteilige Gehäusebauteil im Bereich der Außenseite des Gehäuses eine zumindest teilweise umlaufende, radial zur Längsachse verlaufende Ringschulter auf. Somit kann bei Montage des Ventils auf eine Pumpe mittels eines Befestigungselementes eine axiale Vorspannkraft über die Ringschulter aufgebracht werden, wodurch die Dauerhaltbarkeit der Verbindung erhöht wird. Weiterhin ergeben sich dadurch vereinfachte Montagemöglichkeiten.
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Zweckmäßigerweise weist die zumindest teilweise umlaufende Ringschulter im Bereich der Außenseite des Gehäuses in ihrem einlaufenden und/oder auslaufenden Bereich einen gerundeten und/oder angeschrägten Verlauf auf. Dadurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass mechanische Spannungen in der Ringschulter reduziert werden und sich somit der gerundete und/oder angeschrägte Verlauf vorteilhaft auf den Spannungsverlauf mechanischer Spannungen in der Ringschulter auswirkt.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Ventil weiterhin ein Befestigungselement, wobei das Ventil mittels des Befestigungselements an einem Pumpenzylinderkopf fixierbar ist und sich zwischen dem Befestigungselement und dem Gehäuse ein erstes Dichtelement befindet. Dadurch wird ein zusätzlicher Schutz vor dem Eindringen von Flüssigkeit in das Ventil geschaffen. Somit kann eine Beschädigung der elektrischen Aktorgruppe des Ventils noch besser und zuverlässiger verhindert werden, wodurch sich zum einen die Lebensdauer weiter erhöht und zum anderen die Ausfallwahrscheinlichkeit weiter reduziert.
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Zweckmäßigerweise weist das einteilige Gehäusebauteil des Ventils im Bereich der Außenseite des Ventilkörpers eine umlaufende Vertiefung auf, wobei in die Vertiefung ein zweites Dichtelement eingebracht ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Kapselung zwischen einem Pumpenzylinderkopf und dem Ventilkörper erzielt wird. Somit wird eine Kontamination der elektrischen Aktorgruppe durch eindringende Feuchtigkeit auf diesem Pfad vermieden. Dies reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit des elektrisch betätigten Ventils und einer möglicherweise mit ihm verbundenen Pumpe.
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Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, mit einem erfindungsgemäßen elektrisch betätigten Ventil. Somit können oben erwähnten Vorteile im Zusammenspiel mit der Pumpe erzielt werden.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ausgeführt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Pumpe in einem Längsschnitt;
- 2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter schematischer Darstellung mit einem erfindungsgemäßen elektrisch betätigten Ventil;
- 3 einen in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter schematischer Darstellung; und
- 4 eine alternative Ausführungsform des in 2 mit III bezeichneten Ausschnitts des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter schematischer Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten oder gleiche Verfahrensschritte.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Pumpe 1 in einem Längsschnitt, 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 kraft-stoffgeschmiert, 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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2 zeigt einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter schematischer Darstellung mit einem erfindungsgemäßen elektrisch betätigten Ventil. 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 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, wobei der Ventilkörper 40 zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen kann und wobei der weichmagnetische Werkstoff im Bereich der Führung des Magnetankers 10 gehärtet und/oder beschichtet und oder rolliert ausgeführt sein kann . 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 Magnetanker 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 der ersten Druckfeder 4 von dem 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 das Ventilelement 14 und der Ankerbolzen 42 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 einer zweiten Druckfeder 12 beaufschlagt.
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In axialer Richtung wirkt die erste Druckfeder 4 auf den Ankerbolzen 42 und den Magnetanker 10, welche beispielsweise mittels einer Presspassung miteinander verbunden sind. Die erste Druckfeder 4 sorgt in unbestromtem 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. Mittels einer Bestromung des Magnetspule 6 bewegt sich der Magnetanker 10 und der mit ihm verbundene Ankerbolzen 42 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. Weiterhin ist ein Teilbereich der Verbindungshülse 44, welcher sich in physischem Kontakt mit dem Ventilkörper befindet, bezüglich der Längsachse 45 geneigt. 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 eine Magnethülse 20 auf, welche gemeinsam mit dem Ventilkörper 40 ein einteiliges Gehäusebauteil bildet, wobei der Ventilkörper 40 und die Magnethülse 20 die gleiche Werkstoffzusammensetzung aufweisen können. Die Magnethülse 20 umgibt die elektrische Aktorgruppe 41 und wird mittels eines Befestigungselements 8, das insbesondere als eine Überwurfmutter ausgeführt sein kann, über den Ventilkörper 40 mit dem Pumpenzylinderkopf 27 in Richtung der Längsachse 45 in Verbindung gehalten. Hierbei weist das Befestigungselement 8 ein erstes 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 erstes Außengewinde 52 auf, an das das Befestigungselement 8 mit dem ersten Innengewinde 24 angeschraubt ist. Da die Magnethülse 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. Zudem sind die Magnethülse 20 und die von ihr umgebenen Bauteile zusätzlich mit einer Umspritzmasse umspritzt, was hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Dabei weist die Magnethülse 20 eine nach außen ragende, umlaufende Ringschulter 48 auf und das Befestigungselement 8 weist einen nach innen ragenden, umlaufenden Kragen 46 auf, wobei die Ringschulter 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 an der umlaufenden Ringschulter 48 der Magnethülse 20 abstützt, ist die Magnethülse 20, und mit der Magnethülse 20 die elektrische Aktorgruppe 41, am Pumpenzylinderkopf 27 fixiert, wobei das Befestigungselement 8 an den Pumpenzylinderkopf 27 angeschraubt ist. 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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Das erste Dichtelement 22 kann sich zwischen der umlaufenden Ringschulter 48 der Magnethülse 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 somit 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 umlaufenden Vertiefung des einteiligen Gehäusebauteils im Bereich der Außenseite des Ventilkörpers 40 befindet und eine Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Pumpenzylinderkopf 27 bewirkt.
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3 zeigt einen in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter schematischer Darstellung, bei dem unter anderem die elektrische Aktorgruppe 41 dargestellt ist. Die elektrische Aktorgruppe 41 weist dabei die Magnetspule 6, den Ventilkörper 40, den Polkern 26 und den Magnetanker 10 auf, wobei der Ventilkörper 40 gemeinsam mit der Magnethülse 20 ein einteiliges Gehäusebauteil bildet. 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 Ventilkörpers 40 angebracht und mit beiden Bauteilen verschweißt, wobei die Verbindungshülse 44 einen Teilbereich aufweist, der bezüglich der Längsachse 45 geneigt ist. 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 Magnethülse 20, Befestigungselement 8, erstes Dichtelement 22, Pumpenzylinderkopf 27 und zweites Dichtelement 30. Dabei ist das erste Dichtelement 22 aus einem elastisch verformbaren Material ausgebildet. Wird nun das erste Dichtelement 22, das axial in Richtung der Längsachse 45 von der Magnethülse 20 und dem Befestigungselement 8, das insbesondere als Überwurfmutter 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 das erste Dichtelement 22 aufgrund des Zusammenpressens den Raum zwischen dem Befestigungselement 8 und dem 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 dem Befestigungselement 8 und die umlaufende Ringschulter 48 an der Magnethülse 20 ermöglicht. Die axiale Montagevorspannkraft in Richtung der Längsachse 45 wird durch das Verschrauben des Befestigungselements 8, welches mit dem ersten Innengewinde 24 versehen ist, an den zylindrischen Ansatz 43 des Pumpenzylinderkopfs 27, welcher das erste Außengewinde 52 aufweist, erzielt.
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Nach erfolgtem Anschrauben des Befestigungselements 8 an den zylindrischen Ansatz 43 des Pumpenzylinderkopfs 27 kann eine optimale Kapselung erzielt werden. Von außen wirkende Einflüsse, beispielsweise in eine Eindringrichtung IV eindringende Feuchtigkeit, werden zum einen durch das erste Dichtelement 22 und zum anderen durch das einteilige, gemeinsam von Ventilkörper 40 und Magnethülse 20 gebildete Gehäusebauteil von einem Eintritt in das elektrisch betätigte Ventil 2, insbesondere in die elektrische Aktorgruppe 41 abgehalten. Eine weitere Kapselung erfolgt zwischen dem Befestigungselement 8 und dem Pumpenzylinderkopf 27 über das erste Innengewinde 24. Des Weiteren ist das zweite Dichtelement 30 zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Pumpenzylinderkopf 27 angeordnet, wodurch ein 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 ausgebildet sein kann. Diese konstruktive Ausbildung des ersten Dichtelements 22 verbessert die kapselnden und abdichtenden Eigenschaften des ersten Dichtelements 22, insbesondere bei einer Anordnung zwischen dem umlaufenden Kragen 46 des Befestigungselements 8 und der umlaufenden Ringschulter 48 des Gehäuses.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform des in 2 mit III bezeichneten Ausschnitts des elektrisch betätigten Ventils in vergrößerter schematischer Darstellung. Dabei ist die Verbindung zwischen Pumpenzylinderkopf 27 und dem einteiligen Gehäusebauteil, bestehend aus Magnethülse 20 und Ventilkörper 40, mittels einer Schraubverbindung gelöst. Dazu weist das einteilige Gehäusebauteil am äußeren Umfang des Ventilkörpers 40 ein zweites Außengewinde 47 auf und der Pumpenzylinderkopf 27 verfügt über ein zweites Innengewinde 49. Weiterhin kann das zweite Außengewinde 47 eine gegen Flüssigkeiten abdichtende Beschichtung aufweisen, um ein Eindringen beziehungsweise Austreten von Flüssigkeiten noch besser zu verhindern.
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4 zeigt darüber hinaus, dass das einteilige Gehäusebauteil durch die Magnethülse 20 und den Ventilkörper 40 gebildet ist, wobei die Magnethülse 20 und der Ventilkörper 40 mittels einer Schweißnaht 51 dauerhaft verbunden sind. Beide Elemente können dabei die gleiche Werkstoffzusammensetzung aufweisen, wobei das einteilige Gehäusebauteil bedingt durch die Schweißnaht 51 keine homogene Materialstruktur aufweist.
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Weitere Ausführungsformen sind beispielsweise möglich, indem in 4 das einteilige Gehäusebauteil nicht unter Verschweißen zweier Bauteile, sondern, wie in 3 gezeigt, aus einem einzigen Bauteil hergestellt ist. Weiterhin kann ebenso das in 3 gezeigte einteilige Gehäusebauteil unter Verschweißen zweier Bauteile, wie in 4 gezeigt aus Ventilkörper 40 und Magnethülse 20, hergestellt sein.
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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]
