DE3118898C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elek­ tromagnetisch betätigares Ventil bekannt (DE-OS 16 01 395), bei dem der Anker mit einer Führungsmembran fest verbunden ist, die an ihrem Außenumfang gehäusefest eingespannt ist. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß zur Verbindung von Anker und Führungsmembran ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist, und es treten durch die Verbindung von Anker und Führungsmembran in der Führungsmembran Spannungen auf, die zu einer Neigung des Ankers gegenüber dem Kern führen, wodurch einerseits die Gefahr besteht, daß der Anker nicht parallel angezogen wird und andererseits bei einem Schließen des Ventiles das Ventilteil einseitig am Ventilsitz zum Anliegen kommt.

Durch die DE-OS 22 45 255 ist ebenfalls eine Führungsmembran zur Führung eines Ankers eines Ventiles bekannt, bei der verschiedene ringförmige Bereiche mittels Stegen miteinander verbunden sind und Durchströmöffnungen begrenzen.

Bei dem durch die nicht vorveröffentlichte DE-OS 30 46 889 bekannten elektromagnetisch betätigaren Ventil ist eine an einer Führungskante des Ankers angreifende Führungsmembran vorgesehen, die jedoch auf­ grund ihrer runden Durchströmöffnungen relativ schwer und steif ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der bekannten Art derart zu verbessern, daß eine reibungsarme und planparallele Führung des Flachankers bei Vermeidung eines zusätzlichen Arbeits­ ganges und der Schrägführung des Flachankers durch Spannungen in der Führungsmembran gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan­ spruches gelöst. Dadurch ergibt sich eine wesentlich leichtere und flexiblere Führungsmembran, die eine allseitige Kraftstoffumströ­ mung erlaubt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventiles möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die mit der Führungsmembran zusammenwirkende konzentrische Führungskante des Flachankers abzurunden, um ein verschleißfreies Abwälzen gegeneinan­ der zu ermöglichen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die dem Kern zuge­ wandte Außenumfangskante des Flachankers abzurunden, wodurch eine Verschleißminderung erzielt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 ein elektromagnetisch betätigbares Kraft­ stoffeinspritzventil,

Fig. 2 eine Führungsmembran.

Das in Fig. 1 dargestellte Kratstoffeinspritzventil für eine Kraft­ stoffeinspritzanlage dient beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere mit niederem Druck, in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Dabei ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, das durch spanlose Form­ gebung, z.B. Tiefziehen, Rollen und ähnliches gefertigt ist und eine topfförmige Gestalt mit einem Boden 2 hat, von dem ausgehend ein rohrförmiger Führungsstutzen 3 ausgebildet ist, der eine Führungsbohrung 4 aufweist, die ebenfalls den Boden 2 durchdringt und im Innenraum 5 des Ventilge­ häuses 1 mündet. In den Innenraum 5 des Ventilgehäuses ist ein Schalenkern 7 aus ferromagnetischem Material ein­ gesetzt, der einen geringeren Durchmesser als der Innen­ raum 5 hat und mit einem Bund 8 an einem Innenansatz 9 des Ventilgehäuses 1 anliegt. Auf der dem Innenansatz 9 abge­ wandten Seite des Bundes 8 greift ein Distanzring 10 an, an den sich eine Führungsmembran 11 und ein Düsenträger 12 anschließen, wobei eine Bördelkante 13 teilweise die Stirn­ fläche des Düsenträgers 12 umgreift und auf diesen eine axiale Spannkraft ausübt, die eine Lagefixierung des Scha­ lenkerns 7, des Distanzringes 10, der Führungsmembran 11 und des Düsenträgers 12 gewährleistet. Als Schalenkern 7 kann z.B. ein handelsüblicher Schalenkern T 26 der Firma Siemens Verwendung finden, der einen ringförmigen Außen­ kern 15 und einen mit diesem über ein Joch 16 verbundenen ringförmigen Innenkern 17 hat. Eine Magnetwicklung 18 kann mindestens teilweise von einem isolierenden Trägerkörper 19 umschlossen sein, der mit der Magnetwicklung 18 in den zwi­ schen Außenkern 15 und Innenkern 17 gebildeten Ringraum des Schalenkerns 7 eingeschoben und formschlüssig, z.B. durch Nieten 20 oder eine lösbare Schnappverbindung mit dem Joch 16 verbunden ist. Die Stromzuführung zur Magnetwicklung 18 erfolgt z. B. über Kontaktstifte 22, von de­ nen nur einer dargestellt ist, die in einem Isolationsein­ satz 23, z.B. Glas, eingefaßt sind, wobei der Isolations­ einsatz 23 von einem Befestigungsring 24 umgeben sein kann, der in einer Durchführungsbohrung 25 des Ventilgehäusebo­ dens 2 dichtend eingesetzt und beispielsweise verlötet ist.

Mit den Kontaktstiften 22 können entweder in nicht darge­ stellter, aber bekannter Weise Steckanschlüsse verbunden sein oder elektrische Kabel. Zum Längenausgleich bei Wärme­ dehnungen ist zwischen Magnetwicklung 18 und den Kontakt­ stiften 22 jeweils eine Kontaktfahne 26 vorgesehen.

Zwischen der dem Joch 16 abgewandten Stirnfläche 28 des Schalenkerns 7 und der Führungsmembran 11 ist ein Flach­ anker 29 angeordnet. Im mittleren Bereich des Flachankers 29 ist mit dem Flachanker ein bewegliches Ventilteil 30 verbunden, z.B. verlötet oder verschweißt. Das Ventilteil 30 durchdringt eine zentrale Führungsöffnung 31 in der Führungsmembran 11 und arbeitet mit einem festen Ventil­ sitz 32 zusammen, der in einem Ventilsitzkörper 33 ausge­ bildet ist. Der Ventilsitzkörper 33 ist in den Düsenträger 12 eingesetzt. Das Ventilteil 30 und der Flachanker 29 wer­ den durch die zentrale Führungsöffnung 31 der Führungsmem­ bran 11 in radialer Richtung einerseits zum Ventilsitz 32 und andererseits zur Stirnfläche 28 des Schalenkerns 7 ge­ führt. Eine starre Verbindung der Führungsmembran 11 be­ steht weder mit dem Ventilteil 30 noch mit dem Flachanker 29. Der Flachanker 29 kann als Stanz- oder Preßteil ausge­ bildet sein und beispielsweise einen ringförmigen, der Füh­ rungsmembran 11 zugewandten Führungskranz 34 aufweisen, der zum einen die Steifigkeit des Flachankers 29 verbessert, zum zweiten einen ersten Arbeitsbereich 36 des Flachankers, der der Stirnfläche des Außenkerns 15 zugeordnet ist, von einem zweiten Arbeitsbereich 37, der der Stirnfläche des Innenkerns 17 zugeordnet ist, trennt und drittens eine kon­ zentrische Führungskante 35 bildet, die an der Führungs­ membran 11 anliegt, wodurch der Flachanker 29 planparallel zur Stirnfläche 28 des Schalenkerns 7 geführt wird. Die Führungskante 35 ist abgerundet ausgebildet, so daß sie auf der Führungsmembran verschleißfrei abwälzen kann.

Zur Verschleißminderung ist ebenfalls die dem Außenkern 15 zugewandte Außenumfangskante 27 abgerundet. Das Ventil­ teil 30 hat einen mit dem Ventilsitz 32 zusammenwirkenden kugelförmigen Abschnitt 38, beispielsweise als Kugelzone abgeflacht ausgebildet. Die Einspannung der Führungsmembran 11 zwischen dem Distanzring 10 und dem Düsenträger 12 er­ folgt in einer Ebene, die bei am Ventilsitz 32 anliegenden Ventilteil 30 durch den Mittelpunkt M bzw. möglichst nahe am Mittelpunkt M des kugelförmigen Abschnittes 38 verläuft. Bei am Ventilsitz 32 anliegenden Ventilteil 30 liegt die Führungsmembran 11 durchgebogen unter Spannung an der Führungskante 35 des Flachankers 29 an. Das Ventilteil 30 wird in Schließrichtung des Ventiles durch eine Druckfeder 39 beaufschlagt, die andererseits in eine Innenbohrung 40 des Schalenkernes 7 ragt und sich an einem Schieberglied 41 abstützt. Die Kraft der Druckfeder 39 auf den Flachan­ ker 29 und das Ventilteil 30 ist durch axiales Verschieben des Schiebergliedes 41 beeinflußbar.

Das Schieberglied 41 ist an seinem dem Flachanker abge­ wandten Ende in die Führungsbohrung 4 von Boden 2 und Füh­ rungsstutzen 3 eingepreßt und hat im Bereich des Führungs­ stutzens 3 einen Abschnitt mit Kerben 43, beispielsweise flache Ringnuten, Gewinde, Rändel oder ähnliches, um eine bessere axiale Fixierung des Schiebergliedes 41 zu gewähr­ leisten, indem der Führungsstutzen 3 im Bereich der Ker­ ben 43 nach innen verpreßt wird, so daß Material des Füh­ rungsstutzens 3 in die Kerben 43 des Schiebergliedes 41 eindringt. Das dem Flachanker 29 abgewandte Ende des Schie­ bergliedes 41 ist so ausgebildet, daß es innerhalb des Füh­ rungsstutzens 3 endet und einen Zapfen 44 mit geringerem Durchmesser hat als die Führungsbohrung 4. An dem Zapfen 44 kann zur Verschiebung des Schiebergliedes 41 ein geeig­ netes Werkzeug angreifen. Das Schieberglied 41 hat eine zum Flachanker 29 hin offene Längsbohrung 45, die andererseits außerhalb des Schalenkerns 7 in Querbohrungen 46 zum Um­ fang des Schiebergliedes 41 im Innenraum 5 des Ventilge­ häuses 1 mündet.

Das Ventilteil 30 hat einen mit dem Flachanker 29 verbun­ denen zylindrischen Abschnitt 48, an den sich der kugel­ förmige Abschnitt 38 des Ventilteiles anschließt. Zum Flachanker 29 hin offen ist das Ventilteil 30 mit einer konzentrischen Sacklochbohrung 49 versehen, die möglichst weit in den kugelförmigen Abschnitt 38 führt. Die an dem Schieberglied 41 einerseits anliegende Druckfeder 39 durch­ greift eine Öffnung 50 des Flachankers und stützt sich an­ dererseits in dem Ventilteil 30 am Grund 51 der Sackloch­ bohrung 49 ab, wodurch bei nicht erregtem Magnetkreis 7, 18, 29 das Ventilteil 30 entgegen der Federkraft der Führungs­ membran 11 dichtend am Ventilsitz 32 gehalten wird. Vom Um­ fang des Ventilteiles 30 verlaufen zur Sacklochbohrung 49 hin Querbohrungen 52.

Stromabwärts des Ventilsitzes 32 ist ein Sammelraum 54 ausgebildet, dessen Volumen möglichst klein sein soll und der durch den Ventilsitzkörper 33, den kugelförmigen Ab­ schnitt 38 und einen stromabwärts des Ventilsitzkörpers 33 angeordneten Drallkörper 55 begrenzt wird. Eine Bördelung 56 des Düsenträgers 12 umgreift eine dem Ventilsitzkörper 33 abgewandte Fläche des Drallkörpers 55, wodurch der Ven­ tilsitzkörper 33 und der Drallkörper 55 in ihrer Lage fi­ xiert werden. Der Drallkörper 55 hat einen in den Sammel­ raum 54 hineinragenden Vorsprung 57, dessen Stirnfläche dem Ventilteil 30 zugewandt abgeflacht ist und von dessen seit­ licher, beispielsweise konisch verlaufender Umfangswandung 58 zum Sammelraum 54 hin offene Drallkanäle 59 abzweigen, die in bekannter Weise unter einem Winkel zur Ventilachse geneigt sein können und in eine Drallkammer 60 münden. Die Drallkanäle 59 können dabei beispielsweise tangential in die Drallkammer 60 münden und dienen zur Zumessung des Kraft­ stoffes. Der sich an der Wandung der Drallkammer 60 bil­ dende Kraftstoffilm reißt am scharfen Ende der Drallkammer 60, die in das Saugrohr mündet, ab und tritt so kegelförmig in den Luftstrom des Saugrohres ein, wodurch eine gute Auf­ bereitung des Kraftstoffes, insbesondere bei niederen Kraft­ stoffdrücken gewährleistet ist.

Das in einem Haltekörper 62 gelagerte Kraftstoffeinspritz­ ventil kann beispielsweise durch eine Pratze oder einen Deckel 63 in seiner Lage fixiert sein und hat im Ventilge­ häuse 1 eine erste Ringnut 64 und in axialer Richtung ver­ setzt und gegenüber der ersten Ringnut 64 abgedichtet eine zweite Ringnut 65. In dem Haltekörper 62 ist eine Kraft­ stoffzuflußleitung 66 ausgebildet, die in der ersten Ring­ nut 64 mündet. Weiterhin ist in dem Haltekörper 62 eine Kraftstoffrückströmleitung 67 ausgebildet, die mit der zweiten Ringnut 65 in Verbindung steht. Radiale Zuflußöff­ nungen 68 in der Wandung des zylindrischen, rohrförmigen Teiles des Ventilgehäuses 1 verbinden die erste Ringnut 64 mit einem Strömungskanal 69, der zwischen dem Außenkern 15 und der Innenwandung des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist. Der oberhalb des Schalenkerns 7 liegende Teil des Innenraums 5 steht über in dem zylindrischen, rohrförmigen Teil des Ven­ tilgehäuses ausgebildete radial verlaufende Abflußöffnungen 70 mit der zweiten Ringnut 65 in Verbindung und ist durch einen Dichtkörper 71 von dem Strömungskanal 69 getrennt. Die Führungsmembran 11 besitzt Durchströmöffnungen 73, wie auch im Flachanker 29 Durchströmöffnungen 74 ausgebildet sein kön­ nen. Der über die Zuflußöffnungen 68 in den Strömungskanal 69 strömende Kraftstoff kann über Öffnungen 75 im Bund 8 und die Durchströmöffnungen 73 in der Führungsmembran 11 zum Ventilsitz 32 strömen, von wo er bei vom Ventilsitz 32 abgehobenem Ventilteil 30 in den Sammelraum 54 gelangt und dort über die Drallkanäle 59 zugemessen wird. Der nicht zugemessene Teil des Kraftstoffes kann über die Querbohrungen 52 in die Sacklochbohrung 49 des Ventil­ teiles 30 strömen und von dort über die Innenbohrung 40 bzw. die Längsbohrung 45 des Schiebergliedes 41 und die Querbohrungen 46 in den Teil des Innenraumes 5 oberhalb des Schalenkernes 7 unter Aufnahme der im Magnetkreis ent­ stehenden Wärme gelangen und von dort über die Abflußöff­ nungen 70 und die zweite Ringnut 65 in die Kraftstoff­ rückströmleitung 67 abströmen.

In Fig. 2 ist die Führungsmembran 11 in Draufsicht ge­ zeichnet. Die Führungsmembran 11 weist einen ringförmigen Einspannbereich 77 auf, der zwischen den Distanzring 10 und den Düsenträger 12 des Ventiles eingespannt ist. Über radial verlaufende äußere Stege 78, bei der dargestellten Führungsmembran 11 sind vier um 90° gegeneinander versetzte äußere Stege 78 vorgesehen, ist der Ein­ spannbereich 77 mit einem ringförmig ausgebildeten Füh­ rungsbereich 79 mit geringerem Durchmesser verbunden, auf dem sich die Führungskante 35 des Flachankers 29 abstützt. Zwischen dem Einspannbereich 77, den äußeren Stegen 78 und dem Führungsbereich 79 sind die Durchströmöffnungen 73 ausge­ spart. Über innere Stege 80 ist mit dem Führungsbereich 79 ein ringförmiger Zentrierbereich 81 mit geringerem Durchmesser als der des Führungsbereichs verbunden, der die zentrale Führungsöffnung 31 zur Zentrierung des Ven­ tilteiles 30 umschließt. Zwischen dem Führungsbereich 79, den inneren Stegen 80 und dem Zentrierbereich 81 sind Durchströmöff­ nungen 82 ausgespart. Bei der dargestellten Führungsmembran 11 sind vier innere Stege 80 vorgesehen, die um je 90° gegeneinander ver­ setzt sind und um je 45° gegenüber den äußeren Stegen 78.

Durch geeignete Ausgestaltung der Breite der äußeren Stege 78 ist die Kraft der Führungsmembran auf den Flachanker 29 beeinflußbar.

Claims (3)

1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Kraftstoff­ einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschi­ nen, mit einem Ventilgehäuse, einer auf einem Kern aus ferromagneti­ schem Material aufgebrachten Magnetwicklung und einem Flachanker, der mit einem mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventil­ teil fest verbunden und durch eine an ihrem Außenumfang gehäusefest eingespannte Führungsmembran geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmembran (11) einen ringförmigen Einspannbereich (77) sowie einen ringförmigen Führungsbereich (79) mit geringerem Durch­ messer hat und Führungsbereich (79) und Einspannbereich (77) durch äußere Stege (78) miteinander verbunden sind, die zusammen mit den Ringabschnitten Durchströmöffnungen (73) begrenzen, wobei der Füh­ rungsbereich (79) der Führungsmembran (11) an einer konzentrischen Führungskante (35) des Flachankers (29) auf dessen dem Ventilsitz (32) zugewandter Seite unter Federspannung anliegt und den Flach­ anker (29) parallel zu Ventilsitz (32) und Kernstirnfläche (28) führt und daß durch innere Stege (80) mit dem Führungsbereich (79) der Führungsmembran (11) ein ringförmiger Zentrierbereich (81) ver­ bunden ist, der mit einer zentralen Führungsöffnung (31) das Ventil­ teil (30) in radialer Richtung führt und mit dem Führungsbereich (79) und den Stegen (80) zusammen Durchströmöffnungen (82) begrenzt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzen­ trische Führungskante (35) des Flachankers (29) abgerundet ausgebil­ det ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kern (7) zugewandte Außenumfangskante (27) des Flachankers (29) abgerun­ det ausgebildet ist.