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EP1966483B1 - Elektromagnetisch betätigbares ventil - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbares ventil Download PDF

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Publication number
EP1966483B1
EP1966483B1 EP06829923.9A EP06829923A EP1966483B1 EP 1966483 B1 EP1966483 B1 EP 1966483B1 EP 06829923 A EP06829923 A EP 06829923A EP 1966483 B1 EP1966483 B1 EP 1966483B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
armature
coil body
valve
conducting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06829923.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1966483A1 (de
Inventor
Ferdinand Reiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1966483A1 publication Critical patent/EP1966483A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1966483B1 publication Critical patent/EP1966483B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0614Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638Armatures not entering the winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8023Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the assembly involving use of quick-acting mechanisms, e.g. clips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8061Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving press-fit, i.e. interference or friction fit

Definitions

  • the invention is based on an electromagnetically actuated valve according to the preamble of the main claim.
  • FIG. 1 a known fuel injection valve of the prior art is shown, which has a classic three-part construction of an inner metal flow guide member and at the same time housing component.
  • This inner valve tube is formed from an inlet port forming an inner pole, a nonmagnetic intermediate part and a valve seat carrier receiving a valve seat, and in the description FIG. 1 explained in more detail.
  • the inner valve tube forms the backbone of the entire injection valve and has in its entirety of the three individual components an essential support function.
  • the non-magnetic intermediate part is connected by welds both tight and tight with the inlet port and with the valve seat carrier.
  • the windings of a magnetic coil are introduced into a plastic coil bobbin, which in turn surrounds in the circumferential direction a part of the inlet port serving as inner pole and also the intermediate part.
  • a wedge-shaped surface is provided prior to the application of a wear-resistant layer, which is variable in each case according to a magnetic and hydraulic optimum.
  • the annular abutment portion formed by the wedging has a defined stop surface width or contact width, which remains largely constant over the entire service life, since a stop surface wear during continuous operation does not lead to an increase in the contact width.
  • the guide of the axially movable armature is ensured by an inner guide surface of the intermediate part.
  • an electromagnetically operable valve in the form of a fuel injector for fuel injection systems of internal combustion engines, comprising a core, a solenoid, a coil body receiving the coil, and an armature actuating a valve closing body cooperating with a fixed valve seat.
  • the solenoid When the solenoid is energized, the armature is attracted to the core.
  • the magnetic circuit is further formed by an outer magnetic flux component, which includes a cup-shaped guide element and a guide ring as an armature-side flux guide.
  • the armature-side flux-conducting element is arranged such that when the magnet coil is energized, the magnetic field lines can pass directly onto the armature, since the guide ring radially surrounds it at the level of the armature.
  • the inserted between the tubular valve sleeve is made of a non-magnetic steel and thus forms a narrow air gap in the magnetic circuit, which hardly prevents the magnetic flux.
  • an electromagnetically operable valve in the form of a fuel injector for fuel injection systems of internal combustion engines, comprising a core, a solenoid, a coil body receiving the coil, and an armature actuating a valve closing body cooperating with a fixed valve seat.
  • the solenoid When the solenoid is energized, the armature is attracted to the core.
  • the magnetic circuit is furthermore formed by an outer magnetic flux component to which at least three ferromagnetic components surrounding the magnetic coil belong.
  • An armature-side flux-conducting element is arranged in such a way that the magnetic field lines can pass directly onto the armature when the magnet coil is energized, since the magnet coil is enclosed radially inwardly by a plastic component which ensures that the outer magnetic flux components do not generate a magnetic short circuit.
  • the inserted between the core and armature and outer magnetic circuit component including solenoid coil tubular sleeve is made of a non-magnetic steel and thus forms a narrow air gap in the magnetic circuit, which hardly prevents the magnetic flux outside of the plastic component.
  • the electromagnetically actuated valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a simplified and cost-effective installation of the valve can be realized because it can be dispensed with the non-magnetic intermediate part.
  • the bobbin additionally assumes the function of magnetic separation in the electromagnetic circuit and increases the stability in the region of the magnetic coil. Cohesive joining methods, such as welding, which have the disadvantage of heat distortion, are not used. Rather, particularly advantageous plastic-metal press connections can be used, which are simple and very safe and reliable attachable.
  • the arrangement according to the invention also has the advantage of reducing the structure-borne noise and thus the noise development compared with known solutions.
  • the plastic-metal press connections can be produced in a particularly reliable and reliable manner if sawtooth-like structures are provided in the overlapping areas of the bobbin or insert part and the core as well as the flux guide element.
  • the plastic-metal press connections can be produced in a particularly reliable and reliable manner if sawtooth-like structures are provided in the overlapping areas of the bobbin or insert part and the core as well as the flux guide element.
  • the core and flux guide in the bobbin or in the surrounding of the bobbin insert corresponds to the sawtooth-like structure of the core or the flux with the directly opposite surface of the bobbin or surrounded by the bobbin insert by the sawtooth-like structure in the plastic penetrates and the plastic relaxes.
  • FIG. 1 shown electromagnetically operable valve in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignition internal combustion engine has a magnetic coil 1, serving as a fuel inlet nozzle and inner pole core 2, which is for example tubular here and over its entire length has a constant outer diameter.
  • a coil body 3 stepped in the radial direction accommodates a winding of the magnet coil 1 and, in conjunction with the core 2, enables a compact construction of the injection valve in the region of the magnet coil 1.
  • a lower core end 9 of the core 2 is concentric with a valve longitudinal axis 10 tightly connected to a tubular metal non-magnetic intermediate part 12, for example by welding and surrounds the core end 9 partially axially.
  • the stepped bobbin 3 partially overlaps the core 2 and with a step 15 of larger diameter, the intermediate part 12 at least partially axially.
  • Downstream of the bobbin 3 and the intermediate part 12 extends a tubular valve seat support 16 which is fixedly connected to the intermediate part 12.
  • a tubular valve needle 19 is arranged, which at its downstream end 20 with a spherical valve-closing body 21, at its periphery, for example, five Flats 22 are provided for flowing past the fuel, for example, is connected by welding.
  • the actuation of the injection valve takes place in a known manner electromagnetically.
  • the electromagnetic circuit For axial movement of the valve needle 19 and thus to open against the spring force of a return spring 25 and closing the injector is the electromagnetic circuit with the solenoid 1, the core 2 and an armature 27.
  • the armature 27 is remote from the valve closing body 21 end of the Valve needle 19 is connected by a weld 28 and aligned with the core 2.
  • the core 2 opposite end of the valve seat carrier 16 is in the longitudinal bore 17, a cylindrical valve seat body 29 having a fixed valve seat, tightly mounted by welding.
  • valve closing body 21 For guiding the valve closing body 21 during the axial movement of the valve needle 19 with the armature 27 along the valve longitudinal axis 10 serves a guide opening 32 of the valve seat body 29.
  • the spherical valve closing body 21 cooperates with the frusto-conical in the flow direction valve seat of the valve seat body 29.
  • the valve seat body 29 At its end facing away from the valve closing body 21, the valve seat body 29 is concentrically and firmly connected to an injection-molded perforated disk 34, for example of cup shape.
  • injection-molded perforated disk 34 for example of cup shape.
  • the spray perforated disk 34 In the bottom part of the spray perforated disk 34 extends at least one, for example, four formed by eroding or punching ejection openings 39th
  • the depth of insertion of the valve seat body 29 with the cup-shaped spray disk 34 determines the default setting of the stroke of the valve needle 19.
  • the one end position of the valve needle 19 is fixed at non-energized solenoid 1 by the system of the valve closing body 21 on the valve seat of the valve seat body 29, while the other end position the valve needle 19 results in excited magnetic coil 1 by the system of the armature 27 at the core end 9.
  • adjusting sleeve 48 which is formed for example of rolled spring steel, is used to adjust the spring bias of the adjusting sleeve 48 restoring spring 25, which in turn with its opposite side to the valve needle 19th supported.
  • the injection valve is largely enclosed by a plastic extrusion coating 50.
  • plastic extrusion coating 50 includes, for example, a mitangespritzter electrical connector 52.
  • a fuel filter 61 projects into the flow bore 46 of the core 2 at its inlet end 55 into it and ensures the filtering out of such fuel components that could cause blockages or damage due to their size in the injector.
  • FIG. 2 are a first and second embodiment of a bobbin 3 according to the invention in an enlarged view corresponding to the section II in FIG. 1 shown.
  • the inventive bobbin 3 made of a plastic is characterized in that it takes over the function of the known intermediate part 12.
  • FIG. 2 a first example of a bobbin 3 is shown on the right, which has a stepped inner opening 62. At least in a certain overlap region of bobbin 3 and core 2 or valve seat carrier 16, the inner wall of the bobbin 3 is formed in the region of the inner opening 62 with a slightly inwardly offset, substantially flat surface.
  • This surface of the bobbin 3 corresponds to a sawtooth-like structure 63 at the core end 9 of the core 2 and at the upper end of the valve seat support 16.
  • Both the core 2 and the valve seat support 16 are for establishing firm connections with the bobbin 3 in the inner opening 62nd of the bobbin 3 is pressed, in such a way that the structure 63 firmly, securely and rotationally fixed hooked against the surface of the bobbin 3 and spreads.
  • the sawtooth-like structure 63 of the metal component 2, 16 thus penetrates into the plastic of the bobbin 3, and the plastic relaxes below.
  • Dispensing with a non-magnetic intermediate part advantageously takes over the bobbin 3 itself in addition to the function of magnetic separation in the electromagnetic circuit and increases the stability in the field of magnetic coil 1.
  • Cohesive joining methods, such as welding, which have the disadvantage of heat distortion, are not used ,
  • FIG. 3 are a third and a fourth embodiment of the bobbin 3 according to the invention in an enlarged view corresponding to the section III in FIG. 1 shown.
  • the examples differ according to FIG. 3 in particular in that the bobbin 3 is made in two parts.
  • the bobbin 3 has for this purpose an inner insert part 3a, which is designed to be thin-walled and also stepped according to the stepped inner opening 62 of the bobbin 3 is adjusted.
  • the bobbin 3 according to the invention with its insert part 3 a made of a plastic is also distinguished by the fact that it assumes the function of the known intermediate part 12.
  • FIG. 3 is a third and a fourth embodiment of the bobbin 3 according to the invention in an enlarged view corresponding to the section III in FIG. 1 shown.
  • the examples differ according to FIG. 3 in particular in that the bobbin 3 is made in two parts.
  • the bobbin 3 has for this purpose an inner insert part 3a, which is designed to be thin-walled and also stepped according to the
  • a third example of a bobbin 3 which has a stepped inner opening 62.
  • the inner opening 62 of the bobbin 3 is smooth-walled for receiving the stepped insert part 3 a, so that the bobbin 3 surrounds the insert part 3 a.
  • the inner wall of the insert part 3a is formed in the region of the inner opening 62a with a substantially flat surface. This surface of the insert 3a corresponds to a sawtooth-like structure 63 at the core end 9 of the core 2 and at the upper end of the valve seat support 16.
  • Both the core 2 and the valve seat support 16 are for establishing firm connections with the bobbin 3 in the inner opening 62a of the insert part 3a, in such a way that the structure 63 firmly and safely locked and, for example, rotationally fixed hooked on the surface of the insert part 3a and spreads.
  • the sawtooth-like structure 63 of the metal component 2, 16 thus penetrates into the plastic of the insert part 3 a, and the plastic subsequently relaxes.
  • the Einpresstiefe be set for these components in the insert part 3a, where the core 2 and the valve seat carrier 16 then rest in the pressed state.
  • the valve seat carrier 16th It is also possible to arrange another metal component in the form of a nozzle body or an armature-side flux-conducting element, which is pressed into the insert part 3a.
  • the guide of the axially movable armature 27 takes place on the right side of FIG. 3 for example, by a radially inwardly projecting guide collar 65 on the insert part 3a, which is seen over the axial extent of the insert part 3a between the two structures 63 of the insert part 3a.
  • the guide collar 65 of the insert part 3a thus extends into a gap 66 between the core end 9 of the core 2 and the valve seat carrier 16.
  • the leadership of the axially movable armature 27 takes place on the left side of FIG. 3 in contrast, for example, by a radially inwardly projecting guide collar 67 at the upper end of the valve seat carrier 16.
  • material of the insert part 3a extends slightly into the gap 66 between the core end 9 of the core 2 and the valve seat carrier 16 inside.
  • FIG. 4 shows a representation of a section through the bobbin 3 and the insert part 3a along the line IV-IV in FIG. 3
  • the insert part 3a has a shaped element 69, for example in the form of a nose, which serves as Verwoodfixtician and engages in a corresponding recess of the bobbin 3.
  • the invention is not limited to an application in a fuel injection valve, but can be used in various types of electromagnetically operable valves, in which magnetic field lines 1 are guided by a flux guide 16 via a movable armature 27 and a fixed core 2.

Landscapes

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • In der Figur 1 ist ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil aus dem Stand der Technik dargestellt, das einen klassischen dreiteiligen Aufbau eines inneren metallenen Strömungsführungsteils und zugleich Gehäusebauteils besitzt. Dieses innere Ventilrohr wird aus einem einen Innenpol bildenden Einlassstutzen, einem nichtmagnetischen Zwischenteil und einem einen Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzträger gebildet und in der Beschreibung zu Figur 1 näher erläutert.
  • Aus der DE 44 21 935 A1 ist bereits ein solches elektromagnetisch betätigbares Ventil in Form eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Das innere Ventilrohr bildet das Grundgerüst des gesamten Einspritzventils und besitzt in seiner Gesamtheit aus den drei Einzelbauteilen eine wesentliche Stützfunktion. Das nichtmagnetische Zwischenteil ist durch Schweißnähte sowohl dicht und fest mit dem Einlassstutzen als auch mit dem Ventilsitzträger verbunden. Die Wicklungen einer Magnetspule sind in einem Spulenträger aus Kunststoff eingebracht, der wiederum in Umfangsrichtung einen Teil des als Innenpol dienenden Einlassstutzens und auch das Zwischenteil umgibt. An den aneinander anschlagenden Bauteilen Anker und/oder Innenpol ist vor dem Aufbringen einer verschleißfesten Schicht eine keilige Oberfläche vorgesehen, die entsprechend einem magnetischen und hydraulischen Optimum jeweils variabel herstellbar ist. Der durch die Keiligkeit gebildete ringförmige Anschlagabschnitt besitzt eine definierte Anschlagflächenbreite bzw. Kontaktbreite, die über die gesamte Lebensdauer weitgehend konstant bleibt, da ein Anschlagflächenverschleiß bei Dauerbetrieb nicht zu einer Vergrößerung der Kontaktbreite führt. Die Führung des axial bewegbaren Ankers wird durch eine innere Führungsfläche des Zwischenteils gewährleistet.
  • Aus der DE 196 31 280 A1 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das einen Kern, eine Magnetspule, einen die Bewicklung der Magnetspule aufnehmenden Spulenkörper sowie einen Anker, der einen mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkörper betätigt, umfasst. Bei erregter Magnetspule wird der Anker gegen den Kern angezogen. Der Magnetkreis wird weiterhin von einem äußeren Magnetflussbauteil gebildet, zu dem ein topfförmiges Leitelement und ein Leitring als ankerseitiges Flussleitelement gehören. Das ankerseitige Flussleitelement ist derart angeordnet, dass bei erregter Magnetspule die Magnetfeldlinien unmittelbar auf den Anker übergehen können, da der Leitring auf Höhe des Ankers diesen radial umgibt. Die dazwischen eingebrachte rohrförmige Ventilhülse ist aus einem nichtmagnetischen Stahl hergestellt und bildet insofern einen schmalen Luftspalt im Magnetkreis, der den Magnetfluss kaum hindert.
  • Aus der US 2003/0127544 A1 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das einen Kern, eine Magnetspule, einen die Bewicklung der Magnetspule aufnehmenden Spulenkörper sowie einen Anker, der einen mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkörper betätigt, umfasst. Bei erregter Magnetspule wird der Anker gegen den Kern angezogen. Der Magnetkreis wird weiterhin von einem äußeren Magnetflussbauteil gebildet, zu dem zumindest drei die Magnetspule umgebende ferromagnetische Bauteile gehören. Ein ankerseitiges Flussleitelement ist derart angeordnet, dass bei erregter Magnetspule die Magnetfeldlinien unmittelbar auf den Anker übergehen können, da radial innen die Magnetspule von einem Kunststoffbauteil eingefasst ist, das dafür sorgt, dass die äußeren Magnetflussbauteile keinen magnetischen Kurzschluss erzeugen. Die zwischen Kern und Anker sowie äußerem Magnetkreisbauteil inkl. Magnetspule eingebrachte rohrförmige Ventilhülse ist aus einem nichtmagnetischen Stahl hergestellt und bildet insofern einen schmalen Luftspalt im Magnetkreis, der den Magnetfluss außerhalb des Kunststoffbauteils kaum hindert.
  • Weitere elektromagnetisch betätigbare Ventile in der Form von Brennstoffeinspritzventilen für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen sind aus der EP 0 352 445 A1 und aus der US 5 687 468 A bekannt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine vereinfachte und kostengünstige Montage des Ventils realisierbar ist, da auf das nichtmagnetische Zwischenteil verzichtet werden kann. In vorteilhafter Weise übernimmt der Spulenkörper zusätzlich die Funktion der magnetischen Trennung im elektromagnetischen Kreis und erhöht die Stabilität im Bereich der Magnetspule. Stoffschlüssige Fügeverfahren, wie Schweißen, die den Nachteil eines Wärmeverzugs besitzen, kommen nicht zum Einsatz. Vielmehr können besonders vorteilhafte Kunststoff-Metall-Pressverbindungen eingesetzt werden, die einfach und sehr sicher und zuverlässig anbringbar sind. Die erfindungsgemäße Anordnung hat zudem den Vorteil einer Reduktion des Körperschalls und damit der Geräuschentwicklung gegenüber bekannten Lösungen.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetisch betätigbaren Ventils, insbesondere Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, den Kern und das ankerseitige Flussleitelement durch Einpressen in dem Spulenkörper oder in dem von dem Spulenkörper umgebenen und möglicherweise mit ihm verbundenen Einsatzteil zu befestigen. Dabei können die Kunststoff-Metall-Pressverbindungen besonders sicher und zuverlässig hergestellt werden, wenn in den Überlappungsbereichen von Spulenkörper bzw. Einsatzteil und Kern sowie Flussleitelement sägezahnähnliche Strukturen vorgesehen sind. Im eingepressten Zustand von Kern und Flussleitelement in dem Spulenkörper oder in dem von dem Spulenkörper umgebenen Einsatzteil korrespondiert die sägezahnähnliche Struktur des Kerns bzw. des Flussleitelements mit der direkt gegenüberliegenden Fläche des Spulenkörpers oder des von dem Spulenkörper umgebenen Einsatzteils, indem die sägezahnähnliche Struktur in den Kunststoff eindringt und der Kunststoff relaxiert.
  • Von Vorteil ist es zudem, einen Führungsbereich für den Anker unmittelbar an dem Spulenkörper oder an dem Einsatzteil vorzusehen.
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
  • Figur 1
    ein Brennstoffeinspritzventil als Beispiel eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils gemäß dem Stand der Technik,
    Figur 2
    zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in einer vergrößerten Darstellung entsprechend dem Ausschnitt II in Figur 1,
    Figur 3
    zwei weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers mit einem zusätzlichen Einsatzteil in einer vergrößerten Darstellung entsprechend dem Ausschnitt III in Figur 1 und
    Figur 4
    eine Darstellung eines Schnittes durch den Spulenkörper und das Einsatzteil entlang der Linie IV-IV in Figur 3.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlassstutzen und Innenpol dienenden Kern 2, der beispielsweise hier rohrförmig ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
  • Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metallenes nichtmagnetisches Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und umgibt dabei das Kernende 9 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Durchmessers das Zwischenteil 12 zumindest teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiger Ventilsitzträger 16, der fest mit dem Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 17, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist eine zum Beispiel rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist.
  • Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und einem Anker 27. Der Anker 27 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine Schweißnaht 28 verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 17 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
  • Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 27 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden. Im Bodenteil der Spritzlochscheibe 34 verläuft wenigstens eine, beispielsweise verlaufen vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39.
  • Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Voreinstellung des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 27 am Kernende 9 ergibt.
  • Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 eingeschobene Einstellhülse 48, die beispielsweise aus gerolltem Federstahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 48 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 50 umschlossen. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 52. Ein Brennstofffilter 61 ragt in die Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 an dessen zulaufseitigem Ende 55 hinein und sorgt für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.
  • In der Figur 2 sind ein erstes und zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers 3 in einer vergrößerten Darstellung entsprechend dem Ausschnitt II in Figur 1 gezeigt. Der erfindungsgemäße Spulenkörper 3 aus einem Kunststoff zeichnet sich dadurch aus, dass er die Funktion des bekannten Zwischenteils 12 übernimmt. In Figur 2 ist rechts ein erstes Beispiel eines Spulenkörpers 3 dargestellt, der eine gestufte Innenöffnung 62 besitzt. Zumindest in einem gewissen Überlappungsbereich von Spulenkörper 3 und Kern 2 bzw. Ventilsitzträger 16 ist die innere Wandung des Spulenkörpers 3 im Bereich der Innenöffnung 62 mit einer etwas nach innen versetzten, weitgehend ebenen Oberfläche ausgeformt. Diese Oberfläche des Spulenkörpers 3 korrespondiert mit einer sägezahnähnlich ausgelegten Struktur 63 am Kernende 9 des Kerns 2 bzw. am oberen Ende des Ventilsitzträgers 16. Sowohl der Kern 2 als auch der Ventilsitzträger 16 werden zur Herstellung von festen Verbindungen mit dem Spulenkörper 3 in die Innenöffnung 62 des Spulenkörpers 3 eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63 fest, sicher und verdrehfixiert an der Oberfläche des Spulenkörpers 3 verhakt und verspreizt. Die sägezahnähnliche Struktur 63 des metallenen Bauteils 2, 16 dringt also in den Kunststoff des Spulenkörpers 3 ein, und der Kunststoff relaxiert nachfolgend. Durch entsprechende Absätze 64 am Kern 2 und Ventilsitzträger 16 kann die Einpresstiefe für diese Bauteile in den Spulenkörper 3 festgelegt werden, an denen der Kern 2 und der Ventilsitzträger 16 im eingepressten Zustand dann anliegen. Anstelle des Ventilsitzträgers 16 kann auch ein anderes metallenes Bauteil in Form eines Düsenkörpers oder eines ankerseitigen Flussleitelements angeordnet sein, das in den Spulenkörper 3 eingepresst wird.
  • Die Führung des axial beweglichen Ankers 27, der fest mit der Ventilnadel 19 verbunden ist und in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt ist, erfolgt auf der rechten Seite der Figur 2 z.B. durch einen radial nach innen ragenden Führungsbund 65 am Spulenkörper 3, der über die axiale Erstreckung des Spulenkörpers 3 gesehen zwischen den beiden Strukturen 63 liegt. Der Führungsbund 65 des Spulenkörpers 3 erstreckt sich somit in einen Spalt 66 zwischen dem Kernende 9 des Kerns 2 und dem Ventilsitzträger 16 hinein. Der Führungsbund 65 besitzt dabei einen etwas geringeren Innendurchmesser als den Durchmesser der Längsbohrung 17 des Ventilsitzträgers 16, um den Anker 27 während seiner Axialbewegung sicher umschließen zu können. Die Führung des axial beweglichen Ankers 27 erfolgt auf der linken Seite der Figur 2 im Gegensatz dazu z.B. durch einen radial nach innen ragenden Führungsbund 67 am oberen Ende des Ventilsitzträgers 16. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich Material des Spulenkörpers 3 geringfügig in den Spalt 66 zwischen dem Kernende 9 des Kerns 2 und dem Ventilsitzträger 16 hinein.
  • Unter Verzicht auf ein nichtmagnetisches Zwischenteil übernimmt in vorteilhafter Weise der Spulenkörper 3 selbst zusätzlich die Funktion der magnetischen Trennung im elektromagnetischen Kreis und erhöht die Stabilität im Bereich der Magnetspule 1. Stoffschlüssige Fügeverfahren, wie Schweißen, die den Nachteil eines Wärmeverzugs besitzen, kommen nicht zum Einsatz.
  • In der Figur 3 sind ein drittes und ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spulenkörpers 3 in einer vergrößerten Darstellung entsprechend dem Ausschnitt III in Figur 1 gezeigt. Gegenüber den in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die Beispiele gemäß Figur 3 insbesondere dadurch, dass der Spulenkörper 3 zweiteilig ausgeführt ist. Der Spulenkörper 3 weist dazu ein inneres Einsatzteil 3a auf, das dünnwandig ausgeführt ist und entsprechend der gestuften Innenöffnung 62 des Spulenkörpers 3 ebenfalls gestuft angepasst ist. Der erfindungsgemäße Spulenkörper 3 mit seinem Einsatzteil 3a aus einem Kunststoff zeichnet sich ebenfalls dadurch aus, dass er die Funktion des bekannten Zwischenteils 12 übernimmt. In Figur 3 ist rechts ein drittes Beispiel eines Spulenkörpers 3 dargestellt, der eine gestufte Innenöffnung 62 besitzt. Die Innenöffnung 62 des Spulenkörpers 3 ist glattwandig zur Aufnahme des gestuften Einsatzteils 3a ausgebildet, so dass der Spulenkörper 3 das Einsatzteil 3a umgibt. In einem gewissen Überlappungsbereich von Einsatzteil 3a und Kern 2 bzw. Ventilsitzträger 16 ist die innere Wandung des Einsatzteils 3a im Bereich der Innenöffnung 62a mit einer weitgehend ebenen Oberfläche ausgeformt. Diese Oberfläche des Einsatzteils 3a korrespondiert mit einer sägezahnähnlich ausgelegten Struktur 63 am Kernende 9 des Kerns 2 bzw. am oberen Ende des Ventilsitzträgers 16. Sowohl der Kern 2 als auch der Ventilsitzträger 16 werden zur Herstellung von festen Verbindungen mit dem Spulenkörper 3 in die Innenöffnung 62a des Einsatzteils 3a eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63 fest, sicher und z.B. verdrehfixiert an der Oberfläche des Einsatzteils 3a verhakt und verspreizt. Die sägezahnähnliche Struktur 63 des metallenen Bauteils 2, 16 dringt also in den Kunststoff des Einsatzteils 3a ein, und der Kunststoff relaxiert nachfolgend. Durch entsprechende Absätze 64 am Kern 2 und Ventilsitzträger 16 kann die Einpresstiefe für diese Bauteile in das Einsatzteil 3a festgelegt werden, an denen der Kern 2 und der Ventilsitzträger 16 im eingepressten Zustand dann anliegen. Anstelle des Ventilsitzträgers 16 kann auch ein anderes metallenes Bauteil in Form eines Düsenkörpers oder eines ankerseitigen Flussleitelements angeordnet sein, das in das Einsatzteil 3a eingepresst wird.
  • Die Führung des axial beweglichen Ankers 27 erfolgt auf der rechten Seite der Figur 3 z.B. durch einen radial nach innen ragenden Führungsbund 65 am Einsatzteil 3a, der über die axiale Erstreckung des Einsatzteils 3a gesehen zwischen den beiden Strukturen 63 des Einsatzteils 3a liegt. Der Führungsbund 65 des Einsatzteils 3a erstreckt sich somit in einen Spalt 66 zwischen dem Kernende 9 des Kerns 2 und dem Ventilsitzträger 16 hinein. Die Führung des axial beweglichen Ankers 27 erfolgt auf der linken Seite der Figur 3 im Gegensatz dazu z.B. durch einen radial nach innen ragenden Führungsbund 67 am oberen Ende des Ventilsitzträgers 16. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich Material des Einsatzteils 3a geringfügig in den Spalt 66 zwischen dem Kernende 9 des Kerns 2 und dem Ventilsitzträger 16 hinein.
  • Figur 4 zeigt eine Darstellung eines Schnittes durch den Spulenkörper 3 und das Einsatzteil 3a entlang der Linie IV-IV in Figur 3. Das Einsatzteil 3a weist ein Formelement 69 z.B. in Form einer Nase auf, die als Verdrehfixierung dient und in eine entsprechende Vertiefung des Spulenkörpers 3 eingreift. Auf diese Weise kann mittels einer formschlüssigen Verbindung eine definierte Einbauposition des Spulenkörpers 3 gegenüber dem Kern 2 und dem Ventilsitzträger 16 gewährleistet werden und ein Verrutschen des Spulenkörpers 3 gegenüber dem Einsatzteil 3a vermieden werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine Anwendung bei einem Brennstoffeinspritzventil beschränkt, sondern bei verschiedenen Typen von elektromagnetisch betätigbaren Ventilen einsetzbar, bei denen bei erregter Magnetspule 1 Magnetfeldlinien von einem Flussleitelement 16 über einen bewegbaren Anker 27 und einen festen Kern 2 geleitet werden.

Claims (8)

  1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem Kern (2), mit einer Magnetspule (1), mit einem die Bewicklung der Magnetspule (1) aufnehmenden Spulenkörper (3), mit einem Anker (27), der einen mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkörper (21) betätigt und bei erregter Magnetspule (1) gegen den Kern (2) gezogen wird, und mit einem ankerseitigen Flussleitelement (16), wobei das ankerseitige Flussleitelement (16) als Ventilsitzträger oder Düsenkörper ausgebildet ist und der Spulenkörper (3) oder das von dem Spulenkörper (3) umgebene Einsatzteil (3a) eine gestufte Innenöffnung (62, 62a) besitzt, in die zumindest teilweise der Kern (2) und das ankerseitige Flussleitelement (16) hineinragen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spulenkörper (3) selbst aus einem Kunststoff besteht und derart ausgebildet und angeordnet ist, dass eine magnetische Trennung zwischen dem Kern (2) und dem ankerseitigen Flussleitelement (16) sichergestellt ist,
    oder ein von dem Spulenkörper (3) umgebenes und an diesem verdrehfixiertes Einsatzteil (3a) aus einem Kunststoff besteht und derart ausgebildet und angeordnet ist, dass eine magnetische Trennung zwischen dem Kern (2) und dem ankerseitigen Flussleitelement (16) sichergestellt ist.
  2. Ventil nach Anspruch 1.
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) und das ankerseitige Flussleitelement (16) durch Einpressen in dem Spulenkörper (3) oder in dem von dem Spulenkörper (3) umgebenen Einsatzteil (3a) befestigt sind.
  3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einem Überlappungsbereich von Spulenkörper (3) bzw. Einsatzteil (3a) und Kern (2) sowie Flussleitelement (16) sägezahnähnliche Strukturen (63) vorgesehen sind.
  4. Ventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass im eingepressten Zustand von Kern (2) und Flussleitelement (16) in dem Spulenkörper (3) oder in dem von dem Spulenkörper (3) umgebenen Einsatzteil (3a) die sägezahnähnliche Struktur (63) des Kerns (2) bzw. des Flussleitelements (16) mit der direkt gegenüberliegenden Oberfläche des Spulenkörpers (3) oder des von dem Spulenkörper (3) umgebenen Einsatzteils (3a) korrespondiert.
  5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Ankers (27) mittels eines radial nach innen ragenden Führungsbundes (65) am Spulenkörper (3) oder am von dem Spulenkörper (3) umgebenen Einsatzteil (3a) erfolgt.
  6. Ventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der Führungsbund (65) in einen Spalt (66) zwischen dem Kern (2) und dem Flussleitelement (16) hinein erstreckt.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Ankers (27) mittels eines radial nach innen ragenden Führungsbundes (67) am oberen Endes des Flussleitelements (16) erfolgt.
  8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (3a) über ein Formelement (69) an dem Spulenkörper (3) gesichert und verdrehfixiert ist.
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