DE4003229A1 - Elektromagnetisch betaetigbares ventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ven­ til nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein elektro­ magnetisch betätigbares Ventil vorgeschlagen worden (deutsche Pa­ tentanmeldung P 38 25 135.3), bei dem aber die Magnetspule über ih­ ren Umfang nur zum Teil von wenigstens einem zur Führung der Magnet­ feldlinien dienenden bügelförmigen Leitelement umgeben ist. Zudem befindet sich in einem zwischen der Magnetspule und dem Leitelement gebildeten Spalt Kunststoffmaterial einer Kunststoffumspritzung. Das ungünstig ausgebildete Magnetfeld bedingt einen hohen magnetischen Streufluß und damit einen zum Öffnen des Ventils aufzubringenden ho­ hen Energieaufwand. Die zentrale Brennstoffzufuhr in Verbindung mit dem abgewinkelten elektrischen Anschlußstecker verhindert die Kon­ taktierung mehrerer Ventile mittels einer gemeinsamen Steckerleiste und die Reihenschaltung mehrerer hintereinander angeordneter Ventile.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil eines kompakten Ventils mit einem kompakten Magnetkreis. Ein kurzer Weg der das magnetische Feld bildenden geschlossenen Feldlinien und der umhüllende Gehäuse­ mantel verringern den magnetischen Streufluß und erhöhen damit das für die einzusetzende Energie entscheidende Verhältnis zwischen Nutzfluß und Streufluß, so daß zum Öffnen des Ventils ein geringerer Energieaufwand erforderlich ist. Der Gehäusemantel ermöglicht eine kompakte und einfache Bauform des Ventils und damit auch eine ko­ stengünstige Montage bei der Herstellung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der metallene Gehäusemantel mit dem Verbindungsteil durch Schweißen dicht verbunden ist, weil so zu­ gleich die notwendige Abdichtung zwischen dem Gehäusemantel und dem Verbindungsteil ausgebildet wird.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn der Gehäusemantel durch Tiefzie­ hen gefertigt ist und mit seinem oberen Ende an dem Kern sowie mit seinem unteren Ende an dem Verbindungsteil eng anliegt, so daß schädliche Luftspalte vermieden und zudem das Schweißen vereinfacht wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Gehäusemantel eine nach außen wei­ sende Gehäuseschulter aufweist, die zusammen mit einer in Richtung der Gehäuseschulter weisenden Stirnfläche der Kunststoffummantelung die Seitenflächen einer Ringnut bildet, deren Nutgrund durch den Um­ fang des Gehäusemantels gebildet wird. Die Gehäuseschulter verhin­ dert, daß ein auf dem Umfang des Gehäusemantels montierter Dichtring beim Ausbau des Ventils aus einer Ventilaufnahme nicht in dieser Aufnahme verbleibt.

Um das Herunterrutschen des Dichtrings vom Gehäusemantel zu verhin­ dern, ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn am Umfang des Gehäuseman­ tels eine Ringnut vorgesehen ist, deren radial sich erstreckende Seitenflächen durch eine in Richtung des Ankers weisende Stirnfläche der Kunststoffummantelung und eine Stirnfläche eines auf den Gehäu­ semantel aufgezogenen Ziehringes und deren Nutgrund durch den Umfang des Gehäusemantels gebildet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen einem oberen Dichtring am Gehäusemantel und einem unteren Dichtring am Verbindungsteil min­ destens eine, dem Brennstoffzulauf dienende radiale Queröffnung aus­ gebildet ist, die mit einem bis zum Ventilsitz reichenden Ventilraum in Verbindung steht. Die seitliche Brennstoffzufuhr und die axial angeordneten elektrischen Anschlußstecker erlauben eine Reihenspü­ lung mehrerer hintereinander angeordneter Ventile mit dem Brenn­ stoff, die volle Integration mehrerer Ventile in Aufnahmen des Saug­ rohrs der Brennkraftmaschine sowie die gemeinsame Kontaktierung mit­ tels einer gemeinsamen Steckerleiste.

Zeichnung

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

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Zeichnung beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in Form eines Einspritzventils für Brennstoffein­ spritzanlagen von Brennkraftmaschinen hat einen hohlen Kern 1, den eine einen in radialer Richtung gestuften Spulenkörper 7 aufweisende und mit einer in radialer Richtung gestuften Bewicklung versehene Magnetspule 2 teilweise umgibt. Anschließend an ein unteres Kernende 4 des Kerns 1 ist mit diesem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 5 ein hohles Zwischenteil 6 durch Schweißen dicht verbunden. An sei­ nem dem Kern 1 abgewandten Ende ist das Zwischenteil 6 mit einem rohrförmigen, zylindrischen Verbindungsteil 8 dicht verschweißt. Die Aneinanderreihung von Kern 1, Zwischenteil 6 und Verbindungsteil 8 stellt somit eine starre metallene Einheit dar.

In Richtung der Ventillängsachse 5 ist in eine Kernbohrung 17 des Kerns 1 ein vorzugsweise eine gehärtete Oberfläche aufweisendes Ku­ gelelement 25 eingepreßt, dessen Einpreßtiefe die Federkraft einer Rückstellfeder 26 bestimmt, die unmittelbar an dem Kugelelement 25 anliegt. Mit ihrem dem Kugelelement 25 abgewandten Ende stützt sich die Rückstellfeder 26 an einer Stirnseite eines Verbindungsrohres 11 ab, das an seinem dem Kern 1 zugewandten Ende mit einem Anker 12, der gleichzeitig als radiale Führung der Rückstellfeder 26 dient, durch Schweißen verbunden ist. An dem dem Anker 12 abgewandten Ende des Verbindungsrohres 11 ist durch Schweißen ein als Kugel ausgebil­ deter Ventilschließkörper 10 befestigt, der mit einem festen Ventil­ sitz 15 zusammenwirkt.

Mit dem Verbindungsteil 8 ist durch Schweißen ein den festen Ventil­ sitz 15 aufweisender Ventilsitzkörper 14 dicht verbunden. Stromab­ wärts des konisch verlaufenden Ventilsitzes 15 ist im Ventilsitzkör­ per 14 wenigstens eine Abspritzöffnung 18 ausgebildet.

Zumindest teilweise der Kern 1, vollständig die Magnetspule 2 und ein Teil des Verbindungsteiles 8 sind in axialer Richtung von einem den magnetischen Kreis schließenden metallenen Gehäusemantel 3 um­ schlossen, der aus Blech durch Tiefziehen oder Drücken hergestellt ist und mit einem oberen Ende 35 mit geringerem Durchmesser den Kern 1 umgreift. Der Gehäusemantel 3 ist an seinem oberen Ende 35 mit dem Kern 1 durch Schweißen mindestens punktweise und an seinem unteren Ende 36 mit dem Verbindungsteil 8 durch Schweißen dicht verbunden. Zur Vermeidung von Luftspalten ist der Gehäusemantel 3 so ausge­ führt, daß er mit seinem oberen Ende 35 an dem Kern 1 und mit seinem unteren Ende 36 an dem Verbindungsteil 8 eng anliegt. Vom oberen En­ de 35 ausgehend erstreckt sich die Magnetspule 2 umgreifend in ra­ dialer Richtung nach außen ein Boden 37 des Gehäusemantels 3 zum mit größerem Durchmesser versehenen zylindrischen Mantelteil 38 mit dem unteren Ende 36.

Das Verbindungsteil 8 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen einem oberen Dichtring 39 am Mantelteil 38 des Gehäuseman­ tels 3 und einem unteren Dichtring 40 am Verbindungsteil 8 minde­ stens eine dem Brennstoffzulauf dienende radiale Queröffnung 20 auf, die mit dem bis zum Ventilsitz 15 reichenden Ventilraum 16 im Innern des Verbindungsteils 8 in Verbindung steht. Beim vorliegenden Aus­ führungsbeispiel ist die Queröffnung 20 im Verbindungsteil 8 ausge­ bildet, sie kann jedoch auch in Höhe des Mantelteils 38 verlaufen.

Mittels einer Nut 43 im Verbindungsteil 8 und eines Absatzes 44 an dem Verbindungsteil 8 wird ein Trägerring 32 gehalten, der einen Brennstoffilter 33 aufweist, über den Brennstoff zur Queröffnung 20 strömen kann.

Der Spulenkörper 7 der Magnetspule 2 wird durch eine Kunststoffum­ spritzung hergestellt, mittels der zugleich die zur Kontaktierung der Magnetspule 2 erforderlichen elektrischen Anschlußstecker 30 mit angespritzt werden, so daß ein eigenständiges Kunststoffspritz­ gußteil gebildet wird. Dieses Kunststoffspritzgußteil wird in den Gehäusemantel 3 derart eingesetzt, daß es am Boden 37 anliegt und die Anschlußstecker 30 durch Durchgangsöffnungen 45 im Boden 37 nach außen etwa parallel zur Ventillängsachse 5 in Richtung zum oberen Ende 35 ragen.

Die Kernbohrung 17 ist an ihrem dem Ventilschließkörper 10 abgewand­ ten Ende durch einen Kunststoffstopfen 31 verschlossen, so daß beim Spritzen einer Kunststoffummantelung 22, die das dem Ventilsitzkör­ per 14 abgewandte Ende des Ventils am Boden 37 und einen Teil der Anschlußstecker 30 umgibt, kein flüssiger Kunststoff in die Kernboh­ rung 17 gelangen kann. Die Kunststoffummantelung 22 erstreckt sich radial über den Boden 37 hinaus. Die Abdichtung der Kernbohrung 17 gegenüber des sich im Ventilinnern befindlichen Brennstoffs erfolgt mittels des in die Kernbohrung 17 eingepreßten Kugelelementes 25.

Am Umfang des Mantelteils 38 des Gehäusemantels 3 ist eine Ringnut 47 vorgesehen, deren radial sich erstreckende Seitenflächen durch die in Richtung des Ankers weisende Stirnfläche 49 der Kunststoffum­ mantelung 22 und die Stirnfläche eines auf das Mantelteil 38 aufge­ zogenen Ziehringes 23, der beispielsweise eine L-förmige Quer­ schnittsform aufweist, und deren Nutgrund durch den Umfang des Man­ telteils 38 gebildet wird. Der Ziehring 23 sorgt beim Ausbau des Ventils aus einer nicht dargestellten Aufnahme in dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine dafür, daß ein in der Ringnut montierter oberer Dichtring 39 seine axiale Lage auf dem Umfang des Mantelteils 38 weitgehend beibehält und nicht in der Aufnahme des Saugrohrs ver­ bleibt.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß das Mantelteil 38 eine gestrichelt dargestellte, nach außen weisende Ge­ häuseschulter 48 aufweist, die zusammen mit der in Richtung der Ge­ häuseschulter 48 weisenden Stirnfläche der Kunststoffummantelung 22 die Seitenflächen der Ringnut 47 bildet, deren Nutgrund durch den Umfang des Mantelteils 38 gebildet wird. Auch durch diese Lösung er­ gibt sich, daß ein auf dem Umfang des Mantelteils 38 montierter obe­ rer Dichtring 39 beim Ausbau des Ventils aus einer Aufnahme des Saugrohrs nicht in dieser Aufnahme verbleibt.

Der untere Dichtring 40 wird am Verbindungsteil 8 in einer unteren Ringnut 50 gehalten, die durch zwei mit axialem Abstand voneinander radial nach außen verlaufenden Schultern 51, 52 des Verbindungsteils 8 begrenzt wird.

Die Führung des Ankers 12 erfolgt in einer Gleitöffnung 54 des Zwi­ schenteils 6, während der Ventilschließkörper 10 in einer Führungs­ öffnung 55 des Ventilsitzkörpers 14 gleitbar gelagert ist.

Das Ventil mit dem den magnetischen Kreis schließenden metallenen Gehäusemantel 3 ermöglicht nicht nur ein kompaktes, zum Öffnen des Ventils einen geringen Energieaufwand erforderndes Magnetfeld, son­ dern auch einen kompakten und einfachen Aufbau. Im Zusammenhang mit den axialen Anschlußsteckern 30 und dem radialen Brennstoffzulauf erlauben Ventile nach der Erfindung eine Reihenspülung mehrerer hin­ tereinander angeordneter Ventile sowie ihre gemeinsame elektrische Kontaktierung mittels einer gemeinsamen Steckerleiste.

Claims (6)

1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Einspritzven­ til für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem von einer Magnetspule umgebenen Kern, mit einem Anker, durch den ein mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkender Ventilschließkörper betätigbar ist, mit einem rohrförmigen metallenen Zwischenteil, das mit seinem einen Ende mit einem, dem Anker zugewandten Kernende des Kerns und mit seinem anderen Ende mit einem rohrförmigen Verbin­ dungsteil dicht verbunden ist, mit einem den festen Ventilsitz auf­ weisenden, an dem Verbindungsteil an seinem dem Zwischenteil abge­ wandten Ende befestigten, metallenen Ventilsitzkörper sowie mit ei­ ner das dem Ventilsitzkörper abgewandte Ende des Ventils umgebenen Kunststoffummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zumin­ dest teilweise von einem den magnetischen Kreis schließenden metal­ lenen Gehäusemantel (3) umschlossen ist, der an seinem oberen Ende (35) mit dem Kern (1) und an seinem unteren Ende (36) mit dem Ver­ bindungsteil (8) verbunden ist und zumindest in axialer Richtung die Magnetspule (2) überragt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallene Gehäusemantel (3) mit dem Verbindungsteil (8) durch Schweißen dicht verbunden ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (3) durch Tiefziehen gefertigt ist und mit seinem obe­ ren Ende (35) an dem Kern (1) sowie mit seinem unteren Ende (36) an dem Verbindungsteil (8) eng anliegt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (3) eine nach außen weisende Gehäuseschulter (48) aufweist, die zusammen mit einer in Richtung der Gehäuseschul­ ter (48) weisenden Stirnfläche (49) der Kunststoffummantelung (22) die Seitenflächen einer Ringnut (47) bildet, deren Nutgrund durch den Umfang des Gehäusemantels (3) gebildet wird.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Gehäusemantels (3) eine Ringnut (47) vorgesehen ist, deren radial sich erstreckende Seitenflächen durch eine in Richtung des Ankers (12) weisende Stirnfläche (49) der Kunststoffum­ mantelung (22) und eine Stirnfläche eines auf den Gehäusemantel (3) aufgezogenen Ziehringes (23) und deren Nutgrund durch den Umfang des Gehäusemantels (3) gebildet wird.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem oberen Dichtring (39) am Gehäusemantel (3) und einem unteren Dichtring (40) am Verbindungsteil (8) mindestens eine, dem Brennstoffzulauf dienende radiale Queröffnung (20) ausgebildet ist, die mit einem bis zum Ventilsitz (15) reichenden Ventilraum (16) in Verbindung steht.