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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Mengensteuerventileinrichtung für
eine Hochdruckkraftstoffpumpe mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung, welche
eine Magnetbaugruppe mit einem Magnetflussgehäuse und einer
in diesem wenigstens bereichsweise aufgenommenen Spulenanordnung
aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen Mengensteuerventileinrichtung und eine Hochdruckkraftstoffpumpe.
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Aus
der
DE 10 2005
033 634 A1 ist eine Hochdruckkraftstoffpumpe mit einer
Mengensteuerventileinrichtung bekannt. Diese Mengensteuerventileinrichtung
weist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung mit
einer Magnetbaugruppe und einem Magnetanker auf. Die Magnetbaugruppe
umfasst eine Spulenanordnung, die in ein topfförmiges, üblicherweise
durch Tiefziehen hergestelltes und somit einseitig offenes Magnetflussgehäuse
aufgenommen ist. Das topfförmige Magnetflussgehäuse
ist von einem Abschlussblech verschlossen. Die Magnetbaugruppe ist
mittels eines Verbindungsstücks mit einer Ventilbaugruppe
verbunden. Zur Betätigung der Ventilbaugruppe wird eine
Spule der Spulenanordnung mit einem elektrischen Strom beaufschlagt,
so dass sich ein magnetischer Fluss durch den Magnetanker, das topfförmige
Magnetflussgehäuse und das Abschlussblech ergibt. Der magnetische
Fluss bewirkt eine Bewegung des Magnetankers und dadurch die Betätigung
der Ventilbaugruppe. Hierbei wird für einen magnetischen
Rückschluss, das heißt zum Schließen
eines magnetischen Kreises um die Spulenanordnung herum, außer
dem topfförmigen Magnetflussgehäuse ein zusätzliches
Bauteil, nämlich das Abschlussblech, benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Mengensteuerventileinrichtung zu schaffen,
die einfach und kostengünstig herstellbar ist und dennoch
zuverlässig arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Mengensteuerventileinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein
Verfahren zur Herstellung einer Mengensteuerventileinrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie durch eine Hochdruckkraftstoffpumpe
nach Anspruch 12 gelöst.
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Bei
der Realisierung der erfindungsgemäßen Mengensteuerventileinrichtung
wird das topfförmige Magnetflussgehäuse der bekannten
Mengensteuerventileinrichtung durch ein relativ leicht herzustellendes
rahmenartiges Bügelelement ersetzt. Dadurch dass das vorzugsweise
einstückig ausgebildete Bügelelement die Spulenordnung
an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten umgreift, kann
mittels des Bügelelements ein magnetischer Rückschluss
zum Schließen eines magnetischen Kreises um die Spulenanordnung
herum erzielt werden, ohne dass hierfür ein weiteres Bauteil
erforderlich ist. Dies führt zu einem Magnetflussgehäuse,
das besonders wenige Bauteile umfasst, die zudem einfach herstellbar
sind, und somit zu einer besonders kostengünstigen Mengensteuerventileinrichtung.
Ferner wird durch das rahmenartige Bügelelement eine besonders
gute Fixierung der Spulenanordnung in Längsrichtung gewährleistet.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, dass das Bügelelement einen Halterungsabschnitt
zum Befestigen der Magnetbaugruppe an einer Ventilbaugruppe aufweist.
Hierdurch kann die Magnetbaugruppe ohne zusätzliche Bauteile
an der Ventilbaugruppe befestigt werden, wodurch der Aufbau der
Mengensteuerventileinrichtung weiter vereinfacht wird. Dies ermöglicht
eine noch kostengünstigere Herstellung der Mengensteuerventileinrichtung.
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Das
Bügelelement lässt sich besonders einfach herstellen,
wenn vorgesehen wird, dass das Bügelelement aus einer Platte,
vorzugsweise einer Metallplatte gebildet ist, die mehrere gebogene
Abschnitte aufweist. Vorzugsweise ist das Bügelelement
von der Seite gesehen rechteckig; die Platte weist dann vier rechtwinklig
gebogene Abschnitte auf. Wird das Bügelelement aus einer
Metallplatte gebildet, so ergibt sich ein guter magnetischer Rückschluss
durch das Bügelelement. Zudem ermöglicht ein aus
der Metallplatte gebildetes Bügelelement eine gute Ableitung
von Wärme, die beim Betrieb der Spulenanordnung aufgrund
ohmscher Verluste erzeugt wird.
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Um
eine hohe mechanische Steifigkeit des Bügelelements zu
erzielen, ist bevorzugt, dass das Bügelelement einen Bereich
aufweist, an welchem sich ein erster Endabschnitt der Platte mit
einem zweiten Endabschnitt der Platte überlappt und/oder an
welchem der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt der Platte
miteinander verbunden sind. Um außer der hohen mechanischen
Steifigkeit auch einen guten Übergang des magnetischen
Flusses zwischen dem Bügelelement und der Spulenanordnung
zu erreichen, befindet sich der Bereich, an dem sich die beiden
Endabschnitte überlappen, vorzugsweise an einer der beiden
Stirnseiten der Spulenanordnung. Die beiden Endabschnitte der Platte
sind vorzugsweise durch Verkrimpen oder Laserschweißen
miteinander verbunden.
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Um
die Ableitung der beim Betrieb der Spulenanordnung erzeugten Wärme
weiter zu verbessern, kann vorgesehen werden, dass das Bügelelement
auf mindestens einer der Spulenanordnung zugewandten Seite mindestens
eine vorzugsweise als Anprägung ausgebildete Ausnehmung
aufweist. Aufgrund der auf diese Weise verbesserten thermischen Kopplung
der Spulenanordnung mit dem Bügelelement (vergrößerter
Bereich mit einem geringen Abstand zwischen Spulenanordnung und
Bügelelement) können auch solche Spulenanordnungen
eingesetzt werden, die eine vergleichsweise hohe ohmsche Verlustleistung
aufweisen. Dies ermöglicht wiederum die Realisierung von
Spulenanordnungen mit einer relativ hohen Leistungsdichte, so dass
bei einer vorgegebenen Gesamtleistung der Spulenanordnung Magnetbaugruppen
bereitgestellt werden können, die vergleichsweise klein
bauen. Zudem wird durch die Anprägung sowohl eine gute
Drehfixierung als auch eine gute Fixierung der Spulenanordnung in lateraler
Richtung erzielt. Wird die Ausnehmung als Anprägung ausgebildet,
so kann sie auf einfache Weise durch Pressen hergestellt werden.
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Zur
Befestigung der Magnetbaugruppe an der Ventilbaugruppe kann vorgesehen
werden, dass der Halterungsabschnitt mittels eines Verbindungsstücks
mit der Ventilbaugruppe verbunden ist und das Bügelelement
an einer dem Verbindungsstück der Ventilbaugruppe zugewandten
Seite eine Öffnung aufweist, die von einem Kragen begrenzt
ist, in welchem ein Verbindungsabschnitt des Verbindungsstücks
angebracht, vorzugsweise eingepresst, ist. Dadurch wird die Magnetbaugruppe
zuverlässig mit der Ventilbaugruppe verbunden, wobei die
Verbindung insbesondere dann, wenn sie als Pressverbindung ausgeführt
ist, kostengünstig hergestellt werden kann.
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Es
ist bevorzugt, dass die Spulenanordnung innerhalb des Bügelelements
durch eine Kunststoffumspritzung gehalten ist. Mittels der Kunststoffumspritzung
wird ein einfaches Abdichten der Magnetbaugruppe, eine gute Befestigung
der Spulenanordnung an dem Bügelelement sowie eine aufgrund
einer im Vergleich zu in der Umgebung befindlichen Luft hohen Wärmeleitfähigkeit
der Kunststoffumspritzung noch bessere Ableitung der Wärme,
die von der Spulenanordnung bei deren Betrieb erzeugt wird, ermöglicht.
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Um
eine robuste und insbesondere gut gegen Spritzwasser abgedichtete
Spulenanordnung zu realisieren, ist bevorzugt, dass die Spulenanordnung eine
auf einem Spulenträger angeordnete Spule aufweist, wobei
der Spulenträger mindestens eine abragende Rippe zur Verankerung
des Spulenträgers in der Kunststoffumspritzung aufweist.
Durch den Spulenträger wird ein sicherer Halt der Spule
gewährleistet, und durch die abragende Rippe wird eine
abgedichtete und mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Spulenträger
und der Kunststoffumspritzung erreicht. Die abragende Rippe ist
vorzugsweise als eine sogenannte Schmelzrippe ausgeführt,
die während eines Umspritzens der Spulenanordnung mit der
Kunststoffumspritzung verschmilzt. Der Spulenträger und
die mindestens eine Schmelzrippe sind vorzugsweise einstückig
aus Kunststoff gebildet.
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Um
verschiedene Varianten der Mengensteuerventileinrichtung kostengünstig
herstellen zu können, welche sich lediglich in der Ausgestaltung
eines Steckabschnitts unterscheiden, kann vorgesehen werden, dass
die Kunststoffumspritzung der Magnetbaugruppe einen Übergangsabschnitt
aufweist, der zwischen einem die Spulenanordnung zumindest teilweise
umgebenden ersten Abschnitt der Kunststoffumspritzung und einem
einen Steckabschnitt der Magnetbaugruppe bildenden zweiten Abschnitt
der Kunststoffumspritzung angeordnet ist. Dadurch dass der Übergangsabschnitt
vorgesehen ist, kann ein Umspritzungswerkzeug (Spritzgussform) zur
Herstellung der Kunststoffumspritzung aus zwei Werkzeugteilen gebildet
werden, wobei eines der beiden Werkzeugteile zum Einformen des Steckabschnitts
in die Kunststoffumspritzung und das andere Werkzeugteil zum Bilden
des Rests der Kunststoffumspritzung ausgebildet ist. Zum Herstellen
der verschiedenen Varianten braucht lediglich das Werkzeugteil zum Einformen
des Steckabschnitts ausgetauscht werden, während das Werkzeugteil
zum Bilden des Rests der Kunststoffumspritzung für alle
Varianten beibehalten werden kann.
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Hierbei
kann vorgesehen werden, dass der Übergangsabschnitt eine
ebene Fläche aufweist, die einen um den Steckabschnitt
umlaufenden Rand bildet, wobei die ebene Fläche zumindest
in etwa rechtwinklig zum Steckabschnitt angeordnet ist. Aufgrund der
ebenen Fläche kann jedes der beiden Werkzeugteile eine
Dichtfläche zum Abdichten der beiden Werkzeugteile gegeneinander
beim Herstellen der Kunststoffumspritzung aufweisen.
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Als
weitere Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Mengensteuerventileinrichtung vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass es folgende Schritte umfasst: Ausstanzen einer Abwicklung
in Form einer Platte des Bügelelements, Biegen der Platte
zu dem Bügelelement, Anordnen der Spulenanordnung derart,
dass das Bügelelement der Spulenanordnung an gegenüberliegenden
Stirnseiten umgreift, Umspritzen der Magnetbaugruppe unter Verwendung
der Spritzgussform. Dieses Verfahren ermöglicht eine schnelle
und kostengünstige Herstellung der Mengensteuerventileinrichtung.
Insbesondere kann das Magnetflussgehäuse mit einem einzigen
Teil zum magnetischen Rückschluss, nämlich dem
Bügelelement, ausgeführt werden. Als Material
zur Herstellung des Bügelelements kann plattenförmiges
Material ("Flachmaterial") verwendet werden, aus dem die Abwicklung
des Bügelelements ausgestanzt wird. Vorzugsweise wird beim Ausstanzen
der Abwicklung die Anprägung durch Pressen gebildet. Das
Ausstanzen und das Pressen werden dadurch vorteilhafterweise zu
einem einzigen Arbeitsgang kombiniert.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass eine bestimmte Variante der Mengensteuerventileinrichtung
hergestellt wird, die aus einer Mehrzahl vordefinierter Varianten
ausgewählt ist, wobei sich die einzelnen vordefinierten
Varianten in der Ausgestaltung ihres Steckabschnitts unterscheiden,
und dass das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte
umfasst: Bereitstellen eines ersten Werkzeugteils der Spritzgussform
zum Bilden eines die Spulenanordnung zumindest teilweise umgebenden
ersten Abschnitts der Kunststoffumspritzung, Bereitstellen je eines
zweiten Werkzeugteils zum Einformen eines einen Steckabschnitt der
Magnetbaugruppe bildenden zweiten Abschnitts der Kunststoffumspritzung
für jede der vordefinierten Varianten der Mengensteuerventileinrichtung.
Es ist also ein erstes Werkzeugteil mit einem abnehmbaren bzw. austauschbaren
zweiten Werkzeugteil vorgesehen. Das erste Werkzeugteil kann für
alle Varianten verwendet werden, während lediglich das
zweite Werkzeugteil spezifisch für die bestimmte Variante
ist. Für jede der vordefinierten Varianten muss lediglich
eine Variante des zweiten Werkzeugteils entwickelt und hergestellt
werden. Dadurch ergeben sich verhältnismäßig
geringe gesamte Kosten für das Spritzgusswerkzeug, was
besonders bei einer hohen Anzahl an vordefinierten Varianten zu
relativ geringen Herstellkosten der Mengensteuerventileinrichtung
führt. Weiterhin können – verglichen
mit einem Herstellungsverfahren, das nur eine Variante vorsieht – die
verschiedenen Varianten mit einem geringen, im Idealfall mit einem
vernachlässigbaren zusätzlichen zeitlichen Rüstaufwand
realisiert werden.
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Es
kann vorgesehen werden, dass vor dem Umspritzen der Magnetbaugruppe
das zweite Werkzeugteil aus mindestens zwei trennbaren Werkzeugabschnitten
zusammengesetzt wird und nach dem Umspritzen die Werkzeugabschnitte
wieder von einander getrennt werden. Auf diese Weise wird eine einfache
Herstellung eines seitlich vom Steckabschnitt abragenden Bereichs
wie beispielsweise ein Rasthaken zum Verrasten eines Steckers mit
dem Steckabschnitt ermöglicht. Denn der zweite Werkzeugteil
kann nach dem Umspritzen vom Steckabschnitt entfernt werden, ohne
dass er in Längsrichtung von diesem abgezogen werden muss.
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Als
noch weitere Lösung der Aufgabe wird eine Hochdruckkraftstoffpumpe
nach Anspruch 12 vorgeschlagen. Diese Hochdruckkraftstoffpumpe kann,
da sie die besonders kostengünstig herstellbare Mengensteuerventileinrichtung
umfasst, entsprechend kostengünstig hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in welcher exemplarische Ausführungsformen
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer Mengensteuerventileinrichtung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Bügelelements der Mengensteuerventileinrichtung von 1;
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3 eine
weitere perspektivische Ansicht des Bügelelements aus 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Magnetbaugruppe der Mengensteuerventileinrichtung
von 1;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht der Magnetbaugruppe aus 4;
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6 eine
geschnittene Vorderansicht der Magnetbaugruppe aus 4;
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7 ein
Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe;
und
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8 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Mengensteuerventileinrichtung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Mengensteuerventileinrichtung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 versehen
ist. Die Mengensteuerventileinrichtung 11 gehört
zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe, wie weiter unten noch dargelegt
wird. Sie weist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13,
die mittels eines Verbindungsstücks 15 mit einer
Ventilbaugruppe 17 verbunden ist. Die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung 13 umfasst eine Magnetbaugruppe 19,
die ihrerseits eine auf einem Spulenträger 21 angeordnete
Spule 23 aufweist. Der Spulenträger 21 und
die Spule 23 bilden eine Spulenanordnung 24. Des
Weiteren weist die Magnetbaugruppe 19 eine elektrische
Schnittstelle in Form eines Steckabschnitts 25 mit elektrischen
Kontakten 27 auf. Die elektrischen Kontakte 27 sind
mit der Spule 23 verbunden (nicht gezeigt). Der Steckabschnitt 25 ist durch
eine Kunststoffumspritzung 29 gebildet, die auch die Spulenanordnung 24 umgibt.
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Die
Kunststoffumspritzung 29 der Magnetbaugruppe 19 weist
zwischen einem im Wesentlichen zylinderförmigen ersten
Abschnitt 31 und dem einen zweiten Abschnitt bildenden
Steckabschnitt 25 einen Übergangsabschnitt 33 auf.
Der Steckabschnitt 25 ist mitsamt der Kontakte 27 orthogonal
zu einer Längsachse 35 der Mengensteuerventileinrichtung 11 angeordnet.
Der Übergangsabschnitt 33 umfasst eine zu der
Längsachse 35 der Mengensteuerventileinrichtung 11 parallel
verlaufende absatzartige ebene Fläche 37, von
der aus sich der Steckabschnitt 25 in etwa rechtwinklig
erstreckt. Die ebene Fläche 37 bildet einen um
den Steckabschnitt 25 umlaufenden Rand.
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Außerdem
umfasst die Magnetbaugruppe 19 ein Magnetflussgehäuse 38 mit
einem Bügelelement 39, welches die Spulenanordnung 24 der
Magnetbaugruppe 19 an gegenüberliegenden Stirnseiten 41 umgreift.
Die Spulenanordnung 24 ist durch den ersten Abschnitt 31 der
Kunststoffumspritzung 29 innerhalb des Bügelelements 39 gehalten.
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Die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 weist
außer der Magnetbaugruppe 19 einen mit einer Betätigungsstange 43 fest
verbundenen Magnetanker 45 auf, welcher von einer an dem
Bügelelement 39 angeordneten Magnethülse 46 teilweise
umgeben ist. Die Längsachse 35 der Mengensteuerventileinrichtung 11 entspricht
einer gemeinsamen Mittelachse des Betätigungsstange 43,
des Magnetankers 45 sowie der Magnethülse 46.
Die Betätigungsstange 43 ist mittels Lagerbuchsen 47 in
Richtung der Längsachse 35 verschiebbar gelagert,
sodass der Magnetanker 45 innerhalb der Spulenanordnung 24 hin
und her bewegbar ist.
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Die
Ventilbaugruppe 17 umfasst ein Schieberelement 49,
welches verschiebbar innerhalb eines Zylinderelements 51 angeordnet
ist. In der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung
der Ventilbaugruppe 17 überdeckt das Schieberelement 49 Steueröffnungen 53 des
Zylinderelements 51. In einem zumindest teilweise geöffneten
Zustand der Ventilbaugruppe 17 ist das Schieberelement 49 bezogen
auf die Darstellung in 1 etwas nach links verschoben,
sodass mindestens ein Teil jeder Steueröffnung 53 nicht
von dem Schieberelement 59 überdeckt ist.
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An
einer von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 abgewandten
Seite (ohne Bezugszeichen) des Zylinderelements 51 ist
ein Federhalter 55 angeordnet. Zwischen dem Federhalter 55 und
dem Schieberelement 49 befindet sich eine Ventilfeder 57,
welche vorgespannt ist, sodass sie das Schieberelement 49 gegen
die Betätigungsstange 43, die in das Zylinderelement 51 hineinragt,
drückt.
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Im
Folgenden wird anhand der 2 und 3 der
Aufbau des Bügelelements 39 näher beschrieben.
Das Bügelelement 39 ist aus einer Metallplatte 59,
die vier rechtwinklig gekrümmte Abschnitte 61 aufweist,
gebildet, wobei das Bügelelement 39 insgesamt
eine rahmenartige, von der Seite gesehen rechteckige Form aufweist.
Anstelle der Metallplatte 59 kann abweichend von der gezeigten
Ausführungsform auch ein anderes plattenförmiges
Material (so genanntes Flachmaterial) zur Bildung des Bügelelements 39 verwendet
werden.
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Eine
erste Stirnseite 63 des Bügelelements 39 weist
eine erste kreisrunde Öffnung 65 auf, die von
einem um die Öffnung 65 umlaufenden und sich nach
außen erstreckenden Kragen 67 begrenzt ist und
deren Innendurchmesser auf einen Außendurchmesser eines
Verbindungsabschnitts 69 des Verbindungsstücks 15 (siehe 1)
abgestimmt ist. Der Verbindungsabschnitt 69 des Verbindungsstücks 15 ist
mit dem Kragen 67 des Bügelelements 39 vorzugsweise
durch eine Pressung fest verbunden. Eine der ersten Stirnseite 63 des
Bügelelements 39 gegenüberliegende zweite
Stirnseite 71 des Bügelelements 39 weist
eine zweite kreisrunde Öffnung 73 auf, deren Innendurchmesser
auf einen Außendurchmesser eines Verankerungsabschnitts 75 der
Magnethülse 46 (siehe 1) abgestimmt
ist. Der Verankerungsabschnitt 75 der Magnethülse 46 ist
innerhalb der zweiten Öffnung 73 des Bügelelements 39 derart
angeordnet, dass die Magnethülse 46 bezüglich
des Bügelelements 39 ein geringes radiales Spiel in
der Größenordnung von einigen hundertstel bis zehntel
Millimeter aufweist. Zwischen dem Bügelelement 39 und
der Magnethülse 46 befindet sich also ein Spalt,
der in der gezeigten Ausführungsform etwa 0,05 mm bis 0,1
mm groß ist.
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An
einem Bereich 77 an der zweiten Stirnseite 71 des
Bügelelements 39 überlappt sich ein erster Endabschnitt 79 der
Metallplatte 59 des Bügelelements 39 mit
einem zweiten Endabschnitt 81 der Metallplatte 59.
Im Bereich 77, in welchem sich auch die zweite Öffnung 73 des
Bügelelements 39 befindet, weist das Bügelelement 39 aufgrund
der Überlappung der beiden Endabschnitte 79, 81 eine
doppelte Wandstärke auf. Die beiden Endabschnitte 79, 81 weisen
jeweils vier Befestigungsstellen 83 auf, wobei jede Befestigungsstelle 83 des
zweiten Endabschnitts 81 einer Befestigungsstelle 83 des
ersten Endabschnitts 79 gegenüberliegt. Über
die gegenüberliegenden Befestigungsstellen 83 sind
die beiden Endabschnitte 79, 81 miteinander verbunden. Diese
Verbindungen können beispielsweise durch Krimpverbindungen
oder Laserschweißverbindungen gebildet sein. In nicht gezeigten
Ausführungsformen weist das Bügelelement 39 eine
von vier abweichende Anzahl an Befestigungsstellen 83 auf.
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Des
Weiteren umfasst das Bügelelement 39 zwischen
seinen beiden Stirnseiten 63, 71 zwei Längsseiten 85.
Jede Längsseite 85 weist an einer der Spulenanordnung 24 zugewandten
Seite 86 eine nach außen weisende Anprägung 87 auf.
Ein Innenradius der Anprägung 87 entspricht zumindest
im Wesentlichen einem Außenradius der Spulenanordnung 24.
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Die 4 bis 6 zeigen
die gesamte Magnetbaugruppe 19. Man erkennt, dass der erste
Abschnitt 31 der Kunststoffumspritzung 29 mit
einer Seitenfläche 88 des Bügelelements 39 fluchtet
und dass eine Kante 89 an einer Innenseite des Bügelelements 39 an
den ersten Abschnitt 31 angrenzt. Aus 5 ist
ersichtlich, dass der Spulenträger 21 abragende Rippen 90 aufweist,
welche in die Kunststoffumspritzung 29 hineinragen. In
der gezeigten Ausführungsform sind die Rippen 90 als
so genannte Schmelzrippen ausgeführt, welche beim Umspritzen
der Spulenanordnung 24 mit der Kunststoffumspritzung 29 zumindest
teilweise mit einem Werkstoff (in der gezeigten Ausführungsform
Kunststoff), aus dem die Kunststoffumspritzung 29 gebildet
ist, verschmelzen. Der Spulenträger 21 und die
Kunststoffumspritzung 29 bilden somit zusammen eine Versiegelung,
welche die Spule 23 nach außen abdichtet, so dass
beispielsweise eine Korrosion der Spule 23 aufgrund von
eindringendem Spritzwasser vermieden wird.
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7 zeigt
eine Hochdruckkraftstoffpumpe 93 als Teil eines Kraftstoffsystems 95 einer
Brennkraftmaschine 97. Ein Kraftstoffvorratsbehälter 99 ist über
eine Vorförderpumpe 101 mit der Mengensteuerventileinrichtung 11 verbunden.
Die Mengensteuerventileinrichtung weist die Ventilbaugruppe 17 auf, die
mit der elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 gekoppelt
ist. Die Mengensteuerventileinrichtung 11 ist über
ein als Rückschlagventil ausgeführtes Einlassventil 103 mit
einem Arbeitsraum 105 der Hochdruckkraftstoffpumpe 93 verbunden,
dessen Volumen mittels eines in dem Arbeitsraum 105 hin und
her bewegbaren Pumpenkolbens 107 verändert werden
kann. Der Arbeitsraum 105 ist über ein ebenfalls
als Rückschlagventil ausgeführtes Auslassventil 109 mit
einem Hochdruckspeicher 111 verbunden. An den Hochdruckspeicher 111 ist
ein Einspritzventil 113, das einem Brennraum der Brennkraftmaschine 97 zugeordnet
ist, angeschlossen.
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Beim
Betrieb des Kraftstoffsystems 95 wird Kraftstoff 115 von
der Vorförderpumpe 101 mit einem Vorförderdruck
beaufschlagt. Der Pumpenkolben 107 befindet sich in einer
Hin- und Herbewegung, und der Arbeitsraum 105 wird periodisch
vergrößert und verkleinert. Bei einer Vergrößerung
des Arbeitsraums 105 (Saughub) gelangt Kraftstoff 115 von
der Vorforderpumpe 101 über die zumindest teilweise geöffnete
Mengensteuerventileinrichtung 11 und das ebenfalls geöffnete
Einlassventil 103 in den Arbeitsraum 105. Bei
einem anschließenden Verkleinern des Arbeitsraums 105 (Förderhub)
wird der im Arbeitsraum 105 befindliche Kraftstoff mit
einem Druck beaufschlagt, der so hoch ist, dass das Auslassventil 109 öffnet
und der Kraftstoff 115 in den Hochdruckspeicher 111 gelangt.
Das Einspritzventil 113 führt dem Brennraum der
Brennkraftmaschine 97 zu bestimmten Zeitpunkten geeignete
Mengen an Kraftstoff 115 zu. Um einen Druck im Hochdruckspeicher 111 konstant
zu halten, wird die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 der
Mengensteuerventileinrichtung 11 derart angesteuert, dass
eine Förderrate der Hochdruckpumpe 93 im Mittel
dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 97 zumindest im
Wesentlichen entspricht. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 der
Mengensteuerventileinrichtung 11 und das Einspritzventil 113 werden von
einem nicht gezeigten Steuergerät angesteuert.
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Wie
aus 1 ersichtlich, befindet sich die Mengensteuerventileinrichtung 11 bei
stromloser Spule 23 im geschlossenen Zustand. Wird die
Spule 23 mit einem Strom beaufschlagt, so ergibt sich ein magnetischer
Fluss, der vom Verbindungsstück 15 in das Bügelelement 39 gelangt
und von dort aus zunächst in die Magnethülse 46 und
anschließend in den Magnetanker 45 geleitet wird.
Vom Magnetanker 45 gelangt der magnetische Fluss wieder
zurück zum Verbindungsstück 15. Eine
Drosselung des magnetischen Flusses durch den sich aus dem radialen
Spiel zwischen Bügelelement 39 und Magnethülse 46 ergebenden
Spalt wird zumindest weitgehend dadurch vermieden, dass das Bügelelement 39 an
seiner zweiten Öffnung 73 die doppelte Wandstärke
aufweist. Je höher eine Stromstärke eines durch
die Spule 23 fließenden Stromes ist, desto größer
ist eine in Richtung der Längsachse 35 bezogen
auf 1 nach links auf den Magnetanker 45 einwirkende
Magnetkraft. Je größer die Magnetkraft ist, desto weiter
drückt der Betätigungsstange 43 das Schieberelement 49 entgegen
der Federkraft der Ventilfeder 57 nach links. Das heißt,
durch Einstellen der Stromstärke kann festgelegt werden,
inwieweit das Schieberelement 49 die Steueröffnungen 53 überdeckt.
Es kann also ein Öffnungsgrad der Mengensteuerventileinrichtung 11 eingestellt
werden.
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Bei
der Beaufschlagung der Spule 23 mit dem Strom wird in der
Spule 23 eine ohmsche Verlustleistung in Form von Wärme
freigesetzt, welche von der Spule 23 im Wesentlichen über
das Bügelelement 39 abgeleitet wird. Ein wesentlicher
Teil der Wärme wird im Bereich der Anprägungen 87 von
der Spule 23 in das Bügelelement 39 abgeleitet.
Denn wie aus 6 ersichtlich, ist ein Abstand
zwischen der Spule 23 und dem Bügelelement 39 gerade
in diesem Bereich minimal, so dass sich in diesem Bereich eine maximale
thermische Kopplung der Spule 23 mit dem Bügelelement 39 ergibt.
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Die
gezeigte Ausführungsform der Mengensteuerventileinrichtung 11 weist
eine Mehrzahl vordefinierter Varianten auf, wobei sich die einzelnen
vordefinierten Varianten in der Ausgestaltung der Geometrie des
Steckabschnitts 25 unterscheiden. Im Folgenden wird anhand
der 8 ein Verfahren 200 zur Herstellung einer
Mengensteuerventileinrichtung 11 gemäß einer
bestimmten dieser Varianten beschrieben. Bei diesem Herstellungsverfahren 200 wird
zunächst in einem Schritt 201 ein erstes Werkzeugteil der
Spritzgussform bereitgestellt, das zum Herstellen des ersten Abschnitts 31 und
eines ersten Teils des Übergangsabschnitts 33 der
Kunststoffumspritzung 29 ausgebildet ist. In einem nachfolgenden
Schritt 203 wird für jede vordefinierte Variante,
d. h. für jede spezielle Form des Steckabschnitts 25,
ein zweites Werkzeugteil zur Einformung des Steckabschnitts 25 und
eines zweiten Teils des Übergangsabschnitts 33 in
die Kunststoffumspritzung 29 bereitgestellt. Der Übergangsabschnitt 33 der
Kunststoffumspritzung 29 entspricht hierbei einem Bereich
innerhalb des gesamten Umspritzungswerkzeuges, an welchem die beiden
Werkzeugteile aneinander grenzen. Da die ebene Fläche 37 des Übergangsabschnitts 33 einen größeren
Flächeninhalt hat als die Schattenfläche des Steckabschnitts 25,
können die beiden Werkzeugteile mit Dichtflächen
zum Abdichten der beiden Werkzeugteile gegeneinander versehen werden.
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Anschließend
wird überprüft (Schritt 205), ob an dem
ersten Werkzeugteil das der gewünschten Variante entsprechende
zweite Werkzeugteil angebracht ist und gegebenenfalls (Y) zu einem
Schritt 209 verzweigt. Anderenfalls (N) wird das zweite Werkzeugteil,
sofern es am ersten Werkzeugteil angebracht ist, vom letzteren abgenommen
und das der gewünschten Variante entsprechende zweite Werkzeugteil
an dem ersten Werkzeugteil angebracht (Schritt 207). Danach
wird in einem Schritt 209 eine plattenförmige
Abwicklung des Bügelelements 39 aus der Metallplatte 59 ausgestanzt
und anschließend die rechtwinklig gekrümmten Abschnitte 61 hergestellt,
indem die Abwicklung zu dem Bügelelement 39 gebogen
wird (Schritt 211). Dann wird in einem Schritt 213 die
Spulenanordnung 24 innerhalb des Bügelelements 39 angeordnet,
sodass das Bügelelement 39 die Spulenanordnung 24 an
den gegenüberliegenden Stirnseiten 41 umgreift.
In einem abschließenden Schritt 215 wird die Spulenanordnung 24 unter
Verwendung der Spritzgussform mit der Kunststoffumspritzung 29 umspritzt.
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Zur
Abdichtung eines Raumes, der während des Umspritzvorgangs
von der Spritzgussform und dem Bügelelement 39 begrenzt
wird, kann die Kante 89 und/oder die Seitenfläche 88 des
Bügelelements 39 genutzt werden, d. h. das Umspritzwerkzeug
sitzt während des Umspritzvorgangs auf der inneren Kante 89 und/oder
der Seitenfläche 88 auf, sodass kein flüssiger
Kunststoff zwischen der Spritzgussform und der inneren Kante 89 und/oder
der Seitenfläche 88 durchfließen kann.
Abweichend hiervon kann auch ein Verfahren 200 vorgesehen
werden, das lediglich die Schritte 209, 211, 213 und 215 umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005033634
A1 [0002]