DE102018200848B4

DE102018200848B4 - Elektromagnetisches Schaltventil

Info

Publication number: DE102018200848B4
Application number: DE102018200848.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bleeck; Dmitriy Kogan; Sven Müller; Florian SEIDL
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2025-05-08
Anticipated expiration: 2038-01-20
Also published as: WO2019141585A1; DE102018200848A1

Abstract

Elektromagnetisches Schaltventil (10) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, aufweisend:
- ein Schließelement (20) zum Schließen des Schaltventiles (10) in einer Schließposition;
- einen beweglichen Anker (24), der zum Bewegen des Schließelementes (20) entlang einer Bewegungsachse (23) zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schließelement (20) gekoppelt ist; und
- einen Bewegungsbegrenzungsanschlag (34), der eine Bewegung des Ankers (24) begrenzt; wobei eine Ankeroberfläche (54) des Ankers (24) und eine Anschlagsoberfläche (50) des Bewegungsbegrenzungsanschlags (34) derart ausgebildet sind, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich (56) aufeinandertreffen; und wobei die Ankeroberfläche (54) und/oder die Anschlagsoberfläche (50) aus einem Filamentbündel (66) gebildet ist, wobei die einzelnen Filamente des Filamentbündels (66) mehrere linienförmige Kontaktbereiche (56) zur Verfügung stellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.
In Kraftstoffeinspritzsystemen wird Brennkammern einer Brennkraftmaschine Kraftstoff zumeist mit einem hohen Druck zur Verfügung gestellt, wobei der Druck beispielsweise bei Benzin-Brennkraftmaschinen in einem Bereich von 150 bar bis 400 bar und bei Diesel-Brennkraftmaschinen in einem Bereich von 1500 bar bis 3000 bar liegt. Der Hochdruck in dem jeweiligen Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt. Je höher der Druck, der in dem jeweiligen Kraftstoff erzeugt werden kann, desto geringer sind Emissionen, die während der Verbrennung des Kraftstoffes in Brennkammern entstehen, was insbesondere vor dem Hintergrund vorteilhaft ist, dass eine Verringerung von Emissionen immer stärker gewünscht wird.
Um der Kraftstoffhochdruckpumpe zum Beaufschlagen des Kraftstoffes mit Hochdruck den Kraftstoff dosiert zuführen zu können, ist an der Kraftstoffhochdruckpumpe zumeist ein steuerbares Einlassventil vorgesehen.
Häufig werden hierzu schnellschaltende Magnetventile zur Steuerung des Massenstromes des Kraftstoffes in die Kraftstoffhochdruckpumpe hinein eingesetzt, die als elektromagnetische Schaltventile ausgebildet sind. Diese weisen einen Aktorbereich und einen Ventilbereich auf, wobei in dem Ventilbereich ein Schließelement mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um das Schaltventil zu schließen. Der Aktorbereich sorgt dafür, dass das Schließelement zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition bewegt werden kann. Dazu ist ein bewegliches magnetisches Bauteil, der sogenannte Anker, vorgesehen, der mit dem Schließelement gekoppelt ist und bei einer Bewegung das Schließelement mitnimmt.
Der Anker schlägt zum Begrenzen seiner Bewegung im Betrieb des elektromagnetischen Schaltventiles bei jeder Betätigung des Schaltventiles an einem Bewegungsbegrenzungsanschlag ein und wird dadurch abgebremst. Durch die Bremsbewegung des Ankers und das Einschlagen werden ein Impuls und dadurch ein Körperschall in der Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt.
Bisher wird das Problem der Geräuschentwicklung in der Abbremsphase des Ankers auf den Bewegungsbegrenzungsanschlag durch aufwendige elektrische Ansteuerprofile gelöst, bei der ein Kraftimpuls durch den Aktor kurz vor dem Aufschlag in die entgegengesetzte Schließrichtung eingeleitet wird.
Die DE 10 2014 212 791 A1 offenbart ein elektromagnetisch betätigbares Hochdruckeinspritzventil mit einem Anker, einer sich hauptsächlich entlang einer Schließrichtung erstreckenden Ventilnadel und einem Anschlagelement. Die Ventilnadel ist entlang der Schließrichtung zwischen einer Öffnungsstellung und einer Verschlussstellung bewegbar, wobei in der Verschlussstellung der Ventilnadel der Anker relativ zur Ventilnadel in Richtung des Anschlagelements bewegbar ist, wobei das Anschlagelement an einer dem Anker zugewandten Seite eine Schicht bestehend aus einem viskoelastischen Material aufweist.
Die DE 10 2017 222 448 A1 beschreibt eine Betätigungsvorrichtung in einer Fluidpumpe mit einer Magnetanordnung umfassend zumindest eine Magnetspule und einen Innenpol, und mit einem axial beweglichen Anker, wobei zwischen dem Anker und dem Innenpol eine Rückstellfeder angeordnet ist und der Anker eine Stirnfläche aufweist, die einer Stirnfläche des Innenpols zugewandt ist wobei zwischen der Stirnfläche des Ankers und dem Innenpol ein Dämpfungselement in einer Ausnehmung angeordnet ist und die Ausnehmung einen Hinterschnitt aufweist.
Die Druckschrift DE 10 2016 208 956 A1 offenbart ein elektromagnetisch ansteuerbares Saugventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, das eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen zwischen zwei Endanschlägen hubbeweglichen und mit einem Ventilstößel koppelbaren Anker umfasst. Der Anker ist zumindest abschnittsweise in einer Ausnehmung eines Ventilkörpers aufgenommen, wobei der Ventilkörper einen in die Ausnehmung hineinragenden Ringbund aufweist.
Die Druckschrift DE 101 24 747 A1 offenbart ein Brennstoffeinspritzventil mit einer Ventilnadel und einem an der Ventilnadel angreifenden Anker, der eine dem Ventilsitz abgewandte Ankeranschlagfläche als eine erste Anschlagfläche aufweist. Eine Gegenanschlagfläche weist in einer Ausnehmung ein elastisches Dämpfungselement auf, das über die Ankeranschlagfläche bzw. die Gegenanschlagfläche übersteht.
In der Druckschrift DE 10 2013 220 047 A1 ist ein Magnetschieberventil beschrieben, das ein Ventilgehäuse mit einem Ventilschieber aufweist, der eine Ankerplatte umfasst. Ein Elektromagnet ist derart in dem Ventilgehäuse angeordnet, dass er eine Kraft auf die Ankerplatte ausüben kann, um diese von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage zu verschieben, wobei die Endlagen durch Endanschläge festgelegt werden. An einem Endanschlag oder an einer Seite der Ankerplatte ist ein halboffener, im Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Dämpfungsraum vorgesehen, der durch mindestens eine umlaufende Kante gebildet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes elektromagnetisches Schaltventil bereitzustellen, bei dem eine Geräuschentwicklung im Betrieb auf ein Minimum reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem elektromagnetischen Schaltventil mit den Merkmalskombinationen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein elektromagnetisches Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist ein Schließelement zum Schließen des Schaltventiles in einer Schließposition und einen beweglichen Anker auf, der zum Bewegen des Schließelements entlang einer Bewegungsachse zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schießelement gekoppelt ist. Weiter weist das Schaltventil einen Bewegungsbegrenzungsanschlag auf, der eine Bewegung des Ankers begrenzt. Eine Ankeroberfläche des Ankers und eine Anschlagsoberfläche des Bewegungsbegrenzungsanschlags sind derart ausgebildet, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich aufeinandertreffen. Die Ankeroberfläche und/oder die Anschlagsoberfläche sind aus einem Filamentbündel gebildet.
Das Filamentbündel kann beispielsweise aus einem metallischen Draht oder aus Kunststoffsträngen gebildet sein. Dadurch, dass in einem Filamentbündel Zwischenräume vorliegen, kann dieses Filamentbündel beim Zusammentreffen mit einem sich bewegenden Element unter einem geringen mechanischen Widerstand nachgeben, wobei das sich bewegende Element abgebremst wird. Danach federt das Filamentbündel wieder in seine Ausgangsform zurück.
Dabei stellen die einzelnen Filamente mehrere linienförmige Kontaktbereiche zur Verfügung, sodass auf eine weitere Ausgestaltung der Oberfläche in Form einer speziellen Oberflächenstruktur verzichtet werden kann.
Ein elektromagnetisches Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist ein Schließelement zum Schließen des Schaltventiles in einer Schließposition und einen beweglichen Anker auf, der zum Bewegen des Schließelements entlang einer Bewegungsachse zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schießelement gekoppelt ist. Weiter weist das Schaltventil einen Bewegungsbegrenzungsanschlag auf, der eine Bewegung des Ankers begrenzt. Eine Ankeroberfläche des Ankers und eine Anschlagsoberfläche des Bewegungsbegrenzungsanschlags sind derart ausgebildet, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich aufeinandertreffen. Die Ankeroberfläche und/oder die Anschlagsoberfläche weisen eine Oberflächenstruktur auf, die den linienförmigen Kontaktbereich bei einem Kontakt von Ankeroberfläche und Anschlagsoberfläche bereitstellt. Die Oberflächenstruktur ist aus einem elastischen Werkstoff gebildet und weist in einem senkrecht zu der Bewegungsachse des Schließelementes angeordneten Querschnitt eine Zackenstruktur, insbesondere eine unregelmäßige Zackenstruktur, auf.
Die Zackenstruktur sorgt dafür, dass sich die Oberflächenstruktur bei einem Aufeinanderschlagen des Ankers und des Bewegungsbegrenzungsanschlags plastisch verformen kann, nachgibt, und somit das Aufeinandertreffen von Anker und Bewegungsbegrenzungsanschlag dämpft.
Ein elektromagnetisches Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist ein Schließelement zum Schließen des Schaltventiles in einer Schließposition und einen beweglichen Anker auf, der zum Bewegen des Schließelements entlang einer Bewegungsachse zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schießelement gekoppelt ist. Weiter weist das Schaltventil einen Bewegungsbegrenzungsanschlag auf, der eine Bewegung des Ankers begrenzt. Eine Ankeroberfläche des Ankers und eine Anschlagsoberfläche des Bewegungsbegrenzungsanschlags sind derart ausgebildet, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich aufeinandertreffen. Die Ankeroberfläche und/oder die Anschlagsoberfläche weisen eine Oberflächenstruktur auf, die den linienförmigen Kontaktbereich bei einem Kontakt von Ankeroberfläche und Anschlagsoberfläche bereitstellt.
Die Ankeroberfläche und die Anschlagsoberfläche sind die beiden Bereiche von Anker und Bewegungsbegrenzungsanschlag, die beim Betrieb des elektromagnetischen Schaltventiles, vor allem beim Abbremsen des Ankers, miteinander in Kontakt kommen. Wenn der Kontaktbereich dieser beiden Oberflächen minimal gehalten wird, nämlich in der Form einer Linie, entsteht nur in diesem linienförmigen Kontaktbereich ein Geräusch, das durch das Volumen des Bewegungsbegrenzungsanschlags abgeleitet werden kann. Dadurch kann eine Dämpfung des Körperschalls erzielt werden.
Sofern noch nicht vorgesehen, können sowohl der Anker selbst als auch der Bewegungsbegrenzungsanschlag eine entsprechende Oberflächenstruktur aufweisen. Es ist auch möglich, dass nur eines der beiden Bauteile die Oberflächenstruktur aufweist, welche den linienförmigen Kontaktbereich bereitstellt.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Oberflächenstruktur elastisch verformbar ausgebildet. Dadurch weist die Oberflächenstruktur Federeigenschaften auf, die zu einer Dämpfung des Körperschalles beitragen.
Sofern noch nicht vorgesehen, ist die Oberflächenstruktur vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff gebildet und weist in einem senkrecht zu der Bewegungsachse des Schließelementes angeordneten Querschnitt eine Zackenstruktur, insbesondere eine unregelmäßige Zackenstruktur, auf. Die Zackenstruktur sorgt dafür, dass sich die Oberflächenstruktur bei einem Aufeinanderschlagen des Ankers und des Bewegungsbegrenzungsanschlags plastisch verformen kann, nachgibt, und somit das Aufeinandertreffen von Anker und Bewegungsbegrenzungsanschlag dämpft.
Vorzugsweise ist die Oberflächenstruktur aus einem elastischen Werkstoff gebildet und in einem senkrecht zu der Bewegungsachse des Schließelementes angeordneten Querschnitt konvex ausgebildet. Dabei kann die konvexe Ausbildung eine glatte Oberflächenstruktur aufweisen, es ist jedoch auch möglich, dass die konvexe Ausbildung mit der Zackenstruktur kombiniert gebildet ist. Auch hier erfolgt eine plastische Verformung der Oberflächenstruktur beim Aufeinandertreffen des Bewegungsbegrenzungsanschlages und des Ankers, sodass der Aufschlag abgedämpft werden kann.
Sofern noch nicht vorgesehen, ist die Oberflächenstruktur gemäß einer alternativen Ausführungsform aus einem elastischen Werkstoff gebildet und in einem senkrecht zu der Bewegungsachse des Schließelementes angeordneten Querschnitt keilförmig ausgebildet.
In den beschriebenen Ausführungsformen der Oberflächenstruktur ist die Oberflächenstruktur aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet, der Feder- und somit Dämpfungseigenschaften materialseitig bereitstellt.
Durch eine Änderung des Grundquerschnitts der Oberflächenstruktur, beispielsweise als Zackenstruktur, konvex oder keilförmig kann eine Federrate und somit auch die durch die Oberflächenstruktur bewirkte Dämpfung von der Designseite her eingestellt werden. Durch die jeweilige Form kann erreicht werden, dass eine sich durch die Bremskraft aufbauende Gegenkraft langsamer zunimmt und somit eine geringere Geräuschentwicklung entsteht.
Vorteilhaft ist der Bewegungsbegrenzungsanschlag als ringförmige Scheibe ausgebildet, die als separates Bauteil in einem Führungsabschnitt eines Gehäuseteils des elektromagnetischen Schaltventils zum Führen des Ankers bei seiner Bewegung angeordnet ist. Der Anker schlägt daher zum Abbremsen in eine separat ausgebildete ringförmige Scheibe ein, die entweder die oben beschriebene Oberflächenstruktur aufweist oder direkt als Filamentbündel ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist die ringförmige Scheibe hydraulische Ausgleichsnuten auf. Die Ausgleichsnuten sind an der Anschlagsoberfläche der Scheibe ausgebildet und vermeiden ein hydraulisches Kleben von Anker und Scheibe nach ihrem Kontakt beim Aufschlag.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein elektromagnetisches Schaltventil, bei dem ein Schließelement von einem Anker bewegt wird, wobei der Anker in seiner Bewegung von einem Bewegungsbegrenzungsanschlag abgebremst wird;
2 eine perspektivische Darstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages aus 1, der als ringförmige Scheibe ausgebildet ist;
3 eine weitere perspektivische Darstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages entsprechend 2;
4 eine Querschnittdarstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages aus 2 und 3 in einer ersten Ausführungsform;
5 eine Querschnittdarstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages aus 2 und 3 in einer zweiten Ausführungsform;
6 eine Querschnittdarstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages aus 2 und 3 in einer dritten Ausführungsform; und
7 eine Querschnittdarstellung des Bewegungsbegrenzungsanschlages aus 2 und 3 in einer vierten Ausführungsform.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines elektromagnetischen Schaltventiles 10, das als Einlassventil 12 an einer Kraftstoffhochdruckpumpe 14 einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das elektromagnetische Schaltventil 10 weist einen Ventilbereich 16 und einen Aktorbereich 18 auf, wobei in dem Ventilbereich 16 ein Schießelement 20 mit einem Ventilsitz 22 wechselwirkt, um das Schaltventil 10 in einer Schließposition zu schließen. Ist das Schließelement 20 von dem Ventilsitz 22 abgehoben, befindet sich das Schaltventil 10 in seiner Öffnungsposition.
Das Schließelement 20 wird dabei von dem Aktorbereich 18 entlang einer Bewegungsachse 23 bewegt. Hierzu ist das Schließelement 20 mit einem beweglichen Anker 24 gekoppelt. Neben dem Anker 24 weist der Aktorbereich 18 weiter ein feststehendes Polstück 26 und eine Spule 28 auf.
Wird im Betrieb des Schaltventiles 10 die Spule 28 elektrisch angesteuert, das heißt mit Strom beaufschlagt, entsteht ein Magnetfeld, das einen Magnetkreis bildet. Im Inneren des Magnetkreises befinden sich die beiden relativ zueinander axial beweglichen, magnetischen Bauteile, nämlich der bewegliche Anker 24 und das feststehende Polstück 26. Diese beiden Bauteile sind durch eine Druckfeder 30 beabstandet zueinander angeordnet und werden durch diese Druckfeder 30 auseinandergehalten. Durch das aufgebaute Magnetfeld wird eine Kraft erzeugt, die das Polstück 26 und den Anker 24 zueinander zieht und die Federkraft der Druckfeder 30 überwindet. Dadurch setzt sich der Anker 24 in Bewegung.
Da der Anker 24 mit dem Schließelement 20 gekoppelt ist, nimmt der Anker 24 bei seiner Bewegung das Schließelement 20 mit.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Schaltventil 10 als stromlos offenes Schaltventil 10 ausgebildet, das heißt, die Druckfeder 30 hält im unbestromten Zustand der Spule 28 den Anker 24 auf Abstand zu dem Polstück 26 und somit das Schließelement 20 in seiner Öffnungsposition. Ist demgemäß eine elektrische Ansteuerung der Spule 28 abgeschaltet, drückt die Druckfeder 30 den Anker 24 direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Koppelungselement 32, in die Öffnungsposition zurück.
Die Ausbildung des elektromagnetischen Schaltventils 10 als stromlos offenes Schaltventil 10 ist nur eine beispielhafte Ausführungsform, es ist auch möglich, die Druckfeder 30 entsprechend anders anzuordnen, sodass das Schaltventil 10 als stromlos geschlossenes Schaltventil 10 ausgebildet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform trifft der Anker 24 bei seiner Bewegung in Richtung der Öffnungsposition des Schließelementes 20 auf einen Bewegungsbegrenzungsanschlag 34, der in der vorliegenden Ausführungsform als Scheibe 36 ausgebildet ist, die ein separates Bauteil in einem Gehäuseteil 38 des Schaltventiles 10 bildet, der einen Führungsabschnitt 40 zum Führen des Ankers 24 bei seiner Bewegung ausbildet. Der Bewegungsbegrenzungsanschlag 34, der somit in der statischen Führung des Ankers 24 angeordnet ist, bremst die Abwärtsbewegung des Ankers 24. Durch die Bremsbewegung des Ankers 24 wird ein Impuls und dadurch auch ein Körperschall in der Kraftstoffhochdruckpumpe 14 erzeugt.
Die Steuerung der in die Kraftstoffhochdruckpumpe 14 eingelassenen Kraftstoffmenge über das elektromagnetische Schaltventil 10 erfolgt wie folgt:

Der Kraftstoff tritt über einen Einlass 42 in die Kraftstoffhochdruckpumpe 14 ein. Ein Pumpenkolben 44 bewegt sich innerhalb eines Druckraumes 46 der Kraftstoffhochdruckpumpe 14 oszillierend. Durch eine Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 44 wird in einer Öffnungsposition des Schließelementes 20 der Kraftstoff aus dem Einlass 42 in den Druckraum 46 gesaugt. Bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 44 verbleibt das Schließelement 20 zunächst in der Öffnungsposition, sodass der Kraftstoff in den Einlas 42 zurückgefördert wird. Dies ist als „Reflux“ bekannt.

Soll nun der Kraftstoff nicht in den Einlass 42 zurückrefluxiert werden, sondern in einen Hochdruckbereich 47, beispielsweise ein Rail, gefördert werden, wird das Schließelement 20 durch den Aktorbereich 18 während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 44 in seine Schließposition gebracht. In der Schließposition des Schaltventiles 10 wird ein Einlassquerschnitt geschlossen. Dadurch kann in der verbleibenden Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 44 der Kraftstoff über ein Auslassventil 48 in dem Hochdruckbereich 47 gefördert werden.
Soll die Förderung des Kraftstoffes in den Hochdruckbereich 47 beendet werden, wird die Spule 28 wieder abgeschaltet, und das Schließelement 20 kehrt gemeinsam mit dem Anker 24 in die Ausgangsstellung (Öffnungsposition) zurück. Dabei schlägt der Anker 24 zum Abbremsen seiner Bewegung, die durch die Federkraft der Druckfeder 30 induziert worden ist, in dem Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 ein.
Der Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 ist in der vorliegenden Ausführungsform als separate ringförmige Scheibe 36 ausgebildet, die unterhalb des Ankers 24 in einem Bereich unterhalb der statischen Führung des Ankers 24 montiert ist. Die Scheibe 36 weist eine definierte Dicke im unbelasteten Zustand auf, damit eine definierte Lage des Bewegungsbegrenzungsanschlags 34 in der Ausgangsposition zur Verfügung steht.
Der Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 ist in der vorliegenden Ausführungsform als separat ausgebildete Scheibe 36 vorgesehen, es ist jedoch auch möglich, den Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 direkt in den Führungsabschnitt 40, d. h. integral mit dem Gehäuseteil 38, auszubilden.
Der als ringförmige Scheibe 36 gebildete Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 ist in 2 und 3 jeweils in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Scheibe 36 weist an einer Anschlagsoberfläche 50 hydraulische Ausgleichsnuten 52 auf, die ein hydraulisches Kleben zwischen dem Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 und dem Anker 24 bei Kontakt verhindern.
Um den entstehenden Körperschall, der beim Aufschlagen des Ankers 24 auf den Bewegungsbegrenzungsanschlag 34 entsteht, weiter zu reduzieren, wird vorgeschlagen, eine Ankeroberfläche 54, die beim Aufschlag mit der Anschlagsoberfläche 50 in Kontakt kommt, und die Anschlagsoberfläche 50 derart auszubilden, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich 56 aufeinandertreffen. Dadurch können wirkende Aufschlagskräfte dissipiert werden und der entstehende Körperschall wird verringert.
Die Ankeroberfläche 54 bzw. die Anschlagsoberfläche 50 können jede einzeln oder auch beide eine Oberflächenstruktur 58 aufweisen, die den linienförmigen Kontaktbereich 56 bereitstellt. Beispiele hierfür sind in Querschnittsdarstellungen durch die Scheibe 36 (Position des Querschnittes gezeigt in 3) in den 4 bis 6 gezeigt.
Die Scheibe 36 ist in der ersten Ausführungsform gemäß 4, der zweiten Ausführungsform gemäß 5 und der dritten Ausführungsform gemäß 6 jeweils aus einem elastischen Werkstoff 60 gebildet, so dass auch die Oberflächenstruktur 58 jeweils elastisch verformbar ist.
In der ersten Ausführungsform ist die Oberflächenstruktur 58 als unregelmäßige Zackenstruktur 62 ausgebildet. Treffen Anker 24 und Scheibe 36 nun zusammen, verformt sich die Zackenstruktur 62 plastisch, nimmt so Aufschlagkräfte auf und dämpft diese. Nach dem Aufschlag kehrt die Zackenstruktur 62 in ihre ursprüngliche Form zurück. Die Scheibe 36 weist demgemäß Federeigenschaften auf und kann somit den Aufschlag abdämpfen.
Eine zweite Ausführungsform ist in 5 gezeigt, wo die Scheibe 36 ebenfalls aus einem elastischen Werkstoff 60 gebildet ist und eine konvexe Form 64 aufweist. Allein schon durch die konvexe Form 64 ist hier die Scheibe 36 an der Anschlagsoberfläche 50 plastisch verformbar und kann die Aufschlagkräfte aufnehmen und abdämpfen. Auch sie kehrt nach dem Aufschlag in ihre ursprüngliche konvexe Form 64 zurück. Die konvexe Form 64 kann mit der Zackenstruktur 62 aus der ersten Ausführungsform kombiniert werden.
In einer alternativen dritten Ausführungsform, gezeigt in 6, ist die Scheibe 36 im Querschnitt keilförmig ausgebildet und weist demgemäß eine keilförmige Oberflächenstruktur 58 auf. Die Wirkung der keilförmigen Oberflächenstruktur 58 ist entsprechend der Oberflächenstruktur 58 mit der konvexen Form 64 aus 5. Auch die keilförmige Oberflächenstruktur 58 kann mit der Zackenstruktur 62 aus der ersten Ausführungsform in 4 kombiniert werden.
Eine alternative Möglichkeit zur Ausbildung eines linienförmigen Kontaktbereiches 56 zwischen Anschlagsoberfläche 50 und Ankeroberfläche 54 ist in der Querschnittdarstellung der Scheibe 36 in 7 als vierte Ausführungsform gezeigt.
Hier ist die Scheibe 36 als Filamentbündel 66 ausgebildet und weist beispielsweise einfache metallische Drähte oder Kunststoffstränge auf, die das Filamentbündel 66 bilden. Die einzelnen Filamente des Filamentbündels 66 sind derart angeordnet, dass sich automatisch eine Oberflächenstruktur 58 ergibt, die einen linienförmigen Kontaktbereich 56 zwischen Anschlagsoberfläche 50 und Ankeroberfläche 54 bereitstellt.
Die Oberflächenstruktur 58 bzw. das Filamentbündel 66 können als einzelnes Bauteil, nämlich beispielsweise in Form der ringförmigen Scheibe 36, in dem elektromagnetischen Schaltventil 10 bereitgestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Strukturen integral mit dem Anker 24 selbst bzw. mit dem Gehäuseteil 38 in dem Führungsabschnitt 40 vorzusehen. Der Vorteil dieser Struktur liegt darin, dass einfach eine federnde und dämpfende Struktur bereitgestellt werden kann, die für die Geräuschreduzierung zur Verfügung gestellt wird.

Claims

Elektromagnetisches Schaltventil (10) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, aufweisend: - ein Schließelement (20) zum Schließen des Schaltventiles (10) in einer Schließposition; - einen beweglichen Anker (24), der zum Bewegen des Schließelementes (20) entlang einer Bewegungsachse (23) zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schließelement (20) gekoppelt ist; und - einen Bewegungsbegrenzungsanschlag (34), der eine Bewegung des Ankers (24) begrenzt; wobei eine Ankeroberfläche (54) des Ankers (24) und eine Anschlagsoberfläche (50) des Bewegungsbegrenzungsanschlags (34) derart ausgebildet sind, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich (56) aufeinandertreffen; und wobei die Ankeroberfläche (54) und/oder die Anschlagsoberfläche (50) aus einem Filamentbündel (66) gebildet ist, wobei die einzelnen Filamente des Filamentbündels (66) mehrere linienförmige Kontaktbereiche (56) zur Verfügung stellen.
Elektromagnetisches Schaltventil (10) für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, aufweisend: - ein Schließelement (20) zum Schließen des Schaltventiles (10) in einer Schließposition; - einen beweglichen Anker (24), der zum Bewegen des Schließelementes (20) entlang einer Bewegungsachse (23) zwischen der Schließposition und einer Öffnungsposition mit dem Schließelement (20) gekoppelt ist; und - einen Bewegungsbegrenzungsanschlag (34), der eine Bewegung des Ankers (24) begrenzt; wobei eine Ankeroberfläche (54) des Ankers (24) und eine Anschlagsoberfläche (50) des Bewegungsbegrenzungsanschlags (34) derart ausgebildet sind, dass sie bei einem Kontakt lediglich an wenigstens einem linienförmigen Kontaktbereich (56) aufeinandertreffen; wobei die Ankeroberfläche (54) und/oder die Anschlagsoberfläche (54) eine Oberflächenstruktur (58) aufweist, die den linienförmigen Kontaktbereich (56) bei einem Kontakt von Ankeroberfläche (54) und Anschlagsoberfläche (50) bereitstellt; und wobei die Oberflächenstruktur (58) aus einem elastischen Werkstoff (60) gebildet ist; wobei der Bewegungsbegrenzungsanschlag (34) als ringförmige Scheibe (36) ausgebildet ist, wobei die Scheibe (36) in einem Querschnitt keilförmig ausgebildet ist, so dass die Oberflächenstruktur (58) der Scheibe (36) keilförmig ausgebildet ist.
Elektromagnetisches Schaltventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (58) elastisch verformbar ist.
Elektromagnetisches Schaltventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filamentbündel (66) aus metallischem Draht oder aus Kunststoffsträngen gebildet ist.
Elektromagnetisches Schaltventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Scheibe (36) als separates Bauteil in einem Führungsabschnitt eines Gehäuseteils (38) des elektromagnetischen Schaltventils (10) zum Führen des Ankers (24) bei seiner Bewegung angeordnet ist.
Elektromagnetisches Schaltventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Scheibe (36) hydraulische Ausgleichsnuten (52) aufweist.