Title:
Ventil zum Zumessen eines Fluids
Kind Code:
A1
Abstract:

Ein Ventil (1) dient zum Zumessen eines Fluids und ist insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen ausgestaltet. Das Ventil (1) umfasst einen elektromagnetischen Aktuator (2) und eine mittels eines Ankers des Aktuators (2) betätigbare Ventilnadel (7), die zum Betätigen eines Ventilschließkörpers (8) dient, der mit einer Ventilsitzfläche (9) zu einem Dichtsitz zusammen wirkt. Der Anker (4) weist Durchgangskanäle (26A–26F) auf. Die Durchgangskanäle (26A–26F) münden an Mündungsöffnungen (36A–36F) an eine Stirnseite des Ankers (4). Der Anker (4) ist an der Ventilnadel (7) bewegbar geführt. Ein an der Ventilnadel (7) ortsfest angeordnetes Anschlagelement (15) wirkt so mit den Mündungsöffnungen (36A–36F) der Durchgangskanäle (26A bis 26F) zusammen, das eine Drosselung bezüglich der Durchgangskanäle (26A–26F) erfolgt, wenn sich der Anker (4) mit seiner Stirnseite (17) an dem Anschlagelement (15) befindet.



Inventors:
Buehner, Martin (71522, Backnang, DE)
Boee, Matthias (71640, Ludwigsburg, DE)
Rogler, Philipp (70176, Stuttgart, DE)
Cerny, Stefan (71634, Ludwigsburg, DE)
Abel, Joerg (70839, Gerlingen, DE)
Schaad, Andreas (75433, Maulbronn, DE)
MAIER, Juergen (74354, Ottmarsheim, DE)
Schoenrock, Olaf (70499, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102015215537A
Publication Date:
02/16/2017
Filing Date:
08/14/2015
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE10360330A1N/A2005-07-21
Claims:
1. Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem elektromagnetischen Aktuator (2) und einer mittels eines Ankers (4) des Aktuators (2) betätigbaren Ventilnadel (7), die zum Betätigen eines Ventilschließkörpers (8) dient, der mit einer Ventilsitzfläche (9) zu einem Dichtsitz zusammen wirkt, wobei der Anker (4) zumindest einen Durchströmkanal (26A26F) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Durchströmkanal (26A26F) mit zumindest einer Mündungsöffnung (36A36F) an eine Stirnseite (17) des Ankers (4) mündet, dass der Anker (4) an der Ventilnadel (7) bewegbar geführt ist, dass ein ortsfest an der Ventilnadel (7) angeordnetes Anschlagelement (15) vorgesehen ist und dass das Anschlagelement (15) so mit der zumindest einen Mündungsöffnung (36A36F) des zumindest einen Durchströmkanals (26A26F) zusammen wirkt, dass eine Drosselung bezüglich des zumindest einen Durchströmkanals (26A26F) erfolgt, wenn sich der Anker (4) mit seiner Stirnseite (17) an dem Anschlagelement (15) befindet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Durchströmkanäle (26A26F) mit einem zumindest näherungsweise kreis- oder nierenförmigen Durchströmquerschnitt ausgestaltet ist und/oder dass jede der Mündungsöffnungen (36A36F) zumindest näherungsweise als kreis- oder nierenförmige Mündungsöffnung (36A36F) ausgestaltet ist und/oder dass mehrere Durchströmkanäle (26A26F) vorgesehen sind, deren Mündungsöffnungen (36A36F) umfänglich gleichmäßig verteilt und/oder mit dem gleichen radialen Abstand zu einer Längsachse (10) der Ventilnadel (7) an der Stirnseite (17) des Ankers (4) angeordnet sind, und/oder dass der Anker (4) von einem flüssigen Fluid umgeben ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlagelement (15) Schlitze (37A37J) ausgestaltet sind, die so ausgestaltet sind, dass diese einen gedrosselten Durchfluss bezüglich des zumindest einen Durchströmkanals (26A26F) ermöglichen, wenn sich der Anker (4) mit seiner Stirnseite (17) an dem Anschlagelement (15) befindet.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schlitze (37A37J) bezüglich einer Längsachse (10) der Ventilnadel (7) radial erstrecken.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlagelement (15) Durchgangsöffnungen (45A45J) ausgestaltet sind, die so ausgestaltet sind, dass diese einen gedrosselten Durchfluss bezüglich des zumindest einen Durchströmkanals (26A26F) ermöglichen, wenn sich der Anker (4) mit seiner Stirnseite (17) an dem Anschlagelement (15) befindet.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (45A45J) des Anschlagelements (15) zumindest teilweise als Bohrungen (45A45J) ausgestaltet sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (37A37J) beziehungsweise Durchgangsöffnungen (45A45J) umfänglich gleichmäßig verteilt an dem Anschlagelement (15) angeordnet sind.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (15) eine von der Stirnseite (17) des Ankers (4) abgewandte Außenseite (40) aufweist, die zumindest teilweise kegelförmig ausgestaltet ist, und dass die Schlitze (37A37J) beziehungsweise die Durchgangsöffnungen (45A45J) im Bereich der kegelförmigen Ausgestaltung (40) angeordnet sind.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (15) eine der Stirnseite (17) des Ankers (4) zugewandte Anschlagfläche (16) aufweist und dass die Anschlagfläche (16) zumindest teilweise kegelförmig ausgestaltet ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (15) eine entgegen einer Öffnungsrichtung (24) erfolgende Bewegung des Ankers (4) begrenzt.

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.

Aus der DE 103 60 330 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für eine Brennstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen wirkt, und einen mit der Ventilnadel verbundenen Anker, der von einer Rückstellfeder in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und der mit einer Magnetspule zusammen wirkt. Der Anker ist in einer Ausnehmung eines Aussenpols des Magnetkreises angeordnet und weist einen Bund auf, welcher umfänglich an dem Anker ausgebildet ist. Ein dreieckiger Querschnitt, der an dem Bund ausgeformt ist, ermöglicht eine richtungsabhängige hydraulische Bedämpfung des Ankers. Hierbei ergibt sich eine Bedämpfung der Öffnungsbewegung, während die Schließbewegung ungehindert erfolgen kann. In einer Ventilnadelführung, im Anker und an einem Führungselement verlaufen Brennstoffkanäle. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr zugeführt.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann bei einer Ausgestaltung mit einem Ankerfreiweg eine verbesserte Mehrfacheinspritzfähigkeit bei kurzen Pausenzeiten erreicht werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.

Bei dem Ventil zum Zumessen des Fluids ist der als Magnetanker dienende Anker nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen Anschlägen fliegend gelagert. Hierdurch ergibt sich ein gewisser, eingestellter Ankerfreiweg. Solche Anschläge können durch Anschlaghülsen und/oder Anschlagringe realisiert werden, die Beispiele für ein Anschlagelement darstellen. Zumindest eines dieser Anschlagelemente ist entsprechend der Erfindung modifiziert. Prinzipiell können auch zwei Anschlagelemente vorgesehen sein, die den Anker beidseitig in seiner Bewegung beschränken und die auf gleiche oder verschiedene Weise so modifiziert sind, dass über jedes eine Drosselung bezüglich des zumindest einen Durchströmkanals des Ankers ermöglicht ist, wenn sich der Anker mit seiner Stirnseite beziehungsweise seiner weiteren Stirnseite an dem diesbezüglichen Anschlagelement befindet.

In einer Ausgangsstellung wird der Anker vorzugsweise über zumindest eine Feder im Ruhezustand an einen bezüglich der Ventilnadel ortsfesten Anschlag verstellt, so dass der Anker dort anliegt. Bei der Ansteuerung des Ventils steht dann der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung.

Gegenüber einer festen Verbindung des Ankers mit der Ventilnadel ergibt sich der Vorteil, dass durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Drücken sicher geöffnet werden kann. Dies kann als dynamische mechanische Verstärkung bezeichnet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Entkopplung der beteiligten Massen erfolgt, so dass die resultierenden Anschlagkräfte am Dichtsitz auf zwei Impulse aufgeteilt werden. Speziell kann somit eine geringere Prellerneigung bei hochdynamischen Einspritzventilen durch eine Entkopplung der Massen erzielt werden.

Allerdings ergeben sich spezifische Probleme, die mit der fliegenden Lagerung des Ankers an der Ventilnadel verbunden sind. Beim Schließen des Ventils ergibt sich das Problem, dass der Anker nach dem Auftreffen auf den diesbezüglichen Anschlag konstruktionsbedingt wieder zurückprellen kann, so dass es im Extremfall vorkommen kann, dass der komplette Ankerfreiweg noch einmal durchlaufen wird und der Anker beim darauffolgenden Anschlagen an dem gegenüberliegenden Anschlag noch so viel Energie besitzt, dass die Ventilnadel noch einmal kurzzeitig aus ihrem Sitz gehoben wird. Hierdurch kann eine ungewollte Nacheinspritzung auftreten, die einen erhöhten Verbrauch und erhöhte Schadstoffemissionen zur Folge hat. Auch wenn der Anker beim Zurückprellen nicht den kompletten Ankerfreiweg durchläuft, dann kann er doch einige Zeit benötigen, bis er sich wieder beruhigt und in die Ausgangsstellung gelangt. Erfolg nun vor der endgültigen Beruhigung eine erneute Ansteuerung, was insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen mit kurzen Pausenzeiten zwischen den Einspritzungen von Bedeutung ist, dann ergibt sich keine robuste Ventilfunktion mehr. Es kann beispielsweise sein, dass sich die Anschlagimpulse entsprechend vergrößern oder verringern. Im ungünstigen Fall kann dies zur Folge haben, dass das Ventil gar nicht mehr öffnet, da der Anschlagimpuls hierfür nicht mehr ausreicht.

Je nach Ausgestaltung und Anwendungsfall kann eine Dämpfung des Ankers erzielt werden, indem der Anker in einem flüssigen Fluid angeordnet ist. Hierbei kann eine Dämpfung über einen Ringspalt eingestellt werden, der sich zwischen einer Außenseite des Ankers und einer Innenwand eines Gehäuses des Ventils befindet. Bei solch einer Dämpfung ergibt sich allerdings das Problem, dass diese, selbst wenn sie richtungsabhängig erfolgt, über den gesamten Ankerweg zu einer Dämpfung führt. Die Möglichkeiten solch einer Dämpfung sind daher begrenzt. Durch die Drosselung des Durchflusses durch den zumindest einen Durchströmkanal des Ankers ergibt sich eine vorteilhafte Beeinflussung der Dämpfung, da diese gezielt im Bereich des Anschlagens an dem diesbezüglichen Anschlagelement verstärkt wird.

Je nach Ausgestaltung des Ventils können in vorteilhafter Weise ein oder mehrere Vorteile realisiert werden. In vorteilhafter Weise kann ein Ankerprellen verhindert werden, wodurch insbesondere eine unerwünschte Nacheinspritzung verhindert und eine verbesserte Beruhigung des Ankers erzielt werden kann. Ferner ist eine robustere Mehrfacheinspritzfähigkeit bei kurzen Pausenzeiten realisierbar. Des weiteren können geringere Anschlagimpulse beim Schließen erreicht werden, was einen geringeren Verschleiß am Anker, der Anschlaghülse und dem Ventilsitz zur Folge hat. Dies verringert zum einen denkbare Funktionsänderungen über die Lebensdauer und zum anderen unerwünschte Geräusche. Ferner kann in vorteilhafter Weise ein hydraulisches Kleben verhindert werden.

Bei solch einem hydraulischen Kleben kann der Anker beispielweise ausgehend von seiner Ruhelage an dem diesbezüglichen Anschlag hydraulisch anhaften, was ein verzögertes Lösen bei einer Ansteuerung bedingt. Durch solch ein hydraulisches Kleben können sich auch Variationen im Ansteuerverhalten ergeben, was zu Abweichungen bezüglich der eingespritzten Brennstoffmenge führen kann. Außerdem kann eine Verbesserung der Toleranzempfindlichkeit der Dämpfungslösung erzielt werden.

Der Ventilschließkörper, der von der Ventilnadel betätigt wird, kann einstückig mit der Ventilnadel ausgebildet sein. Der Ventilschließkörper kann als kugelförmiger Ventilschließkörper oder auch auf andere Weise ausgestaltet sein. Das Anschlagelement kann als separates Element ausgeführt sein und auf geeignete Weise mit der Ventilnadel verbunden sein. Beispielsweise kann das Anschlagelement auf die Ventilnadel aufgeschweißt werden. Denkbar ist allerdings auch eine einstückige Ausgestaltung aus dem Anschlagelement und der Ventilnadel.

In Anspruch 2 sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben. Auch durch mehrere als Durchgangsbohrungen ausgestaltete Durchströmkanäle, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind, lässt sich ein vorteilhaftes Strömungsverhalten zur Dämpfung erzielen. Ferner wird durch mehrere Durchströmkanäle vermieden, dass die Drosselung durch eine Drehwinkelstellung zwischen dem Anschlag und dem Anker wesentlich beeinflusst ist.

Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ergibt sich eine vorteilhafte Drosselung des Durchflusses, die zudem geometrisch einfach zu realisieren ist und aufgrund ihrer geometrischen Ausgestaltung auch eine gewisse Flexibilität des Anschlagelements beziehungsweise eine federnde Eigenschaft erzielt, was insbesondere bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 der Fall ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 kann zusätzlich oder alternativ zu einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 oder 4 realisiert werden. Speziell für eine vergleichsweise geringe, durch das Anschlagelement ermöglichte Drosselung ermöglichen Durchgangsöffnungen, insbesondere kreis- beziehungsweise zylinderförmige Durchgangsöffnungen, eine im Bereich der Mündungsöffnungen des Ankers konzentrierte Entfernung von Material am Anschlagelement. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 können die Durchgangsöffnungen zylinderförmig beziehungsweise mit einem kreisförmigen Öffnungsquerschnitt ausgestaltet werden.

Durch eine Anordnung der Schlitze beziehungsweise Durchgangsöffnungen gemäß Anspruch 7 kann in Kombination mit einer ebenfalls gleichmäßigen Verteilung der Durchströmkanäle beziehungsweise deren Mündungen an der Stirnseite des Ankers eine von der relativen Drehwinkelstellung weitgehend unabhängige Beeinflussung der Dämpfung erzielt werden.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 hat den Vorteil, dass insbesondere eine Dicke eines Anschlagbundes des Anschlagelements eingestellt oder optimiert werden kann, um eine gewünschte Dämpfungswirkung zu erzielen.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, dass insbesondere durch eine nach außen ansteigende, schwache Keiligkeit, die im µm-Bereich liegen kann, ein hydraulischer Klebeeffekt verhindert oder zumindest reduziert ist.

Entsprechend der Ausgestaltung nach Anspruch 10 kann speziell der beim Schließen auftretende Rückprelleffekt wirkungsvoll bedämpft werden, ohne dass der Anker über den gesamten Rückstellweg stark gedämpft werden muss.

Somit kann speziell die Dämpfung am Ventilschließkörper nahen Anschlag verbessert werden. Dadurch ergibt sich eine geringere Rückprellhöhe, so dass Ankerpreller vermieden und ungewollte Nacheinspritzungen verhindert sind. Ferner kann eine schnellere Beruhigung des Ankers und damit ein verbessertes Mehrfacheinspritzverhalten erzielt werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass eine richtungsabhängige Dämpfung oder eine richtungsabhängige verstärkte Dämpfung des Ankers erzielt werden kann. Hierbei können auch Anschlagimpulse gedämpft werden, wodurch sich weniger Verschleiß ergibt. Des weiteren kann somit ein hydraulisches Kleben verhindert werden. Es ergibt sich auch eine weitere Verbesserung der Toleranzempfindlichkeit der Dämpfung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 einen Anker und ein Anschlagelement des in 1 dargestellten Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus der in 1 mit II bezeichneten axialen Blickrichtung und

3 den in 2 dargestellten Anker und ein Anschlagelement entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der mehrere solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Als Brennstoff können hierbei flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Einsatz kommen.

Das Ventil 1 weist einen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3 und einen Anker 4 umfasst. Durch Bestromen der Magnetspule 3 wird über ein zumindest teilweise ferromagnetisches Gehäuse 5 und einen Innenpol 6 ein Magnetkreis geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 erfolgt. Über den Anker 4 erfolgt hierbei wiederum eine Betätigung einer Ventilnadel 7. Die Ventilnadel 7 dient hierbei zum Betätigen eines Ventilschließkörpers 8, der mit einer Ventilsitzfläche 9 zu einem Dichtsitz zusammen wirkt. Eine Verstellung der Ventilnadel 7 erfolgt entlang ihrer Längsachse 10.

In der in der 1 dargestellten Ausgangsstellung wird die Ventilnadel 7 über eine Rückstellfeder 11 in ihrer Ausgangsstellung gehalten und mit dem Ventilschließkörper 8 gegen die Ventilsitzfläche 9 beaufschlagt. Der Ventilschließkörper 8 kann kugel- oder teilkugelförmig ausgestaltet sein. Der Ventilschließkörper 8 kann auch auf andere Weise ausgestaltet sein.

An der Ventilnadel 7 ist ortsfest ein Anschlagelement 15 angeordnet. An dem Anschlagelement 15 ist eine Anschlagfläche 16 ausgebildet, die einer Stirnseite 17 des Ankers 4 zugewandt ist.

Ferner ist ein weiteres Anschlagelement 18 vorgesehen, das ebenfalls ortsfest bezüglich der Ventilnadel 7 ist und an dem eine weitere Anschlagfläche 19 ausgebildet ist. Des weiteren ist an dem Innenpol 6 auch eine Anschlagfläche 20 ausgebildet. Die Anschlagfläche 20 des Innenpols 6 und die weitere Anschlagfläche 19 des weiteren Auflageelements 18 sind einer weiteren Stirnseite 21 des Ankers 4 zugewandt, die von der Stirnseite 17 abgewandt ist.

In der Ausgangsstellung ruht der Anker 4 an der Anschlagfläche 16 des Anschlagelements 15. Hierbei wird der Anker 4 über eine Ankerfreiwegfeder 22 an dem Anschlagelement 15 gehalten. Bei der Bestromung der Magnetspule 3 wird der Anker 4 in einer Öffnungsrichtung 24 beschleunigt. Nach Durchlaufen eines Ankerfreiwegs 14 schlägt der beschleunigte Anker 4 an der weiteren Anschlagfläche 19 des weiteren Anschlagelements 18 an und hebt dadurch die Ventilnadel 7 aus ihrem Sitz. Anschließend bewegen sich der Anker 4 und die Ventilnadel 7 gemeinsam weiter in der Öffnungsrichtung 24, bis der Anker 4 an der Anschlagfläche 20 des Innenpols 6 anschlägt. Hierbei kann es gegebenenfalls zu einem gewissen Durchschwingen der Ventilnadel 7 kommen, das durch die Träger der Ventilnadel 7 bedingt ist.

Zum Schließen des Ventils 1 wird die Bestromung der Magnetspule 3 abgeschaltet, so dass der Anker 4 durch die Rückstellfeder 11 entgegen der Öffnungsrichtung 24 verstellt wird. Dann schlägt die Ventilnadel 7 mit ihrem Ventilschließkörper 8 an der Ventilsitzfläche 9 an. Darauffolgend schlägt der Anker 4 an der nun bezüglich des Gehäuses 5 stehenden Anschlagfläche 16 an. Prinzipiell besteht hierbei das Problem eines Rückprellens, bei dem der Anker 4 wieder in der Öffnungsrichtung 24 den Ankerfreiweg 14 durchläuft und im ungünstigen Fall an dem weiteren Anschlagelement 18 anschlägt und das Ventil 1 nochmals öffnet.

Um solch ein Rückprellen zu verhindern, ist eine Dämpfung des Ankers 4 vorgesehen. Hierbei ist eine vorteilhafte Dämpfung des Ankers 4 realisiert, die zum einen ein schnelles Öffnen und Schließen erlaubt, aber zum anderen auch ein Rückprellen verhindert, was in diesem Ausführungsbeispiel anhand des Anschlagelements 15 beschrieben ist.

Das gesamte Ventil 1 ist gemäß einer bevorzugten Ausführung mit einem Brennstoff gefüllt. Da hierbei ein selektives Füllen von Räumen nicht vorgesehen ist, ist somit auch der Raum 25 mit dem Brennstoff gefüllt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung gilt dies entsprechend auch für andere Fluide.

Ein Raum 25 innerhalb des Gehäuses 5, in dem der Anker 4 angeordnet ist, ist generell mit einem flüssigen Fluid gefüllt. Gemäß der bevorzugten Ausführungen handelt es sich bei diesem flüssigen Fluid, bei dem es sich gegebenenfalls um einen flüssigen Brennstoff handelt, um das Fluid, das an den Dichtsitz geführt wird.

Anzumerken ist aber, dass bei einer prinzipiell möglichen, aber weiter abgewandelten Ausgestaltung, die insbesondere dann denkbar ist, wenn ein gasförmiges Fluid zugemessen wird, in dem Raum 25 auch ein anderes geeignetes flüssiges Fluid vorgesehen sein kann, um die hydraulische Dämpfung zu erzielen.

Der Anker 4 weist mehrere Durchströmkanäle 26A bis 26F auf, die mit geeigneten Durchströmquerschnitten ausgestaltet sind. Die Durchströmquerschnitte können hierbei kreis- oder nierenförmig oder auch mit einer anderen Geometrie ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Durchströmkanäle 26A bis 26F als Durchgangsbohrungen 26A bis 26F mit kreisförmigen Durchströmquerschnitten ausgebildet. Die Durchgangsbohrungen 26A bis 26F sind in einer geeigneten Anzahl und Anordnung in dem Anker 4 ausgestaltet, wobei über diese ein Ventilsitzflächen ferner Teilraum 27 des Raums 25 mit einem Ventilsitzflächen nahen Teilraum 28 verbunden ist. Außerdem ist zwischen einer Außenseite 29 des Ankers 4 und einer Innenwand 30 des Gehäuses 5 ein Ringspalt 31 ausgebildet, über den ebenfalls eine Verbindung zwischen den Teilräumen 27, 28 besteht.

Bei einer Bewegung des Ankers 4 im Raum 25 kommt es zu einer Verdrängung von flüssigem Fluid, so dass dieses über den Ringspalt 31 und die Durchgangsbohrungen 26A bis 26F strömt. Dadurch ist eine Dämpfung des Ankers 4 realisiert. Allerdings wirkt diese Dämpfung auch einer Beschleunigung des Ankers 4 entgegen, wodurch auch das Ansprechverhalten des Ventils 1 gedämpft ist. Dies gilt auch, wenn eine richtungsabhängige Dämpfung realisiert wird, beispielsweise durch eine Modifikation an der Außenseite 29 des Ankers 4, da diese dann für die entsprechende Richtung über den gesamten Ankerfreiweg 14 wirksam ist. Obwohl solche und ähnliche Maßnahmen zur Dämpfung des Ankers 4 bei einer Ausgestaltung des Ventils 1 zum Einsatz kommen können, ist aus diesen Gründen und zur Vermeidung diesbezüglicher Nachteile eine weitere Form der Dämpfung realisiert.

Am Anschlagelement 15 ist ein Anschlagbund 35 ausgestaltet, der sich radial in oder über einen Bereich erstreckt, wo an dem Anker 4 Mündungsöffnungen 36A bis 36F der Durchgangsbohrungen 26A bis 26F vorgesehen sind, die vorzugsweise kreis- oder nierenförmig ausgestaltet sind. Der Anschlagbund 35 ist hierbei als geschlitzter Anschlagbund 35 ausgestaltet. Hierbei sind in diesem Ausführungsbeispiel Schlitze 37A bis 37J vorgesehen, wie es auch in der 2 gezeigt ist.

Wenn sich der Anker 4 mit seiner Stirnseite 17 direkt an oder in der Nähe des Anschlagelements 15 befindet, dann erfolgt durch den geschlitzten Anschlagbund 35 eine Drosselung bezüglich der Durchgangsbohrungen 26A bis 26F. Somit wird unter anderem kurz bevor der Anker 4 an dem Anschlagelement 15 anschlägt, eine stärkere Dämpfung erzielt. Wenn der Anker 4 hingegen zum Öffnen des Ventils 1 in der Öffnungsrichtung 24 beschleunigt wird, dann ist diese Dämpfungswirkung über einen großen Teil des Ankerfreiwegs 14 nicht wirksam, so dass ein gutes Ansprechverhalten besteht.

Außerdem ist die der Stirnseite 17 des Ankers 4 zugewandte Anschlagfläche zumindest in einem Teil 38 kegelförmig ausgestaltet, was in der Detailzeichnung der 1 durch einen ((wie üblich) nicht maßstabsgetreuen) Winkel 39 veranschaulicht ist. Die nach außen ansteigende, schwache Keiligkeit kann sich hierbei im µm-Bereich befinden. Durch diese Keiligkeit wird unter anderem beim Ansprechen ein stärkeres hydraulisches Kleben des Ankers 4 an dem Anschlagelement 15 verhindert.

Ferner weist das Anschlagelement 15 eine von der Stirnseite 17 des Ankers 4 abgewandte Außenseite 40 auf, die zumindest in einem Teil 41 kegelförmig ausgestaltet ist. Die Schlitze 37A bis 37J sind im Bereich (Teil) 41 der kegelförmigen Ausgestaltung 41 angeordnet. Durch die reduzierte Materialstärkung und/oder die Schlitzung wird auch eine Flexibilität des Anschlagelements 15 verbessert. Hierdurch kann gegebenenfalls auch eine gewisse mechanische Dämpfung, die in der Regel aber untergeordnet ist, erzielt werden.

2 zeigt den Anker 4 und das Anschlagelement 15 des in 1 dargestellten Ventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der in 1 mit II bezeichneten Blickrichtung. Über eine Schlitzbreite 42 zwischen den einzelnen Schlitzen 37A bis 37J ist hierbei eine Anpassung der hydraulischen und mechanischen Dämpfungswirkung möglich. Durch eine mechanische Flexibilität kann beim Anprallen gegebenenfalls auch eine mechanische Kontaktdauer verlängert werden. Dadurch wird ein Anschlagimpuls oder Impulsübertrag zeitlich in die Länge gezogen und abgeschwächt. Hierbei kann auch eine verbesserte Toleranzempfindlichkeit erzielt werden. Somit ist ein dynamisches Angleichen der Flächen für eine optimale hydraulische und eine in der Regel aber untergeordnete mechanische Dämpfung möglich.

Die Ausgestaltung und Anordnung der Schlitze 37A bis 37J in Bezug auf die Durchgangsbohrungen 26A bis 26F des Ankers 4 kann so vorgegeben sein, dass sich unabhängig von der jeweiligen Drehwinkelstellung zwischen dem Anschlagelement 15 und dem Anker 4 ein gleichbleibendes Dämpfungsverhalten ergibt.

2 zeigt einen Anker 4 und ein Anschlagelement 15 des in 1 dargestellten Ventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind anstelle der Schlitze 37A bis 37J als Bohrungen 45A bis 45J ausgebildete Durchgangsöffnungen 45A bis 45J vorgesehen. Die Bohrungen 45A bis 45J sind hierbei in dem kegelförmigen Teil 41 der Außenseite 40 angeordnet. Über die Bohrungen 45A bis 45J kann gezielt im Bereich der Mündungsöffnungen 36A bis 36F ein Durchgang für das flüssige Fluid durch das Anschlagelement 15 geschaffen werden. Hierdurch kann die verbleibende Anschlagfläche 16 optimal groß sein.

Somit wird durch entsprechende Schlitze 37A bis 37J und/oder Durchgangsbohrungen 26A bis 26F in dem Anschlagelement 15 und die gleichzeitige teilweise Überdeckung der Mündungsöffnungen 36A bis 36F der Durchgangsbohrungen 26A bis 26F des Ankers 4 eine hubabhängige Dämpfungswirkung am Anker 4 erzielt. Wenn sich der Anker 4 beim Schließen dem geschlitzten Anschlagelement 15 nähert, werden die Durchgangsbohrungen 26A bis 26F des Ankers 4 bis auf den durch das Anschlagelement 15 gewährleisteten freien Querschnitt, insbesondere dem Querschnitt der Schlitze 37A bis 37J oder der Bohrungen 45A bis 45J im Bereich der Mündungsöffnungen 36A bis 36F, verschlossen, die Strömung des flüssigen Fluids durch die Durchgangsbohrungen 26A bis 26F des Ankers 4 wird gedrosselt und die Ankerbewegung wird dadurch gedämpft. Über die Auslegung der Schlitze 37A bis 37J und/oder der Bohrungen 45A bis 45J oder anderer Durchgangsöffnungen 45A bis 45J des Anschlagelements 15 sowie der Keiligkeit und auch der Dicke des Anschlagbundes 35 lässt sich die gewünschte Dämpfungswirkung einstellen oder optimieren.

Somit kann das Anschlagelement 15 auf geeignete Weise gestaltet werden, um den Anker 4 beim Schließen in verbesserter Weise zu dämpfen und dadurch ein Rückprellen zu verhindern oder zumindest zu vermindern. Eine entsprechende Ausgestaltung ist auch an dem weiteren Anschlagelement 18 möglich. Somit ist eine Verbesserung der hydraulischen Dämpfung sowie eine Vergrößerung der Anschlagfläche 20 möglich. Ein damit prinzipiell verbundenes, temperaturabhängiges Kleben sowie stärkere Empfindlichkeiten bezüglich Toleranzen und Verkippungen können unter anderem durch die Keiligkeit beziehungsweise die konische Ausgestaltung in dem Teil 38 der Anschlagfläche 16 und dem Teil 41 der Außenseite 40 des Anschlagelements 15 vermieden werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Schlitze 37A bis 37J in radialer Richtung. Ferner haben die Bohrungen 45A bis 45J den gleichen radialen Abstand zu der Längsachse 10 der Ventilnadel 7. Je nach Anwendungsfall können jedoch auch andere Ausgestaltungen realisiert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 10360330 A1 [0002]