WO/1992/014924 | FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
JPH09209867 | FUEL INJECTOR |
JP2003293903 | FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
KOLB STEFAN (DE)
LANDENBERGER TOBIAS (DE)
HEBER HANS (DE)
US20050132572A1 | 2005-06-23 | |||
GB922034A | 1963-03-27 | |||
EP1477666A1 | 2004-11-17 | |||
DE102011003172A1 | 2012-07-26 |
Ansprüche 1 . Ventil (14), insbesondere Kraftstoffzumesseinheit (15), umfassend - einen Ventilzylinder (16), - einen innerhalb des Ventilzylinders (16) zwischen einer Schließstellung und Öffnungsstellung beweglichen Ventilkolben (17), so dass in der Schließstellung das Ventil (14) geschlossen und in der Öffnungsstellung das Ventil (14) geöffnet ist, - ein mit dem Ventilkolben (17) verbundenes elastisches Ventilelement (37), insbesondere Ventilfeder (38), mit welcher auf den Ventilkolben (17) eine Kraft aufbringbar ist, die entgegengesetzt zu einer von einem Elektromagneten (40) auf den Ventilkolben (17) aufbringbaren Kraft ist, so dass der Ventilkolben (17) mittels der von dem elastischen Ventilelement (37) und dem Elektromagneten (40) auf den Ventilkolben (17) aufgebrachten Kraft zwischen der Schließstellung der Öffnungsstellung bewegbar ist, - den Elektromagneten (40) mit einer Spule (41 ) zum Bewegen des Ventilkolbens (17), - einen beweglichen Anker (42), welcher in mechanischer Wirkverbindung mit dem Ventilkolben (17) steht, zum Bewegen des Ventilkolbens (17), - ein Kunststoffgehäuse (18), welches radial außerhalb der Spule (41 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (18) zusätzlich radial innerhalb der Spule (41 ) ausgebildet ist. 2. Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (18) ein radial außerhalb der Spule (41 ) ausgebildetes Außenteil (44) und ein radial innerhalb der Spule (41 ) ausgebildetes Innenteil (45) umfasst und das Innenteil (45) und Außenteil (44) einteilig ausgebildet sind, insbesondere das Innenteil (45) radial zwischen dem Anker (42) und der Spule (41 ) angeordnet ist. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (42), insbesondere unmittelbar, an dem Innenteil (45) des Kunststoffgehäuses (18) gelagert ist. 4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einer radialen Innenseite des Innenteils (45) eine Lagerschicht (46), z. B. eine Lagerfolie (47), insbesondere eine PTFE-Folie (47), befestigt ist zur Lagerung des Anker (42) an dem Innenteil (45) des Kunststoffgehäuses (18). 5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (42) ausschließlich an dem Innenteil (45) des Kunststoffgehäuses (18) gelagert ist. 6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) eine Metallhülse (48) umfasst, welche vorzugsweise radial außerhalb der Spule (41 ) angeordnet ist, zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten (40). 7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) eine, vorzugsweise ringförmige, Metallscheibe (49) umfasst, welche vorzugweise axial außerhalb der Spule (41 ) angeordnet ist, zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten (40). 8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (41 ) und/oder die Metallhülse (48) und/oder die Metallscheibe (49) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von dem Kunststoffgehäuse (18) umschlossen sind. 9. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spule (41 ) und dem Anker (42) in radialer Richtung Innenteil (45) des Kunststoffgehäuses (18) und vorzugsweise die Lagerschicht (46) an dem Innenteil (45) angeordnet sind. 10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) einen Ventilzylinder (16) mit einer Kolbenbohrung (50) umfasst und in der Kolbenbohrung (50) der Ventilkolben (17) beweglich zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung gelagert ist und/oder an dem Anker (42) ein Ankerstößel (43) befestigt ist und der Ankerstößel (43) auf dem Ventilkolben (17) aufliegt und/oder der Ventilkolben (17) koaxial zu dem Anker (42) angeordnet ist und/oder der Anker (42) radial innerhalb der Spule (41 ) angeordnet ist. 1 1 . Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) eine Zulauföffnung (51 ) für das Fluid und eine Ablauföffnung (52) für das Fluid umfasst und die Zulauföffnung (51 ) und Ablauföffnung (52) an dem Ventilzylinder (16) ausgebildet sind. 12. Ventil nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem fiktiven Schnitt (55) senkrecht zu einer Längsachse (58) des Ankers (42), bei welchem der fiktive Schnitt (55) sowohl die Spule (41 ) als auch den Anker (42) schneidet, das Ventil (14) in einen ersten fiktiven Teil (56) ohne dem Ventilzylinder (16) und in einen zweiten fiktiven Teil mit dem Ventilzylinder (16) unterteilt ist und an dem ersten fiktiven Teil (56) keine gesonderte Dichtung (60), insbesondere keine elastische Ringdichtung (60), zur Abdichtung der Spule (41 ) bezüglich des Fluides, insbesondere Kraftstoff, ausgebildet ist und vorzugsweise an dem zweiten fiktiven Teil (57) eine Dichtung (60) zwischen dem Kunststoffgehäuse (18) und dem Ventilzylinder (16) ausgebildet ist. 13. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kunststoffgehäuse (18), insbesondere einteilig, ein Flanschring (63) zur Befestigung des Ventils (14) ausgebildet ist und/oder das gesamte Kunststoffgehäuse (18) einteilig, insbesondere mittels Spritzgießen aus thermoplastischen Kunststoff, ausgebildet ist. 14. Hochdruckeinspritzsystem (36) für einen Verbrennungsmotor (39), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend - eine Hochdruckpumpe (1 ), - einer Kraftstoffzumesseinheit, - eine Vorförderpumpe (35), - ein Hochdruck-Rail (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzumesseinheit gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. 15. Hochdruckeinspritzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilzylinder (16) der Kraftstoffzumesseinheit (15) wenigstens teilweise innerhalb eines Gehäuse (8) der Hochdruckpumpe (1 ) angeordnet ist. |
Titel
Kraftstoffzumesseinheit für ein Hochdruckeinspritzsvstem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 und ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Stand der Technik
In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem
Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe werden Vorförderpumpen, z. B. eine Zahnrad- oder
Drehschieberpumpe, verwendet, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe.
Als Hochdruckpumpen werden unter anderem Kolbenpumpen eingesetzt. In einem Gehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Radial dazu sind Kolben in einem Zylinder angeordnet. Auf der Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken liegt eine Laufrolle mit einer Rollen-Rollfläche auf, die in einem Rollenschuh gelagert ist. Der Rollenschuh ist mit dem Kolben verbunden, so dass der Kolben zu einer oszillierenden Translationsbewegung gezwungen ist. Eine Feder bringt auf den Rollenschuh eine radial zu der Antriebswelle gerichtet Kraft auf, so dass die Laufrolle in ständigen Kontakt zu der Antriebswelle steht. Die Laufrolle steht mit der Rollen-Rollfläche an einer Wellen-Rollfläche als Oberfläche der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken in Kontakt mit der Antriebswelle. Die Laufrolle ist mittels eines Gleitlagers in dem Rollenschuh gelagert.
Eine Kraftstoffzumesseinheit steuert und/oder regelt den von der
Hochdruckpumpe geförderten Volumenstrom an Kraftstoff. Innerhalb eines Gehäuses aus Kunststoff ist ein Elektromagnet mit einer Spule und innerhalb der Spule ein Anker angeordnet. An dem Anker ist ein Ankerstößel befestigt, so dass mit dem Ankerstößel und einer Ventilfeder ein Ventilkolben innerhalb eines Ventilzylinders zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegt werden kann. Ein Stahlgehäuse dient zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten. Der Anker ist mit zwei gesonderten Lagerungen gelagert. Darüber hinaus ist in einem fiktiven Schnitt senkrecht zu einer
Längsachse des Ankers, bei welchem der fiktive Schnitt sowohl die Spule als auch den Anker schneidet, die Kraftstoffzumesseinheit in einen ersten fiktiven Teil ohne dem Ventilzylinder und in einen zweiten fiktiven Teil mit dem
Ventilzylinder unterteilt ist und an dem ersten fiktiven Teil ist eine Dichtung zur Abdichtung der Spule bezüglich des Kraftstoffes ausgebildet. Aufgrund dieser Dichtung und der erforderlichen beiden gesonderten Lagerungen ist die
Kraftstoffzumesseinheit in der Herstellung aufwendig und teuer.
Die DE 10 2009 026 596 A1 zeigt eine Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides, insbesondere Kraftstoff, umfassend eine Antriebswelle, wenigstens einen Kolben, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des Kolbens, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar oder unmittelbar auf dem wenigstens einen Nocken abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine
Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist.
Aus der DE 10 201 1 003 172 A1 ist eine Kraftstoffzumesseinheit für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Eine
Hochdruckpumpe ist mit der Kraftstoffzumesseinheit verschalten, wobei die Zumesseinheit ein von einem Elektromagneten betätigtes Regelventil aufweist und das Regelventil einen gegen die Kraft einer Druckfeder von einem
Ankerbolzen des Elektromagneten verstellbaren Ventilkolben zur Steuerung einer Steueröffnung aufweist. Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung Erfindungsgemäßes Ventil, insbesondere Kraftstoffzumesseinheit, umfassend einen Ventilzylinder, einen innerhalb des Ventilzylinders zwischen einer
Schließstellung und Öffnungsstellung beweglichen Ventilkolben, so dass in der Schließstellung das Ventil geschlossen und in der Öffnungsstellung das Ventil geöffnet ist, ein mit dem Ventilkolben verbundenes elastisches Ventilelement, insbesondere Ventilfeder, mit welcher auf den Ventilkolben eine Kraft, insbesondere Druckkraft, aufbringbar ist, die entgegengesetzt zu einer von einem Elektromagneten auf den Ventilkolben aufbringbaren Kraft ist, so dass der Ventilkolben mittels der von dem elastischen Ventilelement und dem
Elektromagneten auf den Ventilkolben aufgebrachten Kraft, insbesondere Druckkraft, zwischen der Schließstellung der Öffnungsstellung bewegbar ist, den
Elektromagneten mit einer Spule zum Bewegen des Ventilkolbens, einen beweglichen Anker, welcher in mechanischer Wirkverbindung mit dem
Ventilkolben steht, zum Bewegen des Ventilkolbens, ein Kunststoffgehäuse, welches radial außerhalb der Spule ausgebildet ist, wobei das Kunststoffgehäuse zusätzlich radial innerhalb der Spule ausgebildet ist. Aufgrund der Ausbildung des Kunststoffgehäuses auch radial innerhalb der Spule kann auch der bewegliche Anker des Elektromagneten an dem Kunststoffgehäuse gelagert werden und die Spule kommt nicht in Kontakt mit dem Fluid, insbesondere Kraftstoff.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Kunststoffgehäuse ein radial außerhalb der Spule ausgebildetes Außenteil und ein radial innerhalb der Spule ausgebildetes Innenteil und das Innenteil und Außenteil sind einteilig ausgebildet, insbesondere ist das Innenteil radial zwischen dem Anker und der Spule angeordnet. Das Außenteil und das Innenteil können damit beim Spritzgießen besonderes einfach und preiswert einteilig in einem Spritzgusswerkzeug aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Anker, insbesondere unmittelbar, an dem Innenteil des Kunststoffgehäuses gelagert. In einer weiteren Ausgestaltung ist an einer radialen Innenseite des Innenteils eine Lagerschicht, z. B. eine Lagerfolie, insbesondere eine PTFE-Folie, befestigt zur Lagerung des Ankers an dem Innenteil des Kunststoffgehäuses. Zweckmäßig wird die, vorzugsweise dünne, Lagerschicht als Bestandteil des
Kunststoffgehäuses betrachtet, so dass der Anker mit der Lagerschicht unmittelbar an dem Kunststoffgehäuse gelagert ist, d. h. radial zwischen dem Kunststoffgehäuse mit Lagerschicht und dem Anker kein anderes Bauteil angeordnet ist. Insbesondere dient die Lagerschicht nur zur Lagerung des Ankers aus Metall an dem Kunststoffgehäuse aus Kunststoff, weil ein Kontakt bzw. eine Auflage des Ankers aus Metall auf dem Kunststoffgehäuse im Regelfall keine ausreichende Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aufweist.
In einer ergänzenden Variante ist der Anker ausschließlich an dem Innenteil des Kunststoffgehäuses gelagert. In vorteilhafter Weise ist damit keine gesonderte Lagerung für den Anker erforderlich, da das Kunststoffgehäuse zusätzlich neben der Gehäusefunktion auch die Lagerfunktion für den Anker übernimmt.
In einer weiteren Variante umfasst das Ventil eine Metallhülse, welche
vorzugsweise radial außerhalb der Spule angeordnet ist, zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Ventil eine, vorzugsweise ringförmige, Metallscheibe, welche vorzugweise axial außerhalb der Spule angeordnet ist, zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten.
In einer ergänzenden Ausführungsform sind die Spule und/oder die Metallhülse und/oder die Metallscheibe wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von dem Kunststoffgehäuse umschlossen. Bei einem vollständigen Umschließen der Spule und/oder der Metallhülse und/oder der Metallscheibe sind diese
Komponenten bezüglich des Fluides abgedichtet und außerdem ist kein, auch bei einem nur teilweise Umschießen, Befestigungsmittel für diese Komponenten erforderlich, so dass das Kunststoffgehäuse auch die Funktion eines
Befestigungsmittels für diese Komponenten übernimmt. In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind zwischen der Spule und dem Anker in radialer Richtung nur das Innenteil des Kunststoffgehäuses und vorzugsweise die Lagerschicht an dem Innenteil angeordnet.
In einer weiteren Variant ist umfasst Ventil einen Ventilzylinder mit einer Kolbenbohrung und in der Kolbenbohrung ist der Ventilkolben beweglich zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung gelagert und/oder an dem Anker ist ein Ankerstößel befestigt und der Ankerstößel liegt auf dem Ventilkolben auf und/oder der Ventilkolben ist koaxial zu dem Anker angeordnet und/oder der Anker ist radial innerhalb der Spule und/oder innerhalb einer Magnethülse angeordnet.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Ventil eine Zulauföffnung für das Fluid und eine Ablauföffnung für das Fluid und die Zulauföffnung und Ablauföffnung sind an dem Ventilzylinder ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in einem fiktiven Schnitt senkrecht zu einer Längsachse des Ankers, bei welchem der fiktive Schnitt sowohl die Spule als auch den Anker schneidet, das Ventil in einen ersten fiktiven Teil ohne dem Ventilzylinder und in einen zweiten fiktiven Teil mit dem Ventilzylinder unterteilt und an dem ersten fiktiven Teil ist keine gesonderte Dichtung, insbesondere keine elastische Ringdichtung, zur Abdichtung der Spule bezüglich des Fluides, insbesondere Kraftstoff, ausgebildet und vorzugsweise ist an dem zweiten fiktiven Teil eine Dichtung zwischen dem Kunststoffgehäuse und dem
Ventilzylinder ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise ist damit an dem fiktiven ersten Teil keine gesonderte Dichtung erforderlich, weil insbesondere die Spule vollständig von dem Kunststoffgehäuse umschlossen und damit bezüglich des Fluides abgedichtet ist, so dass kein Fluid zu der Spule gelangen kann.
Zweckmäßig ist an dem Kunststoffgehäuse, insbesondere einteilig, ein
Flanschring zur Befestigung des Ventils ausgebildet und/oder das gesamte Kunststoffgehäuse ist einteilig, insbesondere mittels Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff, ausgebildet. Das Kunststoffgehäuse mit der Funktionen zum Befestigen des Ventils kann damit preiswert und zuverlässig hergestellt werden. In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Ventil wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff. Metall ist ein besonders beständiges und dauerhaftes Material für die Herstellung des Ventils. Kunststoff weist in vorteilhafter Weise ein geringes Gewicht auf, so dass dadurch das Ventil über ein geringes Gewicht verfügt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoff um einen glasfaserverstärkten und/oder thermoplastischen Kunststoff. Vorzugsweise bestehen der
Ventilzylinder und/oder das Kunststoffgehäuse und/oder der Ventilkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff.
In einer weiteren Variante ist eine axiale Richtung parallel zu der Längsachse und Bewegungsachse des Ankers ausgerichtet.
Vorzugsweise ist eine radiale Richtung senkrecht zu der Längsachse und Bewegungsachse des Ankers ausgerichtet.
Erfindungsgemäßes Hochdruckeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe, eine Kraftstoffzumesseinheit, eine Vorförderpumpe, ein Hochdruck-Rail, wobei die Kraftstoffzumesseinheit als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Kraftstoffzumesseinheit ausgebildet ist.
In einer weiteren Variante ist der Ventilzylinder der Kraftstoffzumesseinheit wenigstens teilweise innerhalb eines Gehäuse der Hochdruckpumpe angeordnet.
In einer ergänzenden Variante wird der Volumenstrom des von der
Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffes während des Betriebes des Verbrennungsmotors gesteuert und/oder geregelt, indem mit der Zumesseinheit die Strömungsquerschnittsfläche eines Strömungskanales von der Vorförderpumpe zu der Hochdruckpumpe gesteuert und/oder geregelt wird.
Der von der Hochdruckpumpe erzeugbare Druck in dem Hochdruck-Rail liegt beispielsweise im Bereich von 1000 bis 3000 bar z. B. für Dieselmotoren oder zwischen 40 bar und 400 bar z. B. für Benzinmotoren. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides,
Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 einer Laufrolle mit Rollenschuh und einer Antriebswelle,
Fig. 3 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems und
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Kraftstoffzumesseinheit für
das Hochdruckeinspritzsystem.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Hochdruckpumpe 1 zum Fördern von Kraftstoff dargestellt. Die Hochdruckpumpe 1 dient dazu, Kraftstoff, z. B. Benzin oder Diesel, zu einem Verbrennungsmotor 39 unter Hochdruck zu fördern. Der von der Hochdruckpumpe 1 erzeugbare Druck liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 1000 und 3000 bar.
Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 2 mit zwei Nocken 3 auf, die um eine Rotationsachse 26 eine Rotationsbewegung ausführt. Die Rotationsachse 26 liegt in der Zeichenebene von Fig. 1 und steht senkrecht auf der
Zeichenebene von Fig. 2. Ein Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 gelagert, der von einem Gehäuse 8 gebildet ist. Ein Arbeitsraum 29 wird von dem Zylinder 6, dem Gehäuse 8 und dem Kolben 5 begrenzt. In den Arbeitsraum 29 mündet ein Einlasskanal 22 mit einem Einlassventil 19 und ein Auslasskanal 24 mit einem Auslassventil 20. Durch den Einlasskanal 22 strömt der Kraftstoff in den
Arbeitsraum 29 ein und durch den Auslasskanal 24 strömt der Kraftstoff unter Hochdruck aus den Arbeitsraum 29 wieder aus. Das Einlassventil 19, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff in den Arbeitsraum 29 einströmen kann und das Auslassventil 20, z. B. ein Rückschlagventil, ist dahingehend ausgebildet, dass nur Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 29 ausströmen kann. Das Volumen des Arbeitsraumes 29 wird aufgrund einer oszillierenden Hubbewegung des Kolbens 5 verändert. Der Kolben 5 stützt sich mittelbar auf der Antriebswelle 2 ab. Am Ende des Kolbens 5 bzw. Pumpenkolbens 5 ist ein Rollenschuh 9 mit einer Laufrolle 10 befestigt. Die
Laufrolle 10 ist mit einer Gleitlagerung 13 an dem Rollenschuh 9 gelagert und kann eine Rotationsbewegung ausführen, deren Rotationsachse 25 in der Zeichenebene gemäß Fig. 1 liegt und senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2 steht. Die Antriebswelle 2 mit dem wenigstens einen Nocken 3 weist eine Wellen- Rollfläche 4 und die Laufrolle 10 eine Rollen-Rollfläche 1 1 auf.
Die Rollen-Lauffläche 1 1 der Laufrolle 10 rollt sich an einer Kontaktfläche 12 auf der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 mit den beiden Nocken 3 ab. Der Rollenschuh 9 ist in einer von dem Gehäuse 8 gebildeten Rollenschuhlagerung als Gleitlager gelagert. Eine Pumpenfeder 27 bzw. Pumpendruckspiralfeder 27 als elastisches Pumpenelement 28, die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rollenschuh 9 eingespannt ist, bringt auf den Rollenschuh 9 eine Druckkraft auf, so dass die Rollen-Rollfläche 1 1 der Laufrolle 10 in ständigen Kontakt mit der Wellen-Rollfläche 4 der Antriebswelle 2 steht. Der Rollenschuh 9 und der Kolben 5 führen damit gemeinsam eine oszillierende Hubbewegung aus. Die Laufrolle 10 ist mit einer Gleitlagerung 13 in dem Rollenschuh 9 gelagert.
In Fig. 3 ist in stark schematisierter Darstellung ein Hochdruckeinspritzsystem 36 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) abgebildet mit einem Hochdruck-Rail 30 oder einem Kraftstoffverteilerrohr 31. Von dem Hochdruck-Rail 30 bzw. einem
Kraftstoffverteilerrohr 31 wird der Kraftstoff mittels Ventilen (nicht dargestellt) in die Verbrennungsräume (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 39 eingespritzt. Eine elektrische Vorförderpumpe 35 fördert Kraftstoff von einem Kraftstofftank 32 durch eine Kraftstoffleitung 33 zu der Hochdruckpumpe 1 . Die Hochdruckpumpe 1 wird dabei von der Antriebswelle 2 angetrieben und die
Antriebswelle 2 ist eine Welle, z. B. eine Kurbel- oder Nockenwelle, des
Verbrennungsmotors 39. Eine Kraftstoffzumesseinheit 15 steuert und/oder regelt das pro Zeiteinheit zu der Hochdruckpumpe 1 geleitete Volumen an Kraftstoff. Das Hochdruck-Rail 30 dient dazu, den Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 einzuspritzen. Der von der Hochdruckpumpe 1 nicht benötigte Kraftstoff wird dabei durch eine optionale Kraftstoffrücklaufleitung 34 wieder in den Kraftstofftank 32 zurückgeleitet.
In Fig. 4 ist die Kraftstoffzumesseinheit 15 als ein Ventil 14 in einem Längsschnitt dargestellt. Ein Kunststoffgehäuse 18 ist aus thermoplastischen Kunststoff mit
Spritzgießen hergestellt. Eine Spule 41 als ein Elektromagnet 40 und eine ringförmige Metallscheibe 49 aus Stahl ist von dem Kunststoffgehäuse 18 vollständig umschlossen. Eine Metallhülse 48 aus Stahl ist von dem
Kunststoffgehäuse 18 nahezu vollständig umschlossen, lediglich an einem in Fig. 4 unteren Endbereich ist die Metallhülse 48 nicht von dem Kunststoffgehäuse 18 umschlossen. Die ringförmige Metallscheibe 49 und die Metallhülse 48 aus Stahl dienen zum Leiten des von dem Elektromagneten 40 erzeugten magnetischen Flusses, damit ein Anker 42 in Richtung einer Längsachse 58 von dem
magnetischen Fluss bewegt werden kann. Die Metallscheibe 49 weist eine Öffnung zur Durchführung des Ankers 42 auf. Radial außerhalb der Spule 41 umfasst das Kunststoffgehäuse 18 ein Außenteil 44 und innerhalb der Spule 41 , d. h. in radialer Richtung senkrecht zu der Längsachse 58, zwischen der Spule 41 und dem beweglichen Anker 42 ein Innenteil 45. Das Außen- und Innenteil 44,
45 sind einteilig wie das gesamte Kunststoffgehäuse 18 ausgebildet. An der radialen Innenseite des Innenteils 45 ist eine Lagerfolie 47 als eine Lagerschicht
46 befestigt. Der Anker 42 aus Stahl ist ausschließlich auf der Lagerfolie 47 gelagert, so dass keine gesonderte Lagerung für den Anker 42 erforderlich ist. Das preiswert mit Spritzgießen hergestellt Kunststoffgehäuse 18 mit der
Lagerfolie 47 dient damit auch als Lagerung für den Anker 42. Der Anker 42 ist somit innerhalb einer Gehäuseöffnung des Kunststoffgehäuses 18 angeordnet und gelagert und die Gehäuseöffnung ist koaxial zu der Längsachse 58 des Ankers 42 ausgebildet. An dem Anker 42 ist ein Ankerstößel 43 fest angeordnet, so dass der Ankerstößel 43 eine Bewegung des Ankers 42 in Richtung der Längsachse 58 mit ausführt. Der Anker 42 ist innerhalb eines von der Spule 41 eingeschlossenen Raumes angeordnet ist.
Ein Ventilzylinder 16 weist koaxial zu der Längsachse 58 eine Kolbenbohrung 50 auf und innerhalb der Kolbenbohrung 50 ist ein Ventilkolben 17 gelagert, so dass der Ventilkolben 17 eine Translationsbewegung in Richtung der Längsachse 58 ausführen kann wie der Anker 42. Der Ventilkolben 17 ist topfförmig ausgebildet mit einer oberen Deckwandung und einer nach unten offenen Seitenwandung. Der nach unten offene Ventilkolben 17 begrenzt somit innenseitig einen
Ventilkolbenzylinderraum innerhalb dessen teilweise ein elastisches
Ventilelement 37 als Ventilfeder 38 angeordnet ist. Die Ventilfeder 38 liegt obenseitig auf der Deckwandung des Ventilkolbens 17 auf und untenseitig auf einem Auflagering 68, der am unteren Endbereich der Kolbenbohrung 50 an dem
Ventilzylinder 16 befestigt ist. Die Ventilfeder 38 bringt damit auf den Ventilkolben 17 eine gemäß der Darstellung in Fig. 4 nach oben gerichtete Druckkraft auf. Der Ventilzylinder 16 weist an der radialen Außenseite außerhalb des
Kunststoffgehäuses 18 eine vollständig umlaufende Ringnut 53 auf und an der Ringnut 53 ist ein Sieb 69 angeordnet. In die Ringnut 53 und in die
Kolbenbohrung 50 münden radiale Zylinderbohrungen 54, so dass durch die radialen Zylinderbohrungen 54 Kraftstoff von der Ringnut 53 als Zulauföffnung 51 durch die Zylinderbohrungen 54 in die Kolbenbohrung 50 einströmen kann. Der Ventilkolben 17 weist am unteren Endbereich der Seitenwandung des
Ventilkolbens 17 radiale Kolbenbohrungen 64 auf, so dass bei einem wenigstens teilweise Fluchten der Kolbenbohrungen 64 an dem Ventilkolben 17 und der Zylinderbohrungen 54 an dem Ventilzylinder 16 eine fluidleitende Verbindung von der Zulauföffnung 51 als der Ringnut 53 zu dem nach unten offenen
Ventilkolbenzylinderraum besteht und der Kraftstoff durch den
Ventilkolbenzylinderraum in die Kolbenbohrung 50 strömen kann. Von der
Kolbenbohrung 50 kann der Kraftstoff durch eine Öffnung an dem Auflagering 68 ausströmen, so dass die Öffnung an dem Auflagering 68 eine Ablauföffnung 52 der Kraftstoffzumesseinheit bildet. In Fig. 4 ist eine Öffnungsstellung der Kraftstoffzumesseinheit 15 dargestellt. Der
Ventilkolben 17 befindet sich aufgrund der von der Ventilfeder 38 auf den Ventilkolben 17 aufgebrachten Druckkraft in der Öffnungsstellung. Der
Ankerstößel 43 ist durch eine Stößelbohrung 67 an dem Ventilzylinder 16 zu dem Ventilkolben 17 geführt, so dass das unter Ende des Ankerstößels 43 auf der Oberseite der Deckwandung des Ventilkolbens 17 aufliegt. Bei einer Bestromung der Spule 41 des Elektromagneten 40 bewirkt der von der Spule 41 erzeugte magnetische Fluss eine Bewegung des Ankers 42 nach unten, so dass auch der Ankerstößel 43 durch die koaxial zu der Längsachse 58 in dem Ventilzylinder 16 ausgebildete Stößelbohrung 67 nach unten bewegt wird und damit der
Ventilkolben 17 von der in Fig. 4 dargestellten Öffnungsstellung in eine
Schließstellung (nicht dargestellt) bewegt wird. In der Schließstellung fluchten die radialen Zylinderbohrungen 54 in dem Ventilzylinder 16 nicht mehr mit den Kolbenbohrungen 64 in dem Ventilkolben 17, so dass die radialen
Zylinderbohrungen 54 von der Seitenwandung des Ventilkolbens 17 fluiddicht verschlossen sind und damit kein Kraftstoff als zu steuerndes und/oder zu regelndes Fluid durch die Zulauföffnung 51 zu der Ablauföffnung 52 strömen kann. Bei einer Unterbrechung der Stromleitung durch die Spule 41 wird von dem Ankerstößel 43 keine nach unten gerichtete Druckkraft mehr auf den Ventilkolben 17 aufgebracht, so dass der Ventilkolben 17 mittels der von der Ventilfeder 38 auf den Ventilkolben 17 nach oben gerichteten Druckkraft von der
Schließstellung in die Öffnungsstellung bewegt wird. Die radialen
Kolbenbohrungen 64 an dem Ventilkolben 17 weisen eine spezielle
Steuergeometrie auf, so dass durch unterschiedliche Stellungen des
Ventilkolbens 17 hiervon in einem speziellen Abhängigkeitsverhältnis stehende unterschiedliche Strömungsquerschnittsflächen für das Fluid zur Verfügung stehen. Die unterschiedlichen Stellungen des Ventilkolbens 17 werden mit einer unterschiedlichen Bestromung der Spule 41 erreicht, so dass von dem
Ankerstößel 43 eine unterschiedliche Druckkraft auf die Deckwandung des Ventilkolbens 17 aufbringbar ist. Ein fiktiver Schnitt 55 senkrecht zu der Längsache 58 des Ankers 42 und des
Ventilkolbens 17 unterteilt das Ventil 14 in einen oberen fiktiven ersten Teil 56 und einen unteren fiktiven zweiten Teil 57. Der fiktive Schnitt 55 schneidet sowohl die Spule 40 als auch den Anker 42. Der Anker 42 ist radial innerhalb der Spule 40 und innerhalb der Metallhülse 48 angeordnet ist. Die Spule 40 ist vollständig von dem Kunststoffgehäuse 18 fluiddicht umschlossen, so dass an dem fiktiven oberen ersten Teil 56 keine Dichtung 60, 62 erforderlich ist, um einen Kontakt der Spule 40 mit Kraftstoff zu vermeiden. Der Kraftstoff kann zwar in die Gehäuseöffnung und zu dem Anker 42 gelangen, jedoch nicht zu der Spule 40. An dem Ventilzylinder 16 ist außenseitig an dem innerhalb des
Kunststoffgehäuses 18 angeordneten Teils des Kunststoffgehäuses 18 eine ringförmige erste Dichtnut 59 vorhanden und in der ersten Dichtnut 59 ist eine erste elastische Ringdichtung 60 angeordnet, um das Kunststoffgehäuse 18 bezüglich der Außenseite des Ventilzylinders 16 abzudichten. Der außerhalb des Kunststoffgehäuses 18 angeordnete Teil des Ventilzylinders 16 ist in einer Öffnung (nicht dargestellt) des Gehäuses 8 der Hochdruckpumpe 1 angeordnet.
Zu Abdichtung des Gehäuses 8 weist der Ventilzylinder 16 eine zweite ringförmige Dichtnut 61 auf und in der Dichtnut 61 ist eine zweite elastische Ringdichtung 62. Die Ringdichtung 62 liegt auf dem Gehäuse 8 auf, so dass zwischen dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 und dem Ventilzylinder 16 kein Kraftstoff ausströmen kann.
Das Kunststoffgehäuse 18 weist außerdem einen Flanschring 63 mit
Befestigungsöffnungen 66 auf. Mittels nicht dargestellte Schrauben in den Befestigungsöffnungen 66 kann die Kraftstoffzumesseinheit 15 an das Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 angeschraubt werden. Ein elektrischer Stecker 65 mit zwei Kontaktelementen dient zur elektrischen Verbindung der Spule 41 mit einer Stromquelle (nicht dargestellt). Die Stromleitungen von dem Stecker 65 zu der Spule 41 sind nicht dargestellt, jedoch vollständig innerhalb des
Kunststoffgehäuses 18 angeordnet, so dass keine zusätzliche Dichtung für die Stromleitungen notwendig ist, um diese bezüglich des Kraftstoffes abzudichten.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Ventil 14 wesentliche Vorteile verbunden. Der Anker 42 ist ausschließlich an dem Kunststoffgehäuse 18 gelagert, so dass keine aufwendige zusätzliche Lagerung für den Anker 42 erforderlich ist, da die Lagerung für den Anker 42 von dem Kunststoffgehäuse 18 gebildet ist. Beim Spritzgießen des Kunststoffgehäuses 18 werden die Spule 41 und die Metallhülse 48 und die Metallscheibe 49 umspritzt, so dass diese Komponenten nicht gesondert bezüglich des Kraftstoffes abgedichtet werden müssen und auch kein Montageaufwand zur Befestigung dieser Komponenten notwendig ist. Nach dem Spritzgießen des Kunststoffgehäuses 18 ist lediglich der vormontierte Ventilzylinder 16 mit dem Ventilkolben 17 sowie der Anker 42 mit dem Ankerstößel 43 in das Kunststoffgehäuse 18 einzuführen. Aufgrund der Befestigung des außerhalb des Kunststoffgehäuses 18 angeordneten Teils des Ventilzylinders 16 innerhalb einer außenseitig Aussparung an dem Gehäuse 8 der Hochdruckpumpe 1 sind der Anker 42 und der Ventilzylinder 16 zwischen dem Kunststoffgehäuse 18 des Ventils 14 und dem Gehäuse 8 der
Hochdruckpumpe 1 formschlüssig gehalten.