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Title:
REGULATING DEVICE FOR CONDUCTING A FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/117587
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a regulating device 1 for conducting a fluid, in particular a hydrocarbon-containing fluid, in particular injection nozzle, hydraulic valve or pneumatic valve, having an inductive heating device 2 which comprises a current-conducting coil 3 and a heating element which is arranged, at least in sections, within the coil 3 and which can be inductively heated by means of the coil 3 and which, for the transmission of heat, is thermally coupled to the fluid flow conducted within the regulating device 1, wherein the coil 3 comprises at least one first coil section 8, which comprises multiple windings, and at least one further, second coil section 9, which comprises multiple windings, wherein the first coil section 8 forms at least one layer arranged within the second coil section 9, wherein a helically arranged electrical conductor which forms the coil 3 is, in a diverting region 7 arranged between the first and the second coil section 8, 9, designed such that the helix formed by the first coil section 8 has the same winding direction as the winding direction of the helix formed by the second coil section 9.

Inventors:
FUCHS ANTON (DE)
KREMS JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/000024
Publication Date:
August 13, 2015
Filing Date:
January 28, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SCHLAEGER KUNSTSTOFFTECHNIK GMBH (DE)
International Classes:
F02M51/00; F02M51/06; F02M53/06; F16K31/06; H01F41/06; H05B6/10
Foreign References:
US20080223346A12008-09-18
US5159915A1992-11-03
CA809814A1969-04-01
US20130270370A12013-10-17
EP1245825A12002-10-02
DE102007000164A12007-10-18
DE102011115868A12012-05-31
EP0088663A11983-09-14
US20090090807A12009-04-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
HAFNER & PARTNER PATENT-/RECHTSANWALTSKANZLEI (DE)
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Claims:
PAT E N TA N S P R Ü C H E

Stellvorrichtung (1) zur Durchleitung eines Fluids, insbesondere eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluids, insbesondere Einspritzdüse, Hydraulikventil oder Pneumatikventil, mit einer induktiven Heizvorrichtung (2), die eine stromführende Spule (3) und ein zumindest abschnittsweise innerhalb der Spule (3) angeordnetes Heizelement umfasst, welches mittels der Spule (3) induktiv beheizbar ist und zur Übertragung von Wärme thermisch an den innerhalb der Stellvorrichtung (1) geführten Fluidstrom angekoppelt ist, wobei die Spule (3) zumindest einen mehrere Windungen umfassenden ersten Spulenabschnitt (8) und zumindest einen weiteren mehrere Windungen umfassenden zweiten Spulenabschnitt (9) umfasst, wobei der erste Spulenabschnitt (8) wenigstens eine innerhalb des zweiten Spulenabschnitts (9) angeordnete Lage bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Spule (3) bildender schraubenlinienförmig angeordneter elektrischer Leiter in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Spulenabschnitt (8, 9) angeordneten Umlenkbereich (7) derart ausgebildet, dass die vom ersten Spulenabschnitt (8) gebildete Schraubenlinie die gleiche Windungsrichtung aufweist, wie die Windungsrichtung der vom zweiten Spulenabschnitt (9) gebildeten Schraubenlinie.

Stellvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsrichtung des ersten und des zweiten Spulenabschnitts (8, 9) linksgängig oder die Windungsrichtung des ersten und des zweiten Spulenabschnitts (8, 9) rechtsgängig ist.

Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Windungsrichtung des ersten und des zweiten Spulenabschnittes bei Betrachtung der Spulenabschnitte in gleicher Axialrichtung umkehrt.

4. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Spule (3) im ersten und im zweiten Spulenabschnitt (8, 9) gleich ist.

5. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Spulenabschnitt (8, 9) zueinander parallel verschaltet sind.

6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Parallelverschaltung der Spulenabschnitte (8, 9) ein Rückführungselement (6) vorgesehen ist, welches mit der Spule (3) im Umlenkbereich (7) elektrisch leitend verbunden ist.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführungselement (6) schienenförmig, insbesondere hochleitfähig ausgebildet ist.

8. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführungselement (6) durch Leiterabschnitte der Spulenabschnitte (8, 9) gebildet ist, die in Axialrichtung der Spulenabschnitte (8, 9) zu einem Anschlusselement (14) der Stellvorrichtung (1) verlaufen.

9. Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) in einem im Wesentlichen zylinderförmigen Abschirmungsgehäuse (10) angeordnet ist, das eine Längsausnehmung (11) aufweist, in welcher das schienenförmige Kontaktelement (6) oder die Leiterabschnitte (30) angeordnet ist.

10. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (6) mittels einer Widerstandsschweißung mit der Spule (3) verbunden ist.

11. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (6) und die Spule (3) abschnittsweise mittels einer Kunststoffumhüllung (5) elektrisch voneinander isoliert sind.

12. Stellvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumhüllung (5) ein hitzebeständiges Thermoplast, insbesondere Polyphenylsulfid umfasst.

13. Stellvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumhüllung (5) eine die Spule (3) abschnittsweise umhüllende Kunststoffumspritzung ist.

14. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung des elektrischen Leiters im Umlenkbereich (7) ein Umlenkelement (16) angeordnet ist.

15. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Lagen der Spule (3) bildende Spulenabschnitte mit dazwischen liegenden Umlenkbereichen vorgesehen sind, in welchen Umlenkbereichen der die Spule (3) bildende elektrische Leiter derart umgelenkt wird, dass jede der von den Spulenabschnitten gebildeten Schraubenlinien die gleiche Windungsrichtung aufweist.

16. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und vom Fluidstrom durchströmt ist.

17. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die das Rückführungselement (6') bildenden Leiterabschnitte (30) oder das schienenförmige Kontaktelement (6) innerhalb wenigstens eines äußeres Spulenabschnittes (30) verlaufen.

18. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Rückführungselement (6) bildenden Leiterabschnitte 30 durch eine Leiterschlaufe (21) zwischen dem ersten und dem zweiten Spulenabschnitt (8, 9) gebildet werden.

19. Verwendung der Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (1) zur Steuerung der temperierten oder gasförmigen Zufuhr eines Kraftstoffs verwendet wird.

20. Verwendung der Stellvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein Alkohol ist.

21. Verfahren zur Herstellung eine Stellvorrichtung (1) mit einer eine Spule (3) aufweisende Heizvorrichtung (2), insbesondere einer Stellvorrichtung (1) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine innere Lage der Spule (3) bildender erster Spulenabschnitt (8) dadurch gebildet wird, dass ein elektrischer Leiter über einem Spreizkern in einer Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung in axialer Richtung gewickelt wird, der Leiter in einem Umlenkbereich umgelenkt wird und ein eine äußere Lage der Spule (3) bildender zweiter Spulenabschnitt (9) dadurch gebildet wird, dass der Leiter entgegen der Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung entgegen der axialen Richtung gewickelt wird, so dass die von dem ersten und dem zweiten Spulenabschnitt (8, 9) gebildeten Schraubenlinien die gleiche Windungsrichtung aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) abschnittsweise mit einem hitzebeständigen Thermoplast umspritzt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein schienenförmiges Kontaktelement (6) mit der Spule (3) mittels einer Widerstandsschweißung elektrisch leitend im Umlenkbereich (7) verbunden wird.

24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter ausgehend vom Umlekbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Spulenabschnitt (8, 9) als Leiterschlaufe (21) ausgebildet wird, die entlang der Spulenlängsachse (20) zu einem Anschlussbereich (14) zurückgeführt wird und einen gemeinsamen Anschluss der parallel geschalteten ersten und zweiten Spulenabschnitte (8, 9) kontaktiert.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) in einem metallischen und im Wesentlichen zylindrischen Abschirmungsgehäuse (10) derart angeordnet wird, dass das schienenförmige Kontaktelement (6) in einer Längsausnehmung (11) des Abschirmungsgehäuses (10) angeordnet ist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass um die Spule (3) und dem Abschirmungsgehäuse (10) ein äußeres Gehäuse (12) aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens gebildet wird.

Description:
Stellvorrichtung zur Durchleitung eines Fluids

B ESC H REI BU NG

Die Erfindung betrifft eine ein kohlenwasserstoffhaltiges Fluid führende Stellvorrichtung, insbesondere eine Einspritzdüse, ein Hydraulikventil oder ein Pneumatikventil, mit einer induktiven Heizvorrichtung. Die Heizvorrichtung umfasst eine stromführende Spule und ein zumindest abschnittsweise innerhalb der Spule angeordnetes Heizelement, welches mittels der Spule induktiv beheizbar ist. Zur Übertragung von Wärme ist das Heizelement thermisch an einen innerhalb der Stellvorrichtung geführten Fluidstrom angekoppelt. Die Spule weist zumindest einen ersten Spulenabschnitt und zumindest einen weiteren zweiten Spulenabschnitt auf, wobei jeder der zumindest zwei Spulenabschnitte mehrere Windungen umfasst. Der erste Spulenabschnitt bildet eine innerhalb des zweiten Spulenabschnitts angeordnete innere Lage. Dementsprechend ist die Spule der Heizvorrichtung zumindest zweilagig ausgebildet.

Derartige Bauteile sind typischerweise als elektromagnetische Stellvorrichtungen ausgebildet, welche einen im Inneren angeordneten Magnetanker umfassen, der über ein von einer weiteren Spule erzeugtes Magnetfeld bewegbar ist. Insbesondere im Bereich der Einspritzdüsen bzw. -ventile werden solche Stellvorrichtungen zur Steuerung einer Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffes in einem Verbrennungsmotor verwendet.

Problematisch hat sich hierbei erwiesen, dass die Temperatur des Kraftstoffes einen maßgeblichen Einfluss auf die Zerstäubung und die Vermischung mit Sauerstoff hat. Dies hat einen wesentlichen Einfluss auf die Schadstoffemission des Verbrennungsmotors, welche in Abhängigkeit vom verwendeten Kraftstoff besonders bei einem Kaltstart negativ beeinflusst wird. Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, insbesondere im vorderen Bereich der Einspritzdüse, d.h. im Bereich der Einspritzdüse, der in Richtung der Brennkammer des Verbrennungsmotors weist, eine Heizvorrichtung vorzusehen. Derartige Heizungen weisen typischerweise Spulen auf, die beispielsweise als Widerstandsheizungen ausgebildet sind. Es sind jedoch auch Heizvorrichtungen bekannt, die als Induktionsheizungen ausgebildet sind und somit ein im Inneren der Spule angeordnetes Heizelement mittels elektromagnetischer Induktion beheizen.

|Bestätigungskopie| Problematisch an derartigen Vorrichtungen, insbesondere im Bereich des Kraftfahrzeugbaus ist, dass ein nur sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung steht, um eine ein hinreichend starkes Feld erzeugende Spulenwicklung sicherzustellen, so dass eine ausreichende induktive Beheizung des Heizelementes ermöglicht ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stellvorrichtung mit Heizvorrichtung anzugeben, die eine besonders kompakte Bauform aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stellvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1. Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung der Stellvorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 19. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass ein die Spule bildender schraubenlinienförmig angeordneter elektrischer Leiter in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Spulenabschnitt angeordneten Umlenkbereich derart umgelenkt wird, dass die vom ersten Spulenabschnitt gebildete Schraubenlinie die gleiche Windungsrichtung aufweist, wie die Windungsrichtung der vom zweiten Spulenabschnitt gebildeten Schraubenlinie. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Windungsrichtung anhand der sogenannten„rechte- Hand-Regel" definiert. Entsprechend ist eine Schraubenlinie bzw. Helix rechtsgängig, wenn diese sich entlang einer axialen Richtung im Uhrzeigersinn windet. Windet sich die Schraubenlinie entlang der axialen Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so ist sie linksgängig.

Die erfindungsgemäße Spule weist somit zumindest zwei Lagen auf, wobei die Windungsrichtung jeder der beiden Lagen entweder linksgängig oder rechtsgängig ist. Dies hat zur Folge, dass die im Inneren des zweiten Spulenabschnitts angeordnete Lage, welche als erster Spulenabschnitt bezeichnet wird, derartig angeordnet ist, dass der schraubenlinienförmige Leiter des ersten Spulenabschnitts im Bereich der Ausnehmungen angeordnet ist, die zwischen den einzelnen Windungen des zweiten Spulenabschnitts gebildet sind. Infolgedessen ist eine besonders kompakte Spule gebildet, bei der insbesondere Bauraum in radialer Richtung eingespart ist. Eine derartige Spule kann besonders preisgünstig aus Runddraht hergestellt werden. Insbesondere bieten sich Materialien wie Kupfer und kupferhaltige Legierungen zur Herstellung der Spule an. Erfindungsgemäß ist zur Herstellung der die Spule umfassende Stellvorrichtung vorgesehen, dass der die innere Lage der Spule bildende erste Spulenabschnitt dadurch gebildet wird, dass der elektrische Leiter über einem Spreizkern in einer Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung in axialer Richtung gewickelt wird. Der Leiter wird im Umlenkbereich umgelenkt und anschließend wird die äußere Lage, die aus dem zweiten Spulenabschnitt besteht, dadurch gebildet, dass der Leiter entgegen der ursprünglichen Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung entgegen der ursprünglichen axialen Richtung gewickelt wird. Entsprechend der„rechte-Hand-Regel" ergibt es sich, dass die vom ersten und vom zweiten Spulenabschnitt gebildeten Schraubenlinien die gleiche Windungsrichtung aufweist. Insbesondere ist die Windungsrichtung der beiden Spulenabschnitte rechtsgängig, wenn bei gleichzeitiger Verschiebung in axialer Richtung die Drehrichtung im Uhrzeigersinn erfolgt. Andernfalls ist die Windungsrichtung der beiden Spulenabschnitte linksgängig.

Es versteht sich, dass die Steigung der Spule im ersten und im zweiten Spulenabschnitt vorzugsweise gleich ist. Dies ermöglicht, dass der erste Spulenabschnitt über seine gesamte axiale Länge derart innerhalb des zweiten Spulenabschnitts angeordnet werden kann, dass die Windungen des ersten Spulenabschnitts jeweils zwischen den Windungen des zweiten Spulenabschnitts angeordnet sind. Überschneidungen bzw.„Überseilungen" sind mit einer derartigen Anordnung vollständig vermieden. Der insbesondere in radialer Richtung zur Verfügung stehende Bauraum wird entsprechend optimal genutzt.

In Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den ersten und den zweiten Spulenabschnitt zueinander parallel zu verschalten. Dies hat eine Minimierung des elektrischen Widerstands der so gebildeten Spule zur Folge, wobei der Bauart bedingte hohe Füllfaktor beibehalten wird. Es ist somit möglich, relativ große Ströme zur Erzeugung des die induktive Heizung des Heizelementes bewirkenden Felds vorzusehen. Im Ergebnis ermöglicht eine derartige Ausgestaltung der Erfindung eine kompakte Bauform, die eine besonders gute induktive Beheizung des Heizelementes sicherstellt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Parallelverschaltung der beiden Spulenabschnitte ein Kontaktelement vorgesehen, welches die Spule im Umlenkbereich elektrisch leitend kontaktiert. Der Umlenkbereich, der naturgemäß endseitig an der Spule angeordnet ist, fungiert somit zusätzlich als Anschlussbereich zur elektrischen Verschaltung der beiden Spulenabschnitte.

Das Kontaktelement kann in einer ersten Ausführungsform schienenförmig ausgebildet sein und hat vorzugsweise eine flache Gestalt, um Bauraum einzusparen.

Alternativ ist es möglich, ausgehend vom Umlenkbereich eine Drahtschlaufe auszubilden, die durch den Winkeldraht der beiden Spulenabschnitte gebildet wird und in diese übergeht. Diese Drahtschlaufe wird dann parallel zur Spulenachse zu einem Anschlussbereich der Vorrichtung zurückgeführt und bildet damit ein aus zwei linearen Wickeldrahtabschnitten gebildetes Rückführungselement.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das schienenförmig ausgebildete Kontaktelement oder die Drahtschlaufe in einer Längsausnehmung eines Abschirmungsgehäuses aufzunehmen, welches im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist und die Spule umgibt. Das Abschirmungsgehäuse dient zur magnetischen Abschirmung nach außen hin und bildet somit einen äußeren Eisenkreis. Die Aufnahme des schienenförmigen Kontaktelementes innerhalb der Längsaufnahme bewirkt, dass vom Kontaktelement kein weiterer Bauraum in radialer Richtung beansprucht wird. Zudem unterbindet die Längsausnehmung im Abschirmungsgehäuse auf vorteilhafte Art und Weise Magnetfeld erzeugende Wirbelströme.

Als besonders einfache, aber dennoch robuste Möglichkeit, die elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontaktelement und Spule herzustellen, hat es sich erwiesen, das schienenförmige Kontaktelement mittels einer Widerstandsschweißung mit der Spule zu verbinden.

Außerhalb des Umlenkbereiches ist das Kontaktelement von der Spule abschnittsweise mittels einer Kunststoffumhüllung voneinander elektrisch isoliert. Die Kunststoffumhüllung umfasst vorzugsweise einen hitzebeständigen Thermoplast, insbesondere ein Polyphenylsulfid, um eine hinreichende thermomechanische Robustheit beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Stellvorrichtung sicherzustellen. Insbesondere hinsichtlich der Fertigung ist es vorteilhaft, wenn die Kunststoffumhüllung eine die Spule abschnittsweise umhüllende Kunststoffumspritzung, insbesondere eine„Vorumspritzung" ist.

Vorteilhafterweise ist zur Umlenkung des elektrischen Leiters im Umlenkbereich ein Umlenkelement angeordnet. Das Umlenkelement dient zur Befestigung der Spule. Der Leiter ist zumindest abschnittsweise um das Umlenkelement herumgeführt. Beispielsweise ist das Umlenkelement Teil eines im Inneren der Spule angeordneten trommelähnlichen Spulenträgers, der aus einem hitzebeständigen Thermoplasten hergestellt ist. Eine derartige Anordnung trägt auf besonders vorteilhafte Weise zur mechanischen Stabilität des Gesamtaufbaus bei.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, mehrere weitere Lagen der Spule bildende Spulenabschnitte vorzusehen, wobei zwischen den einzelnen Spulenabschnitten liegende Umlenkbereiche angeordnet sind. In den jeweiligen Umlenkbereichen wird der die Spule bildende elektrische Leiter derart umgelenkt, dass jede der von den Spulenabschnitten gebildeten Schraubenlinien die gleiche Windungsrichtung aufweist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, die Spule mehrlagig auszubilden. Entsprechend dem grundlegenden erfindungsgemäßen Gedanken wird die besonders kompakte Bauform der mehrlagigen Spule dadurch erreicht, dass jede Lage der Spule die gleiche Windungsrichtung aufweist. Die Windungen der in radialer Richtung innen an eine weitere Lage der Spule anliegenden Spulenabschnitte sind in den Zwischenbereichen zwischen den Windungen der äußeren Lage angeordnet. Es versteht sich, dass eine derartig ausgebildete Spule beliebig viele Lagen aufweisen kann, um im Bedarfsfall im Inneren der Spule ein hinreichend großes elektromagnetisches Feld bei gleichzeitiger Minimierung des insbesondere in radialer Richtung zur Verfügung stehenden Bauraums zu erzeugen. Das im Inneren der Spule angeordnete Heizelement ist vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und ist vom Fluidstrom durchströmt, um eine hinreichend gute thermische Kopplung bereitzustellen.

Vorzugsweise ist die Spule aus Kupferrunddraht mit einer Stärke von weniger als 1 mm gefertigt. Die Wandungsdicke der Kunststoffumhüllung, des Spulenträgers und des Abschirmungsgehäuses beträgt typischer Weise jeweils weniger als 1 mm.

Es ist vorgesehen, die erfindungsgemäße Stellvorrichtung in Verbrennungsmotoren, insbesondere in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen vorzusehen. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung ist besonders dazu geeignet, die Steuerung der Zufuhr eines Kraftstoffes für den Verbrennungsmotor zu übernehmen. Gerade im Bereich des Kraftfahrzeugbaus ist Bauraum limitiert, wodurch kompakte Bauformen wünschenswert sind. Die Heizvorrichtung der Stellvorrichtung ist dazu geeignet, den kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoff im Bedarfsfall zu erwärmen, um die Kaltstarteigenschaften zu verbessern bzw. eine Schadstoffemission des Verbrennungsmotors zu minimieren.

Insbesondere bei alternativen Antrieben, die einen Alkohol als Kraftstoff bzw. ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch als Antriebsmittel verwenden, hat sich eine derartige Beheizung als vorteilhaft erwiesen, da solche Kraftstoffe im allgemeinen nur mäßig gute Kaltstarteigenschaften aufweisen. Insbesondere im Hinblick auf die fortschreitende Entwicklung von alternativen Antrieben ist eine gleichzeitige Minimierung der Schadstoffemission erwünschenswert.

Die Spule der Heizvorrichtung wird dadurch gebildet, dass der elektrische Leiter über einen Spreizkern in einer Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung in axialer Richtung gewickelt wird. Anschließend wird der Leiter in einem Umlenkbereich umgelenkt und die äußere Lage der Spule gewickelt. Dies geschieht dadurch, dass der die äußere Lage bildende zweite Spulenabschnitt gebildet wird, indem der Leiter entgegen der ursprünglichen Drehrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung entgegen der ursprünglichen axialen Richtung gewickelt wird. Der erste und der zweite Spulenabschnitt der so gebildeten Spule weisen Schraubenlinien mit gleicher Windungsrichtung auf, wodurch die besonders kompakte Bauform ermöglicht ist.

In einem darauffolgenden Fertigungsschritt wird die Spule abschnittsweise mit einem hitzebeständigen Thermoplast wie beispielsweise Polyphenylsulfid umspritzt. Dies trägt zur mechanischen Stabilität und zur thermomechanischen Robustheit der Stellvorrichtung bei. Ferner wird so eine elektrische Isolation zwischen der Spule und dem schienenförmigen Kontaktelement bereitgestellt, welches in einem weiteren Verfahrensschritt mit der Spule mittels einer Widerstandsschweißung elektrisch leitend im Umlenkbereich verbunden wird.

Die Spule wird in dem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Abschirmungsgehäuse angeordnet. Das Abschirmungsgehäuse ist aus einem Metall gefertigt und bildet zur Abschirmung des Magnetfelds nach außen hin einen äußeren Magnetkreis. Das schienenförmige Kontaktelement wird dabei in der Längsausnehmung des Abschirmungsgehäuses platziert, um den zur Verfügung stehende Bauraum optimal zu nutzen. Daraufhin wird die Spule mit dem darüber angeordneten Abschirmungsgehäuse mit thermoplastischen Kunststoff umspritzt. Dabei wird ein äußeres Gehäuse der Stellvorrichtung mittels eines Spritzgussverfahrens gebildet, welches einen hinreichenden Schutz der im Inneren angeordneten Komponenten gegenüber flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere Kraftstoffgemischen bereitstellt.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer als Einspritzdüse ausgebildeten erfindungsgemäßen Stellvorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung verwendeten

Spule mit einem schienenartigen Rückführungselement;

Fig. 3 eine Detailansicht in Pfeilrichtung III, gemäß Figur 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer in einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung verwendeten Spule mit einem Rückführungselement, das aus einer Drahtschlaufe gebildet wird;

Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß Figur 4;

Fig.6 eine Detailansicht in Pfeilrichtung VI gemäß Figur 5;

Fig. 7 einen Schnitt gemäß Schnittlinie VII in Figur 6.

Entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine elektromagnetische Stellvorrichtung 1 , die als Einspritzdüse zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Die Stellvorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, die Zufuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffes, insbesondere Alkohol in einem Verbrennungsmotor zu steuern. Für die Erfindung nicht wesentliche Teile der Stellvorrichtung sind in Fig. 1 nicht dargestellt

An einem vorderen, in Richtung des Verbrennungsmotors zeigenden Ende der Stellvorrichtung 1 ist eine Heizvorrichtung 2 angeordnet, die eine Spule 3 und ein im Inneren der Spule 3 angeordnetes Heizelement umfasst, welches in den Zeichnungsfiguren nicht näher dargestellt ist. Das Heizelement ist aus einem Metall gefertigt und im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Bei Betrieb der Stellvorrichtung 1 wird das Heizelement von einem Fluidstrom des kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffes durchströmt. Das Heizelement ist mittels der Spule 3 induktiv beheizbar. Dies geschieht mittels elektromagnetischer Induktion im Inneren der Spule 3, die dazu ausgebildet ist, im Inneren ein elektromagnetisches Feld hinreichend großer Stärke zu erzeugen. Die Spule 3 umgibt einen Spulenträger 4, der aus Polyphenylsulfid mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt ist.

Die Spule 3 ist von einer Kunststoffumhüllung 5 abschnittsweise umgeben, die mittels einer Vorumspritzung angespritzt wurde. Die Kunststoff um hüllung 5 besteht in dem exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Polyphenylsulfid, um eine hinreichend gute thermomechanische Stabilität sicherzustellen. Die Kunststoffumhüllung 5 dient ferner zur elektrischen Isolierung der Spule 3 von einem schienenförmigen Kontaktelement 6, welches in einem Umlenkbereich 7 der Spule 3 mit der Spule elektrisch leitend verbunden ist. Die Bereitstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen Spule 3 und Kontaktelement 6 erfolgt mittels einer Widerstandsschweißung und dient zur Parallelverschaltung eines ersten Spulenabschnitts 8 mit einem zweiten Spulenabschnitt 9 der Spule 3. Der erste Spulenabschnitt 8 bildet eine innere Lage der Spule 3, welche von dem die äußere Lage der Spule 3 bildenden zweiten Spulenabschnitt 9 umgeben ist. Die Parallelverschaltung der beiden Spulenabschnitte 8, 9 der zweilagigen Spule 3 dient zur Minimierung des elektrischen Widerstands, so dass von der Spule 3 elektromagnetische Felder erzeugt werden, die dazu geeignet sind, das im Inneren angeordnete Heizelement induktiv zu beheizen. Ein im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildetes Abschirmungsgehäuse 10 umgibt die Spule 3 und deren Kunststoffumhüllung 5 mit Ausnahme des Bereichs um das Kontaktelement 6. Dort weist das Abschirmungsgehäuse 10 eine Längsausnehmung 11 auf, die im Detail in Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Das Abschirmungsgehäuse 10 besteht aus Metall und bildet zur Abschirmung des von der Spule 3 erzeugten Magnetfeldes einen äußeren Eisenkreis. Die Heizvorrichtung 2 weist ferner ein äußeres Gehäuse 12 aus Kunststoff auf, welches mittels eines Spritzgussverfahrens gebildet ist. Das Gehäuse 12 hat ein Verbindungsteil 13 mit darin angeordneten Anschlusselementen 14, die zur Zufuhr eines elektrischen Stromes zur Steuerung der Spule 3 und einer weiteren Spule 15 dient. Die weitere Spule 15 ist dazu ausgebildet, die Bewegung eines im Inneren der Stellvorrichtung 1 angeordneten und nicht näher dargestellten Magnetankers zur Regulierung der Kraftstoffzufuhr zu steuern. Die weitere Spule 15 ist auf einem weiteren Spulenträger 16 angeordnet.

Die Spule 3 ist von der Kunststoffumhüllung 5 teilweise umgeben, die in dem beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel eine Stärke von 0,35 - 0,5 mm aufweist.

Entsprechend ist in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Spule 3 aus Kupferrunddraht gefertigt, der einen Durchmesser von ca. 0,63 mm hat. Radial nach außen schließt das Abschirmungsgehäuse 10 an, dessen Wandungsstärke beispielsweise ca. 0,9 mm beträgt. Die gesamte Anordnung ist vom äußeren Gehäuse 12 zum Schutz gegen äußere Einflüsse umgeben.

Beider in Figur 2 dargestellten Seitenansicht der Spule ist deutlich ein oberster Wicklungsabschnitt des ersten Spulenabschnittes 8 und der gesamte zweite Spulenabschnitt 9 zu sehen.

Zur Parallelverschaltung der beiden Spulen 8 und 9 ist in dem Umlenkbereich 7 die unterste Wicklung des ersten Spulenabschnittes 9 umgelenkt und so zurückgeführt, dass sie in die unterste Wicklung 9' des zweiten Spulenabschnittes übergeht und dann zurück zu dem Anschlusselement 14 geführt ist. Sowohl der erste Spulenabschnitt 8 als auch der zweite Spulenabschnitt 9 weisen die gleiche Windungsrichtung auf, sodass eine Anordnung der Windungen möglich ist, in der die Windungen der inneren Lage des ersten Spulenabschnittes 8 in den Ausnehmungen der Windungen des die äußeren Lage bildenden zweiten Spulenabschnittes 9 angeordnet sind. Dadurch ergibt sich die erfindungsgemäß angestrebte sehr schlanke Bauweise der Spule.

Im Umlenkbereich 9 ist das schienenförmige Rückführungselement 6 mit dem rückführenden Kupferdrahtabschnitt kontaktiert, insbesondere verschweißt und bildet damit einen gemeinsamen unteren Anschluss für den ersten und den zweiten Spulenabschnitt 8, 9. ln Figur 3 ist noch einmal deutlich, die unterste Windung 8' des ersten Spulenabschnittes 8 dargestellt, dieser Abschnitt 8 der aus diesem Abschnitt herauskommende Kupferdraht ist im Umlenkbereich 7 U-förmig umgelenkt und läuft zurück in die unterste Windung 9' des zweiten Spulenabschnittes 9.

In den Zeichnungen 4 - 7 ist ein modifiziertes Ausführungsbeispiel dargestellt, das hinsichtlich der Anordnungen der Windungen der ersten und zweiten Spulenabschnitte zwar im wesentlichen identisch ausgebildet ist, d. h. auch hier liegen die Windungen entsprechend ineinander, allerdings ist das in den Figuren 1 - 3 vorgesehene schienenförmige Rückführungselement dadurch ersetzt, dass das Rückführungselement 6 durch Leiterabschnitte 6' ersetzt ist, die in Axialrichtung der Spulenabschnitte 8, 9, d. h. in Längsrichtung der Spule zu dem oberen Anschlusselement 15 der Stellvorrichtung verlaufen. Dadurch kann das gesonderte linien- oder schienenförmige Rückführungselement 6 entfallen, die Rückführung erfolgt quasi durch eine durchlaufende Drahtschlaufe, die gem. Figuren 5, 6 und 7 innerhalb der Windungen des zweiten Spulenabschnittes 9 nach oben geführt ist. Dies bedeutet für den Herstellungsvorgang, dass zunächst der erste Spulenabschnitt 8 gewickelt wird, dann der Wickeldraht über den Umlenkbereich 7 gelegt wird, gemäß 4 in Pfeilrichtung 20 in Axialrichtung nach oben und dann wieder nach unten gelegt wird, um eine Schlaufe 21 zu bilden. Im Bereich der Schlaufe 21 ist der Draht an ein Anschlusselement der Stellvorrichtung angeschlossen.

Es sei angemerkt, dass auch die beiden oberen Enden der Spulenabschnitte 8 und 9 zusammengeschaltet und auf ein weiteres Anschlusselement 14 gelegt sind, sodass die beiden Spulenabschnitte 8, 9 in Parallelschaltung betrieben werden können.

In Figur 7 ist noch einmal im Schnitt dargestellt, wie die Windungen des ersten und des zweiten Spulenabschnittes 8, 9 auf dem Spulenträger 3 angebracht sind und wie das Rückführungselement 6' in Form der in Axialrichtung 20 zurückgeführten Drahtschlaufe 21 innerhalb der Windungen des zweiten Spulenabschnittes angeordnet ist. BEZUGSZEICHENLISTE

1 Stellvorrichtung

2 Heizvorrichtung

3 Spule

4 Spulenträger

5 Kunststoffumhüllung

6 Kontaktelement

7 Umlenkbereich

8 erster Spulenabschnitt

9 zweiter Spulenabschnitt

10 Abschirmungsgehäuse

11 Längsausnehmung

12 Gehäuse

13 Verbindungsteil

14 Anschlusselement

15 weitere Spule

16 Umlenkelement

20 Pfeilrichtung

21 Leiterschlaufe 30 Leiterabschnitte