DE102008040068B4

DE102008040068B4 - Concave air gap limitation with solenoid valve

Info

Publication number: DE102008040068B4
Application number: DE102008040068.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Rapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: WO2010000516A1; DE102008040068A1

Abstract

Magnetventil (10) mit einer Magnetgruppe (12), eine Magnetspule (14) und einen Magnetkern (15) umfassend, und mit einem Anker (18) sowie einem Ventilelement (22), ferner einem Anschlag (36) im Bereich einer Stirnseite des Magnetkerns (15), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ankerpolfläche (46) des Ankers (18) eine im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung (48) aufweist, wobei zwischen der Stirnseite des Magnetkerns (15) und der Ankerpolfläche (46) eine Restluftspaltscheibe (44) aufgenommen ist (A2) und die Restluftspaltscheibe (44) mit einer ersten Planfläche (52) am planen Anschlag (36) anliegt, und die Restluftspaltscheibe (44) eine zweite Planfläche 54 aufweist, so dass sich zwischen der zweiten Planseite (54) der Restluftspaltscheibe (44) und der Ankerpolfläche (46) ein keilförmiger Quetschspalt (58) bei Annäherung der Ankerpolfläche (46) an die Restluftspaltscheibe (44) bildet.Solenoid valve (10) having a magnet group (12), a magnet coil (14) and a magnetic core (15) comprising, and an armature (18) and a valve element (22), further comprising a stop (36) in the region of an end face of the magnetic core (15), characterized in that a Ankerpolfläche (46) of the armature (18) has a substantially concave surface formation (48), wherein between the end face of the magnetic core (15) and the Ankerpolfläche (46) received a residual air gap disc (44) (A2) and the residual air gap disc (44) with a first planar surface (52) abuts the planar stop (36), and the residual air gap disc (44) has a second plane surface 54, so that between the second plane side (54) of the residual air disc ( 44) and the armature pole face (46) forms a wedge-shaped nip (58) as the armature pole face (46) approaches the residual air gap disc (44).

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 196 50 865 A1 bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventils, wie z.B. eines Common-Rail-Hochdruckspeichereinspritzsystems. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied. Dieses wirkt mit dem Ventilsitz des Magnetventils zusammen und steuert den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum. DE 196 50 865 A1 refers to a solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of an injection valve, such as a common-rail high-pressure accumulator injection system. About the fuel pressure in the control chamber, a stroke movement of a valve piston is controlled, with which an injection port of the injection valve is opened or closed. The solenoid valve comprises an electromagnet, a movable armature and a valve member moved by the armature and acted upon by a valve closing spring in the closing direction. This interacts with the valve seat of the solenoid valve and controls the fuel drain from the control chamber.

Bei bekannten Magnetventilen wirkt sich nachteilig das im Betrieb vorkommende Schwingen des Ankers und/oder Prellen des Ventilgliedes aus. Durch ein Nachschwingen der auf dem Ventilsitz auftreffenden Ankerplatte nimmt diese eine undefinierte Lage ein. So kommt es bei nachfolgenden Einspritzungen bei gleicher Ansteuerung jedoch zu unterschiedlichen Öffnungszeiten des Magnetventils und somit zu einer Streuung des Einspritzbeginns und der Einspritzmenge. Gemäß DE 196 50 865 A1 sowie der Lösung nach DE 197 08 104 A1 ist der Anker des Magnetventils als zweiteiliger Magnetanker ausgebildet, um so die bewegte Masse der Einheit Anker/Ventilglied und damit die das Prellen verursachende kinetische Energie zu verringern. Der zweiteilig ausgeführte Anker umfasst einen Ankerbolzen und eine auf dem Ankerbolzen gegen die Kraft einer Rückstellfeder in Schließrichtung des Ventilgliedes unter Einwirkung ihrer trägen Masse verschiebbar aufgenommene Ankerplatte, welche mittels einer Sicherungsscheibe und einer diese umgebenden Sicherungshülse am Ankerbolzen gesichert ist. Die Sicherungshülse und die Sicherungsscheibe sind vom Magnetkern umschlossen, wodurch sich jedoch ein erhöhter Platzbedarf ergibt und was zu einem höheren Durchmesser im Magnetkern führt. Aufgrund des höheren Durchmessers des Magnetkerns wiederum ergibt sich eine Begrenzung des magnetischen Flusses.In known solenoid valves, the swing occurring during operation of the armature and / or bouncing of the valve member has a disadvantageous effect. By a ringing of the impinging on the valve seat anchor plate this assumes an undefined position. However, in subsequent injections with the same activation, different opening times of the solenoid valve occur and thus a scattering of the start of injection and the injection quantity. According to DE 196 50 865 A1 as well as the solution DE 197 08 104 A1 the armature of the solenoid valve is designed as a two-part armature, so as to reduce the moving mass of the unit armature / valve member and thus the bouncing kinetic energy. The two-piece executed anchor comprises an anchor bolt and an anchor bolt on the anchor bolt against the force of a return spring in the closing direction of the valve member under the action of their inertial mass slidably received anchor plate which is secured by a locking washer and a surrounding securing sleeve on the anchor bolt. The locking sleeve and the locking washer are enclosed by the magnetic core, which, however, results in an increased space requirement and leads to a higher diameter in the magnetic core. Due to the higher diameter of the magnetic core in turn results in a limitation of the magnetic flux.

Aus der US 6 267 350 B1 ist weiterhin ein Magnetventil bekannt, bei dem die Hubbewegung des Magnetankers durch eine nicht-lineare Magnetkraft beeinflusst wird. DE 103 11 486 A1 offenbart ein Elektromagnetventil mit einem ähnlichen Aufbau. DE 41 08 665 A1 zeigt ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einer Einstellbuchse zur einfachen Einstellung der Magnetkraft. Ein weiteres, ähnliches Elektromagnetventil ist aus DE 100 16 599 A1 bekannt.From the US Pat. No. 6,267,350 B1 Furthermore, a solenoid valve is known in which the lifting movement of the armature is influenced by a non-linear magnetic force. DE 103 11 486 A1 discloses a solenoid valve of a similar construction. DE 41 08 665 A1 shows an electromagnetically operable valve with a setting bushing for easy adjustment of the magnetic force. Another, similar solenoid valve is off DE 100 16 599 A1 known.

Bei Magnetventilen zum Einsatz an Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) ist es besonders kostengünstig, den oberen Hubanschlag des Ventilelementes, d.h. des Ankers einer Ankerbaugruppe, am Magnetkern auszubilden. Um ein magnetisch oder hydraulisch bedingtes Kleben zu vermeiden, soll andererseits im aktiven Zustand noch ein geringfügiger Abstand zwischen dem Ventilelement und dem Magnetkern bestehen. Zwischen diesen beiden Anforderungen gilt es einen tragfähigen Kompromiss zu finden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Kontaktfläche zwischen dem Ventilelement und dem Magnetkern auf einen Bruchteil der gesamten Polfläche an der Stirnseite des Magnetkerns zu beschränken. Dies wird dadurch erreicht, dass entweder in die Polfläche des Magnetkerns oder in eine Polfläche des Ankers ein Absatz eingeschliffen ist, so dass der verbleibende Luftspalt nur an einem kleinen Teil der Polfläche tatsächlich gleich Null ist und ansonsten durch die Höhe des Absatzes vorgegeben ist.With solenoid valves for use on high-pressure accumulator injection systems (common rail), it is particularly cost-effective to use the upper stroke stop of the valve element, i. the armature of an armature assembly to form the magnetic core. In order to avoid a magnetic or hydraulic conditional bonding, on the other hand, in the active state still a slight distance between the valve element and the magnetic core exist. Between these two requirements, there is a need to find a workable compromise. One possibility is to limit the contact area between the valve element and the magnetic core to a fraction of the total pole area at the end face of the magnetic core. This is achieved in that either a paragraph is ground into the pole face of the magnetic core or in a pole face of the armature, so that the remaining air gap is actually equal to zero only on a small part of the pole face and is otherwise determined by the height of the paragraph.

Dabei ist zum einen die Dimensionierung der Anschlagfläche schwierig, da wegen des magnetischen/hydraulischen Klebens eine sehr kleine Anschlagfläche verlangt wird, die jedoch wieder zum Prellen des Ventilelementes bei Erreichen seines oberen Hubanschlages führen kann. Ein weiteres Problem besteht darin, die Haltbarkeit der Anschlagflächen zu garantieren, insbesondere dann, wenn der Magnetkern aus einem sehr weichen Material gefertigt ist. Hier sind oftmals wiederum kostenintensive Zusatzmaßnahmen zur Verbesserung der Standfestigkeit der Anschlagflächen notwendig.In this case, on the one hand the dimensioning of the stop surface is difficult, because of the magnetic / hydraulic bonding a very small stop surface is required, which, however, can again lead to bouncing of the valve element upon reaching its upper stroke stop. Another problem is to guarantee the durability of the abutment surfaces, especially when the magnetic core is made of a very soft material. Again, often costly additional measures to improve the stability of the stop surfaces are necessary.

Eine weitere Möglichkeit, einen geringstmöglichen Restabstand zu gewährleisten und dauerhaft beizubehalten, liegt im Einlegen einer dünnen, aus amagnetischem Material gefertigten Scheibe zwischen dem Ventilelement und dem Magnetkern. Diese Scheibe weist üblicherweise eine Dicke von weniger als 0,1 mm auf. Die Form dieser Scheibe ist so ausgelegt, dass ein Prellen des Ventilelementes beim Anschlagen am Magnetkern durch hydraulische Dämpfung vermieden wird. Bei dieser Lösung kann es beim Schließvorgang des Magnetventils zum Haften der Scheibe am Ventilelement, d.h. am Anker und/oder am Magnetkern kommen, wobei die Ausprägung des sich einstellenden Haftens die Wiederbefüllung des Spaltes zwischen dem Ventilelement und dem Kern (Quetschspalt) und damit den Schließvorgang des Ventilelementes beeinflusst. Die Folge ist eine veränderliche, nicht reproduzierbare Ventildynamik beim Schließvorgang von Ansteuerung zu Ansteuerung und/oder von Injektor zu Injektor und/oder über dessen Lebensdauer.Another way to ensure the lowest possible residual distance and permanently maintain, is to insert a thin, made of non-magnetic material disc between the valve element and the magnetic core. This disk usually has a thickness of less than 0.1 mm. The shape of this disc is designed so that bouncing of the valve element is avoided when striking the magnetic core by hydraulic damping. In this solution, it may occur during the closing of the solenoid valve to adhere the disc on the valve element, ie the armature and / or the magnetic core, the expression of adjusting itself adjusting the refill of the gap between the valve element and the core (nip) and thus the closing process of the valve element influenced. The result is a variable, non-reproducible valve dynamics during the closing process of Control to control and / or from injector to injector and / or over its life.

Aufgabe der Erfindung ist es damit, die Ventildynamik des Magnetventils beim Schließvorgang von Ansteuerung zu Ansteuerung und/oder von Injektor zu Injektor über die Lebensdauer konstant zu halten.The object of the invention is therefore to keep constant the valve dynamics of the solenoid valve during the closing process from control to control and / or injector to injector over the life.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung der Aufgabe kann eine erhebliche Stabilisierung, d.h. eine erhebliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Schaltvorgänge eines Magnetventils zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors erreicht werden, ohne dass hierzu zusätzliche Prozessschritte erforderlich wären und ohne zusätzliche Kosten zu bewirken. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt in der Absenkung des Strombedarfes des Magnetventils bzw. von dessen Magnetgruppe zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Anker einer Ankerbaugruppe des Magnetventils an seiner Polfläche im Wesentlichen konkav auszubilden. Dadurch wird erreicht, dass ein Kontakt zwischen dem Anker bzw. von dessen Planseite und der einen Abstand zwischen der Stirnseite des Magnetkerns, in den die Magnetspule eingebettet ist, und der Planseite des Ankers bewirkenden Scheibe nur noch entlang einer kreisförmigen Linie am Außenrand der Scheibe und nicht mehr auf der kompletten Oberfläche der Scheibe herbeigeführt wird. Für den Fall, dass die den Abstand zwischen der Stirnseite des Magnetkerns und der Planseite des Ankers definierende Scheibe nicht rotationssymmetrisch, sondern mit Aussparungen entlang des Außenrandes ausgeführt ist, beschränkt sich der Kontakt nur auf eine unterbrochene Linie oder gar auf einzelne Kontaktpunkte. Je kleiner die Kontaktfläche ist, die sich zwischen dem bewegten Anker und der den Abstand zwischen der Planseite des Ankers und der Stirnseite des Magnetkerns definierenden Scheibe einstellt, desto geringer ist die Gefahr des hydraulischen Klebens, was das Schließen eines Ventilelementes negativ beeinflusst.By the solution of the problem proposed according to the invention, substantial stabilization, i. a significant improvement in the reproducibility of the switching operations of a solenoid valve for actuating a fuel injector can be achieved without the need for additional process steps would be required and without causing additional costs. Another advantage of the proposed solution according to the invention lies in the reduction of the power requirement of the solenoid valve or of its magnetic group for actuating a fuel injector. According to the invention, it is proposed to form the armature of an armature assembly of the solenoid valve at its pole face substantially concave. This ensures that a contact between the armature or its plan side and a distance between the end face of the magnetic core, in which the magnetic coil is embedded, and the plan side of the armature causing disk only along a circular line on the outer edge of the disc and is no longer brought about on the entire surface of the disc. In the event that the disc defining the distance between the end face of the magnetic core and the plan side of the armature is not rotationally symmetrical, but with recesses along the outer edge, the contact is limited only to a broken line or even to individual contact points. The smaller the contact surface, which is set between the moving armature and the disc defining the distance between the plan side of the armature and the end face of the magnetic core, the lower the risk of hydraulic sticking, which adversely affects the closing of a valve element.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird in jedem Falle die Haftfähigkeit der Scheibe mit ihrer dem Anker bzw. dessen Planseite zuweisenden Seite erheblich herabgesetzt. Kann eine Ebenheitsabweichung des Ankers bzw. von dessen Planseite klein gehalten werden, so besteht kurz vor Erreichen des Anschlages ein sehr geringer Spalt zwischen der Planseite des Ankers und der Scheibe, aus welchem der Kraftstoff verdrängt werden muss und der gemeinhin als Quetschspalt bezeichnet wird. Dieser dient der hydraulischen Dämpfung zur Vermeidung eines Prellens des Ventilelementes beim Erreichen seines oberen Hubanschlages. Unter Prellen wird nachfolgend ein ungewolltes Wiederverlassen eines einmal erreichten Anschlages durch ein Ventilelement verstanden, was durch ein Nachschwingen bewegter Komponenten ausgelöst wird.As a result of the solution proposed according to the invention, the adhesiveness of the pane with its side facing the anchor or its plan side is considerably reduced in each case. If a flatness deviation of the armature or its plan side can be kept small, there is a very small gap between the plan side of the armature and the disc, from which the fuel must be displaced and which is commonly referred to as a nip just before reaching the stop. This serves for hydraulic damping to avoid bouncing of the valve element when reaching its upper stroke stop. Bouncing is understood to mean an unintended re-exit of a stop once reached by a valve element, which is triggered by a reverberation of moving components.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene, im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung des Ankers kann zum Beispiel durch Schleifen der Polfläche direkt hergestellt werden und erfordert keinen zusätzlichen Prozessschritt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist darin zu erblicken, dass der Abstand zwischen dem Magnetkern und dem Ventilelement im Bereich des Außenpoles im Vergleich zu einer eben ausgebildeten Polflächengeometrie an der Stirnseite des Magnetkerns automatisch abnimmt. Damit sinkt auch der Strom, der benötigt wird, um das Ventilelement gegen die Wirkung einer Federkraft, die durch eine Schließfeder erzeugt wird, im geöffneten Zustand zu halten, und die Anforderungen an das das Magnetventil des Kraftstoffinjektors steuernde Steuergerät vereinfachen sich erheblich.The inventively proposed, substantially concave surface formation of the armature can be made directly, for example by grinding the pole face and requires no additional process step. Another advantage of the proposed solution according to the invention is to be seen in the fact that the distance between the magnetic core and the valve element in the region of the outer pole automatically decreases in comparison to a flat-shaped pole surface geometry on the end face of the magnetic core. Thus, the current required to hold the valve element in the open state against the action of a spring force generated by a closing spring also decreases, and the requirements for the control device controlling the solenoid valve of the fuel injector are greatly simplified.

In vorteilhaften Ausführungsvarianten kann eine vergleichbare Form des Spaltes zwischen dem Magnetkern und dem Ventilelement dadurch erreicht werden, wenn anstelle des Ankers der Magnetkern der Magnetgruppe eine im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung aufweist.In advantageous embodiments, a comparable shape of the gap between the magnetic core and the valve element can be achieved if instead of the armature of the magnetic core of the magnetic group has a substantially concave surface formation.

Ein identischer Effekt kann theoretisch dadurch erreicht werden, die Oberflächen von Anker und Kern eben auszuführen und stattdessen die Dicke der Scheibe, die den Abstand zwischen der Stirnseite des Magnetkerns und der Planseite des Ankers definiert, so zu konfigurieren, dass deren Dicke in radiale Richtung nach außen hin zunimmt. Dies ist für die Herstellbarkeit der Scheibe jedoch von Nachteil und hat darüber hinaus negative Einflüsse auf den ansonsten positiv zu bewertenden Effekt des Strombedarfs des Magnetventils. Da die Scheibe nunmehr nicht mehr flächig, sowohl am Anker als auch am Magnetkern anliegen kann, ist es nunmehr nicht mehr zwingend erforderlich, die Scheibe aus nichtmagnetischem Material auszubilden. Die Ausbildung der Scheibe aus einem nichtmagnetischen Material bleibt jedoch die bevorzugte Ausführungsform.An identical effect can theoretically be achieved by making the surfaces of the armature and core planar and instead configuring the thickness of the disk defining the distance between the face of the magnetic core and the face side of the armature so that their thickness in the radial direction increases towards the outside. However, this is for the manufacturability of the disc of disadvantage and also has negative influences on the otherwise positive-valued effect of the power requirement of the solenoid valve. Since the disc now no longer flat, can rest against both the armature and the magnetic core, it is now no longer absolutely necessary to form the disc of non-magnetic material. However, the formation of the disc of a non-magnetic material remains the preferred embodiment.

Figurenlistelist of figures

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:

1 eine Magnetgruppe eines Magnetventils gemäß dem Stand der Technik, bei welchem ein Anker einen Absatz aufweist,
2 eine weitere Ausführungsform einer Magnetgruppe mit einer einen Restluftspalt definierenden Restluftspaltscheibe zwischen Stirnseite des Magnetkerns und Ankerpolfläche des Ankers und
3 die erfindungsgemäß vorgeschlagene, im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung an der Ankerpolfläche des Ankers, welche der Stirnseite des Magnetkerns der Magnetgruppe zuweist.

It shows:

1 a magnetic group of a solenoid valve according to the prior art, in which an anchor has a paragraph,
2 a further embodiment of a magnetic group with a residual air gap defining residual air gap disk between the front side of the magnetic core and Ankerpolfläche the armature and
3 the inventively proposed, substantially concave surface formation on the armature pole of the armature, which assigns the end face of the magnetic core of the magnet group.

Ausführungsformenembodiments

Der Darstellung gemäß 1 ist zu entnehmen, dass ein Magnetventil 10, mit dem insbesondere ein Kraftstoffinjektor eines Hochdruckspeichereinspritzsystems (Common-Rail) betätigt werden kann, eine Magnetgruppe 12 aufweist. Die Magnetgruppe 12 ihrerseits umfasst eine in einen Magnetkern 15 eingebettete Magnetspule 14.The representation according to 1 it can be seen that a solenoid valve 10 with which, in particular, a fuel injector of a high-pressure accumulator injection system (common rail) can be actuated, a magnet group 12 having. The magnet group 12 in turn, one includes a magnetic core 15 embedded magnetic coil 14 ,

Der Stirnseite des Magnetkerns 15 gegenüberliegend befindet sich eine Ankergruppe 16, die eine Ankerplatte 18 aufweist. Deren Planseite 20 ist in der Darstellung gemäß 1 eben ausgeführt und weist einem Anschlag 36 an der Stirnseite des Magnetkerns 15 zu. Die Ankerplatte 18 weist darüber hinaus ein in der Darstellung gemäß 1 nur angedeutetes Ventilelement 22 auf, welches z.B. hülsenförmig ausgebildet ist. Das Ventilelement 22 verschließt oder öffnet einen Ventilsitz, der in der Darstellung gemäß 1 nicht dargestellt ist, über den ein mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff beaufschlagter Steuerraum druckentlastet oder druckbeaufschlagt wird. Die Ankerplatte 18 der Ankergruppe 16 ist mit einer Schließkraft 24 beaufschlagt, die über eine in 1 nicht dargestellte Schließfeder erzeugt wird. Die Magnetgruppe 12 erzeugt eine der Schließkraft 24 entgegengerichtete Magnetkraft, mit welcher die Ankerplatte 18 der Ankergruppe 16 mit daran aufgenommenem Ventilelement 22 entgegen der Wirkung der Schließkraft 24 geöffnet wird, so dass aus dem erwähnten Steuerraum Kraftstoff abströmt.The front side of the magnetic core 15 opposite is an anchor group 16 holding an anchor plate 18 having. Their plan page 20 is in the illustration according to 1 just executed and has a stop 36 on the front side of the magnetic core 15 to. The anchor plate 18 also indicates in the illustration according to 1 only indicated valve element 22 on, which is, for example, sleeve-shaped. The valve element 22 closes or opens a valve seat, which in the illustration according to 1 is not shown, via a pressurized with pressurized fuel under system pressure control chamber pressure is relieved or pressurized. The anchor plate 18 the anchor group 16 is with a closing force 24 which has an in 1 not shown closing spring is generated. The magnet group 12 generates one of the closing force 24 opposite magnetic force with which the anchor plate 18 the anchor group 16 with it received valve element 22 against the action of the closing force 24 is opened, so that flows out of the aforementioned control chamber fuel.

Die in 1 dargestellte Magnetgruppe 12 ist symmetrisch zur Achse 26 aufgebaut, wobei sich die Ankergruppe 16 ebenso wie die Magnetgruppe 12 in einem mit Kraftstoff 28 befüllten Niederdruckraum befindet. In diesen Niederdruckraum wird der beim Öffnen eines Ventilsitzes durch das Ventilelement 22 abgesteuerte Kraftstoff geleitet, der demzufolge die Magnetgruppe 12 sowie die Ankergruppe 16 umgibt. Aus der Darstellung gemäß 1 geht darüber hinaus hervor, dass die der Planseite 20 der Ankerplatte 18 zuweisende Stirnseite der Magnetgruppe 12 die zurückspringend angeordnete Magnetspule 14 aufweist, die einen Innenpol 30 des Magnetkerns 15 von dessen Außenpol 32 trennt. Die sich durch die zurückspringende Anordnung der Magnetspule 14 ergebende Stufe ist durch Bezugszeichen 34 kenntlich gemacht. 1 ist des Weiteren zu entnehmen, dass sich am Innenpol 30 ein Anschlag 36 befindet, der z.B. als separater Ring oder dergleichen ausgebildet sein kann. Die Planseite 20 der in 1 dargestellten Ankerplatte 18 weist darüber hinaus einen eingeschliffenen Absatz 38 auf, welcher das Pendant zum ringförmig konfigurierten Anschlag 36 am Innenpol 30 des Magnetkerns 15 bildet.In the 1 shown magnet group 12 is symmetrical to the axis 26 built up, with the anchor group 16 as well as the magnet group 12 in one with fuel 28 filled low-pressure space is located. In this low-pressure chamber is the opening of a valve seat by the valve element 22 diverted fuel passed, which consequently the magnet group 12 as well as the anchor group 16 surrounds. From the illustration according to 1 goes beyond that the plan page 20 the anchor plate 18 assigning end face of the magnet group 12 the recessed magnetic coil 14 having an inner pole 30 of the magnetic core 15 from its outer pole 32 separates. The result of the recessed arrangement of the magnetic coil 14 resulting stage is by reference numerals 34 indicated. 1 is also to be seen that at the inner pole 30 an attack 36 located, which may be formed for example as a separate ring or the like. The plan page 20 the in 1 illustrated anchor plate 18 also has a ground paragraph 38 on which the counterpart to the annular configured stop 36 at the inner pole 30 of the magnetic core 15 forms.

2 zeigt ein Magnetventil gemäß dem Stand der Technik, bei dem zur Einstellung eines Restluftspaltes zwischen der Stirnseite des Magnetkerns 15 und der eben ausgebildeten Planseite 20 der Ankerplatte 18 eine Restluftspaltscheibe 44 verwendet wird. Die Restluftspaltscheibe 44 wird in der Regel aus einem amagnetischen Material gefertigt und weist eine Dicke von etwa 0,1 mm oder weniger auf. Aufgrund der Dicke der Restluftspaltscheibe 44 wird ein Luftspalt 40 erzeugt, dessen Spalthöhe 42 der Dicke der Restluftspaltscheibe 44 entspricht. Die Restluftspaltscheibe 44 aus amagnetischem Material liegt sowohl am Anschlag 36 des Innenpols 30, der plan verläuft, an, als auch auf der plan ausgebildeten Planseite 20 der Ankerplatte 18, an der das hülsenförmig ausgebildete Ventilelement 22 verläuft. Auch die Ankerplatte 18 sowie die Magnetgruppe 12 gemäß der Konfiguration in 2 befindet sich im Niederdruckraum eines Kraftstoffinjektors und ist von Kraftstoff 28 umgeben. Sowohl die Magnetgruppe 13 als auch das Ventilelement 22 sowie die einstückig mit dieser ausgebildete Ankerplatte 18 sind symmetrisch zur Achse 26 ausgeführt. 2 shows a solenoid valve according to the prior art, in which for adjusting a residual air gap between the end face of the magnetic core 15 and the newly formed plan page 20 the anchor plate 18 a residual air gap disk 44 is used. The residual air gap disk 44 is usually made of a non-magnetic material and has a thickness of about 0.1 mm or less. Due to the thickness of the residual air gap disc 44 becomes an air gap 40 generated, whose gap height 42 the thickness of the residual air gap disc 44 equivalent. The residual air gap disk 44 made of non-magnetic material is both at the stop 36 of the inner pole 30 that runs on plan, on, as well as on the plan-trained plan page 20 the anchor plate 18 , on which the sleeve-shaped valve element 22 runs. Also the anchor plate 18 as well as the magnet group 12 according to the configuration in 2 is located in the low-pressure space of a fuel injector and is fuel 28 surround. Both the magnet group 13 as well as the valve element 22 and the integrally formed with this anchor plate 18 are symmetrical to the axis 26 executed.

Der Darstellung gemäß 3 ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines Magnetventils zu entnehmen.The representation according to 3 the solution proposed by the invention of a solenoid valve can be seen.

Wie 3 zeigt, umfasst das Magnetventil 10 ebenfalls die Magnetgruppe 12, in der die Magnetspule 14 eingebettet ist. Durch die Magnetspule 14 wird die der Ankerplatte 18 zuweisende Stirnseite des Magnetkerns 15 in den Innenpol 30 und den Außenpol 32 geteilt. In Bezug auf den Innenpol 30 und den Außenpol 32 ist die Magnetspule 14 durch die Stufe 34 zurückspringend angeordnet. Der Innenpol 30 stellt einen Anschlag 36 für eine erste Oberfläche 52 der aus vorzugsweise amagnetischem Material gefertigten Restluftspaltscheibe 44 dar.As 3 shows, includes the solenoid valve 10 also the magnet group 12 in which the magnetic coil 14 is embedded. Through the magnetic coil 14 becomes the anchor plate 18 assigning end face of the magnetic core 15 in the inner pole 30 and the outer pole 32 divided. In terms of the inner pole 30 and the outer pole 32 is the magnetic coil 14 through the stage 34 arranged to spring back. The inner pole 30 makes a stop 36 for a first surface 52 the made of preferably non-magnetic material residual air gap disc 44 represents.

Wie 3 des Weiteren zeigt, weist die Ankerplatte 18 eine Ankerpolfläche 46 auf, die eine im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 aufweist. Die im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 an der Ankerpolfläche 46 der Ankerplatte 18 bewirkt, dass sich bei Annäherung der Ankerpolfläche 46 an eine zweite Planseite 54 der Restluftspaltscheibe 44 lediglich in dessen Außenbereich ein Kontaktring 50 ausbildet. Dadurch ist die Kontaktfläche zwischen der Ankerpolfläche 46 und der zweiten Planseite 54 der Restluftspaltscheibe 44 im Vergleich zu den Lösungen gemäß des Standes der Technik um ein Vielfaches geringer, so dass hydraulisches Kleben signifikant reduziert, im Idealfall vollständig vermieden werden kann. Anstelle des in 3 angedeuteten ringförmigen Kontaktbereiches 50 zwischen der im Wesentlichen konkav verlaufenden Oberflächenausbildung 48 der Ankerpolfläche 46 der zweiten Planseite 54 der Restluftspaltscheibe 44 aus vorzugsweise amagnetischem Material, können auch einzelne Kontaktpunkte zwischen der im Wesentlichen konkav verlaufenden Oberflächenausbildung 48 der Ankerpolfläche 46 und der zweiten Oberfläche 54 der Restluftspaltscheibe 44 geschaffen werden. Zu diesem Zwecke ist die Restluftspaltscheibe 44, die bevorzugt aus amagnetischem Material gefertigt wird, an ihrem Außenrand mit einzelnen Schlitzen zu versehen. In diesem Falle ergeben sich einzelne Kontaktpunkte zwischen der im Wesentlichen konkav verlaufenden Oberflächenausbildung 48 der Ankerpolfläche 46 und den durch die Schlitze voneinander getrennten Zungen im verbleibenden Material der Restluftspaltscheibe 44 aus vorzugsweise amagnetischem Werkstoff.As 3 further shows, the anchor plate 18 an anchor pole surface 46 which has a substantially concave surface formation 48 having. The essentially concave surface formation 48 at the Ankerpolfläche 46 the anchor plate 18 causes the armature pole face to approach 46 to a second plan page 54 the residual air gap disc 44 only in its outer area a contact ring 50 formed. As a result, the contact surface between the Ankerpolfläche 46 and the second plan page 54 the residual air gap disc 44 Compared with the solutions according to the prior art many times lower, so that hydraulic bonding significantly reduced, ideally can be completely avoided. Instead of in 3 indicated annular contact area 50 between the substantially concave surface formation 48 the armature pole face 46 the second plan page 54 the residual air gap disc 44 made of preferably non-magnetic material, and individual contact points between the substantially concave surface formation 48 the armature pole face 46 and the second surface 54 the residual air gap disc 44 be created. For this purpose, the residual air gap disc 44 , which is preferably made of non-magnetic material to provide at its outer edge with individual slots. In this case, individual contact points arise between the substantially concave surface formation 48 the armature pole face 46 and the tongues separated by the slots in the remaining material of the residual air gap disc 44 made of preferably non-magnetic material.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 wird die Haftfähigkeit der Restluftspaltscheibe 44 in Bezug auf die Ankerpolfläche 46 des Ankers 18 erheblich herabgesetzt. Kann die Ebenheitsabweichung der Ankerpolfläche 46 des Ankers 18 klein gehalten werden, so besteht kurz vor dem Erreichen des Anschlages 36, d.h. des Kontaktrings 50 bzw. der sich ausbildenden Kontaktpunkte, trotzdem ein sehr enger keilförmiger Quetschspalt 58, in dem ein Volumen von Kraftstoff 28 komprimiert werden kann. Der keilförmig ausgebildete Quetschspalt 58, der sich aufgrund der im Wesentlich konkav verlaufenden Oberflächenausbildung 48 zwischen der zweiten Planseite 54 der Restluftspaltscheibe 44 und der Ankerpolfläche 46 einstellt, läuft ausgehend vom Kontaktring 50 bzw. den sich einstellenden Kontaktpunkten in radiale Richtung nach innen. Der keilförmige Quetschspalt 58 öffnet sich demnach in radiale Richtung nach innen in Richtung auf die Achse 26. Aufgrund des im Quetschspalt 58 eingeschlossenen Kraftstoffvolumens, welches bei der Annäherung der Ankerpolfläche 46 an die Restluftspaltscheibe 44 komprimiert wird, kann somit nach wie vor das Auftreten von Prellerscheinungen des Ventilelementes 18, 22 beim Erreichen des oberen Hubanschlages, d.h. der Restluftspaltscheibe 44, vermieden werden.By inventively proposed substantially concave surface formation 48 becomes the adhesiveness of the residual air gap disc 44 with respect to the armature pole face 46 of the anchor 18 considerably reduced. Can the flatness deviation of the armature pole 46 of the anchor 18 be kept small, so it is about to reach the stop 36 , ie the contact ring 50 or the forming contact points, nevertheless a very narrow wedge-shaped nip 58 in which a volume of fuel 28 can be compressed. The wedge-shaped nip 58 due to the substantially concave surface formation 48 between the second plan page 54 the residual air gap disc 44 and the armature pole surface 46 sets, runs from the contact ring 50 or the adjusting contact points in the radial direction inwards. The wedge-shaped nip 58 thus opens in the radial direction inwards in the direction of the axis 26 , Due to the in the nip 58 enclosed fuel volume, which at the approach of Ankerpolfläche 46 to the residual air gap disk 44 Thus, the occurrence of bumping of the valve element can still be compressed 18 . 22 upon reaching the upper stroke stop, ie the residual air gap disc 44 , be avoided.

Die im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 der Ankerpolfläche 42 wird zum Beispiel beim Schleifen der Ankerpolfläche 46 direkt hergestellt und erfordert keinen zusätzlichen Prozessschritt. Ein zusätzlicher mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu erreichender Vorteil liegt darin, dass ein Abstand 56 zwischen dem Magnetkern 15, insbesondere dessen Außenpol 32, und der Ankerpolfläche 46 mit im Wesentlichen konkav verlaufender Oberflächenausbildung 48 im Vergleich zur ebenen Polflächengeometrie abnimmt. Damit sinkt auch der Strom, der benötigt wird, um die Ankergruppe 16, d.h. die Ankerplatte 18 mitsamt daran ausgebildetem Ventilelement gegen die Wirkung der Schließkraft 24 der nicht dargestellten Schließfeder im geöffneten Zustand zu halten. Damit können sich auch die an das Steuergerät zu stellenden Anforderungen zur Betätigung des Kraftstoffinjektors 10 bzw. von dessen Magnetgruppe erheblich vereinfachen.The essentially concave surface formation 48 the armature pole face 42 For example, when grinding the armature pole face 46 produced directly and requires no additional process step. An additional advantage to be achieved with the solution proposed according to the invention is that a distance 56 between the magnetic core 15 , in particular its outer pole 32 , and the armature pole face 46 with a substantially concave surface formation 48 decreases in comparison to the flat Polflächengeometrie. This also reduces the current needed to anchor group 16 ie the anchor plate 18 together with it formed valve element against the action of the closing force 24 to hold the closing spring, not shown in the open state. This can also be put to the control unit requirements for the operation of the fuel injector 10 or considerably simplify its magnetic group.

Die in 3 dargestellte erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung führt zu einer erheblichen Stabilisierung der Schaltvorgänge des Magnetventils 10, ohne dass hierzu zusätzliche Prozessschritte erforderlich sind und ohne dass zusätzliche Kosten entstehen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist darin zu erblicken, dass der Strombedarf des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetventils 10 gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen reduziert ist. Dies setzt die Temperaturbelastung der eingesetzten Bauteile, aufgrund der geringeren Bestromung, herab. Wenngleich in Zusammenhang mit der 3 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung anhand einer die im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 aufweisenden Ankerpolfläche 46 beschrieben wurde, so kann die im Wesentlichen konkav verlaufende Oberflächenausbildung 48 ebenso gut nach dem Prinzip der kinematischen Umkehr an der Stirnseite der Magnetgruppe 12, insbesondere an der Stirnseite des Magnetkerns 15, ausgeführt sein. Des Weiteren ist durchaus denkbar, die Ankerpolfläche 46 und die Stirnseite des Magnetkerns 15 eben auszubilden und stattdessen die Dicke der Restluftspaltscheibe 44 nach außen hin zunehmend zu gestalten. Damit lässt sich derselbe Effekt erreichen wie mit dem Ausbilden einer im Wesentlichen konkav verlaufenden Oberflächenausbildung 48 im Bereich der Ankerpolfläche 46 oder alternativ in der Stirnseite des Magnetkerns 15, die der Ankergruppe 16 zuweist.In the 3 represented inventive solution leads to a significant stabilization of the switching operations of the solenoid valve 10 without requiring additional process steps and without incurring additional costs. Another advantage of the proposed solution according to the invention is to be seen in that the power requirement of the inventively proposed solenoid valve 10 reduced compared to known from the prior art solutions. This reduces the temperature load of the components used, due to the lower current supply. Although in connection with the 3 the proposed solution according to the invention using a substantially concave surface formation 48 having armature pole face 46 has been described, so can the substantially concave surface formation 48 just as well on the principle of kinematic reversal at the front of the magnet group 12 , in particular on the front side of the magnetic core 15 be executed. Furthermore, it is quite conceivable, the Ankerpolfläche 46 and the front side of the magnetic core 15 just form and instead the thickness of the residual air gap disc 44 becoming increasingly outward. Thus, the same effect can be achieved as with the formation of a substantially concave surface formation 48 in the area of the armature pole 46 or alternatively in the end face of the magnetic core 15 , the anchor group 16 assigns.

Claims

Solenoid valve (10) having a magnet group (12), a magnet coil (14) and a magnetic core (15) comprising, and an armature (18) and a valve element (22), further comprising a stop (36) in the region of an end face of the magnetic core (15), characterized in that a Ankerpolfläche (46) of the armature (18) has a substantially concave surface formation (48), wherein between the end face of the magnetic core (15) and the Ankerpolfläche (46) received a residual air gap disc (44) (A2) and the residual air gap disc (44) with a first plane surface (52) abuts the planar stop (36), and the residual air gap disc (44) has a second plane surface 54, so that between the second plane side (54) of the residual air disc ( 44) and the armature pole surface (46) a wedge-shaped nip (58) when approaching the Anchor pole surface (46) to the residual air gap disc (44).

Solenoid valve (10) according to Claim 1 , characterized in that the residual air gap disc (44) is rotationally symmetrical on the circumference.

Solenoid valve (10) according to Claim 1 , characterized in that between the second plan side (54) of the residual air gap disc (44) and the substantially concave surface formation (48) having Ankerpolfläche (46) forms a contact ring (50).

Solenoid valve (10) according to Claim 1 , characterized in that the residual air gap disc (44) is designed with recesses on the circumference.

Solenoid valve (10) according to Claim 4 , characterized in that form between the second plan side (54) of the residual air gap disc (44) and the substantially concave surface formation (48) having Ankerpolfläche (46) point-shaped contact points.

Solenoid valve (10) according to Claim 3 , characterized in that the nip (58) is wedge-shaped and extending from the contact ring (50) between the Ankerpolfläche (46) and the plan side (54) in the radial direction inwardly.

Solenoid valve (10) according to Claim 1 , characterized in that the residual air gap disc (44) is made of non-magnetic material.

Solenoid valve (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the armature group (16) in addition to the anchor plate (18) comprises a sleeve-shaped closing element (22) which is pressure-balanced in a low-pressure region of a fuel injector (10).