DE102010043363A1

DE102010043363A1 - Magnet armature assembly of fuel injector for injecting fuel into combustion chamber of combustion engine, has compression springs that are arranged radially at equal angular distances from one another along longitudinal axis

Info

Publication number: DE102010043363A1
Application number: DE201010043363
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-10

Abstract

The magnet armature assembly (10) has a movable magnet armature (20), a magnetic core (15), a magnet coil (17) and a compression spring (33) that are provided along a longitudinal axis (13). An end face is extended indirectly on the magnet armature that is supported with spring force. Compression springs are arranged radially at equal angular distances from one another along longitudinal axis of the magnet core. Recesses (16) are penetrated radially within the magnet core.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Magnetankeranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a magnet armature arrangement according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Magnetankeranordnung ist bereits aus der DE 10 2009 000 206 A1 der Anmelderin bekannt. Hierbei ist die bekannte Magnetankeranordnung Bestandteil eines Kraftstoffinjektors, insbesondere eines Common-Rail-Injektors. In üblicher Weise ist dabei eine Druckfeder vorgesehen, die den Magnetanker bei unbestromter Magnetspule vom Magnetkern wegdrückt, um damit bei einem Kraftstoffinjektor ein Verschließen der zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine dienenden Einspritzöffnungen zu bewirken. Die Druckfeder umgibt dabei einen Ankerbolzen, der in einer Bohrung des Magnetankers axialbeweglich angeordnet ist. Hierbei dient die Druckfeder gleichzeitig der radialen Führung des Ankerbolzens, der sich auf der dem Magnetanker gegenüberliegenden Seite an einem ortsfesten Gehäuseelement, beispielsweise einem Gehäusedeckel, abstützt. Der Ankerbolzen stellt ein hochgenau gefertigtes Bauteil mit entsprechenden Herstellkosten dar, so dass eine Verminderung der Herstellkosten des Ankerbolzens erwünscht ist. Darüber hinaus ist es auch erstrebenswert, das den Magnetanker umgebende Kraftstoffvolumen möglichst gering zu halten. Dies wird durch die relativ große, zentrische Durchgangsbohrung im Magnetkern zur Aufnahme der Druckfeder erschwert.Such a magnet armature arrangement is already known from DE 10 2009 000 206 A1 the applicant known. Here, the known magnet armature assembly is part of a fuel injector, in particular a common rail injector. In the usual way, a compression spring is provided, which pushes the magnet armature in the current de-energized solenoid from the magnetic core, so as to effect in a fuel injector closing the injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine injection ports. The compression spring surrounds an anchor bolt, which is arranged axially movable in a bore of the magnet armature. Here, the compression spring serves at the same time the radial guidance of the anchor bolt, which is supported on the opposite side of the magnet armature on a stationary housing element, such as a housing cover. The anchor bolt represents a highly accurately manufactured component with corresponding manufacturing costs, so that a reduction in the manufacturing costs of the anchor bolt is desired. In addition, it is also desirable to keep the volume of fuel surrounding the magnet armature as low as possible. This is hampered by the relatively large, central through hole in the magnetic core for receiving the compression spring.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Magnetankeranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik überwunden werden. Diese Aufgabe wird bei einer Magnetankeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, mehrere Druckfedern vorzusehen, die in Wirkverbindung mit dem Magnetanker angeordnet sind und die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander konzentrisch zur Längsachse des Magnetankers angeordnet sind. Dadurch lässt sich insbesondere die Ausgestaltung des angesprochenen Ankerbolzens freier gestalten, beispielsweise dessen Länge verringern, sowie das Volumen der zentrisch angeordneten Durchgangsbohrung im Magnetanker verringern.Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a magnet armature assembly according to the preamble of claim 1 such that the above-described disadvantages of the prior art are overcome. This object is achieved in a magnet armature arrangement with the features of claim 1. The invention is based on the idea to provide a plurality of compression springs, which are arranged in operative connection with the armature and which are arranged at uniform angular intervals from one another concentrically to the longitudinal axis of the magnet armature. As a result, in particular the design of the addressed anchor bolt can make more free, for example, reduce its length, as well as reduce the volume of the centrally arranged through hole in the armature.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetankeranordnung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von den in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the magnet armature arrangement according to the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Druckfedern parallel zur Längsachse im Magnetkern ausgebildeten Ausnehmungen angeordnet und radial geführt sind. Dadurch werden unsymmetrische Federkräfte auf den Magnetanker vermieden, so dass sich dieser immer parallel zur Längsachse bewegen kann und nicht verkantet.In a preferred constructive embodiment of the invention, it is provided that the compression springs are arranged parallel to the longitudinal axis in the magnetic core recesses formed and radially guided. As a result, asymmetrical spring forces are avoided on the armature, so that it can always move parallel to the longitudinal axis and not tilted.

Zur Maximierung der möglichen Federlänge sowie zur relativ einfachen Herstellbarkeit der Ausnehmungen wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Ausnehmungen als Durchgangsbohrungen ausgebildet sind.To maximize the possible spring length and the relatively easy manufacturability of the recesses is also proposed that the recesses are formed as through holes.

Um einem in dem Magnetanker verschieblich angeordneten Ankerbolzen auf dem Magnetanker gegenüberliegenden Seite eine Anlagefläche auszubilden, wobei bei der Bewegung des Magnetankers dieser nicht in Kontakt mit dem Ankerbolzen gerät, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der Magnetanker eine in der Längsachse ausgebildete Durchgangsbohrung aufweist, in der ein Ankerbolzen axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Ankerbolzen in eine zentrisch angeordnete Durchgangsbohrung im Magnetkern hineinragt und sich mit seiner dem Magnetanker abgewandten Stirnfläche an einem ortsfesten Gehäuseelement abstützt.In order to form a contact surface displaceably arranged in the magnet armature on the armature side of the magnet armature, wherein during the movement of the magnet armature it does not come into contact with the armature pin, it is furthermore proposed that the magnet armature has a through bore formed in the longitudinal axis, in which an anchor bolt is arranged axially displaceable, wherein the anchor bolt projects into a centrally arranged through hole in the magnetic core and is supported with its side facing away from the magnet armature end face on a stationary housing element.

Zur Reduzierung der axialen Baulänge des Ankerbolzens wird vorgeschlagen, dass das Gehäuseelement einen stiftförmigen Fortsatz aufweist, der in die zentrisch angeordnete Durchgangsbohrung des Magnetkerns hineinragt, wobei sich der Ankerbolzen an der ihm zugewandten Stirnfläche des Fortsatzes abstützt.To reduce the axial length of the anchor bolt is proposed that the housing element has a pin-shaped extension which projects into the centrally arranged through hole of the magnetic core, wherein the anchor bolt is supported on the end face of the extension facing it.

Zur Minimierung des im Bereich der Magnetankeranordnung befindlichen Kraftstoffvolumens ist es vorteilhaft, wenn der Fortsatz mit geringem Radialspiel in der Durchgangsbohrung angeordnet ist.In order to minimize the fuel volume located in the region of the magnet armature arrangement, it is advantageous if the extension is arranged with a small radial play in the throughbore.

Zur Vergrößerung eines sogenannten Federanschlags ist es darüber hinaus in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Magnetanker zumindest im Anlagebereich mit den Druckfedern scheibenförmig und zur Ausbildung eines Federanschlages in seiner Dicke vergrößert ausgebildet ist.To increase a so-called spring stop, it is also provided in an advantageous embodiment of the invention that the magnet armature is at least in the contact area with the compression springs disc-shaped and formed to form a spring stop in its thickness.

Die Erfindung umfasst auch einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, mit einer erfindungsgemäßen Magnetankeranordnung. Dieser weist bei relativ geringen Herstellkosten ein geringes Kraftstoffvolumen im Bereich der Magnetankeranordnung auf.The invention also includes a fuel injector, in particular a common rail injector, with a magnet armature arrangement according to the invention. This has a low fuel volume in the region of the magnet armature arrangement at relatively low production costs.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen Teil eines Kraftstoffinjektors mit einer erfindungsgemäßen Magnetankeranordnung in Längsschnitt und 1 a portion of a fuel injector with a magnet armature assembly according to the invention in longitudinal section and

2 die Magnetankeranordnung gemäß 1 bei einer abgewandelten Ausführungsform, ebenfalls in Längsschnitt. 2 the magnet armature arrangement according to 1 in a modified embodiment, also in longitudinal section.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit denselben Funktionen sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical components or components with the same functions are provided in the figures with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist ausschnittsweise ein Kraftstoffinjektor 100 dargestellt, wie er als sogenannter Common-Rail-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dient. Da der genaue Aufbau bzw. die Wirkungsweise eines derartigen Kraftstoffinjektors 100 bereits allgemein bekannt ist, werden im Folgenden Einzelheiten des Kraftstoffinjektors 100 nur insofern beschrieben, als diese zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.In the 1 and 2 is a fragmentary fuel injector 100 shown how it serves as a so-called common rail injector for injecting fuel into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. Since the exact structure or the operation of such a fuel injector 100 is already well known, details of the fuel injector are given below 100 described only insofar as they are necessary for understanding the invention.

Der Kraftstoffinjektor 100 weist ein Injektorgehäuse 11 auf, in dem ein Magnetankerraum 12 zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Magnetankeranordnung 10 ausgebildet ist. Mittels der Magnetankeranordnung 10 wird eine in den Figuren nicht dargestellte Ventilnadel, die in einer Längsachse 13 auf- und abbeweglich angeordnet ist, zumindest mittelbar bewegt, um damit im Injektorgehäuse 11 auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite ausgebildete Durchgangsöffnungen für Kraftstoff zu öffnen bzw. zu verschließen.The fuel injector 100 has an injector housing 11 in which a magnet armature room 12 for receiving a magnet armature arrangement according to the invention 10 is trained. By means of magnet armature arrangement 10 is a valve needle, not shown in the figures, in a longitudinal axis 13 is arranged movable up and down, at least indirectly moved to order in the injector 11 Open through openings for fuel formed on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine or to close.

Die in dem Magnetankerraum 12 angeordnete Magnetankeranordnung 10 weist einen ringförmigen Magnetkern 15 auf, der eine konzentrisch zur Längsachse 13 angeordnete Durchgangsbohrung 16 besitzt. Auf der der Ventilnadel zugewandten Stirnseite ist in dem Magnetkern 15 eine ringförmige Ausnehmung zur Anordnung einer Magnetspule 17 ausgebildet. Die Magnetspule 17 ist über nicht dargestellte elektrische Anschlussleitungen bestrombar, wobei die Magnetspule 17 in Wirkverbindung mit einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Magnetanker 20 angeordnet ist, dessen Längsachse in der Längsachse 13 verläuft. Der Magnetanker 20 besitzt einen radial äußeren, ring- bzw. scheibenförmigen Bereich 21, und einen radial innen liegenden, in seiner Dicke gegenüber dem ringförmigen Bereich 21 vergrößerten zentralen Bereich 22. In dem zentralen Bereich 22 ist konzentrisch zur Längsachse 13 eine Durchgangsbohrung 23 ausgebildet, in der ein Ankerbolzen 25 axial verschieblich geführt ist. Über die Bewegung des Magnetankers 20 in Richtung des Doppelpfeils 26 lässt sich der Abfluss von Kraftstoff aus einer von der einen Stirnseite des Ankerbolzens 25 begrenzten Ventilkammer 27 beeinflussen, welche wiederum über einen in den Figuren nicht dargestellten Steuerraum die Bewegung der Ventilnadel beeinflusst.The in the magnet armature space 12 arranged magnet armature assembly 10 has an annular magnetic core 15 on, one concentric to the longitudinal axis 13 arranged through hole 16 has. On the valve needle facing end face is in the magnetic core 15 an annular recess for arranging a magnetic coil 17 educated. The magnetic coil 17 is energized via not shown electrical leads, wherein the magnetic coil 17 in operative connection with a rotationally symmetrical magnet armature 20 is arranged, whose longitudinal axis in the longitudinal axis 13 runs. The magnet armature 20 has a radially outer, annular or disk-shaped area 21 , and a radially inner, in its thickness relative to the annular region 21 enlarged central area 22 , In the central area 22 is concentric to the longitudinal axis 13 a through hole 23 formed in which an anchor bolt 25 is guided axially displaceable. About the movement of the magnet armature 20 in the direction of the double arrow 26 can the outflow of fuel from one of the one end of the anchor bolt 25 limited valve chamber 27 influence, which in turn affects the movement of the valve needle via a control chamber, not shown in the figures.

Der Ankerbolzen 25 stützt sich auf der dem Magnetanker 20 abgewandten Stirnseite an einem ortsfesten Gehäuseteil in Form einer Einstellscheibe 28 ab. Die Einstellscheibe 28 ist im Injektorgehäuse 11 druckfest aufgenommen, wobei sich an deren dem Magnetkern 15 zugewandten Stirnfläche zusätzlich eine Tellerfeder 30 abstützt, die den Magnetkern 15 mit Federkraft gegen eine im Injektorgehäuse 11 ausgebildete, radial umlaufende Schulter 31 drückt.The anchor bolt 25 rests on the armature 20 remote end face on a stationary housing part in the form of a shim 28 from. The dial 28 is in the injector housing 11 pressure-tight received, in which at the magnetic core 15 facing end face additionally a plate spring 30 supports the magnetic core 15 with spring force against one in the injector housing 11 trained, radially encircling shoulder 31 suppressed.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in dem Magnetkern 15 mehrere, im Ausführungsbeispiel drei, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen 32 ausgebildet sind. Die Durchgangsbohrungen 32 sind hierbei von der Längsachse 13 beabstandet, jedoch achsparallel zu dieser angeordnet bzw. ausgebildet. Die Durchgangsbohrungen 32 dienen der Aufnahme und radialen Führung von Druckfedern 33, die sich zwischen den ihnen zugewandten Stirnflächen des Magnetankers 20 bzw. der Einstellscheibe 28 abstützen. Mittels der drei, um jeweils 120° zueinander versetzt angeordneten Druckfedern 33 wird auf den Magnetanker 20 eine Federkraft ausgeübt, die bei unbestromter Magnetspule 17 den Magnetanker 20 von der Magnetspule 17 wegdrückt und dabei eine dem Magnetkern 15 abgewandte Dichtfläche 34 des Magnetankers 20 in Anlage mit einer Dichtfläche 35 an einem Ventilstück 36 bringt und damit den Steuerraum 27 abdichtet.According to the invention, it is provided that in the magnetic core 15 several, in the embodiment three, at equal angular intervals to each other arranged through holes 32 are formed. The through holes 32 are here from the longitudinal axis 13 spaced, but arranged axially parallel to this or formed. The through holes 32 serve for receiving and radial guidance of compression springs 33 extending between the faces of the magnet armature facing them 20 or the shim 28 support. By means of the three, each offset by 120 ° to each other arranged compression springs 33 gets on the magnet armature 20 a spring force exerted when energized solenoid coil 17 the magnet armature 20 from the solenoid 17 pushes away while a the magnetic core 15 facing away sealing surface 34 of the magnet armature 20 in contact with a sealing surface 35 on a valve piece 36 brings and thus the control room 27 seals.

Die drei identisch ausgebildeten Druckfedern 33 können sich optional gegen jeweils einen Federanschlag 37 abstützen, der auf der den Druckfedern 33 zugewandten Stirnseite des Magnetankers 20 ausgebildet ist und den Magnetanker 20 damit im Anlagebereich der Druckfedern 30 in seiner Dicke vergrößert. Ein derartiger Federanschlag 37 kann auch auf der der Einstellscheibe 28 zugewandten Seite ausgebildet sein.The three identically designed compression springs 33 can optionally against each a spring stop 37 rest on the compression springs 33 facing end face of the armature 20 is formed and the armature 20 thus in the contact area of the compression springs 30 increased in its thickness. Such a spring stop 37 also on the dial 28 be formed facing side.

Bei der in der 2 dargestellten, abgewandelten Magnetankeranordnung 10a weist die Einstellscheibe 28a auf der dem Magnetanker 20 zugewandten Seite einen stiftförmigen Fortsatz 39 auf, der in die Durchgangsbohrung 16 des Magnetkerns 15 hineinragt, und mit seiner dem Ankerbolzen 25a zugewandten Stirnseite eine Anlage für den Ankerbolzen 25a bildet, wobei zwischen dem Magnetkern 15 und dem Fortsatz 38 lediglich ein relativ geringer Radialspalt 40 ausgebildet ist. Hierbei ist die Länge des Fortsatzes 39 derart, dass dieser nahezu die gesamte axiale Länge der Durchgangsbohrung 16 einnimmt. Die Ausbildung entsprechend der Magnetankeranordnung 10a ermöglicht, dass der Ankerbolzen 25a gegenüber dem Ankerbolzen 25 gemäß der 1 eine verkürzte axiale Länge aufweist.When in the 2 shown, modified magnet armature assembly 10a has the dial 28a on the magnet armature 20 facing side a pin-shaped extension 39 on, in the through hole 16 of the magnetic core 15 protrudes, and with its the anchor bolt 25a facing end a system for the anchor bolt 25a forms, being between the magnetic core 15 and the extension 38 only a relatively small radial gap 40 is trained. Here is the length of the extension 39 such that this almost the entire axial length of the through hole 16 occupies. The training according to the magnet armature arrangement 10a allows the anchor bolt 25a opposite the anchor bolt 25 according to the 1 has a shortened axial length.

Die soweit beschriebene Magentankeranordnung 10, 10a bzw. der Kraftstoffinjektor 100 lassen sich in vielfältiger Art und Weise abwandeln bzw. modifizieren, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in der Verwendung bzw. Anordnung mehrerer Druckfedern 33, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander auf einem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind und auf einen Magnetanker 20 einwirken. Darüber hinaus ist es auch denkbar, eine derartige Anordnung nicht nur bei Kraftstoffinjektoren 100, sondern bei sonstigen anderen Magnetventilen oder ähnlichem einzusetzen.The magenta tank arrangement described so far 10 . 10a or the fuel injector 100 can be modified or modified in many ways without deviating from the idea of the invention. This consists in the use or arrangement of several compression springs 33 , which are arranged at equal angular intervals to each other on a pitch circle diameter and a magnet armature 20 act. In addition, it is also conceivable, such an arrangement not only in fuel injectors 100 , but with other solenoid valves or the like to use.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009000206 A1 [0002]

Claims

Magnetic armature arrangement ( 10 ; 10a ), with one along a longitudinal axis ( 13 ) movable magnet armature ( 20 ), a magnetic core ( 15 ), a magnetic coil ( 17 ) and with at least one compression spring ( 33 ), which at least indirectly with an end face on the magnet armature ( 20 ) and this acted upon by spring force, characterized in that a plurality of compression springs ( 33 ) are provided, which are radially spaced at uniform angular intervals to each other to the longitudinal axis ( 13 ) are arranged.

Magnetic armature arrangement according to claim 1, characterized in that the compression springs ( 33 ) in parallel to the longitudinal axis ( 13 ) in the magnetic core ( 15 ) formed recesses ( 16 ) are arranged and guided radially.

Magnetic armature arrangement according to claim 2, characterized in that the recesses as through-holes ( 16 ) are formed.

Magnetic armature arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnet armature ( 20 ) one in the longitudinal axis ( 13 ) formed through-bore ( 23 ), in which an anchor bolt ( 25 ; 25a ) is arranged axially displaceable that the anchor bolt ( 25 ; 25a ) in a centrally arranged through hole ( 16 ) in the magnetic core ( 15 protrudes and with his the magnet armature ( 20 ) facing away from end face on a stationary housing element ( 28 ; 28a ) is supported.

Magnetic armature arrangement according to claim 4, characterized in that the housing element ( 28a ) a pin-shaped extension ( 39 ), which in the centrally arranged through hole ( 16 ) of the magnetic core ( 15 protruding), wherein the anchor bolt ( 25a ) on the end face of the extension facing it ( 39 ) is supported.

Magnetic armature arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the extension ( 39 ) almost the entire axial length of the centrally arranged through hole ( 16 ) occupies.

Magnetic armature arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that the extension ( 39 ) forming a small radial gap ( 40 ) in the through hole ( 16 ) is arranged.

Magnetic armature arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnet armature ( 20 ) at least in a radially outer region ( 21 ) disk-shaped and in the contact area with the compression spring ( 33 ) for forming a spring stop ( 37 ) Is formed enlarged in its thickness.

Magnetic armature arrangement according to one of claims 4 to 8, characterized in that the stationary housing element ( 28 ; 28a ) in the contact area of the compression springs ( 33 ) to form a spring stop ( 37 ) Is formed enlarged in its thickness.

Fuel injector ( 100 ), in particular common-rail injector, with a magnet armature arrangement ( 10 ; 10a ) according to one of claims 1 to 9.