DE102016210393A1 - Residual air gap disc for a solenoid valve and fuel injector with a residual air gap disc - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Restluftspaltscheibe (30) für ein Magnetventil (10), wobei das Magnetventil (10) zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms in einem Kraftstoffinjektor (100) dient, mit einer einem Elektromagneten (15) zugeordneten ersten Stirnseite (35) und einer einem Magnetanker (25) zugeordneten zweiten Stirnseite (36), wobei die erste Stirnseite (35) dazu ausgebildet ist, an dem Elektromagneten (15) anzuliegen und die zweite Stirnseite (36) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Bestromung des Elektromagneten (15) entweder in Kontakt mit dem Magnetanker (25) oder zu diesem beabstandet zu sein. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die erste Stirnseite (35) der Restluftspaltscheibe (30) vorzugsweise eben ausgebildet ist und die zweite Stirnseite (36) der Restluftspaltscheibe(30) mit einer Strukturierung (38) versehen ist.The invention relates to a residual air gap disc (30) for a solenoid valve (10), the solenoid valve (10) serving to control a fluid flow in a fuel injector (100) having a first end face (35) associated with an electromagnet (15) and a magnet armature (25) associated with the second end face (36), wherein the first end face (35) is adapted to abut against the electromagnet (15) and the second end face (36) is formed, depending on the energization of the electromagnet (15) either in contact with or spaced from the armature (25). According to the invention, it is provided that the first end face (35) of the residual air gap disk (30) is preferably planar and the second end face (36) of the residual air gap disk (30) is provided with a structuring (38).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Restluftspaltscheibe für ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe.The invention relates to a residual air gap disc for a solenoid valve according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector using a residual air gap disc according to the invention.
Eine Restluftspaltscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Weiterhin ist es aus der
Bei Restluftspaltscheiben, die in dem Axialspalt zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern des Elektromagneten angeordnet sind, soll ein magnetisches Kleben bzw. Anhaften des Magnetankers an der Restluftspaltscheibe in einer Stellung, bei der der Elektromagnet den Magnetanker anzieht, verhindert bzw. vermieden werden. Bei den Restluftspaltscheiben, die im Gegensatz zu der eingangs genannten Restluftspaltscheibe nicht durch Kraftschluss axial fixiert sind, kann jedoch ein hydraulisches Kleben bzw. Anhaften stattfinden, was je nach Schiefstand zwischen dem Elektromagneten und der dem Magnetanker zugewandten Stirnseite der Restluftspaltscheibe dazu führt, dass die Restluftspaltscheibe entweder am Magnetkern des Elektromagneten, oder aber im Bereich des Magnetankers an diesem anhaftet. Aus diesem undefinierten Haftverhalten der Restluftspaltscheibe resultieren während des Betriebs des Magnetventils bei Einbau in einem Kraftstoffinjektor unterschiedliche Schließdauern einer Düsennadel, sogenannte Schließdauersprünge.In the case of residual air gap disks, which are arranged in the axial gap between the magnet armature and the magnet core of the electromagnet, magnetic adhesion or adhesion of the armature to the residual air gap disk should be prevented or avoided in a position in which the electromagnet attracts the magnet armature. In the residual air gap discs, which are not axially fixed in contrast to the aforementioned residual air gap disc, however, a hydraulic sticking or sticking can take place, which depending on the obliquity between the electromagnet and the magnet armature facing end of the residual air gap causes the residual air gap disc either on the magnetic core of the electromagnet, or in the region of the magnet armature adheres to this. During the operation of the solenoid valve, when the magnet valve is installed in a fuel injector, this undefined adhesion behavior of the residual air gap disc results in different closing durations of a nozzle needle, so-called closure duration jumps.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Eine Restluftspaltscheibe für ein Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein geringeres bzw. kein hydraulisches Anhaften bzw. Kleben zwischen dem Magnetanker und der Restluftspaltscheibe auftritt, ohne dass das Dämpfungsverhalten während des Öffnungsvorgangs des Magnetankers, der üblicherweise Bestandteil eines Ventilsitzes zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms ist, signifikant verschlechtert wird, und ohne dass ein mechanischer Kraftschluss zwischen der Restluftspaltscheibe und einem Bauteil des Magnetventils erforderlich ist. Weiterhin wird das Klebe- bzw. Anhaftverhalten zwischen dem Elektromagneten bzw. dessen Magnetkern und der Restluftspaltscheibe beibehalten, damit sichergestellt ist, dass die Restluftspaltscheibe stets am Elektromagneten bzw. dem Magnetkern anhaftet. Dies führt zu einer Vermeidung der o.g. Schließdauersprünge während des Betriebs eines mit einem Magnetventil ausgestatteten Kraftstoffinjektors.A residual air gap disc for a solenoid valve with the features of claim 1 has the advantage that a lower or no hydraulic adhesion between the magnet armature and the residual air gap disc occurs without the damping behavior during the opening process of the armature, which is usually part of a valve seat for Control of a liquid flow is significantly deteriorated, and without a mechanical frictional connection between the residual air gap disc and a component of the solenoid valve is required. Furthermore, the adhesive or adhesion behavior between the electromagnet or its magnetic core and the residual air gap disk is maintained in order to ensure that the residual air gap disk always adheres to the electromagnet or the magnetic core. This leads to an avoidance of the o.g. Closing stops during operation of a fuel injector equipped with a solenoid valve.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch eine Strukturierung der dem Magnetanker zugewandten Stirnseite der Restluftspaltscheibe ein hydraulisches Anhaften bzw. Kleben der Restluftspaltscheibe an dem Magnetanker zu verhindern. Eine derartige Strukturierung bewirkt insbesondere eine Verringerung der Kontaktfläche zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Magnetanker bzw. zu einer Vergrößerung eines hydraulischen Spalts im Bereich von Vertiefungen der Strukturierung und dem Magnetanker. Dadurch wird die hydraulische Adhäsionswirkung zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Magnetanker an den einander zugewandten Stirnseiten vermindert.The invention is based on the idea of preventing hydraulic adhesion or sticking of the residual air gap disk to the magnet armature by structuring the end face of the residual air gap disk facing the magnet armature. In particular, such structuring brings about a reduction in the contact area between the residual air gap disk and the magnet armature or an enlargement of a hydraulic gap in the region of depressions of the structuring and the magnet armature. As a result, the hydraulic adhesion action between the residual air gap disk and the magnet armature on the mutually facing end faces is reduced.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the residual air gap disc according to the invention are listed in the subclaims.
Um außerhalb der mit der Strukturierung versehenen Bereiche der Restluftspaltscheibe an der betreffenden Stirnseite der Restluftspaltscheibe bekannte bzw. definierte Verhältnisse auszubilden, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die die Strukturierung aufweisende Stirnseite der Restluftspaltscheibe außerhalb der Strukturierung eben ausgebildet ist oder wenigstens einen Grat aufweist. Der Grat kann dabei insbesondere durch einen Fertigungsprozess der Restluftspaltscheibe beim Ausstanzen derselben aus einem Blechcoil entstehen. Dadurch, dass der Grat auf der dem Elektromagneten abgewandten Stirnseite der Restluftspaltscheibe angeordnet ist, wird darüber hinaus sichergestellt, dass die dem Elektromagneten zugewandte Stirnseite der Restluftspaltscheibe, welche durch den Fertigungsprozess üblicherweise eben ausgebildet ist, besonders gut (hydraulisch) an dem Elektromagneten anhaftet.In order to form known or defined conditions outside the regions of the residual air gap disk provided with the structuring on the relevant end face of the residual air gap disk, it is additionally provided that the end face of the residual air gap disk having the structuring is formed flat outside the structuring or has at least one burr. The burr can arise in particular by a manufacturing process of the residual air gap disc when punching the same from a sheet metal coil. By virtue of the fact that the burr is arranged on the end face of the residual air gap disk facing away from the electromagnet, it is moreover ensured that the end side of the residual air gap disk facing the electromagnet, which is usually formed flat by the production process, particularly well (hydraulically) adheres to the electromagnet.
Wie bereits erläutert, muss nicht die gesamte, dem Magnetanker zugewandte Stirnseite der Restluftspaltscheibe mit der Strukturierung versehen sein, vielmehr genügt es bzw. hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Fläche der Strukturierung zwischen 20% und 60%, vorzugsweise zwischen 25% und 50% der Stirnseite an der Restluftspaltscheibe beträgt. Dies hat den Vorteil, dass nicht die gesamte Stirnseite nachträglich oder während des Fertigungsprozesses der Restluftspaltscheibe mit der Strukturierung versehen werden muss. Dadurch wird die zur Ausbildung der Strukturierung erforderliche Fertigungszeit verringert bzw. die Herstellkosten reduziert.As already explained, the entire, the magnet armature facing the end face of the residual air gap disc need not be provided with the structuring, but it is sufficient or has proven to be advantageous if the surface of the structuring between 20% and 60%, preferably between 25% and 50% of the front side of the residual air gap disc is. This has the advantage that it is not necessary to provide the entire front side subsequently or during the production process of the residual air gap disk with the structuring. As a result, the production time required for the formation of the structuring is reduced or the manufacturing costs are reduced.
Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass die Strukturierung besonders große Tiefen bzw. Erhebungen aufweisen muss, welche ggf. mit entsprechenden Fertigungsverfahren relativ schwierig realisierbar sind. Vielmehr genügt es, wenn die Strukturelemente der Strukturierung, bezogen auf die Oberfläche der Restluftspaltscheibe, Tiefen zwischen 1µm und 5µm aufweisen. Furthermore, it is not necessary that the structuring must have particularly large depths or elevations, which are possibly relatively difficult to implement with corresponding manufacturing processes. Rather, it is sufficient if the structural elements of the structuring, based on the surface of the residual air gap disk, have depths between 1 μm and 5 μm.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Magnetanker befindliche Fluid radial nach innen und außen abströmen kann, um ein hydraulisches Anhaften zu vermeiden. Daher ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Strukturierung radial verlaufende Nuten umfasst, die sich von einer inneren Umfangsfläche bis zu einer äußeren Umfangsfläche der Restluftspaltscheibe erstrecken.It is very particularly preferred if the fluid located between the residual air gap disk and the magnet armature can flow off radially inwards and outwards in order to avoid hydraulic adhesion. Therefore, it is preferably provided that the structuring comprises radially extending grooves extending from an inner circumferential surface to an outer circumferential surface of the residual air gap disc.
Die soweit beschriebene Strukturierung mit Strukturelementen mit einer Tiefe zwischen 1µm und 5µm lassen sich in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung durch einen Ätzprozess erzeugen, mit dessen Hilfe sich Strukturtiefen bis zu 5µm erzeugen lassen.The structure described so far with structural elements having a depth between 1 .mu.m and 5 .mu.m can be produced in a first preferred embodiment by an etching process with the aid of which structure depths of up to 5 .mu.m can be generated.
Alternativ ist es auch denkbar, die Strukturierung durch eine Laserbearbeitung zu erzeugen. Mit einem derartigen Verfahren lassen sich typischerweise Strukturtiefen bis 2µm erzielen.Alternatively, it is also conceivable to produce the structuring by laser processing. With such a method, it is typically possible to achieve structure depths of up to 2 μm.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Restluftspaltscheibe sieht vor, dass diese im Querschnitt an ihrer äußeren Umfangsfläche in Umfangsrichtung gewellt ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass über im Bereich des Magnetkerns ausgebildete Längsnuten Kraftstoff in Richtung des Niederdruckbereichs abströmen kann, wenn sich die Einbuchtungen an der Umfangsfläche in Überdeckung mit den Längsschlitzen befinden.A further preferred embodiment of the residual air gap disc provides that it is formed in the circumferential direction in cross-section on its outer peripheral surface in the circumferential direction. This has the advantage that fuel can flow out in the direction of the low-pressure region via longitudinal grooves formed in the region of the magnetic core when the indentations on the peripheral surface are in overlap with the longitudinal slots.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Kraftstoffinjektor mit einem Magnetventil mit einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe. Dieser weist die eingangs erwähnten Vorteile der Vermeidung von Schließdauersprüngen während des Betriebs des Kraftstoffinjektors auf. Finally, the invention also includes a fuel injector with a solenoid valve having a residual air gap disk according to the invention. This has the above-mentioned advantages of avoiding Schließdauersprüngen during operation of the fuel injector.
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:
Gleiche Elemente bzw. Element mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.Identical elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
In der
Zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms bzw. der Einspritzmenge des Kraftstoffinjektors
Auf der der Druckfeder
Die ringförmige Restluftspaltscheibe
Die Restluftspaltscheibe
Die Strukturierung
Die soweit beschriebene Restluftspaltscheibe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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