DE202008008650U1 - Magnetic core, magnet assembly and fuel injector solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Aus mindestens zwei Kernelementen zusammengesetzter Magnetkern (12) für eine Magnetbaugruppe (2) eines Kraftstoff-Injektor-Magnetventils (1), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist.Magnet core (12) composed of at least two core elements for a magnet assembly (2) of a fuel injector solenoid valve (1), characterized in that at least one of the core elements is formed as a sintered element.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für eine Magnetbaugruppe eines Kraftstoff-Injektor-Magnetventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Magnetbaugruppe gemäß Anspruch 15, ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil gemäß Anspruch 16 sowie einen Kraftstoff-Injektor gemäß Anspruch 17.The The invention relates to a magnetic core for a magnet assembly a fuel injector solenoid valve according to the The preamble of claim 1, a magnetic assembly according to claim 15, a fuel injector solenoid valve according to claim 16 and a fuel injector according to claim 17th
Aus
der
Es ist bekannt, den Magnetkern mehrteilig aus Vollmaterial auszubilden. Daneben sind einteilige, jeweils als einteiliges Sinterelement ausgebildete Magnetkerne bekannt. Diese haben den Vorteil, dass das Auftreten von Wirbelströmen minimiert wird, was zu einer besseren Schaltdynamik führt. Nachteilig bei den bekannten, als einteilige Sinterelemente ausgebildeten Magnetkernen ist jedoch, dass deren Geometrie nicht optimal an die Spulengeometrie anpassbar ist.It is known to form the magnetic core in several parts of solid material. In addition, one-piece, each formed as a one-piece sintered magnetic cores known. These have the advantage that the occurrence of eddy currents is minimized, resulting in a better switching dynamics. A disadvantage of the known, designed as one-piece sintered elements Magnetic cores, however, is that their geometry is not optimal to the Coil geometry is customizable.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkern vorzuschlagen, der zum einen verminderte Wirbelströme garantiert und zum anderen bei gleichen Außenmaßen im Vergleich zu bekannten Magnetkernen den Einsatzgrößerer Spulen ermöglicht.Of the Invention has for its object to propose a magnetic core, on the one hand guarantees reduced eddy currents and on the other hand others with the same external dimensions compared to known magnetic cores the use of larger coils allows.
Ferner besteht die Aufgabe darin, eine entsprechend optimierte Magnetbaugruppe, ein entsprechend optimiertes Kraftstoff-Injektor-Magnetventil und einen entsprechend optimierten Kraftstoff-Injektor vorzuschlagen.Further The object is to provide a correspondingly optimized magnet assembly, a correspondingly optimized fuel injector solenoid valve and to propose a suitably optimized fuel injector.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Magnetkerns mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Magnetbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 15, hinsichtlich des Kraftstoff-Injektor-Magnetventils mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und hinsichtlich des Kraftstoff-Injektors mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege ben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task is with respect to the magnetic core with the features of Claim 1, with respect to the magnetic assembly having the features of claim 15, with respect to the fuel injector solenoid valve with the features of claim 16 and with regard to the fuel injector solved with the features of claim 17. advantageous Further developments of the invention are in the subclaims indicated. All fall within the scope of the invention Combinations of at least two of in the description, the claims and / or features disclosed in the figures.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Magnetkern mehrteilig auszubilden, wobei mindestens eines der zu einem Magnetkern zusammengesetzten Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist. Durch die Ausbildung mindestens eines der Kernelemente als Sinterelement können Wirbelströme reduziert werden, was zum einen zu einem besseren Wirkungsgrad einer mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern ausgestatteten Magnetbaugruppe führt und zum anderen zu einer verbesserten Schaltdynamik eines entsprechend ausgestalteten Magnetventils. Das Vorsehen von mindestens zwei Kernelementen ermöglicht es, die Polflächen des Magnetkerns unabhängig von der Spulengeometrie zu optimieren. Insbesondere können größere elektrische Magnetspulen eingesetzt werden, da die Spule nach der Integration in eine entsprechende Aufnahmeöffnung des Magnetkerns abschnittsweise von einem eine Polfläche bildenden Kernelement des Magnetkerns überdeckbar ist. Der Einsatz größerer elektrischer Spulen ermöglicht den Einsatz eines kleineren Magnetankers, wodurch die Dynamik eines entsprechend ausgebildeten Magnetventils weiter optimiert wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn mit dem Magnetkern elektrische Spulen mit einem Vergleich zu bekannten Spulen größeren Drahtdurchmesser, insbesondere bei gleicher Windungszahl eingesetzt werden, woraus ein geringerer elektrischer Widerstand resultiert. Dies wiederum verringert die Verlustleistung und optimiert die Dynamik. Darüber hinaus können geringere elektrische Spannungen zum Betreiben eines mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern ausges tatteten Kraftstoff-Injektor-Magnetventils eingesetzt werden.Of the Invention is based on the idea, the magnetic core in several parts form, wherein at least one of the composite to a magnetic core Core elements is designed as a sintered element. Through the training at least one of the core elements as a sintered element can Eddy currents are reduced, resulting in a better one Efficiency one with a trained according to the concept of the invention Magnetic core equipped magnetic assembly leads and others to an improved switching dynamics of a correspondingly designed Solenoid valve. The provision of at least two core elements allows it, the pole faces of the magnetic core independently from the coil geometry to optimize. In particular, you can larger electric solenoids are used, since the coil after integration into a corresponding receiving opening of the magnetic core sections of a pole face forming core element of the magnetic core can be covered. The use of larger electrical coils allows the use of a smaller magnet armature, reducing the dynamics of a appropriately trained solenoid valve is further optimized. It is particularly preferred if electrical with the magnetic core Coils with a comparison to known coils larger wire diameter, be used in particular at the same number of turns, from which a lower electrical resistance results. This in turn decreases the power loss and optimizes the dynamics. About that In addition, lower voltages can operate one with a magnetic core formed according to the concept of the invention Well-tatteten fuel injector solenoid valve can be used.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Kernelemente, ohne miteinander verklebt oder verlötet zu werden, aneinander anliegend angeordnet sind. Durch eine bindemittelfreie Ausführung des Magnetkerns können magnetische Flussverluste minimiert werden. Bei Bedarf können die Kernelemente formschlüssig miteinander verbunden werden, wobei dies nicht zwingend notwendig ist, insbesondere dann, wenn die Montage des Magnetkerns im Injektorkörper (Gehäuseteil) eines Kraftstoff-Injektors erfolgt und die Kernelemente im Gehäuse des Kraftstoff-Injektors gegeneinander verspannt werden.Of particular advantage is an embodiment in which the core elements, without being glued or soldered together, are arranged adjacent to each other. By a binder-free design of the magnetic core magnetic Flow losses are minimized. If necessary, the core elements can be positively connected to each other, but this is not absolutely necessary, especially when the assembly of the magnetic core in the injector body (housing part) of a fuel injector takes place and the core elements are braced against each other in the housing of the fuel injector.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eines der Kernelemente als ein eine Polfläche aufweisendes Polflächenelement ausgebildet ist, das eine, insbesondere nutförmige Aufnahmeöffnung für eine elektrische Spule (Magnetspule) abschnittsweise, verschließt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Polflächenelement um ein mit Radialabstand zu einer Innenpolfläche angeordnetes Außenpolflächenelement, das die Aufnahmeöffnung abschnittsweise in radialer Richtung nach innen überragt. (Dabei kann das Polflächenelement als letztes Kernelement bei der Montage des Magnetkerns montiert werden).Especially preferred is an embodiment in which one of the core elements as a pole face having a pole face is formed, the one, in particular groove-shaped receiving opening for an electrical coil (magnetic coil) in sections, closes. The pole surface element is preferably used arranged at a radial distance to a Innenpolfläche Außenpolflächenelement, the receiving opening partially surmounted in the radial direction inwards. (In this case, the pole surface element as the last core element be mounted during assembly of the magnetic core).
Im Hinblick auf die Ausbildung, des insbesondere als Sinterelement ausgebildeten, Polflächenelementes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es beispielsweise möglich, das Polflächenelement als flache Ringscheibe auszubilden. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, das Polflächenelement an einem insbesondere als Sinterelement aus gebildeten Einstellstück abzustützen, welches wiederum an einem, einen Jochabschnitt bildenden Grundkörper anliegt.in the With regard to the training, in particular as a sintered element trained, Polflächenelementes there are different Options. For example, it is possible form the pole surface element as a flat annular disc. In this case, it may be advantageous for the pole surface element on an adjusting piece formed in particular as a sintered element support, which in turn at one, a yoke section forming body abuts.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann das ringförmige Polflächenelement im Querschnitt L-förmig ausgebildet werden, wobei sich ein Schenkel des L-förmigen Querschnitts in radialer Richtung über die Aufnahmeöffnung für die Magnetspule erstreckt. Anders ausgedrückt weist das Polflächenelement eine Zylinderform mit innenliegender, umlaufender Innenstufung auf.at an alternative embodiment, the annular Polflächenelement formed in cross-section L-shaped be, with a leg of the L-shaped cross section in the radial direction over the receiving opening extends for the solenoid. In other words the pole surface element has a cylindrical shape with internal, circumferential interior gradation.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Magnetkerns, bei der die Polfläche des Polflächenelementes eine radial äußere Polfläche ist, die mit einer radial inneren, von der äußeren Polfläche beabstandeten Polfläche in einer gemeinsamen, quer zur Längsmittelachse des Magnetkerns verlaufenden Ebene angeordnet ist, wobei axial zwischen dem Polflächenelement und dem Magnetanker eine Restluftscheibe angeordnet ist. Dabei begrenzen die Polflächen bevorzugt einen Restluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem relativ zum Magnetkern verstellbaren Magnetanker. Alternativ ist es möglich, die äußere und die innere Polfläche als sich quer zur Längsmittelachse erstreckende, parallel verschobene Ebene auszubilden, sodass auf eine Restluftscheibe verzichtet werden kann. In diesem Fall begrenzt die höhere Polfläche den Ankerhub und es wird ein Restluftspalt an der anderen (niedrigeren) Polfläche erhalten.Especially preferred is an embodiment of the magnetic core, in the pole face of the pole face element a radially outer pole surface is that with a radially inner, of the outer pole surface spaced pole face in a common, transverse to Arranged longitudinal axis of the magnetic core extending plane is, wherein axially between the Polflächenelement and the Magnet armature a residual air disc is arranged. Limit it the pole faces prefer a residual air gap between the Magnetic core and the magnetic core relative to the magnetic core adjustable. Alternatively, it is possible the outer and the inner pole surface as being transverse to the longitudinal center axis form extending, parallel shifted plane, so on a residual air disc can be dispensed with. In this case limited the higher pole face the anchor stroke and it will a residual air gap at the other (lower) pole face receive.
Wie erläutert, ist es möglich, das Polflächenelement als Sinterelement auszubilden. Daneben ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der das Polflächenelement aus Vollmaterial ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Polflächenelement als Hubanschlag für den Magnetanker dient, da Vollmaterial in der Regel eine höhere Festigkeit aufweist, als gesintertes Sintermaterial.As explained, it is possible, the pole surface element form as a sintered element. Next to it is an embodiment feasible, in which the pole surface element made of solid material is trained. Such an embodiment is particular then advantageous if the pole surface element as a stroke stop for the magnet armature serves as solid material usually has a higher strength than sintered sintered material.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass eines der den Magnetkern bildenden Kernelemente als Grundkörper ausgebildet ist, der von einem Zentralkanal durchsetzt ist. Bevorzugt kann durch den Zentralkanal bei fertig montiertem Kraftstoff-Injektor, Kraftstoff aus der Steuerkammer zum Injektorrücklauf strömen. Besonders bevorzugt ist es dabei, den Grundkörper als Sinterelement auszubilden.In Development of the invention is advantageously provided that a the magnetic core forming core elements as a basic body is formed, which is penetrated by a central channel. Preferably can through the central channel with the fuel injector fully assembled, Feed fuel from the control chamber to the injector return. It is particularly preferred, the main body as a sintered element train.
Mit Vorteil ist der Grundkörper derart aufgebaut, dass er einen ringförmigen, einen Jochabschnitt bildenden Grundplattenabschnitt aufweist, ausgehend von dem ein den Zentralkanal begrenzender Rohabschnitt in axialer Richtung vorsteht.With Advantage is the base body constructed such that it has a annular, a yoke portion forming base plate portion has, starting from the a central channel limiting Rohhabschnitt projecting in the axial direction.
Im Hinblick auf eine passgenaue Fertigung der Kernelemente ist es möglich, zumindest eines der Kernelemente, insbesondere das Polflächenelement, nach dem Sinterprozess auf Maß zu schleifen. Alternativ ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, ein hülsenförmiges Einstellstück vorzusehen, das axial zwischen dem Grundplattenabschnitt des Grundkörpers und dem, insbesondere als Außenpolflächenelement ausgebildeten, Polflächenelement angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Polflächenelement als flache Ringscheibe ausgebildet ist. Durch das Vorhalten des Einstellstücks in unterschiedlichen Axialabmessungen ist es möglich, die Polfläche des Polflächenelementes exakt zu positionieren, ins besondere ohne einen abschließenden Schleifprozess realisieren zu müssen.in the With regard to a tailor-made production of the core elements, it is possible at least one of the core elements, in particular the pole surface element, Grind to size after the sintering process. alternative it is according to a particularly preferred embodiment the invention possible, a sleeve-shaped Provide adjusting piece, which is axially between the base plate portion of the basic body and, in particular, designed as outer pole surface element, Polflächenelement is arranged. Very particularly preferred it is when the pole surface element as a flat annular disc is trained. By holding the adjusting piece in different axial dimensions, it is possible to Pole surface of the Polflächenelementes to position exactly in particular without a final grinding process to have to.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der das hülsenförmige Einstellstück als Sinterelement ausgebildet ist.Especially preferred is an embodiment in which the sleeve-shaped Setting piece is designed as a sintered element.
Zweckmäßiger Weise ist der Magnetkern als Topfmagnetkern ausgebildet und umfasst dabei einen Außenpolabschnitt, einen Innenpolabschnitt und einen den Außenpolabschnitt und den Innenpolabschnitt in radialer Richtung verbindenden Jochabschnitt, wobei der Außenpolabschnitt, der Jochabschnitt und der Innenpolabschnitt eine, insbesondere ringnutförmige, Aufnahmeöffnung für eine Magnetspule begrenzen, wobei diese Aufnahmeöffnung bevorzugt auf der von dem Jochabschnitt abgewandten Seite abschnittsweise von einem Polflächenelement in radialer Richtung überragt ist.The magnetic core is expediently designed as a pot magnet core and in this case comprises an outer pole section, an inner pole section and a yoke section connecting the outer pole section and the inner pole section in the radial direction, the outer pole section, the yoke section and the inner pole section defining a, in particular annular, slot-shaped receiving opening for a magnet coil this receiving opening be Preferably on the side facing away from the yoke portion side is partially surmounted by a Polflächenelement in the radial direction.
Die Erfindung führt auch auf eine Magnetbaugruppe für ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil, umfassend einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten, mehrteiligen Magnetkern, wobei zumindest eines der den Magnetkern bildenden Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist.The Invention also leads to a magnet assembly for a fuel injector solenoid valve, comprising one according to the concept formed of the invention, multi-part magnetic core, wherein at least one of the magnetic core forming core elements as a sintered element is trained.
Darüber hinaus führt die Erfindung auf ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Servo-Ventil (Steuerventil) mit dem der Druck in einer von einem Einspritzventilelement begrenzten Steuerkammer steuerbar ist. Das Kraftstoff-Injektor-Magnetventil zeichnet sich durch eine Magnetbaugruppe mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern aus.About that In addition, the invention leads to a fuel injector solenoid valve. This is preferably a servo valve (control valve) with which the pressure in one of an injection valve element limited Control chamber is controllable. The fuel injector solenoid valve Characterized by a magnet assembly with a concept of the Invention trained magnetic core.
Weiterhin führt die Erfindung auf einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Injektor zeichnet sich durch das Vorsehen eines Kraftstoff-Injekor-Magnetventils aus, dessen Magnetbaugruppe einen mehrteiligen Magnetkern aufweist, wobei zumindest ein Kernelement des Magnetkerns als Sinterelement ausgebildet ist.Farther The invention leads to a fuel injector, in particular a common-rail injector, for injecting fuel into one Combustion chamber of an internal combustion engine. The fuel injector draws characterized by the provision of a fuel injector solenoid valve, whose magnet assembly comprises a multi-part magnetic core, wherein at least one core element of the magnetic core is formed as a sintered element is.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings. These show in:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same components and components with the same Function marked with the same reference numerals.
In
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern
Von
dem Grundkörper
Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele gemäß der
Bei
dem Ausführungsbeispiel eines Magnetventils
Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß
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