DE3139669A1

DE3139669A1 - Magnetventil, insbesondere kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE3139669A1
Application number: DE19813139669
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 8045 Ismaning Groß; Hans Dipl.-Ing. 7015 Korntal Kubach; Asta 7000 Stuttgart Reichl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1983-04-21
Also published as: JPS5872782A; EP0076459B1; JPH0345267B2; US4475690A; DE3269204D1; EP0076459A1

Description

κ. 17377

U.9.'1981 Bt/Le

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Magnetventil, inbesondere Kraftstoffeinspritzventil·

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs

Aus der deutschen Patentanmeldung P 30 ^6 889·^ ist schon ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem das mit dem Flachanker fest verbundene Ventilteil· eine zentrale Führungsöffnung einer Führungsmembran durchragt. Die Führungsmembran führt das Ventilteil in radialer Richtung zum Ventilsitz. Der Fl·achanker berührt unter Federspannung mit einer konzentrischen Führungskante die Führungsmembran und wird so pl·anparallel zur Stirnfläche des als Schalenkern ausgebildeten Kerns geführt. Die Kraftstoffzufuhr zum Ventil erfolgt durch radiale Zustromöffnungen in der Ventilwand. Der nicht zugemessene Kraftstoff kann nach Durchströmen des Magnetteiles über axial· gegenüber den Zuflußöffnungen versetzte und abgedichtete radiale.Abflußöffnungen in eine Kraftstoffrückstfömleitung gelangen.

Dieses Kraftstoffeinspritzventil weist jedoch insgesamt eine große Masse auf. Die Luftspalte₅ die den Anker mit dem Schalenkern bilden, liegen in bezug auf den Umfang sehr weit auseinander, so daß der Anker einen großen Durchmesser haben muß, was seine Masse vergrößert und seine Biegesteifigkeit reduziert. Außerdem ist die Führung des Ventilteils und des Ankers trotz der Führungsmembran nicht immer ausreichend.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptansp.rucha hat demgegenüber den Vorteils daß seine Masse und damit sein Gewicht gering ist. Durch die besondere Ausbildung des Magnetkreises weist das Magnetventil sehr kurze Schaltzeiten auf. Die Form des Ankers bringt es mit sich_s daß der Abstand der Luftspalte in bezug auf den Durchmesser des Ankers gesehen, gering ist. Damit werden die Vorteile des bekannten Flachankers ausgenutzt (doppelte Kraft bei gleichem Magnetfluß durch zwei krafterzeugende Luftspalte) ohne dessen Nachteils nämlich die Tatsache_s daß der äußere Spalt geometrisch sehr weit auslädt _s was die Ankermasse vergrößert und die Biegesteifigkeit des Ankers reduzierts mit sich zu bringen. Eine ausreichende räumliche Trennung zur Reduzierung des magnetischen Streuflusses ist in der vorliegenden Erfindung dadurch vorhanden, daß die Luftspalte 5 in axialer Richtung gesehen.., versetzt sind.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. Durch die Anordnung der Führungsbuchse und der Feder innerhalb des Innenzylinders wird der Innendurchmesser des Magnetkreises konstruktiv aufgeweitet. Damit wird die umfangmäßige Länge der Luftspalte bei gleicher Fläche vergrößert, wodurch die Mag-

netkraft bei konstanter Wandstärke wächst. Die eine Lagerstelle des Ventilstößels in der Zylinderbohrung liegt in unmittelbarer Nähe der Luftspalte, so daß nur geringe Kippkräfte durch Toleranzen der Luftspalte entstehen. Damit kann die zweite Lagerstelle in kurzem Abstand zur ersten Lagerstelle angeordnet werden, so daß der Anker leicht gebaut werden kann und eine sehr hohe und leicht zu dämpfende mechanische Eigenfrequenz erhält.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion werden die mechanischen Kräfte weitgehend vom Magnetkreis ferngehalten, so daß die magnetischen Teile so dünn ausgeführt werden können, wie es allein für den Magnetkreis optimal ist. Durch die größere Masse der Anschlagplatte im Vergleich zur Masse des Ankers mit dem Ventilkörper wird der Aufschlag mechanisch schnell gedämpft, wobei die erhabenen Teile der Anschlagplatte die Dämpfung unterstützen. Der Anker trifft im Bereich des scheibenförmigen Kopfes des Ventilkörpers auf die Anschlagplatte, der aus antimagnetischem und mechanisch hartem Material besteht, so daß eine große Lebensdauer gewährleistet ist.

Die funktional wesentlichen Daten wie Hub- und Schaltseit können durch plastische Verformung an den kreisringförmigen Nuten in der Anschlagplatte und in der kreisringförmigen magnetischen Platte kostengünstig eingestellt werden. Eine Voreinstellung dieser Daten ist durch Paarung der Maßtoleranzen der ringförmigen magnetischen Platte und des magnetischen Ankers möglich.

Die an die Luftspalte angrenzenden Magnetleiter wie Anker, kreisringförmige Platte, und Innenzylinder sind aus Magnetmaterial mit hoher Sättigungsinduktion hergestellt, während die restlichen Teile des Magnetkreises aus Magnetmaterial mit möglichst günstigen dynamischen Eigenschaften hergestellt sind.

Dadurch wird neben hoher Kraft bei kleinem Magnetfluß eine große Änderung des Magnetflusses in Abhängigkeit vom Hub im Bereich des Aufschlags erzielt.

Der Ventilstößel kann mit dem Magnetanker ebenso wie die Zylinderbohrung in der Führungsbuchse mit dem Ventilsitz in je einer Aufspannung bearbeitet verden, so daß Kreissymmetrie erzwungen wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Ss zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Magnetventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei dem in der Figur dargestellten erfindungsgemäßen Magnetventil ist mit 1 das Ventilgehäuse bezeichnet. Innerhalb des Ventilgehäuses 1 ist ein Kern 2 aus ferromagnetischem Material vorgesehen, auf dem eine Leiterspule 3 aufgebracht ist. Der Kern 2 weist einen Innenzylinder h und einen Außenzylinder 5 auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Innenzylinder k und Außenzylinder 5 sind an der einen Stirnfläche über ein Joch 6 magnetisch leitend miteinander verbunden. Die andere Stirnfläche ist teilweise durch eine magnetisch leitende kreisringförmige Platte 7 abgedeckt, die magnetisch leitend mit dem Außenzylinder 5 verbunden ist. Der Innenzylinder k trägt einen Spulenkörper 8₅ auf den die Leiterspule 3 gewickelt ist_s die den gesamten Raum zwischen Innen-und Außenzylinder h, 5 einnimmt. Zwischen Leiterspule 3 und Joch 6 liegt eine Isolierfolie 9, die einen kleinen Wärmewiderstand aufweist. Der zwischen dem

Innenzylinder k und der kreisringförmigen Platte 7 unterbrochene Magnetkreis wird durch einen Anker 10 überbrückt. Der Anker 10 weist ein tellerförmiges Teil 11 auf, das in einen hohlzylindrischen Stutzen 12 übergeht. Der Stutzen steht der einen Stirnfläche des Innenzylinders U gegenüber. Zwischen beiden liegt der erste Luftspalt 13. Der Rand des tellerförmigen Teils 11 ragt über die kreisringförmige Platte T hinaus und bildet mit ihr den zweiten Luftspalt lh. Ein Ventilkörper 15 aus antimagnetischem Material, der einen scheibenförmigen Kopf 16 und einen Stößel 17 aufweist, ist mit seinem scheibenförmigen Kopf 16 in das tellerförmige Teil 11 des Ankers 10 eingepreßt. Er wird mit zwei Lagerstellen 18, 19 in der Zylinderbohrung 20 einer Führungsbuchse 21 geführt. Die Führungsbuchse 21 geht in ein antimagnetisches Teil 22 über, das in Verlängerung zur Zylinderbohrung 20 der Führungsbuchse 21 den Zulauf 23 und die Ablaufbohrungen 2k aufweist. Die Ablaufbohrungen 2k münden in einen Hohlraum 25, der durch das antimagnetische Teil 22 und den Kern 2 gebildet wird. Der Zulauf 23 endet in einer Ventilkammer 26, die durch eine Verbindungsbohrung 27 mit dem Hohlraum 25 verbunden ist. Der Ventilkörper 15 arbeitet mit seinem kugelförmigen Ende 28 mit einem Ventilsitz 29 zusammen, der zwischen Ventilkammer 26 und Zulauf 23 angeordnet ist. Die 0-Ringe 30 dichten den Hochdruck im Bereich gegen den niedrigen Flüssigkeitsdruck (Rücklaufdruck) in der Ventilkammer 26, der Verbindungsbohrung 27, dem Kohlraum 25, den Ablaufbohrungen 2k und allen anderen Hohlräumen des Magnetventils ab. Zwischen antimagnetischem Teil 22, einem Teil des Außenzylinders 5 und dem Ventilgehäuse 1 ist ein Spalt 32 vorgesehen. Zwischen Hohlraum 25 und Spalte befindet sich eine Druckentlastungsbohrung 33. Der Spulenraum 3k wird über den Spalt 32 und eine Bohrung 50, die im Außenzylinder vorgesehen ist und Spulenraum 3^ mit Spalt verbindet, mit Flüssigkeit gekühlt.

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'■ I ■- Γ ύ h ViUS₁Gh u >-■ h s e J 1 ueisL an ;; t ? L π ι · ra A u ΰ ο η in untnl e i η e Au".;; parung auf, in die ein» Feder '}'j einge l.'uisen iafc und di·: nit ihrem anderen Find»? gegen den i.n das t e 1. le r i'örini ge Teil. 11 des Ankers 10 e ingel.'XLjsenen nahe i. ben fö rmigen Kopf ! t · !·'.! Ventilk'jrpern 15 di'-'ickt. Die Köder 35 untere tut" t, den hydraulischen Druck -auf das kugelförmige Ende 28 dos t't^^^i:; 17 in der Weise, daß das Ventil bei Stromab-.;.^sj:alf.ung schnell öffnet und auch ohne Druck in dieser Lv-;·-- verbleibt.

Oberhalb des Ankers 10 und der kreisringf urin ig'3 η Platte T ist eine Anschlagplatte 36 vorgysahen. Mit Hilfe dieser Abschlagplatine 3f> wird der Aufschlag bei öffnen des Ventils 3 eh η ⁱ311 ge dämpft. Die him chi ißy labt ti \(i hat im Wo.vq iiiii den Aufschlages einen erhaben «n Any α tr. ΊΥ , ξ ο daB der Anker ¹O nur auf einf?n definierten Flächenboreich auftrifft. Dieser Ani-.itz 37 liegt dem in den Anker 10 eingepreßten scheibenförmigen Kopf 16 aus hartem antimagnotischera Material gegenüber, so-daß auch bei langem Gebrauch des Magnetventils eine Abnützung nur sehr ^ering ist. Ln der Anschlagplatte 3d ist eine Nut 38 vorgesehen, die die antimagnetiache Anschlagplatte 36 so weit nein·/acht _s daß diese zur Justierung Je3 Systems dort plastisch 'verformt werden kann.

Eine weitere Nut 39 ist in der kreisringförmigen Platte 7 au.3 magnetischem Material vorgenohen, die an der Stelle in der Weise plastisch verforrat werden kann, daß der zweite Luftspalt lU funktional eingestellt werden kann. Diese Verfornung soll nach der Montage -ler Aoüehlagplatte 36 möglich sein _D ι?ο daß sur Aufbringung der Kräfte auf die Oberseite isr kreisringf örmigen Fla', U.· 7 die Anschlagplatt·; $(■> durchbrochen ist.

Das Magnetventil wird durch eine metallische Deckplatte UO und durch ein darüber aufgebrachtes elektrisch isolierendem Kunststoffteil Ui abgeschlossen, die in las Ventilgehäuse 1 eingelassen sind. In das Kunststoffteil Ui mit den LJteckerf uhrungen 1+2 sind die Anschlußstifte U3 eingespritzt. Die elektrische Verbindung der Anschlußstifte U3 mit der Spule 3 erfolgt über die Stromzuführungen UU. Diese sind in den Spulenkörper 8 eingespritzt. Die elektrischen Leiterdrähte U5 der Spule 3 werden an ihren Enden um einen Zapfen U6, der Bestandteil des Spulenkörpers 8 ist, geschlungen, um eine Zugentlastung zu gewährleisten. Das Ende des Leiterdrahtes U5 ist an eine nicht dargestellte Fahne der Stromzuführung UU angeschweißt. Die Stromzuführung UU ist über eine Abknickung U7 zur Zugentlastung in den elektrisch Leitenden Anschlußstift U3 eingeführt.

Bei Sperrung des Ventils entsteht in dem Zulauf 23 ein hoher Druck, der als Kraft auf den Bereich 31 des antimagnetischen Teils 22 wirkt. Um störende mechanische Verformungen des Außenzylinders 5 und des Innenzylinders U durch diese Kraft auszuschließen, ist das antimagnetische Teil 22 im Bereich U8 so kräftig ausgeführt, daß die Kraft auf den Umfang des Außenzylinders 5 geführt werden kann, obwohl dieser so dünn ist, wie es eine in bezug auf Schaltzeiten optimale Magnetauslegung erfordert.

Im scheibenförmigen Kopf 16 des Ankers 10 ist eine Bohrung U9 vorgesehen, durch die ebenso wie durch die Druckent-3 astungsbohrung '/53 die beim Füllhub des Stößels 17 verdrängte Flüssigkeit zurückströmen kann.

Zur Erleicherung der Paarung der Maßtoleranzen von ringförmiger Platte 7 und Anker 11 sind die Schalter 51 des magnetischen Außenzylinders 5 und des dem ersten Luftspalt 13 zugewandte Pol 52 des magnetischen Innenzylinders k in axialer Richtung gleich hoch.

Claims

U.9.1981 Bt/Le

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

1 Λ Magnetventil, insbesondere Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse, einer auf einem Kern aus ferromagnetischem Material aufgebrachten Leiterspule und einem Anker, der einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper trägt, dadurch gekennzeichnet_s daß der Anker (10) ein tellerförmiges Teil (3 1) und einen Stutzen (12) aufweist, wobei der Stutzen (12) mit dem Kern (2) einen ersten Luftspalt (13) und der Rand des tellerförmigen Teils (it) mit dem Kern (2) einen zweiten Luftspalt (.Ik) bilden.

2, Magnetventil nach Anspruch 1 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) einen Innen- und Außenzylinder (k₃ 5) aufweist, die konzentrisch zueinanderliegen und zwischen denen die Leiterspule (3) angeordnet ist, wobei an der einen Stirnfläche der Innenzylinder (k) und der Außenzylinder (5) über ein Joch (6) magnetisch leitend miteinander verbunden sind und die andere Stirnfläche teilweise durch eine kreis-

ringförmige magnetisch, leitende Platte (7) abgedeckt ist, die magnetisch leitend mit dem Außenzyli'nder (5) verbunden ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (12) des Ankers (10) dem Innenzylinder (k) gegenüberliegt und zwischen ihnen der erste Luftspalt (13) angeordnet ist und daß der Rand des tellerförmigen Teils (11) des Ankers (10) der kreisringförmigen Platte (7) gegenüberliegt und zwischen ihnen der zweite Luftspalt (1U) angeordnet ist.

k. Magnetventil nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Innzylinder (U), die kreisringförmige Platte (7) und der Anker (10) aus einem. Material mit hoher magnetischer Sättigungsinduktion bestehen.

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (15) aus antimagnetischem Material einen Stößel (17) und einen scheibenförmigen Kopf (16) aufweist, der im Bereich des tellerförmigen Teils (11) mit dem Anker (10) verbunden ist, wobei der Stößel (17) in der Zylinderbohrung (20) einer Führungsbuchse (21) geführt ist.

6. Magnetventil nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet₉ daß der scheibenförmige Kopf (16) in das tellerförmige Teil (11) des Ankers (10) eingepreßt und/oder eingeschweißt ist.

Τ» Magnetventil' nach Anspruch 5 oder Anspruch 6_S dadurch gekennzeichnet s daß in der Führungsbuchse (21) eine Aussparung zur Aufnahme einer Feder (35) vorgesehen ISt₀ die gegen den Anker (10) drückt und die den Anker (10) ohne Stromzufuhr zur Leiterspule (3) in der Weise hält_a daß der Ventilkörper (15) vom Ventilsitz (29) abgehoben ist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis J₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (21) und die Feder (35) innerhalb des Innenzylinders (U) des Kerns (2) angeordnet sind.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (17) zwei Lagerstellen (18, 19) aufweist, durch die er in der Zylinderbohrung (20) der Führungsbuchse (21) geführt wird, wobei eine Lagerstelle (18) in unmittelbarer Nähe des ersten Luftspalts (13) liegt.

10. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9₅ dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Ankers (10) eine Anschlagplatte (36) aus hartem antimagnetischem Material vorgesehen

ist, auf die der Anker (10) auftrifft.

11. Magnetventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1O) im Bereich des scheibenförmigen Kopfes (16) auf die Anschlagplatte (36) auftrifft.

12. Magnetventil nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagplatte (36) eine ringförmige Nut (38) aufweist.

13. Magnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmige Platte (7) eine ringförmigen Nut (39) aufweist.

1U. Magnetventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Anschlagplatte (36) viel größer als die Masse des Ankers (10) mit Ventilkörper (15) ist.

15· Magnetventil nach einem der Ansprüche 10 bis 1^, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Bereiches der Anschlagplatte (36), in dem der Anker (10) auftrifft, erhaben ausgebildet ist.

16. Magnetventil nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagplatte (36) durchbrochen ist.

17· Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 1β₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (21) in .das Gehäuseteil (22) übergeht,, das den Ventilsitz (29) und die hydraulischen Zu- und Abflüsse (23, 2U) aufweist.

18. Magnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 17_s da= durch gekennzeichnet, daß dar Spulenraum (3^) zwischen ■ Innen- und Außenzylinder, Joch (β) und kreisringförmiger Platte (7) einen etwa quadratischen Querschnitt aufweist.

19« Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18₉ dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (50) vorgesehen ist, durch die die Flüssigkeit in den Spulenraum (3*0 gelangt.

20-. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19s dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (29) und Zylinderbohrung (20) der Führungsbuchse (21) in einer Aufspannung bearbeitet werden.

21. Magnetventil nach Anspruch 2O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (51) des Außenzylinders (5) und der dem ersten Luftspalt (13) zugewandte Pol (52) des Innenzylinders (k-) in derselben Aufspannung in axialer Richtung gleich hoch bearbeitet werden.