EP2279343A1 - Magnetventil ohne restluftspaltscheibe - Google Patents

Magnetventil ohne restluftspaltscheibe

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EP2279343A1
EP2279343A1 EP09730740A EP09730740A EP2279343A1 EP 2279343 A1 EP2279343 A1 EP 2279343A1 EP 09730740 A EP09730740 A EP 09730740A EP 09730740 A EP09730740 A EP 09730740A EP 2279343 A1 EP2279343 A1 EP 2279343A1
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EP
European Patent Office
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armature
solenoid valve
air gap
residual air
anchor plate
Prior art date
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Application number
EP09730740A
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English (en)
French (fr)
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EP2279343B1 (de
Inventor
Peter Boehland
Sebastian Kanne
Tony Dumont
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP2279343B1 publication Critical patent/EP2279343B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0024Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid in combination with permanent magnet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0075Stop members in valves, e.g. plates or disks limiting the movement of armature, valve or spring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081Magnetic constructions

Definitions

  • DE 196 50 865 Al relates to a solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of an injection valve, such as a common rail injection system. About the fuel pressure in the control chamber, a stroke movement of a valve body is controlled with 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 with the armature and acted upon by a valve closing spring in the closing direction and cooperating with the valve seat of the valve member to control the fuel output from the control chamber.
  • Fuel injectors that are used on high-pressure accumulator injection systems may also have a two-piece anchor, which is also actuated by a solenoid valve.
  • the armature exerts the closing force on a valve ball in each case in the currentless case of the solenoid valve.
  • An armature guide which is bolted firmly in the injector body of the fuel injector, receives the anchor bolt.
  • the anchor plate is guided, which in turn is attracted by the electromagnet.
  • the anchor bolt can tilt due to the leadership game in the anchor guide.
  • the anchor plate in turn can tilt on the anchor bolt, so that the total tilt of the assembly anchor bolt / anchor plate with respect to the injector main axis can be determined as the sum of the leadership games.
  • a residual air gap between the armature plate and the lower end face of the solenoid coil is usually adjusted by inserting a residual air gap disc made of a non-magnetic material constituting a classified dial. Over the residual air gap gluing the anchor plate te be prevented at the energized solenoid to avoid a delayed response of the solenoid valve on the fuel injector.
  • this residual air gap is adjusted via a projection or a step, which is preferably formed on a plan side of the armature plate opposite the magnet coils of the magnet valve.
  • the advantage of the inventively proposed stroke stop via a shoulder in the armature is the fact that, as a result, the magnetic force generated by the magnetic coil of the solenoid valve experiences a slight increase.
  • the current through the solenoid can be lowered and the boost time, the time during which an increased boost voltage is applied, be shortened.
  • a lowered current results in a lower heat load of the solenoid and the controlling this control device. This in turn results in that the control unit can be carried out inexpensively according to the requirements required of this.
  • the armature can be made smaller, which leads to a constructive size of the solenoid valve advantageously influencing smaller-sized anchor.
  • a smaller mass of the armature in turn results in a lower seating load, a smaller armature surface leads to a lower hydraulic influence on the armature movement.
  • the solution proposed according to the invention has the potential disadvantage that the armature remains "stuck" to the magnet in the upper position, since the distance between the shoulder on the armature, ie on its upper plan side and the magnetic pot, drops to zero
  • the force build-up in the proposed solution is only slightly faster and the power reduction is slightly slower, so that by adjusting the control, the same switching times can be achieved.
  • Magnet core assigns, machined in the radially inner region of a paragraph, which has exactly the height of the required residual air gap. If the magnet coil is now energized, the armature is attracted by the electromagnet. In the upper
  • Stroke position of the armature which is determined by the in this ground paragraph, remains over the majority of the anchor top a residual air gap, so that the paragraph, for example, in the top plan side of the anchor plate of the armature assembly is ground or screwed, the function of the omitted residual air gap disc takes over.
  • the paragraph is screwed or ground.
  • the heel has exactly the height of the predetermined residual air gap, so that the previously used residual air gap disc, which adjusts this, can be omitted. If the magnetic coil embedded in the magnetic pot is now energized, the armature plate of the armature assembly is attracted by the magnetic coil. In the upper position of the armature plate of the armature assembly, which is predetermined by the shoulder, as seen in the radial direction over the top of the armature plate, the residual air gap.
  • the radially inward position of the heel e.g. opposite to the inner pole of the magnetic pot, has the advantage of a smaller surface and thus a smaller influence on the hydraulic damping.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a solenoid valve
  • Figure 1.1 is a representation of a greatly enlarged scale of the opposite in the inner pole of the magnetic pot plan side of the anchor plate with incorporated heel and
  • Figure 2 is a comparison of the magnetic force, the voltage and the stroke of an armature each with residual air gap and - as proposed by the invention - with paragraph in the radially inner region.
  • FIG. 1 shows a magnetic valve in a schematic arrangement.
  • a solenoid valve 10 which in particular serves to actuate a fuel injector for injecting fuel into self-igniting internal combustion engines, comprises a magnet assembly 12.
  • the magnet assembly 12 essentially comprises a magnet pot 14 or a magnet core 14, in which a magnet coil 16 is embedded.
  • the magnetic coil 16 is energized via Kasticianspins not shown in Figure 1 and has an end face 18, which faces an anchor plate 24 of an armature assembly.
  • the armature assembly comprises, in addition to the armature plate 24, an anchor bolt 22.
  • the end face 18, which is opposite to the armature plate 24, is divided by the magnet coil 16 into an inner pole 30 and an outer pole 32.
  • the magnet pot 14 of the armature assembly 12 includes a through hole 20 through which a tenon of the armature pin 22 of the armature assembly extends in the axial direction.
  • the magnetic coil 16 is received in an embedding in the magnetic pot 14 and arranged so that it is as close as possible to the end face 18 of the magnet pot 14, which assigns the anchor plate 24, aligned. Both the anchor bolt 22 and the anchor plate 24 joined thereto as well as the magnet coil 16 and magnetic pot 14 are rotationally symmetrical. In the illustration according to FIG. 1.1, the area between the end face of the magnet pot and the armature plate opposite it is marked on an enlarged scale.
  • Figure 1.1 shows that in this embodiment, the anchor plate 24 is joined to a joint 50 on the anchor bolt 22, for example via a press fit.
  • the armature plate 24, which extends in the radial direction, has on its first front side 26 a shoulder 42 or an elevation 42, which lies opposite the inner pole 30 of the magnetic pot 14 or of the magnetic core 14 shown in FIG.
  • the height above which a flat surface 46 of the shoulder 42 protrudes beyond the first end 26 of the anchor plate 24 defines a residual air gap 52. This is therefore defined by the height to which the flat surface 46 of the paragraph 42 and the survey 42 from the first end 26 protrudes.
  • the residual air gap disc previously required for adjusting the residual air gap 52 is omitted, as can be seen from FIG. 1.1.
  • FIG. 1.1 further shows that the flat surface 46 of the shoulder 42 has a first slope 44 and a second slope 48 to avoid a sharp-edged transition between the ends of the substantially annular shoulder 42 and the planar surface 26.
  • first slope 44 and the second slope 48 and curves with a large radius could be provided. If the anchor plate 24 or the anchor assembly together with the anchor bolt 22 tilts, the formation of the bevels 44 and 48 avoids damage to the end face 18 of the magnet pot 14 of the magnet assembly 12 since sharp-edged transitions are missing. In addition to the possibility of damage and a deformation of the end face 18 of the magnet pot 14 and the magnetic core 14 is excluded.
  • the armature plate 24 is attracted by the magnetic coil 16.
  • the radially inner position of the shoulder 42 with respect to the first end face 26 of the anchor plate 24 has the further advantage of representing a small surface and thus exert a relatively small, if not negligible influence on the hydraulic damping.
  • the armature assembly can be so strongly attenuated by the hydraulic damping, that the anchor plate 24 only no matter how strong strikes the front side 18 of the magnet pot 14 that neither the first plane side 26 of the armature plate 24 nor the end face 18 of the magnet pot 14 of the magnet assembly 12 undergo mechanical damage.
  • the advantage is also achieved that the magnetic force is slightly increased. This allows a lowering of the current flowing through the solenoid coil 26 in absolute height and a shortening of the boost time during which an increased voltage level is applied, which contributes to the unwanted heating of the magnetic coil 16. By a lowered compared to previous applications power during energization of the solenoid 16 results in a lower heat load of the same and the associated control unit.
  • Figure 2 shows a comparison of magnetic force curves, strokes and the Bestromungsschreib the magnetic coil 16 for an armature with residual air gap disk and - as inventively proposed - lying in the radially inner region of the end face of the anchor plate heel.
  • FIG. 2 shows that, in the case of an armature with residual air gap disk, the magnetic force runs in accordance with the curve 60.
  • the curve 60 - plotted over time - is characterized by a pronounced first maximum 62 at the end of a plateau 66 and by a relative maximum 64, which is less in absolute magnitude than the first maximum 62.
  • the magnetic coil with energized a first voltage level 89.1 compare the course of the voltage (reference numeral 80).
  • Reference numeral 80 denotes the waveform of the voltage applied to the solenoid valve 26 of the magnet assembly 12. This varies between a first voltage level 87.1, which after reaching the plateau 66 - read off in the course of the magnetic force - drops to a second voltage level 87.2. In this second voltage level 87.2, the voltage corresponding to the course 80 is again reduced, namely to the first voltage drop 82, during which a large decrease in the magnetic force occurs.
  • the magnetic forces 60 and 70 are at the end of the voltage increase 86, which in turn is followed by a second voltage drop 84. During the second voltage drop, the magnetic forces 60 and 70 fall in accordance with the hysteresis of the magnetic coil 26 almost identical in relation to each other.
  • Reference numeral 102 designates a rising edge, which occurs in the stroke course 100 for an anchor with a shoulder.
  • reference numeral 92 designates a rising edge, which occurs in the stroke course 100 for an anchor with a shoulder.
  • the rising edge of the stroke curve 90 for an armature with residual air gap is shown by reference numeral 92.
  • Dies means that the voltage at the magnetic coil 16 of the magnet assembly 12, starting from the boost voltage level 87.1 to a lower voltage level, ie, a board voltage level 87.2, which corresponds to the second voltage level, can be lowered.
  • the reduction takes place earlier in comparison to the reduction of a voltage curve in an armature with residual air gap disc, which is not shown here for illustrative reasons. Due to the faster power build-up when switching on with a self-adjusting magnetic force curve 70 for an anchor with heel, the current through the magnetic coil 16 can be switched off sooner in this solution. As a result, a slower power reduction can be compensated, so that the switching time of the armature corresponding to the magnetic force curve 70 for an anchor with heel is approximately the same.
  • the magnet assembly 12 can be manufactured more cost-effectively with the same function as with an armature with residual air gap disk.
  • the erfmdungs proposed solution has the potential disadvantage that the anchor plate 24 in the upper position on the magnetic pot 14 "stick" remains, since the distance between the shoulder 42 on the first end face 26 of the anchor plate 24 and the end face 18 of the magnet pot 14 to zero
  • the force build-up in the proposed solution is slightly faster, ie the armature plate 24 of the armature assembly reaches its maximum position earlier - opposite the end face 18 of the magnet pot 14 when the magnet coil 26 is energized, whereas the force reduction is slightly slower.

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Description

Beschreibung
Titel
Magnetventil ohne Restluftspaltscheibe
Stand der Technik
DE 196 50 865 Al bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventils, etwa eines Common-Rail-Einspritzsystems. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkörpers 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, das mit dem Ventilsitz des Ventilgliedes zusammenwirkend, den Kraftstoffausstoß aus dem Steuerraum steuert.
Kraftstoffinjektoren, die an Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzt werden, können auch einen zweiteilig aufgebauten Anker aufweisen, der ebenfalls durch ein Magnetventil betätigt wird. Der Anker übt in jedem Falle im stromlosen Fall des Magnetventils die Schließkraft auf eine Ventilkugel aus. Wird der Elektromagnet bestromt, bewegt sich der Anker um den Ankerhub nach oben, entgegen der auf die Ventilkugel wirkenden Schließkraft, und ein Abströmventil öffnet. Eine Ankerführung, die fest im Injektorkörper des Kraftstoffinjektors verschraubt ist, nimmt den Ankerbolzen auf. Auf dem Ankerbolzen wird die Ankerplatte geführt, die ihrerseits vom Elektromagneten angezogen wird. Der Ankerbolzen kann aufgrund des Führungsspieles in der Ankerführung kippen. Die Ankerplatte ihrerseits kann auf dem Ankerbolzen verkippen, so dass sich die Gesamtkippung der Baugruppe Ankerbolzen/Ankerplatte in Bezug auf die Injektorhauptachse als Summe der Führungsspiele bestimmen lässt.
Bei Kraftstoffinjektoren, die mittels Magnetventil betätigt werden, wird ein Restluftspalt zwischen der Ankerplatte und der unteren Stirnseite der Magnetspule in der Regel durch Einlegen einer Restluftspaltscheibe aus einem nicht-magnetischen Material, die eine klassierte Einstellscheibe darstellt, eingestellt. Über den Restluftspalt soll ein Kleben der Ankerplat- te an der bestromten Magnetspule verhindert werden, um ein verzögertes Ansprechen des Magnetventils am Kraftstofrϊnjektor zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, anstelle einer Restluftspaltscheibe, die ein separates und hochgenau bearbeitetes Bauteil darstellt, diesen Restluftspalt über einen Ansatz oder eine Stufe, die bevorzugt an einer den Magnetspulen des Magnetventils gegenüberliegenden Planseite der Ankerplatte ausgebildet wird, einzustellen. Damit entfällt die hochgenau bear- beitete, eine klassierte Einstellscheibe darstellende Restluftspaltscheibe, so dass die Herstellkosten des Magnetventils bei Entfall dieses hochgenau bearbeiteten Bauteiles drastisch gesenkt werden können. Durch einen Absatz beziehungsweise eine Stufe an der der Magnetspule gegenüberliegenden Planseite der Ankerplatte entsteht ein Absatz beziehungsweise eine Stufe, die derart ausgelegt wird, dass die Ankerbaugruppe durch die sich einstellende hydraulische Dämpfung so stark gedämpft wird, dass dieser nur noch so schnell an der Stirnseite des Magnetkerns der Magnetbaugruppe anschlägt, dass weder Anker noch der Magnetkern geschädigt werden und Prellerscheinungen unterdrückt werden.
Ein weiterer Nachteil des aus DE 196 50 865 Al zum Beispiel bekannten Magnetventils liegt darin, dass im Falle eines verkippt im Magnetventil aufgenommenen Ankers dieser beim Öffnen einseitig auf eine Kante der hochgenau bearbeiteten Restluftspaltscheibe aufschlägt. Dies führt auf Dauer zu einer Schädigung der in der Regel 50 μm dicken Restluftspaltscheibe. Wird der Restluftspalt über einen eingeschliffenen Absatz realisiert, stehen weniger Verformungen des Absatzes aufgrund der höheren Materialfülle zu erwarten.
Vorteilhaft beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hubanschlag über einen Absatz im Anker ist der Umstand, dass aufgrunddessen die von der Magnetspule des Magnetventils erzeugte Magnetkraft eine leichte Erhöhung erfährt. Dadurch kann der Strom durch die Magnetspule abgesenkt werden und die Boostzeit, die Zeit, während der eine erhöhte Boost- Spannung anliegt, verkürzt werden. Durch einen abgesenkten Strom ergibt sich eine niedrigere Wärmebelastung der Magnetspule und des diese ansteuernden Steuergerätes. Daraus wiederum ergibt sich, dass das Steuergerät entsprechend der an dieses geforderten Anforderungen kostengünstig ausgeführt werden kann.
Bleibt der Ankerstrom konstant, kann der Anker kleiner ausgeführt werden, was zu einem die Baugröße des Magnetventils vorteilhaft beeinflussenden kleinerbauenden Anker führt. Eine kleinere Masse des Ankers wiederum ergibt eine geringere Sitzbelastung, eine kleinere Ankerfläche führt zu einem geringeren hydraulischen Einfluss auf die Ankerbewegung. Die erfϊndungsgemäß vorgeschlagene Lösung hat den potenziellen Nachteil, dass der Anker in der oberen Position am Magneten „kleben" bleibt, da der Abstand zwischen dem Absatz auf dem Anker, d.h. auf dessen oberer Planseite und dem Magnettopf auf Null sinkt. Mit Hilfe einer Magnetkraftsimulation kann jedoch gezeigt werden, dass der Kraftaufbau bei der vorgeschlagenen Lösung nur geringfügig schneller und der Kraftabbau geringfügig langsamer ist. Durch eine Anpassung der Ansteuerung können demnach gleiche Schaltzeiten erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist auf der Oberseite des Magnetankers, d.h. auf der Planseite, die der Magnetspule im
Magnetkern zuweist, im radial innenliegenden Bereich ein Absatz spanabhebend gefertigt, der exakt die Höhe des erforderlichen Restluftspaltes hat. Wird die Magnetspule nun bestromt, so erfolgt ein Anziehen des Ankers durch den Elektromagneten. In der oberen
Hubposition des Ankers, die durch den in diesen eingeschliffenen Absatz vorgegeben wird, bleibt über den Großteil der Ankeroberseite ein Restluftspalt bestehen, so dass der Absatz, der zum Beispiel in die obere Planseite der Ankerscheibe der Ankerbaugruppe eingeschliffen oder eingedreht wird, die Funktion der entfallenen Restluftspaltscheibe übernimmt.
Wird der Absatz radial innenliegend in Bezug auf die obere Planseite beziehungsweise deren Durchmesser ausgeführt, so geht dies mit dem Vorteil einer kleineren Oberfläche und damit eines kleineren Einflusses auf die hydraulische Dämpfung einher. Durch Abrunden von Absatzkanten kann vermieden werden, dass bei einem schräg auftreffenden Anker auf die der Planfläche der Ankerbaugruppe gegenüberliegende Stirnseite des Elektromagneten Verschleiß oder Verformung, über die Lebensdauer des Magnetventils gesehen, auftreten.
Im radial innenliegenden Bereich, so zum Beispiel im Bereich des Innenpoles des Magnettopfes, wird der Absatz eingedreht oder eingeschliffen. Der Absatz hat genau die Höhe des vorgegebenen Restluftspaltes, so dass die bisher eingesetzte Restluftspaltscheibe, die diesen einstellt, entfallen kann. Wird die in den Magnettopf eingelassene Magnetspule nun bestromt, so wird die Ankerplatte der Ankerbaugruppe von der Magnetspule angezogen. In der oberen Position der Ankerplatte der Ankerbaugruppe, die durch den Absatz vorgegeben wird, stellt sich in radiale Richtung über die Oberseite der Ankerplatte gesehen der Restluftspalt ein. Die radial innenliegende Position des Absatzes, z.B. dem Innenpol des Magnettopfes gegenüberliegend, hat den Vorteil einer kleineren Oberfläche und damit eines kleineren Einflusses auf die hydraulische Dämpfung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Magnetventiles,
Figur 1.1 eine Darstellung in erheblich vergrößertem Maßstab der im Innenpol des Magnettopfes gegenüberliegenden Planseite der Ankerplatte mit eingearbeitetem Absatz und
Figur 2 eine Gegenüberstellung der Magnetkraft, der Spannung sowie des Hubweges eines Ankers jeweils mit Restluftspaltscheibe und - wie erfindungsgemäß vorgeschlagen - mit Absatz im radial innenliegenden Bereich.
Ausführungsformen
Figur 1 ist ein Magnetventil in schematischer Anordnung zu entnehmen.
Ein Magnetventil 10, welches insbesondere der Betätigung eines Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen dient, umfasst eine Magnetbaugruppe 12. Die Magnetbaugruppe 12 umfasst im Wesentlichen einen Magnettopf 14 beziehungsweise einen Magnetkern 14, in den eine Magnetspule 16 eingebettet ist. Die Magnetspule 16 wird über in Figur 1 nicht dargestellte Kontaktierungspins bestromt und weist eine Stirnseite 18 auf, die einer Ankerplatte 24 einer Ankerbaugruppe gegenüberliegt. Die Ankerbaugruppe umfasst neben der Ankerplatte 24 einen Ankerbolzen 22. Die Stirnseite 18, die der Ankerplatte 24 gegenüberliegt, ist durch die Magnetspule 16 in einen Innenpol 30 und einen Außenpol 32 geteilt. Der Magnettopf 14 der Ankerbaugruppe 12 umfasst eine Durchgangsöffnung 20, durch die sich ein Zapfen des Ankerbolzens 22 der Ankerbaugruppe in axiale Richtung erstreckt.
Wenngleich in Figur 1 nicht näher dargestellt, ist die Magnetspule 16 in einer Einbettung im Magnettopf 14 aufgenommen und so angeordnet, dass sie möglichst nahe an der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14, die der Ankerplatte 24 zuweist, ausgerichtet ist. Sowohl der An- kerbolzen 22 sowie die mit diesem gefügte Ankerplatte 24 als auch Magnetspule 16 und Magnettopf 14 sind rotationssymmetrisch ausgeführt. In der Darstellung gemäß Figur 1.1 ist der Bereich zwischen der Stirnseite des Magnettopfes und der diesem gegenüberliegenden Ankerplatte in vergrößertem Maßstab herausge- zeichnet.
Figur 1.1 zeigt, dass in dieser Ausführungsvariante die Ankerplatte 24 an einer Fügestelle 50 am Ankerbolzen 22 zum Beispiel über eine Presspassung gefügt ist. Die sich in radiale Richtung erstreckende Ankerplatte 24 weist an ihrer ersten Stirnseite 26 einen Absatz 42 beziehungsweise eine Erhebung 42 auf, welche dem in Figur 1 dargestellten Innenpol 30 des Magnettopfes 14 beziehungsweise des Magnetkerns 14 gegenüberliegt. Die Höhe, über welche eine Planfläche 46 des Absatzes 42 über die erste Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 hervorsteht, definiert einen Restluftspalt 52. Dieser ist demnach durch die Höhe definiert, um welche die Planfläche 46 des Absatzes 42 beziehungsweise der Erhebung 42 aus der ersten Stirnseite 26 hinausragt. Die bisher zur Einstellung des Restluftspaltes 52 erforderliche Restluftspaltscheibe ist - wie aus Figur 1.1 hervorgeht - entfallen.
Figur 1.1 zeigt des Weiteren, dass die Planfläche 46 des Absatzes 42 eine erste Schräge 44 und eine zweite Schräge 48 aufweist, um einen scharfkantigen Übergang zwischen den Enden des im Wesentlichen in Ringform ausgebildeten Absatzes 42 und der Planfläche 26 zu vermeiden. Anstelle der in Figur 1.1 angedeuteten ersten Schräge 44 und der zweiten Schräge 48 könnten auch Rundungen mit großem Radius vorgesehen sein. Verkippt die Ankerplatte 24 beziehungsweise die Ankerbaugruppe samt Ankerbolzen 22, so wird durch die Ausbildung der Schrägen 44 beziehungsweise 48 eine Beschädigung der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 der Magnetbaugruppe 12 vermieden, da scharfkantige Übergänge fehlen. Neben der Möglichkeit einer Beschädigung ist auch eine Deformation der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 beziehungsweise des Magnetkerns 14 ausgeschlossen.
Wird die Magnetspule 16 am Magnettopf 14 bestromt, so wird die Ankerplatte 24 von der Magnetspule 16 angezogen. In der oberen Position der Ankerplatte 24, die durch die Höhe des Absatzes 42 beziehungsweise die Position der Planfläche 46 des Absatzes 42 in Bezug auf die Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 gebildet ist, bleibt über den Großteil der ersten Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 der Restluftspalt 52 bestehen. Die radial innenliegende Position des Absatzes 42 in Bezug auf die erste Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 hat des Weiteren den Vorteil, eine kleine Oberfläche darzustellen und damit einen relativ geringen, wenn nicht vernachlässigbaren Einfluss auf die hydraulische Dämpfung auszuüben.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung der Ausbildung des Absatzes 42 auf der ersten Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 und deren Auslegung kann die Ankerbaugruppe durch die hydraulische Dämpfung so stark gedämpft werden, dass die Ankerplatte 24 nur noch so stark an der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 anschlägt, dass weder die erste Planseite 26 der Ankerplatte 24 noch die Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 der Magnetbaugruppe 12 eine mechanische Beschädigung erfahren.
Bei dem vorgeschlagenen Absatz 42 im radial innenliegenden Bereich der ersten Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 ist zudem der Vorteil erreichbar, dass die Magnetkraft leicht erhöht wird. Dies gestattet eine Absenkung des durch die Magnetspule 26 fließenden Stromes in absoluter Höhe sowie eine Verkürzung der Boostzeit, während der ein erhöhtes Spannungsniveau anliegt, was zum unerwünschten Erwärmen der Magnetspule 16 beiträgt. Durch einen im Vergleich zu bisherigen Einsatzfällen abgesenkten Strom beim Bestromen der Magnetspule 16 ergibt sich eine niedrigere Wärmebelastung derselben sowie des zugehörigen Steuergerätes.
Figur 2 zeigt eine Gegenüberstellung von Magnetkraftverläufen, Hubwegen und der Bestromungsspannung der Magnetspule 16 für einen Anker mit Restluftspaltscheibe und mit - wie erfindungsgemäß vorgeschlagen - im radial innenliegenden Bereich der Stirnseite der Ankerplatte liegendem Absatz.
Figur 2 ist zu entnehmen, dass bei einem Anker mit Restluftspaltscheibe die Magnetkraft entsprechend des Kurvenzuges 60 verläuft. Der Kurvenzug 60 - aufgetragen über die Zeit - ist durch ein ausgeprägtes erstes Maximum 62 am Ende eines Plateaus 66 gekennzeichnet sowie durch ein relatives Maximum 64, welches im Absolutbetrag geringer ist als das erste Maximum 62. Bis zum Erreichen des Plateaus 66 ist die Magnetspule mit einem ersten Spannungsniveau 89.1 bestromt, vergleiche Verlauf der Spannung (Bezugszeichen 80).
Nach Erreichen des Maximums 62 wird die Spannung an der Magnetspule 16 bis auf ein Niveau eines ersten Spannungsabfalls 82 zurückgenommen und anschließend erfolgt eine erneute Spannungserhöhung 86, an die sich ein zweiter Spannungsabfall 84 wieder anschließt. Diese Spannungserhöhung 86 ist die Ursache für das Erreichen des Nebenmaxi- mums 74 im Verlauf 70 der Magnetkraft für einen Anker mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen, im radial innenliegenden Bereich liegenden Absatz 42 beziehungsweise der dort angeordneten Erhebung.
Wie aus einem Vergleich der beiden Magnetkraftverläufe 60 beziehungsweise 70 für einen Anker mit Restluftspaltscheibe sowie für den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anker mit Absatz 42 hervorgeht, verlaufen diese im Wesentlichen ähnlich. Bezugszeichen 80 bezeichnet den Verlauf der Spannung, die an dem Magnetventil 26 der Magnetbaugruppe 12 angelegt wird. Diese schwankt zwischen einem ersten Spannungsniveau 87.1, welches nach Erreichen des Plateaus 66 - abzulesen im Verlauf der Magnetkraft - auf ein zweites Spannungsniveau 87.2 abfällt. In diesem zweiten Spannungsniveau 87.2 wird die Spannung entsprechend des Verlaufes 80 nochmals zurückgenommen, und zwar zum ersten Spannungsabfall 82, während dessen sich ein starker Abfall der Magnetkraft einstellt.
Der Magnetkräfte 60 beziehungsweise 70 stellen sich gegen Ende der Spannungserhöhung 86 ein, an die wiederum sich ein zweiter Spannungsabfall 84 anschließt. Während des zweiten Spannungsabfalles fallen die Magnetkräfte 60 beziehungsweise 70 entsprechend des Hystereseverhaltens der Magnetspule 26 nahezu identisch in Bezug aufeinander ab.
Mit Bezugszeichen 90 beziehungsweise 100 sind die Hubverläufe des Ankers mit Restluft- spaltscheibe, vergleiche Position 90, sowie der Hubverlauf 100 des Ankers mit Absatz 42 bezeichnet, einander gegenübergestellt. Ein Vergleich der beiden Hubverläufe 90 beziehungsweise 100 zeigt, dass sich beim Hub des Ankers mit Ankerplatte 24 mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Absatz 42 ausgebildet, ein Zeitgewinn 104 erreichen lässt, da der erfindungsgemäß vorgeschlagene Anker früher seinen Anschlag an der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 erreicht.
Im Vergleich zum Hubverlauf 90 eines Ankers mit Restluftspaltscheibe, der eine niedrigere Anstiegsflanke 102 aufweist, verglichen mit der Anstiegsflanke des Hubverlaufes des Ankers 100 mit im innenliegenden Radialbereich angeordnetem Absatz 42, ergibt sich bei die- sem eine zeitliche Verzögerung in Bezug auf das Erreichen des oberen Hubanschlages. Mit Bezugszeichen 102 ist eine Anstiegsflanke bezeichnet, die beim Hubverlauf 100 für einen Anker mit Absatz auftritt. Demgegenüber ist mit Bezugszeichen 92 die Anstiegsflanke des Hubverlaufes 90 für einen Anker mit Restluftspalt dargestellt.
Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass der Kraftaufbau der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß des Magnetkraftverlaufes 70, der den Magnetkraftverlauf für einen Anker mit Absatz charakterisiert, geringfügig schneller erfolgt, im Vergleich zu einer Ausführungsvariante mit Hubanschlag mit Restluftspaltscheibe, die aus nichtmagnetischem Werkstoff gefertigt ist. Dieser Kraftaufbau ist in der Darstellung gemäß Figur 2 durch den Magnetkraftverlauf 60 für einen Anker mit Restluftspaltscheibe dargestellt. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erreicht die Ankerplatte 24 der Ankerbaugruppe früher, d.h. um ein Δt 104, was einem Zeitgewinn gleichkommt, ihre maximale Position an der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 bei Bestromung der Magnetspule 16. Dies bedeutet, dass die Spannung an der Magnetspule 16 der Magnetbaugruppe 12 ausgehend vom Boostspannungsniveau 87.1 auf ein geringeres Spannungsniveau, d.h. ein Bordspannungsniveau 87.2, welches dem zweiten Spannungsniveau entspricht, abgesenkt werden kann. Die Absenkung erfolgt früher im Vergleich zur Absenkung eines Spannungsverlaufes bei einem Anker mit Restluftspaltscheibe, der hier jedoch aus darstellerischen Gründen nicht dargestellt ist. Durch den schnelleren Kraftaufbau beim Einschalten mit einem sich einstellenden Magnetkraftverlauf 70 für einen Anker mit Absatz kann bei dieser Lösung der Strom durch die Magnetspule 16 früher ausgeschaltet werden. Dadurch lässt sich ein langsamer erfolgender Kraftabbau kompensieren, so dass die Schaltzeit des Ankers entsprechend des Magnetkraftverlaufes 70 für einen Anker mit Absatz annähernd dieselbe ist.
Durch den Anker mit Absatz kann bei gleicher Funktion wie bei einem Anker mit Restluftspaltscheibe die Magnetbaugruppe 12 kostengünstiger gefertigt werden.
Die erfmdungs gemäß vorgeschlagene Lösung hat den potenziellen Nachteil, dass die Ankerplatte 24 in der oberen Position am Magnettopf 14 „kleben" bleibt, da der Abstand zwischen dem Absatz 42 auf der ersten Stirnseite 26 der Ankerplatte 24 und der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 auf Null sinkt. Der Kraftaufbau bei der vorgeschlagenen Lösung ist geringfügig schneller, d.h. die Ankerplatte 24 der Ankerbaugruppe erreicht früher ihre ma- ximale Position - der Stirnseite 18 des Magnettopfes 14 bei Bestromung der Magnetspule 26 gegenüberliegend, wohingegen der Kraftabbau geringfügig langsamer ist.

Claims

Ansprüche
1. Magnetventil (10) mit einer Magnetbaugruppe (12), einen Magnettopf mit daran eingebetteter Magnetspule (16) umfassend, sowie mit einer Ankerbaugruppe, mit ein- oder mehrteilig angeordneten Ankerbolzen (22) und/oder Ankerplatte (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (24) an einem radial innenliegenden Bereich einen umlaufenden Absatz (42) aufweist, welcher die Höhe eines Restluftspaltes (52) definiert.
2. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der insbesondere umlaufend ausgebildete Absatz (42) im radial innenliegenden Bereich der Ankerplatte
(24), insbesondere einem Innenpol (30) des Magnettopfes (14) der Magnetbaugruppe (12) gegenüberliegend verläuft.
3. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (42) eine Planfläche (46) aufweist, deren Übergänge in eine erste Stirnseite (26) der Ankerplatte (24) stetig verlaufen.
4. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge als Schrägen (44, 48) ausgebildet sind.
5. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge gerundet ausgebildet sind.
6. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (42) in die erste Planseite (26) der Ankerplatte (24) eingeschliffen ist.
7. Magnetventil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (42) im radial innenliegenden Bereich der ersten Planseite (26) der Ankerplatte (24) in diese eingedreht ist.
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