EP2905460A1 - Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils und Verfahren zum Herstellen einer Restluftspaltscheibe - Google Patents

Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils und Verfahren zum Herstellen einer Restluftspaltscheibe Download PDF

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EP2905460A1
EP2905460A1 EP15152803.1A EP15152803A EP2905460A1 EP 2905460 A1 EP2905460 A1 EP 2905460A1 EP 15152803 A EP15152803 A EP 15152803A EP 2905460 A1 EP2905460 A1 EP 2905460A1
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EP
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residual air
air gap
gap disc
disc
magnetic
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Jochen Wessner
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Robert Bosch GmbH
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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1661—Electromagnets or actuators with anti-stick disc

Definitions

  • the invention relates to a residual air gap disc for a magnet assembly of a solenoid valve according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a residual air gap disc according to the invention.
  • a residual air gap disk according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2009 003 213 A1 the applicant known.
  • the known residual air gap disc is made in the form of a metal foil made of a ferromagnetic or non-magnetic material and formed in the form of a circular ring.
  • Such a residual air gap disc is used in a magnetic assembly of a solenoid valve to prevent magnetic adhesion of the armature on the front side of the magnetic core when the armature is in the magnetic core facing the end position in which the residual air gap disc forms a mechanical stop.
  • Such an end position is typically taken in an injection valve with a magnet assembly when an at least indirectly actuated by means of the armature injection member for injecting fuel is lifted from a valve seat.
  • the residual air gap disks Desirable are relatively small axial gaps between the armature and the magnetic core, so that in practice the residual air gap disks, for example, have a thickness of about 0.05 mm. With such a thickness of a residual air gap disk, a high flexibility of the residual air gap disk inevitably results, which complicates the handling in that a mounting of the residual air gap disk on the magnet armature or on the magnet core is relatively complex and expensive. In addition, even the installation of such thin residual air gap discs is relatively difficult due to the high elasticity and requires special tools.
  • the invention has the object, a residual air gap disc for a magnet assembly of a solenoid valve according to the preamble of claim 1 such that a comparison with the prior art simplified handling with relatively simple and cost manufacturability of the residual air gap disc is made possible.
  • a residual air gap disc with the features of claim 1, characterized in that the residual air gap disc is at least substantially rigid and consists of a consisting of ferromagnetic material body, which is connected to a non-magnetic element.
  • the residual air gap disc according to the invention has a significantly greater thickness to allow the desired rigidity of the residual air gap disc.
  • the residual air gap disk next to the non-magnetic element instead of a
  • a non-magnetic material, foil-like residual air gap disc in addition, consisting of a ferromagnetic material base member which serves to allow the required stiffness of the residual air gap disc.
  • substantially rigid is understood according to the invention to mean that the residual air gap disk has such a rigidity that it can be elastically deformed either only with relatively great force and is otherwise plastically deformable.
  • Such a design of a residual air gap disc according to the invention makes it possible on the one hand, due to the great rigidity or thickness of the residual air gap disc, to incorporate these into the manufacturing process of the magnet assembly in a particularly simple manner and, in particular, to enable relatively simple handling. Furthermore, the high rigidity furthermore achieves the advantage that, for example, a frictional connection between the residual air gap disk and a magnetic armature or a magnetic core can be produced particularly easily.
  • the non-magnetic element plating is formed.
  • the advantage of plating is in particular that a relatively simple adjustment of the thickness of the non-magnetic element is made possible, and that a connection between the base body and the non-magnetic element is made possible in an economically advantageous manner without additional connecting means.
  • Geometrically preferred dimensions of the residual air gap disk provide that the thickness of the main body between 0.15 mm and 1.75 mm is the thickness of the non-magnetic element between 5 ⁇ m and 75 ⁇ m. Such a dimensioning of the base body and the non-magnetic element allows for a formation of the required stiffness of the residual air gap disc and beyond the desired thin or small residual air gap between the magnetic core and the armature.
  • the residual air gap disc within the magnet assembly occupies a defined position that does not change during operation. Due to the high rigidity of the residual air gap disc, a large variety of possible connection techniques with the armature or the magnetic core is made possible. Thus, it is conceivable in a first embodiment that the residual air gap disc is adapted to be connected to the magnetic core by a non-positive and / or positive connection. Alternatively, however, it is also possible that the residual air gap disc is designed to be connected to the magnetic core by a non-positive and / or positive connection.
  • the residual air gap disk has an uneven surface shape on the side facing the magnet core or the magnet armature.
  • Such an uneven surface shape can be used, for example, for damping the movement of the magnet armature and can be particularly easily achieved, for example, by an embossing process of the residual air gap disk.
  • the residual air gap disk has an at least substantially concentric section extending concentrically with respect to a longitudinal axis of the residual air gap disk and two portions extending at least substantially parallel to one another with respect to the longitudinal axis.
  • residual air gap disc provides that it has at least one recess or a slot.
  • the attachment of slots or the like makes it possible in particular to carry out a forming process during the production of the residual air gap disc in a particularly secure and simple manner.
  • the residual air gap disc is ring-shaped or sleeve-shaped and has a slot arranged in the radial direction, over the entire Width of the residual air gap disc extends, so that at one point a continuous radial slot is generated.
  • the invention also includes a method for producing a residual air gap disk according to the invention.
  • a non-magnetic, likewise endless band-shaped element is applied by plating on an endless belt consisting of ferromagnetic material, and then the residual air gap disk is produced by punching out the raw strip formed by the two bands.
  • the residual air gap disk may be deformed at least in regions after or during the punching out of the residual air gap disk. Such deformation serves, as stated above, in particular for forming an uneven surface shape of the residual air gap disk for influencing functional properties of the magnet assembly.
  • the invention also includes a magnet assembly of a solenoid valve, in particular in a fuel injector, with a residual air gap disk according to the invention.
  • a solenoid assembly 100 of a solenoid valve is shown, which is part of a fuel injector 1 for injecting fuel into the Combustion chamber of an internal combustion engine, in particular in the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
  • the magnet assembly 100 is arranged within a housing 11, in particular the injector housing, and comprises at least one magnetic core 12 in the form of a disc in the exemplary embodiment, in which a magnetic coil 13 is inserted in an annular circumferential depression.
  • valve member is in the form of a nozzle needle or at least indirectly with a valve member ( Nozzle needle) is operatively connected to release the nozzle needle for releasing not shown injection openings in the housing 11 and to close.
  • the magnetic core 12 has a centrally disposed through hole 17 which is penetrated by a compression spring 18, one end abuts the end face of the armature 15 and this pushes away in the direction of the magnetic core 12 to the (not shown) injection openings through the valve member close.
  • the magnet coil 13 When the magnet coil 13 is energized, the armature 15 is pulled against the spring force of the compression spring 18 in the direction of the magnet core 12.
  • the substantially ring-shaped or disc-shaped residual air gap disc 10 as in particular with reference to the Fig. 2 It can be seen from a consisting of ferromagnetic material body 21 and connected to the main body 21, consisting of non-magnetic material element 22.
  • the element 22 is disposed on the magnet armature 15 facing side.
  • the non-magnetic element 22 is made of a stainless steel material or the like. and has a thickness between 5 ⁇ m and 75 ⁇ m.
  • the residual air gap disc 10 for example, arranged on a pitch circle diameter, small recesses 24 or a slot 25, a plurality of thin slits o.ä. exhibit.
  • the residual air gap disc 10 for this purpose by way of example, and not limiting, extending in the longitudinal direction, radially encircling edge 26 which engages in a formed on the magnetic core 12, also radially circumferential recess 27 in the form of a groove, for example, caused by a crimping tool or similar
  • edge 26 is merely in the form of webs or the like. is formed, wherein the webs are preferably arranged at equal angular intervals to each other.
  • the attachment of the residual air gap disk 10 can additionally or alternatively take place on the inner circumference of the magnetic core 12.
  • connection between the residual air gap disk 10 and the magnetic core 12 is thus designed as a non-positive and / or positive connection.
  • a residual air gap disk 10a is shown, in which the residual air gap disk 10a is connected to the magnet armature 15a.
  • the connection between the residual air gap disk 10a and the magnet armature 15a takes place analogously to the connection between the residual air gap disk 10 and the magnetic core 12 in the case of Fig. 2 by a radially encircling edge 28 of the residual air gap disc 10a, which projects in regions radially inwardly into a recess 29 of the magnet armature 15a.
  • the element 22 is arranged on the side facing away from the magnet armature 15a.
  • the production device 50 comprises two mutually parallel and cooperating press rolls 51, 52.
  • the two press rolls 51, 52 are overlapping, stored in the form of endless belts 53, 54 sections of the main body 21 and the non-magnetic element 22, wherein by a corresponding formed arrangement of the two press rolls 51, 52 with a small gap between the two press rolls 51, 52, the non-magnetic element 22 is rolled onto the ferromagnetic body 21, this process is called plating.
  • plating an intimate connection of the material of the main body 21 with the material of the non-magnetic element 22 takes place.
  • the residual air gap disks 10, 10a are punched out of the (one-piece) raw strip 55 by a stamping process.
  • a modified residual air gap disc 10b can be seen, the two, arranged approximately parallel to each other, extending in the radial direction sections 31, 32, and one, the two sections 31, 32 interconnecting, concentric with a longitudinal axis 33 of the residual air gap disc 10b arranged section 34 , While, a larger radial extent having portion 31 is disposed on the magnetic core 12 on the front side facing the armature 15, not shown, the portion 32 is crimped against a trained in the magnetic core 12 contact shoulder 35 to the residual air gap disc 10b both in axial, and in radial direction to be attached to the magnetic core 12.
  • the preparation of a relation to the residual air gap disc 10b again modified residual air gap disc 10c is shown, which differs from the residual air gap disc 10b, that at the two sections 31, 32 a plurality, preferably approximately equal angular intervals to each other arranged, extending in the radial direction slots 36, 37 formed are. It is also essential that the residual air gap disc 10c is not closed in the circumferential direction, but has a likewise extending in the radial direction slot 38 which extends over the entire width b of the annular or sleeve-shaped residual air gap discs 10c.
  • Fig. 8 It can be seen that in a first manufacturing step in the raw strip 55a, the slots 36 and 37 are punched out. Furthermore, a defined portion of the length I is punched or cut from the raw strip 55a, which serves to form a residual air gap disc 10c.
  • the sections 31 and 32 and 34 are subsequently formed by a rolling process, ie the corresponding section of the raw strip 55a is formed without cutting.
  • Last will be according to the Fig. 10 the portion of the Rohbands 55a passed over a plurality of rollers 39, such that from the rectilinear portion of the Rohbands 55a this as shown in the Fig. 11 is provided with a radius r, which corresponds to the distance between the longitudinal axis 33 and the portion 34. After insertion into the magnetic core 12, the section 32 can be folded against the contact shoulder 35.
  • the residual air gap disc 10, 10a, 10b, 10c described so far as well as the described method for producing the residual air gap disk 10, 10a can be modified or modified in many different ways without deviating from the idea of the invention.
  • the residual air gap disks 10, 10a can also be provided with corresponding (continuous) slots 38, so that they act in the manner of an eddy current brake.
  • the residual air gap discs 10b, 10c with embossments or the like. be provided for surface modification to reduce the tendency to adhere to the mating element cooperating with the residual air gap disc 10b, 10c.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) für eine Magnetbaugruppe (100) eines Magnetventils, insbesondere in einem Kraftstoffinjektor (1), zur Einstellung eines Restluftspaltes zwischen einer Stirnseite eines Magnetkerns (12) und einem ein Ventilglied (16) zumindest mittelbar betätigenden Anker (15; 15a). Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet ist und einen aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Grundkörper (21) aufweist, der mit einem nichtmagnetischen Element (22) verbunden ist.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe.
  • Eine Restluftspaltscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2009 003 213 A1 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Restluftspaltscheibe ist in Form einer Metallfolie aus einem ferromagnetischen oder nichtmagnetischen Material gefertigt und in Form eines Kreisrings ausgebildet. Eine derartige Restluftspaltscheibe dient in einer Magnetbaugruppe eines Magnetventils dazu, ein magnetisches Anhaften des Magnetankers an der Stirnseite des Magnetkerns zu verhindern, wenn sich der Magnetanker in der dem Magnetkern zugewandten Endposition befindet, in der die Restluftspaltscheibe einen mechanischen Anschlag ausbildet. Eine derartige Endposition wird bei einem Einspritzventil mit einer Magnetbaugruppe typischerweise dann eingenommen, wenn ein mittels des Magnetankers zumindest mittelbar betätigbares Einspritzglied zum Einspritzen von Kraftstoff von einem Ventilsitz abgehoben ist. Wünschenswert sind relativ geringe Axialspalte zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern, so dass in der Praxis die Restluftspaltscheiben beispielsweise eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweisen. Bei einer derartigen Dicke einer Restluftspaltscheibe ergibt sich zwangsläufig eine hohe Flexibilität der Restluftspaltscheibe, die das Handling insofern erschwert, als dass eine Montage der Restluftspaltscheibe am Magnetanker bzw. am Magnetkern relativ komplex und aufwendig ist. Darüber hinaus ist alleine schon die Montage derartig dünner Restluftspaltscheiben aufgrund der hohen Elastizität relativ schwierig und bedarf spezieller Werkzeuge. Weiterhin ist es insbesondere bei solchen Restluftspaltscheiben, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen, bekannt, entweder den Magnetanker oder den Magnetkern auf der der Restluftspaltscheibe zugewandten Seite mit einer nichtmagnetischen Beschichtung zu versehen, um das oben angesprochene Anhaften der Bauteile zu vermeiden. Eine derartige Beschichtung, insbesondere im Bereich einer Stirnfläche des Magnetkerns bzw. des Magnetankers ist jedoch ebenfalls relativ aufwendig und kostenintensiv.
  • Aus der DE 10 2009 001 706 A1 sowie der DE 10 2008 001 891 der Anmelderin sind weitere, gattungsgemäße Restluftspaltscheiben bekannt, die insbesondere relativ großflächige Aussparungen bzw. Einschnitte aufweisen, was deren Herstellung sowie Handling zusätzlich erschwert.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass ein gegenüber dem Stand der Technik vereinfachtes Handling bei relativ einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit der Restluftspaltscheibe ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Restluftspaltscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Restluftspaltscheibe zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet ist und aus einem aus ferromagnetischem Material bestehenden Grundkörper besteht, der mit einem nichtmagnetischen Element verbunden ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass anstelle einer gemäß dem Stand der Technik aus einer zur Erzielung eines möglichst kleinen Restluftspalts dünnen Restluftspaltscheibe die erfindungsgemäße Restluftspaltscheibe eine bedeutend größere Dicke aufweist, um die gewünschte Starrheit der Restluftspaltscheibe zu ermöglichen. Um darüber hinaus trotz der relativ großen Dicke der Restluftspaltscheibe einen möglichst geringen Restluftspalt einstellen zu können, weist die Restluftspaltscheibe neben dem nichtmagnetischen Element, das anstelle einer aus einem nichtmagnetischen Material bestehenden, folienartigen Restluftspaltscheibe verwendet wird, zusätzlich ein aus ferromagnetischem Material bestehendes Grundelement auf, das dazu dient, die benötigte Steifigkeit der Restluftspaltscheibe zu ermöglichen. Unter "im Wesentlichen starr" wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Restluftspaltscheibe eine derartige Steifigkeit aufweist, das sich diese entweder nur mit verhältnismäßig großer Kraft elastisch verformen lässt und ansonsten plastisch verformbar ist.
  • Eine derartige Ausbildung einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe ermöglicht es zum einen, durch die große Steifigkeit bzw. Dicke der Restluftspaltscheibe diese besonders einfach in den Fertigungsprozess der Magnetbaugruppe einzugliedern und insbesondere ein relativ einfaches Handling zu ermöglichen. Weiterhin wird durch die hohe Steifigkeit darüber hinaus der Vorteil erzielt, dass beispielsweise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe und einem Magnetanker oder einem Magnetkern besonders einfach herstellbar ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Restluftspaltscheibe ist es vorgesehen, dass das nichtmagnetische Element Plattierung ausgebildet ist. Der Vorteil einer Plattierung besteht insbesondere darin, dass eine relativ einfache Einstellung der Dicke des nichtmagnetischen Elements ermöglicht wird, und dass ohne zusätzliche Verbindungsmittel eine Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem nichtmagnetischen Element auf wirtschaftlich vorteilhafte Art und Weise ermöglicht wird.
  • Geometrisch bevorzugte Dimensionierungen der Restluftspaltscheibe sehen vor, dass die Dicke des Grundkörpers zwischen 0,15mm und 1,75mm die Dicke des nichtmagnetischen Elements zwischen 5µm und 75µm beträgt. Eine derartige Dimensionierung des Grundkörpers sowie des nichtmagnetischen Elements ermöglicht zum einen die Ausbildung der benötigten Steifigkeit der Restluftspaltscheibe und darüber hinaus den gewünscht dünnen bzw. kleinen Restluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker.
  • Wichtig ist es, dass die Restluftspaltscheibe innerhalb der Magnetbaugruppe eine definierte Position einnimmt, die sich während des Betriebs nicht ändert. Durch die hohe Steifigkeit der Restluftspaltscheibe wird eine hohe Vielfalt an möglichen Verbindungstechniken mit dem Magnetanker oder dem Magnetkern ermöglicht. So ist es in einer ersten Ausgestaltung denkbar, dass die Restluftspaltscheibe dazu ausgebildet ist, mit dem Magnetkern durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung verbunden zu werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Restluftspaltscheibe dazu ausgebildet ist, mit dem Magnetkern durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung verbunden zu werden.
  • Eine weitere Beeinflussung von Funktionseigenschaften der Magnetbaugruppe besteht darin, wenn die Restluftspaltscheibe auf der dem Magnetkern oder dem Magnetanker zugewandten Seite eine unebene Oberflächenform aufweist. Eine derartige unebene Oberflächenform kann beispielsweise zur Dämpfung der Bewegung des Magnetankers verwendet werden und lässt sich besonders einfach beispielsweise durch einen Prägeprozess der Restluftspaltscheibe erzielen.
  • In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Restluftspaltscheibe ist es vorgesehen, dass diese einen sich zumindest im Wesentlichen konzentrisch zu einer Längsachse der Restluftspaltscheibe erstreckenden Abschnitt sowie zwei, sich radial in Bezug zur Längsachse erstreckende, zueinander zumindest im Wesentlichen parallele Abschnitte aufweist. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Befestigung der Restluftspaltscheibe an dem Magnetanker bzw. dem Magnetkern an dem in Bezug auf den ersten radialen Abschnitt axial beabstandeten zweiten radialen Abschnitt vornehmen zu können.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Restluftspaltscheibe sieht vor, dass diese wenigstens eine Aussparung oder einen Schlitz aufweist. Die Anbringung von Schlitzen oder ähnlichem ermöglicht es insbesondere, einen Umformprozess beim Herstellen der Restluftspaltscheibe besonders sicher und einfach durchzuführen.
  • Um die Funktionseigenschaften der Restluftspaltscheibe dahingehend zu beeinflussen, dass diese in Art einer Wirbelstrombremse wirkt, ist es in einer Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags vorgesehen, dass die Restluftspaltscheibe ring- bzw. hülsenförmig ausgebildet ist und einen in radialer Richtung angeordneten Schlitz aufweist, über die gesamte Breite der Restluftspaltscheibe erstreckt, so dass an einer Stelle ein durchgehender Radialschlitz erzeugt wird.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einem aus ferromagnetischem Material bestehenden, endloses Band ausgebildeten Grundkörper durch Plattieren ein nichtmagnetisches, ebenfalls endloses Band ausgebildetes Element aufgebracht wird, und dass anschließend die Restluftspaltscheibe durch Ausstanzen aus dem durch die beiden Bänder ausgebildeten Rohband erzeugt wird. Ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung von erfindungsgemäßen Restluftspaltscheiben.
  • In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass nach oder beim Ausstanzen der Restluftspaltscheibe die Restluftspaltscheibe zumindest bereichsweise verformt wird. Eine derartige Verformung dient, wie oben angeführt, insbesondere zum Ausbilden einer unebenen Oberflächenform der Restluftspaltscheibe zur Beeinflussung von Funktionseigenschaften der Magnetbaugruppe.
  • Zuletzt umfasst die Erfindung auch eine Magnetbaugruppe eines Magnetventils, insbesondere in einem Kraftstoffinjektor, mit einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
    • Fig. 1
    einen Ausschnitt aus einem Kraftstoffinjektor im Bereich einer Magnetbaugruppe unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe in einem Längsschnitt,
    Fig. 2
    ein Detail der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, ebenfalls im Längsschnitt,
    Fig. 3
    eine Darstellung einer an einem Magnetanker befestigten Restluftspaltscheibe im Längsschnitt,
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf eine Restluftspaltscheibe und
    Fig. 5
    eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Einrichtung zum Verbinden eines Grundelements der Restluftspaltscheibe mit einem nichtmagnetischen Element,
    Fig. 6
    einen Teillängsschnitt im Bereich einer gegenüber Fig. 1 modifizierten Magnetbaugruppe,
    Fig. 7
    eine perspektivische, geschnittene Ansicht auf die Restluftspaltscheibe, wie sie bei der Magnetbaugruppe gemäß Fig. 6 verwendet wird,
    Fig. 8 bis Fig. 10
    jeweils in perspektivischer Ansicht Darstellung bzw. einer Seitenansicht einzelne Fertigungsschritte zum Herstellen einer mit Schlitzen versehenen Restluftspaltscheibe und
    Fig. 11
    eine Draufsicht auf die Restluftspaltscheibe, wie sie gemäß der Fig. 7 bis 10 hergestellt wurde.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In der Fig. 1 ist eine Magnetbaugruppe 100 eines Magnetventils dargestellt, das Bestandteil eines Kraftstoffinjektors 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine ist. Die Magnetbaugruppe 100 ist innerhalb eines Gehäuses 11, insbesondere dem Injektorgehäuse, angeordnet, und umfasst zumindest einen im Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgebildeten Magnetkern 12, in dem in einer ringförmigen umlaufenden Vertiefung eine Magnetspule 13 eingesetzt ist. Der Magnetkern 12 bzw. die Magnetspule 13 wirken mit einem ebenfalls im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildeten Magnetanker 15 zusammen, der auf der dem Magnetkern 12 abgewandten Seite in einen stiftförmigen Abschnitt 16 übergeht, der Ventilglied in Form einer Düsennadel ausgebildet ist oder zumindest mittelbar mit einem Ventilglied (Düsennadel) wirkverbunden angeordnet ist, um die Düsennadel zum Freigeben von nicht dargestellten Einspritzöffnungen in dem Gehäuse 11 freizugeben bzw. zu verschließen.
  • Der Magnetkern 12 weist eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung 17 auf, die von einer Druckfeder 18 durchsetzt ist, deren eine Ende an der Stirnseite des Magnetankers 15 anliegt und diesen in Richtung von dem Magnetkern 12 wegdrückt, um die (nicht dargestellten) Einspritzöffnungen durch das Ventilglied zu verschließen. Bei einer Bestromung der Magnetspule 13 wird der Magnetanker 15 entgegen der Federkraft der Druckfeder 18 in Richtung zum Magnetkern 12 gezogen. Um insbesondere bei einer anschließenden, zum Schließen der Einspritzöffnungen erforderlichen Rückbewegung des Magnetankers 15 bei unbestromter Magnetspule 13 ein magnetisches Anhaften des Magnetankers 15 an dem Magnetkern 12 zu vermeiden, ist zwischen der dem Magnetanker 15 zugewandten Stirnseite des Magnetkerns 12 und dem Magnetanker 15 eine erfindungsgemäße Restluftspaltscheibe 10 angeordnet.
  • Die im Wesentlichen ring- bzw. scheibenförmig ausgebildete Restluftspaltscheibe 10 besteht, wie insbesondere anhand der Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem aus ferromagnetischem Material bestehenden Grundkörper 21 und einem mit dem Grundkörper 21 verbundenen, aus nichtmagnetischem Material bestehenden Element 22. Vorzugsweise ist das Element 22 auf der dem Magnetanker 15 zugewandten Seite angeordnet. Der Grundkörper 21, der beispielsweise eine Dicke zwischen 0,15mm und 1,75mm aufweist, besteht beispielsweise aus Blech bzw. Stahl und sorgt für die erfindungsgemäß gewünschte Steifigkeit der Restluftspaltscheibe 10. Demgegenüber sorgt das nichtmagnetische Element 22, das in Form einer Plattierung 23 ausgebildet und mit dem Grundkörper 21 verbunden ist, für die magnetische Trennung zwischen dem Magnetanker 15 und dem Magnetkern 12. Das nichtmagnetische Element 22 besteht beispielsweise aus einem Edelstahlmaterial o.ä. und weist eine Dicke zwischen 5µm und 75µm auf.
  • Wie darüber hinaus anhand der Darstellung der Fig. 4 erkennbar ist, kann die Restluftspaltscheibe 10 beispielsweise auf einem Teilkreisdurchmesser angeordnete, kleine Aussparungen 24 oder einen Schlitz 25, mehrere dünne Schlitze o.ä. aufweisen.
  • Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Restluftspaltscheibe 10 ist diese mit dem Magnetkern 12 fest verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Restluftspaltscheibe 10 hierzu beispielhaft, und nicht einschränkend, einen sich in Längsrichtung erstreckenden, radial umlaufenden Rand 26 auf, der in eine, an dem Magnetkern 12 ausgebildete, ebenfalls radial umlaufende Vertiefung 27 in Form einer Nut eingreift, beispielsweise hervorgerufen durch ein Bördelwerkzeug o.ä.
  • Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle eines (vollständig) radial umlaufenden Randes 26 es auch vorgesehen sein kann, dass der Rand 26 lediglich in Form von Stegen o.ä. ausgebildet ist, wobei die Stege vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Ferner kann die Befestigung der Restluftspaltescheibe 10 zusätzlich oder alternativ am Innenumfang des Magnetkerns 12 erfolgen.
  • Die Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe 10 und dem Magnetkern 12 ist somit als kraft- und/oder formschlüssige Verbindung ausgebildet.
  • In der Fig. 3 ist eine Restluftspaltscheibe 10a dargestellt, bei der die Restluftspaltscheibe 10a mit dem Magnetanker 15a verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe 10a und dem Magnetanker 15a erfolgt in analoger Weise zur Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe 10 und dem Magnetkern 12 bei der Fig. 2 durch einen radial umlaufenden Rand 28 der Restluftspaltscheibe 10a, der bereichsweise radial nach innen in eine Vertiefung 29 des Magnetankers 15a hineinragt. Auch bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt somit eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe 10a und dem Magnetanker 15a. Bei der Restluftspaltscheibe 10a ist das Element 22 auf der dem Magnetanker 15a abgewandten Seite angeordnet.
  • In der Fig. 5 ist ein Teil einer Fertigungseinrichtung 50 zum Herstellen erfindungsgemäßer Restluftspaltscheiben 10, 10a dargestellt. Insbesondere umfasst die Fertigungseinrichtung 50 zwei parallel zueinander angeordnete und zusammenwirkende Presswalzen 51, 52. Den beiden Presswalzen 51, 52 werden einander überdeckende, in Form von endlosen Bändern 53, 54 bevorratete Abschnitte des Grundkörpers 21 sowie des nichtmagnetischen Elements 22 zugeführt, wobei durch eine entsprechend ausgebildete Anordnung der beiden Presswalzen 51, 52 mit einem geringen Spalt zwischen den beiden Presswalzen 51, 52 das nichtmagnetische Element 22 auf den ferromagnetischen Grundkörper 21 aufgewalzt wird, wobei dieser Vorgang Plattierung bezeichnet wird. Hierbei findet eine innige Verbindung des Materials des Grundkörpers 21 mit dem Material des nichtmagnetischen Elements 22 statt. Nach Durchlaufen der beiden Presswalzen 51, 52 werden aus dem (einstückigen) Rohband 55 durch einen Stanzvorgang die Restluftspaltscheiben 10, 10a ausgestanzt. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Restluftspaltscheiben 10, 10a, entweder bereits während des Stanzprozesses, oder durch ein nachgeordnetes Werkzeug mit einer unebenen Oberfläche versehen werden, um Funktionseigenschaften der Magnetbaugruppe 10, beispielsweise Dämpfungseigenschaften, zu beeinflussen.
  • Aus den Fig. 6 und 7 ist eine modifizierte Restluftspaltscheibe 10b erkennbar, die zwei, in etwa parallel zueinander angeordnete, sich in radialer Richtung erstreckende Abschnitte 31, 32, sowie einen, die beiden Abschnitte 31, 32 miteinander verbindenden, konzentrisch zu einer Längsachse 33 der Restluftspaltscheibe 10b angeordneten Abschnitt 34 aufweist. Während der, eine größere radiale Erstreckung aufweisende Abschnitt 31 am Magnetkern 12 auf der dem nicht dargestellten Magnetanker 15 zugewandten Stirnseite angeordnet ist, ist der Abschnitt 32 gegen eine in dem Magnetkern 12 ausgebildete Anlageschulter 35 gebördelt, um die Restluftspaltscheibe 10b sowohl in axialer, auch in radialer Richtung an dem Magnetkern 12 zu befestigen.
  • In den Fig. 8 bis 11 ist die Herstellung einer gegenüber der Restluftspaltscheibe 10b nochmals modifizierten Restluftspaltscheibe 10c dargestellt, die sich von der Restluftspaltscheibe 10b dadurch unterscheidet, dass an den beiden Abschnitten 31, 32 mehrere, vorzugsweise in etwa gleichgroßen Winkelabständen zueinander angeordnete, in radialer Richtung verlaufende Schlitze 36, 37 ausgebildet sind. Wesentlich ist auch, dass die Restluftspaltscheibe 10c in Umfangsrichtung gesehen nicht geschlossen ist, sondern einen ebenfalls in radialer Richtung verlaufenden Schlitz 38 aufweist, der sich über die gesamt Breite b der ring- bzw. hülsenförmigen Restluftspaltscheiben 10c erstreckt.
  • Anhand der Fig. 8 ist erkennbar, dass in einem ersten Fertigungsschritt in dem Rohband 55a die Schlitze 36 und 37 ausgestanzt werden. Ferner wird ein definierter Abschnitt der Länge I aus dem Rohband 55a ausgestanzt bzw. abgetrennt, der zur Bildung einer Restluftspaltscheibe 10c dient. In der Fig. 9 ist erkennbar, dass nachfolgend durch einen Walzvorgang die Abschnitte 31 und 32 sowie 34 gebildet werden, d.h. der entsprechende Abschnitt des Rohbands 55a spanlos umgeformt wird. Zuletzt wird entsprechend der Fig. 10 der Abschnitt des Rohbands 55a über mehrere Walzen 39 geleitet, derart, dass aus dem geradlinig ausgebildeten Abschnitt des Rohbands 55a dieser entsprechend der Darstellung der Fig. 11 mit einem Radius r versehen wird, der dem Abstand zwischen der Längsachse 33 und dem Abschnitt 34 entspricht. Nach dem Einlegen in den Magnetkern 12 kann der Abschnitt 32 gegen die Anlageschulter 35 umgelegt werden.
  • Die soweit beschriebene Restluftspaltscheibe 10, 10a, 10b, 10c sowie das beschriebene Verfahren zum Herstellen der Restluftspaltscheibe 10, 10a können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere können auch die Restluftspaltscheiben 10, 10a mit entsprechenden (durchgehenden) Schlitzen 38 versehen werden, damit diese in Art einer Wirbelstrombremse wirken. Auch können die Restluftspaltscheiben 10b, 10c mit Prägungen o.ä. zur Oberflächenmodifikation versehen werden, um die Tendenz zum Anhaften an den mit der Restluftspaltscheibe 10b, 10c zusammenwirkenden Gegenelement zu reduzieren.

Claims (12)

  1. Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) für eine Magnetbaugruppe (100) eines Magnetventils, insbesondere in einem Kraftstoffinjektor (1), zur Einstellung eines Restluftspaltes zwischen einer Stirnseite eines Magnetkerns (12) und einem ein Ventilglied (16) zumindest mittelbar betätigenden Anker (15; 15a),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet ist und einen aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Grundkörper (21) aufweist, der mit einem nichtmagnetischen Element (22) verbunden ist.
  2. Restluftspaltscheibe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das nichtmagnetische Element (22) Plattierung (23) ausgebildet ist.
  3. Restluftspaltscheibe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dicke des Grundkörpers (21) 0,15 mm bis 1,75 mm und die Dicke des nichtmagnetischen Elements (22) 5 µm bis 75 µm beträgt.
  4. Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10; 10b; 10c) dazu ausgebildet ist, mit dem Magnetkern (12) durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung verbunden zu sein.
  5. Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10a) dazu ausgebildet ist, mit dem Magentanker (15a) durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung verbunden zu sein.
  6. Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) auf der dem Magnetkern (12) oder dem Magnetanker (15; 15a) zugewandten Seite eine unebene Oberflächenform aufweist.
  7. Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10b; 10c) wenigstens einen sich zumindest im Wesentlichen konzentrisch zu einer Längsachse (33) erstreckenden Abschnitt (34) sowie zwei, in Bezug zur Längsachse (33) sich radial erstreckende Abschnitte (31, 32) aufweist.
  8. Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b, 10c) wenigstens eine Aussparung oder einen Schlitz (36 bis 38) aufweist.
  9. Restluftspaltscheibe nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restluftspaltscheibe (10c) ring- bzw. hülsenförmig ausgebildet ist und einen in radialer Richtung sich erstreckenden Schlitz (38) aufweist, der durchgehender Schlitz (38) ausgebildet ist und die Restluftspaltscheibe (10c) in Umfangsrichtung auftrennt.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Restluftspaltscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf einem aus ferromagnetischem Material bestehenden, als endloses Band (53) ausgebildeten Grundkörper (21) durch Plattieren ein nichtmagnetisches, ebenfalls endloses Band (54) ausgebildetes Element (22) aufgebracht wird, und dass anschließend die Restluftspaltscheibe (10; 10a) durch Ausstanzen aus dem aus den beiden Bändern (53, 54) bestehenden Rohband (55; 55a) erzeugt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach oder beim Ausstanzen die Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) zumindest bereichsweise verformt wird.
  12. Magnetbaugruppe (100) eines Magnetventils, insbesondere in einem Kraftstoffinjektor (1), mit einer Restluftspaltscheibe (10; 10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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