EP3014109B1 - Magnetbaugruppe für einen kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP3014109B1
EP3014109B1 EP14733135.9A EP14733135A EP3014109B1 EP 3014109 B1 EP3014109 B1 EP 3014109B1 EP 14733135 A EP14733135 A EP 14733135A EP 3014109 B1 EP3014109 B1 EP 3014109B1
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EP
European Patent Office
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air gap
residual air
magnet assembly
fixing element
magnet
Prior art date
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EP14733135.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3014109A1 (de
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Christian Faltin
Klemens Steinberg
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/07—Fuel-injection apparatus having means for avoiding sticking of valve or armature, e.g. preventing hydraulic or magnetic sticking of parts

Definitions

  • a fuel injector for motor vehicles may have a solenoid valve for controlling a fuel pressure in the fuel injector or in a control chamber of an injection valve.
  • the solenoid valve has an electromagnet and a movable armature. A valve member, which is acted upon by a valve closing spring in the closing direction, is moved with the armature. The valve member cooperates with a valve seat of the solenoid valve and thus controls the fuel drain from the control chamber.
  • the electromagnet has a magnetic coil and a magnetic core.
  • the anchor has an anchor plate and an anchor bolt.
  • a residual air gap disc (RLSS) may be provided which defines a residual air gap between these elements.
  • the residual air gap disk is arranged floating between the armature and the electromagnet and can be centered over its outer circumference.
  • the armature stroke that is to say the tightening and releasing of the armature, in connection with displacement and filling of the gap between armature and magnetic core with medium, results in a more or less pronounced or changing hydraulic adhesion or adhesion of the residual air gap disc Anchor or on the magnetic core.
  • different closing conditions and thus also different closing durations of the armature in injector operation can arise.
  • EP 2 254 130 A2 is a Restluftspaltopathy known which has projections and is fixed on these projections in position.
  • such a design of the residual air gap disc limits the choice of material of the residual air gap disc.
  • wear of the projections can reduce the life of the residual air gap disk.
  • the residual air gap disc is axially fixed by a fixing.
  • a magnet assembly for a fuel injector includes an armature for moving a valve member and an electromagnet having a magnetic core and a solenoid. Further, the magnet assembly has a residual air gap disk for adjusting a distance between the magnetic core and the armature. The residual air gap disk is arranged between the electromagnet and the armature. In this case, the residual air gap disk is fixed in a direction parallel to a longitudinal axis of the magnet assembly by a fixing element.
  • the fixing element is designed separately from the residual air gap disk.
  • the fixing element is designed as a parallel to the longitudinal axis of the magnet assembly biased spring element.
  • a spring element can be an elastically or else partially plastic restoring element which can deform under load and return to the original shape after relief.
  • the idea of the present invention is based on fixing the residual air gap disk in the axial direction with respect to the magnetic core by means of an additional, separately executed fixing element. Thanks to this inventive design of the magnet assembly with a fixing substantially no relative movement between the electromagnet and the residual air gap disc takes place.
  • the fixing element is arranged between the residual air gap disk and the anchor plate and contributes to the adhesion between the armature or the anchor plate and the residual air gap disk being prevented or stably being pronounced in its strength.
  • the fixing can serve to secure the residual air gap disc in a magnet sleeve of the electromagnet during assembly of the magnet assembly.
  • the materials of the residual air gap disk and the fixing element can be chosen freely and independently of each other thanks to the separate configuration.
  • the Versch redesign the residual air gap disk and also the wear of the fixing can be minimized.
  • the axial bending deformation of the residual air gap disk is reduced by the armature movement, thereby reducing the wear of the residual air gap disk.
  • the fixing element and the residual air gap disc prevent wear of elements that would touch each other in a configuration without fixing element and residual air gap disc.
  • the closing duration of the valve member which is monitored and corrected by a control unit, can undesirably occur in known magnet assemblies also take into account the variations in the closing time caused by the hydraulic bonding of the residual air gap.
  • such "temporary" corrections can be avoided by the control unit. In this case, the control unit only corrects wear-related closing duration drifts.
  • the magnet assembly or the fuel injector can be used in a motor vehicle with an internal combustion engine, for example with a diesel engine.
  • the magnet assembly together with the valve member may also be referred to as a solenoid valve and used to control a fuel pressure in a control chamber of an injector, for example in a common rail high pressure accumulator injection system.
  • the magnetic core of the electromagnet may surround the magnetic coil.
  • the magnetic core may have a radially outer pole, also referred to as Magnetkernau hybridpol, and a radially inner inner pole, also referred to as Magnetkerninnenpol.
  • the anchor may have an anchor plate and an anchor bolt.
  • the distance between a surface of the electromagnet and a surface of the anchor plate facing the electromagnet may be referred to as a residual air gap.
  • the residual air gap disk is arranged.
  • the residual air gap disk can define the minimum distance between the armature plate and the electromagnet.
  • the residual air gap disc can dampen the armature movement.
  • the residual air gap disc can be circular or annular.
  • the residual air gap disk comprises or consists of a ferromagnetic or a non-magnetic material.
  • the fixing element fixes the residual air gap disc in a direction parallel to a longitudinal axis, that is, in the axial direction of the magnet assembly or the Fuel injector.
  • the axial direction corresponds to the direction of movement of the valve piston of the fuel injector.
  • the fixing element may preferably comprise or consist of a non-magnetic material.
  • the fixing element may have the same material as the residual air gap disk.
  • the fixing element has a different material than the residual air gap disk.
  • the fixing element may be designed as a spring, which is biased in the axial direction.
  • the fixing element fixes the residual air gap disk such that a rotationally symmetrical introduction of force into the residual air gap disk takes place with respect to the longitudinal axis. That is, the residual air gap disk and the fixing element are each rotationally symmetrical.
  • the fixing element fixes the residual air gap disc in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the magnet assembly. This means that the residual air gap disc is fixed in both the axial and in the radial direction with respect to the electromagnet.
  • the residual air gap disk can be centered over its circumference and then pressed against the electromagnet by the fixing element.
  • the fixing element is designed as a spiral spring or as a wave spring.
  • the spring element may be designed as a helical spring or as a torsion spring.
  • the fixing element can be designed, for example, similar to a multi-layered disc spring. The loading or pretensioning of the fixing element runs along the spring axis, which coincides with the longitudinal axis of the magnet assembly.
  • the fixing element is designed as a clamping sleeve.
  • a clamping sleeve may be a solid material element, which is pressed or clamped between the residual air gap disc and the anchor plate, for example by pressing mass and / or welded to the magnet sleeve.
  • the clamping sleeve can be made inelastic.
  • the fixing element is clamped between the residual air gap disc and the armature, pressed and / or welded.
  • clamping or pressing in the fixing element can enter into a frictional connection with other elements such as the magnet sleeve or with the anchor plate.
  • the fixing element may be arranged between the anchor plate and the residual air gap disc such that it is fixed in a self-locking manner.
  • the fixing element can be welded to the magnetic sleeve, for example. For this purpose laser shearing can be used.
  • the electromagnet is arranged in a magnet sleeve.
  • the magnet sleeve has a clamping element, which is designed to press the fixing element in a direction parallel to the longitudinal axis of the magnet assembly against the residual air gap disc;
  • the magnet sleeve has a receiving element which is designed to receive an end region of the fixing element and to prevent it from slipping in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the magnet assembly.
  • the clamping element may for example be designed as an inclined plane or as a slope.
  • the inclined plane runs in a plane that includes an angle smaller than 90 ° with the surface of the magnetic core.
  • the clamping element can be designed as a projection or as an annular groove in the magnet sleeve.
  • the magnetic sleeve has a receiving element, which is designed, for example, as a recess or indentation on the inner circumference of the magnetic sleeve.
  • the electromagnet has an inner pole and an outer pole.
  • the residual air gap disk is arranged and fixed in the region of the outer pole.
  • the residual air gap disk can be referred to as the outer residual air gap disk (aRLSS).
  • the inner pole is the pole closest to the longitudinal axis of the magnet assembly.
  • the outer pole is the pole further away from the longitudinal axis.
  • FIG. 2 excluded, are merely schematic representations of inventive devices or their components according to embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not shown to scale in the figures. In the various figures, corresponding elements are provided with the same reference numbers.
  • Fig. 1 a cross section through a magnet assembly 3 is shown.
  • the magnet assembly 3 forms part of a fuel injector 1.
  • the magnet assembly 3 can be embodied as a solenoid valve for controlling a fuel pressure in the fuel injector 1 or in a control chamber of an injection valve. By means of the fuel pressure in the control chamber, a lifting movement of a valve piston is controlled, with which an injection opening of the injection valve can be opened or closed.
  • the magnet assembly 3 has an electromagnet 5 and a movable armature 17.
  • the electromagnet 5 is arranged in a magnet sleeve 15 and has a magnetic coil 9 and a magnetic core 7.
  • the armature 17 has an anchor plate 19 and an anchor bolt 21. Between the armature plate 19 and the magnetic core 7, a residual air gap disk 25 is provided, which defines a residual air gap 27 between the electromagnet 5 and the armature 17 and contributes to the damping of the armature movement.
  • the electromagnet 5 has a magnetic core inner pole 11 and a magnetic core outer pole 13. The magnetic core inner pole 11 is arranged closer to a longitudinal axis 35 than the Magnetkernau touchpol 13.
  • the residual air gap disk 25 is disposed in the region of Magnetkernau touchpols 13 and can therefore be referred to as external residual air gap disk 25.
  • the residual air gap disk is freely floating between armature and electromagnet and can adhere alternately to the armature and the magnetic core by so-called hydraulic bonding. This can lead to different closing states and thus also to different closing durations of the armature. This can cause variations in the Injection amount of the fuel injector caused. If the residual air gap disc is executed with projections and fastened by these in order to avoid hydraulic sticking, this limits the choice of material of the residual air gap disc. Further, wear of the projections reduces the life of the residual air gap disc.
  • an additional separately executed fixing element 29 made of non-magnetic material is provided between the residual air gap disk 25 and the anchor plate 19 or a dial 23 connected to the magnet sleeve 15.
  • the fixing element 29 fixes the residual air gap disk 25 in the axial direction, that is to say in a direction parallel to the longitudinal axis 35 of the magnet assembly 3. This produces a stable or constant state between the armature 17 and the residual air gap disk 25. In other words, mixing states of the residual air gap disk 25 between hydraulic bonding and detachment thanks to the fixing element 29 are avoided.
  • the residual air gap disk 25 is radially centered by the fixing element 29.
  • the fixing member 29 is designed and arranged on the magnet assembly 3, that a flow of a control and return amount in the direction of return 33 (in Fig. 1 up) is guaranteed. That is, the control or return amount can proceed as in previous magnet assemblies in the center of the magnetic core 7 along the valve spring 31 and also between the magnet sleeve 15 and the outer periphery of the magnetic core 7, without being hindered by the fixing member 29.
  • Fig. 3 to 5 are cutouts of the magnet assembly 3 shown. Show Fig. 3 to 5 different embodiments of the fixing element 29. In the Fig.
  • the fixing element 29 is executed in a non-inventive embodiment as a spring ring with different cross-sections.
  • the magnet sleeve 15 in the Fig. 2A to 2D different geometric clamping features or clamping elements 37 for pressing the fixing element 29 against the residual air gap slide 25.
  • the fixing element 29 is executed in a non-inventive embodiment as a spring ring with an oval cross-section.
  • a clamping element 37 designed as an annular groove is provided in the magnet sleeve 15.
  • the spring ring is arranged in the annular groove, that it presses the residual air gap disk 25 in the axial direction against the Magnetkernau touchpol 13.
  • FIG. 2B is the fixing member 29 in a non-inventive embodiment similar to the embodiment in Fig. 2A executed.
  • Fig. 2A has the spring washer in Fig. 2B a round or circular cross section parallel to the longitudinal axis 35.
  • the spring ring is like in Fig. 2A self-locking positioned on the annular groove.
  • the fixing element 29 is also executed in a non-inventive embodiment as a spring ring with a circular cross-section.
  • the clamping element 37 in Fig. 2C designed as an inclined plane which forms an angle ⁇ 90 ° with the surface of the magnetic core 7 and in this way presses the spring ring against the residual air gap disk 25.
  • Fig. 2D shows one too Fig. 2C similar not inventive design of the clamping feature 37 as an inclined plane.
  • the fixing element 29 in Fig. 2D designed as a spring ring with a trapezoidal cross-section.
  • Fig. 3 the configuration of the fixing element 29 is shown as a clamping sleeve.
  • the clamping sleeve can be made of solid material and executed inelastic in contrast to the spring elements described above.
  • the clamping sleeve is in Fig. 3A pressed in and in Fig. 3B welded to the magnet sleeve 15.
  • a geometrical clamping feature 37 on the magnet sleeve 15 can be dispensed with.
  • Fig. 4 an embodiment of the fixing element 29 is shown as a spiral spring.
  • the spiral spring can extend in a plane perpendicular to the longitudinal axis 35 of the magnet assembly 3 in a ring-shaped or segment-like manner around the armature 17.
  • the coil spring is biased in the axial direction and can be supported for example on the dial 23 or on the magnet sleeve 15.
  • FIG. 5 different configurations are shown with different cross sections of the fixing element 29 as a spring element.
  • the fixing element is designed as a cross-sectionally S-shaped spring element.
  • the fixing element 29 is wave-shaped in FIG a cross-section parallel to the longitudinal axis 35 executed.
  • the fixing element 29 is designed as in a cross-section parallel to the longitudinal axis 35 elongated bent spring element, which is similar to the embodiment in Fig. 5A is executed.

Landscapes

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Description

    Stand der Technik
  • Ein Kraftstoffinjektor für Kraftfahrzeuge kann ein Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoffdrucks im Kraftstoffinjektor bzw. in einem Steuerraum eines Einspritzventils aufweisen.
  • Mittels des Kraftstoffdrucks im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen werden kann. Das Magnetventil weist einen Elektromagneten und einen beweglichen Anker auf. Ein Ventilglied, das von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagt ist, wird mit dem Anker bewegt. Das Ventilglied wirkt mit einem Ventilsitz des Magnetventils zusammen und steuert so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum.
  • Der Elektromagnet weist eine Magnetspule und einen Magnetkern auf. Der Anker weist eine Ankerplatte und einen Ankerbolzen auf. Zwischen der Ankerplatte und dem Magnetkern kann eine Restluftspaltscheibe (RLSS) vorgesehen sein, die einen Restluftspalt zwischen diesen Elementen definiert. Bei bekannten Kraftstoffinjektoren wird die Restluftspaltscheibe freischwimmend zwischen Anker und Elektromagnet angeordnet und kann über ihren Außenumfang zentriert werden.
  • Bei Betrieb des Kraftstoffinjektors führt der Ankerhub, das heißt das Anziehen und Loslassen des Ankers, im Zusammenhang mit Verdrängung und Befüllung des Spaltes zwischen Anker und Magnetkern mit Medium, zu einem mehr oder minder stark ausgeprägten bzw. wechselnden hydraulischen Kleben bzw. Anhaften der Restluftspaltscheibe am Anker bzw. am Magnetkern. Dadurch können unterschiedliche Schließzustände und somit auch unterschiedliche Schließdauern des Ankers im Injektorbetrieb entstehen.
  • Diese Schließdauereinflüsse können wiederum Einspritzdauerstreuungen und damit auch Streuungen der Einspritzmenge des Kraftstoffinjektors verursachen. Insbesondere bei kleinen Einspritzmengen für eine Voreinspritzung können derartige Streuungen unerwünscht sein.
    Aus EP 2 254 130 A2 ist eine Restluftspaltscheibe bekannt, die Vorsprünge aufweist und über diese Vorsprünge in ihrer Position fixiert ist. Allerdings schränkt eine derartige Ausgestaltung der Restluftspaltscheibe die Materialwahl der Restluftspaltscheibe ein. Ferner kann ein Verschleiß der Vorsprünge die Lebensdauer der Restluftspaltscheibe verringern.
  • Bei der aus GB 2 065 833 A bekannten Magnetbaugruppe ist die Restluftspaltscheibe axial durch ein Fixierelement festgelegt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor für eine Magnetbaugruppe bestehen, die insbesondere einen zuverlässigeren Betrieb des Kraftstoffinjektors und einen geringeren Verschleiß ermöglicht.
    Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor vorgestellt. Die Magnetbaugruppe weist einen Anker zum Bewegen eines Ventilglieds und einen Elektromagneten mit einem Magnetkern und einer Magnetspule auf. Ferner weist die Magnetbaugruppe eine Restluftspaltscheibe zum Einstellen eines Abstandes zwischen dem Magnetkern und dem Anker auf. Die Restluftspaltscheibe ist zwischen dem Elektromagneten und dem Anker angeordnet. Dabei ist die Restluftspaltscheibe in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Magnetbaugruppe durch ein Fixierelement fixiert. Das Fixierelement ist separat von der Restluftspaltscheibe ausgeführt. Das Fixierelement ist als parallel zur Längsachse der Magnetbaugruppe vorgespanntes Federelement ausgeführt. Ein Federelement kann dabei ein elastisch bzw. auch teilplastisch rückstellendes Element sein, das sich bei Belastung verformen und nach Entlastung in die ursprüngliche Form zurückkehren kann.
  • Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, die Restluftspaltscheibe durch ein zusätzliches, separat ausgeführtes Fixierelement in axialer Richtung in Bezug auf den Magnetkern zu fixieren. Dank dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetbaugruppe mit einem Fixierelement findet im Wesentlichen keine Relativbewegung zwischen dem Elektromagneten und der Restluftspaltscheibe statt. Insbesondere ist das Fixierelement zwischen der Restluftspaltscheibe und der Ankerplatte angeordnet und trägt dazu bei, dass die Haftung zwischen dem Anker bzw. der Ankerplatte und der Restluftspaltscheibe verhindert bzw. stabil in ihrer Stärke ausgeprägt wird. Zusätzlich kann das Fixierelement zur Sicherung der Restluftspaltscheibe in einer Magnethülse des Elektromagneten bei der Montage der Magnetbaugruppe dienen.
  • Mit Hilfe des Fixierelements können konstantere Schließdauern des Ankers im Injektorbetrieb sichergestellt werden. Auf diese Weise werden konstante Einspritzdauern und Einspritzmengen gewährleistet. Dies ist insbesondere bei kleinen Einspritzmengen beispielsweise bei einer Voreinspritzung vorteilhaft. Damit wird ein zuverlässiger Betrieb des Kraftstoffinjektors ermöglicht.
  • Zusätzlich können die Materialien der Restluftspaltscheibe und des Fixierelements dank der separaten Ausgestaltung frei und unabhängig voneinander gewählt werden. Hierdurch kann der Verscheiß der Restluftspaltscheibe und ebenso der Verschleiß des Fixierelements minimiert werden. Insbesondere wird die axiale Biegeverformung der Restluftspaltscheibe durch die Ankerbewegung reduziert und dadurch der Verschleiß der Restluftspaltscheibe verringert. Ferner verhindern das Fixierelement und die Restluftspaltscheibe einen Verschleiß von Elementen, die sich bei einer Ausgestaltung ohne Fixierelement und Restluftspaltscheibe berühren würden.
  • Die folgenden weiteren Vorteile ergeben sich durch die Verwendung des separaten Fixierelements: Eine axiale Auslenkung des Ankers, das heißt der Ankerhub, bleibt von Schaltvorgang zu Schaltvorgang gleich. Hierdurch zeigt der Kraftstoffinjektor über seine Lebensdauer in der Schließdauer ein vergleichbares Verhalten zum Neuzustand.
  • Die Schließdauer des Ventilglieds, die von einem Steuergerät überwacht und korrigiert wird, kann bei bekannten Magnetbaugruppen unerwünschter Weise auch die durch hydraulisches Kleben der Restluftspaltscheibe verursachten Variationen der Schließdauer berücksichtigen. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetbaugruppe mit dem Fixierelement können derartige "temporäre" Korrekturen durch das Steuergerät vermieden werden. Das Steuergerät korrigiert in diesem Fall lediglich verschleißbedingte Schließdauerdrifts.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetbaugruppe kann darin gesehen werden, dass am Kraftstoffinjektor bzw. an der Magnetbaugruppe keine baulichen Änderungen notwendig sind. Es wird lediglich ein zusätzliches Bauteil, nämlich das Fixierelement eingelegt.
  • Die Magnetbaugruppe bzw. der Kraftstoffinjektor können in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, zum Beispiel mit einem Dieselmotor, eingesetzt werden. Die Magnetbaugruppe zusammen mit dem Ventilglied kann auch als Magnetventil bezeichnet werden und zur Steuerung eines Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventils, beispielsweise in einem Common-Rail-Hochdruckspeichereinspritzsystem verwendet werden.
  • Der Magnetkern des Elektromagneten kann die Magnetspule umgeben. Dabei kann der Magnetkern einen radial außen liegenden Außenpol, auch als Magnetkernaußenpol bezeichnet, und einen radial innen liegenden Innenpol, auch als Magnetkerninnenpol bezeichnet, aufweisen. Der Anker kann eine Ankerplatte und einen Ankerbolzen aufweisen.
  • Der Abstand zwischen einer Oberfläche des Elektromagneten und einer dem Elektromagneten zugewandten Oberfläche der Ankerplatte kann als Restluftspalt bezeichnet werden. In diesem Restluftspalt ist die Restluftspaltscheibe angeordnet. Die Restluftspaltscheibe kann dabei den Minimalabstand zwischen der Ankerplatte und dem Elektromagneten definieren. Ferner kann die Restluftspaltscheibe die Ankerbewegung dämpfen. Insbesondere kann die Restluftspaltscheibe kreis- bzw. ringförmig ausgeführt sein. Ferner weist die Restluftspaltscheibe ein ferromagnetisches oder ein nicht-magnetisches Material auf bzw. besteht daraus.
  • Das Fixierelement fixiert die Restluftspaltscheibe in einer Richtung parallel zu einer Längsachse, das heißt in axialer Richtung der Magnetbaugruppe bzw. des Kraftstoffinjektors. Die axiale Richtung entspricht dabei der Bewegungsrichtung des Ventilkolbens des Kraftstoffinjektors.
  • Das Fixierelement kann dabei vorzugsweise ein nicht-magnetisches Material aufweisen bzw. daraus bestehen. Beispielsweise kann das Fixierelement Stahl und/oder Kunststoff aufweisen. Dabei kann das Fixierelement das gleiche Material wie die Restluftspaltscheibe aufweisen. Alternativ weist das Fixierelement ein anderes Material als die Restluftspaltscheibe auf. Beispielsweise kann das Fixierelement als Feder ausgeführt sein, die in axialer Richtung vorgespannt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung fixiert das Fixierelement die Restluftspaltscheibe derart, dass eine bezüglich der Längsachse eine rotationssymmetrische Krafteinleitung in die Restluftspaltscheibe stattfindet. Das heißt, die Restluftspaltscheibe und das Fixierelement sind jeweils rotationssymmetrisch ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung fixiert das Fixierelement die Restluftspaltscheibe in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Magnetbaugruppe. Das bedeutet, dass die Restluftspaltscheibe sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bezüglich des Elektromagneten fixiert ist. Beispielsweise kann die Restluftspaltscheibe hierzu über ihren Umfang zentriert und anschließend von dem Fixierelement an den Elektromagneten angedrückt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fixierelement als Spiralfeder oder als Wellenfeder ausgeführt. Insbesondere kann das Federelement als Schraubenfeder bzw. als Torsionsfeder ausgeführt sein. Bei der Ausgestaltung als Wellenfeder kann das Fixierelement zum Beispiel ähnlich einer mehrlagigen Tellerfeder ausgeführt sein. Die Belastung bzw. Vorspannung des Fixierelements verläuft entlang der Federachse, die mit der Längsachse der Magnetbaugruppe zusammenfällt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fixierelement als Klemmhülse ausgeführt ist. Eine Klemmhülse kann dabei ein Vollmaterialelement sein, welches zwischen der Restluftspaltscheibe und der Ankerplatte zum Beispiel über Pressmass eingepresst bzw. eingeklemmt und/oder mit der Magnethülse verschweißt ist. Dabei kann die Klemmhülse unelastisch ausgeführt sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fixierelement zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Anker eingeklemmt, eingepresst und/oder verschweißt. Beim Einklemmen bzw. Einpressen kann das Fixierelement eine reibschlüssige Verbindung mit weiteren Elementen wie zum Beispiel mit der Magnethülse oder mit der Ankerplatte eingehen. Insbesondere kann das Fixierelement derart zwischen der Ankerplatte und der Restluftspaltscheibe angeordnet sein, dass es selbsthemmend fixiert ist. Ferner kann das Fixierelement zum Beispiel mit der Magnethülse verschweißt sein. Hierzu kann Laserscheißen eingesetzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Elektromagnet in einer Magnethülse angeordnet. Die Magnethülse weist ein Klemmelement auf, das ausgeführt ist, das Fixierelement in einer Richtung parallel zur Längsachse der Magnetbaugruppe gegen die Restluftspaltscheibe zu drücken; Alternativ oder zusätzlich weist die Magnethülse ein Aufnahmeelement auf, das ausgeführt ist, einen Endbereich des Fixierelements aufzunehmen und gegen ein Verrutschen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Magnetbaugruppe zu sichern.
  • Das Klemmelement kann zum Beispiel als schiefe Ebene bzw. als Schräge ausgeführt sein. Die schiefe Ebene verläuft dabei in einer Ebene, die einen Winkel kleiner als 90° mit der Oberfläche des Magnetkerns einschließt. Alternativ kann das Klemmelement als Vorsprung bzw. als Ringnut in der Magnethülse ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ zum Klemmelement weist die Magnethülse ein Aufnahmeelement auf, das zum Beispiel als Ausnehmung bzw. Einbuchtung am Innenumfang der Magnethülse ausgeführt ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Elektromagnet einen Innenpol und einen Außenpol auf. Die Restluftspaltscheibe ist dabei im Bereich des Außenpols angeordnet und fixiert. Insbesondere kann die Restluftspaltscheibe als außenliegende Restluftspaltscheibe (aRLSS) bezeichnet werden. Der Innenpol ist dabei der der Längsachse der Magnetbaugruppe nächstliegende Pol. Der Außenpol ist der von der Längsachse weiter entfernte Pol.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
    • Fig. 1
    zeigt einen Querschnitt durch eine Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
    Fig. 2
    zeigt unterschiedliche nicht erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Fixierelements als Federring
    Fig. 3
    zeigt unterschiedliche Ausgestaltungen des Fixierelements als Klemmhülse
    Fig. 4
    zeigt eine Ausgestaltung des Fixierelements als Spiralfeder
    Fig. 5
    zeigt weitere Ausgestaltungen des Fixierelements mit unterschiedlichen Querschnitten
  • Alle Figuren, Figur 2 ausgenommen, sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.
  • In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Magnetbaugruppe 3 gezeigt. Die Magnetbaugruppe 3 stellt dabei einen Teil eines Kraftstoffinjektors 1 dar. Die Magnetbaugruppe 3 kann als Magnetventil zur Steuerung eines Kraftstoffdrucks im Kraftstoffinjektor 1 bzw. in einem Steuerraum eines Einspritzventils ausgeführt sein. Mittels des Kraftstoffdrucks im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen werden kann.
  • Die Magnetbaugruppe 3 weist einen Elektromagneten 5 und einen beweglichen Anker 17 auf. Der Elektromagnet 5 ist in einer Magnethülse 15 angeordnet und weist eine Magnetspule 9 und einen Magnetkern 7 auf. Der Anker 17 weist eine Ankerplatte 19 und einen Ankerbolzen 21 auf. Zwischen der Ankerplatte 19 und dem Magnetkern 7 ist eine Restluftspaltscheibe 25 vorgesehen, die einen Restluftspalt 27 zwischen dem Elektromagneten 5 und dem Anker 17 festlegt und zur Dämpfung der Ankerbewegung beiträgt. Der Elektromagnet 5 weist dabei einen Magnetkerninnenpol 11 und einen Magnetkernaußenpol 13 auf. Der Magnetkerninnenpol 11 ist dabei näher an einer Längsachse 35 angeordnet als der Magnetkernaußenpol 13. Die Restluftspaltscheibe 25 ist im Bereich des Magnetkernaußenpols 13 angeordnet und kann daher als außenliegende Restluftspaltscheibe 25 bezeichnet werden.
    Bei bekannten Kraftstoffinjektoren wird die Restluftspaltscheibe freischwimmend zwischen Anker und Elektromagnet angeordnet und kann durch sogenanntes hydraulisches Kleben wechselweise am Anker und am Magnetkern haften. Dies kann zu unterschiedlichen Schließzuständen und somit auch zu unterschiedlichen Schließdauern des Ankers führen. Hierdurch können Variationen in der Einspritzmenge des Kraftstoffinjektors verursacht werden. Wird die Restluftspaltscheibe mit Vorsprüngen ausgeführt und durch diese befestigt um ein hydraulisches Kleben zu vermeiden, so wird hierdurch die Materialwahl der Restluftspaltscheibe eingeschränkt. Ferner verringert ein Verschleiß der Vorsprünge die Lebensdauer der Restluftspaltscheibe.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetbaugruppe 3 ist zwischen der Restluftspaltscheibe 25 und der Ankerplatte 19 bzw. einer mit der Magnethülse 15 verbundenen Einstellscheibe 23 ein zusätzliches separat ausgeführtes Fixierelement 29 aus nicht-magnetischem Material vorgesehen. Das Fixierelement 29 fixiert die Restluftspaltscheibe 25 in axialer Richtung, das heißt in einer Richtung parallel zur Längsachse 35 der Magnetbaugruppe 3. Hierdurch wird ein stabiler bzw. konstanter Zustand zwischen dem Anker 17 und der Restluftspaltscheibe 25 hergestellt. Anders ausgedrückt werden Mischzustände der Restluftspaltscheibe 25 zwischen hydraulischem Kleben und Ablösen dank dem Fixierelement 29 vermeiden.
  • Neben der axialen Fixierung wird die Restluftspaltscheibe 25 durch das Fixierelement 29 radial zentriert. Ferner ist das Fixierelement 29 derart ausgeführt und an der Magnetbaugruppe 3 angeordnet, dass ein Abfließen einer Steuerund Rücklaufmenge in Richtung Rücklauf 33 (in Fig. 1 nach oben) gewährleistet ist. Das heißt, die Steuer- bzw. Rücklaufmenge kann wie bei bisherigen Magnetbaugruppen im Zentrum des Magnetkerns 7 entlang der Ventilfeder 31 und ebenso zwischen der Magnethülse 15 und dem Außenumfang des Magnetkerns 7 ablaufen, ohne dabei durch das Fixierelement 29 behindert zu werden.
    In den Fig. 3 bis 5 sind Ausschnitte der Magnetbaugruppe 3 dargestellt. Dabei zeigen Fig. 3 bis 5 unterschiedliche Ausgestaltungen des Fixierelements 29. In den Fig. 2A bis 2D ist das Fixierelement 29 in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung als Federring mit unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt. Ferner weist die Magnethülse 15 in den Fig. 2A bis 2D unterschiedliche geometrische Klemmmerkmale bzw. Klemmelemente 37 zum Andrücken des Fixierelements 29 gegen die Restluftspaltschiebe 25 auf.
    In Fig. 2A ist das Fixierelement 29 in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung als Federring mit ovalem Querschnitt ausgeführt. Dabei ist in der Magnethülse 15 ein als Ringnut ausgeführtes Klemmelement 37 vorgesehen. Der Federring ist dabei derart in der Ringnut angeordnet,
    dass er die Restluftspaltscheibe 25 in axialer Richtung gegen den Magnetkernaußenpol 13 drückt. In Fig. 2B ist das Fixierelement 29 in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung ähnlich zur Ausgestaltung in Fig. 2A ausgeführt. Im Unterschied zu Fig. 2A weist der Federring in Fig. 2B einen runden bzw. kreisförmigen Querschnitt parallel zur Längsachse 35 auf. Der Federring ist wie in Fig. 2A selbsthemmend an der Ringnut positioniert.
  • In Fig. 2C ist das Fixierelement 29 in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung ebenfalls als Federring mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt. Im Unterschied zu Fig. 2B ist das Klemmelement 37 in Fig. 2C als schiefe Ebene ausgeführt, die einen Winkel < 90° mit der Oberfläche des Magnetkerns 7 einschließt und auf diese Weise den Federring gegen die Restluftspaltscheibe 25 drückt. Fig. 2D zeigt eine zu Fig. 2C ähnliche nicht erfindungsgemäße Ausgestaltung des Klemmmerkmals 37 als schiefe Ebene. Im Unterschied zu den Fig. 2A bis 2C ist das Fixierelement 29 in Fig. 2D als Federring mit einem trapezförmigen Querschnitt ausgeführt.
  • In Fig. 3 ist die Ausgestaltung des Fixierelements 29 als Klemmhülse dargestellt. Die Klemmhülse kann dabei aus Vollmaterial bestehen und im Gegensatz zu den oben beschriebenen Federelementen unelastisch ausgeführt sein. Dabei ist die Klemmhülse in Fig. 3A eingepresst und in Fig. 3B mit der Magnethülse 15 verschweißt. Dabei kann zumindest bei dem Ausführungsbeispiel in 3B auf ein geometrisches Klemmmerkmal 37 an der Magnethülse 15 verzichtet werden.
    In Fig. 4 ist eine Ausgestaltung des Fixierelements 29 als Spiralfeder dargestellt. Die Spiralfeder kann ähnlich zum Federelement und zur Klemmhülse in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 35 der Magnetbaugruppe 3 ringförmig oder segmentartig um den Anker 17 verlaufen. Dabei ist die Spiralfeder in axialer Richtung vorgespannt und kann sich zum Beispiel an der Einstellscheibe 23 oder an der Magnethülse 15 abstützen.
    In Fig. 5 sind unterschiedliche Ausgestaltungen mit unterschiedlichen Querschnitten des Fixierelements 29 als Federelement dargestellt. Dabei könnte das Fixierelement 29, jeweils mit einem Aufnahmeelement in der Magnethülse 15 der Magnetbaugruppe 3 eingreifen. Dies ist in den Figuren nicht gezeigt. In Fig. 5A ist das Fixierelement als im Querschnitt S-förmiges Federelement ausgeführt. Der untere Bereich des Federelements stützt sich gegebenenfalls an einer benachbarter Komponente ab. In Fig. 5B ist das Fixierelement 29 wellenförmig in einem Querschnitt parallel zur Längsachse 35 ausgeführt. In Fig. 5C ist das Fixierelement 29 als in einem Querschnitt parallel zur Längsachse 35 längliches gebogenes Federelement ausgeführt, das ähnlich zur Ausgestaltung in Fig. 5A ausgeführt ist.
  • Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie "aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims (8)

  1. Magnetbaugruppe (3) für einen Kraftstoffinjektor (1), die Magnetbaugruppe (3) aufweisend
    einen Elektromagneten (5) mit einem Magnetkern (7) und eine Magnetspule (9);
    einen Anker (17), der mittels des Elektromagneten (5) in Richtung einer Längsachse (35) bewegbar ist;
    eine Restluftspaltscheibe (25) zum Einstellen eines Abstandes zwischen dem Magnetkern (7) und dem Anker (17);
    wobei die Restluftspaltscheibe (25) zwischen dem Magnetkern (7) und dem Anker (17) angeordnet ist;
    wobei die Restluftspaltscheibe (25) in einer Richtung parallel zu der Längsachse (35) der Magnetbaugruppe (3) durch ein Fixierelement (29) fixiert ist und wobei das Fixierelement (29) separat von der Restluftspaltscheibe (25) ausgeführt ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fixierelement (29) als parallel zur Längsachse (35) der Magnetbaugruppe (3) vorgespanntes Federelement ausgeführt ist.
  2. Magnetbaugruppe (3) gemäß Anspruch 1,
    wobei das Fixierelement (29) die Restluftspaltscheibe (25) derart fixiert, dass eine bezüglich der Längsachse (35) rotationssymmetrische Krafteinleitung in die Restluftspaltscheibe (25) stattfindet.
  3. Magnetbaugruppe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2,
    wobei das Fixierelement (29) die Restluftspaltscheibe (25) in einer Richtung senkrecht zur Längsachse (35) der Magnetbaugruppe (3) fixiert.
  4. Magnetbaugruppe (3) gemäß Anspruch 1,
    wobei das Fixierelement (29) als Spiralfeder oder als Wellenfeder ausgeführt ist.
  5. Magnetbaugruppe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei das Fixierelement (29) als Klemmhülse ausgeführt ist.
  6. Magnetbaugruppe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei das Fixierelement (29) zwischen der Restluftspaltscheibe (25) und dem Anker (17) eingeklemmt, eingepresst und/oder verschweißt ist.
  7. Magnetbaugruppe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei der Elektromagnet (5) in einer Magnethülse (15) angeordnet ist;
    wobei die Magnethülse (15) ein Klemmelement (37) aufweist, das ausgeführt ist, das Fixierelement (29) in einer Richtung parallel zur Längsachse (35) der Magnetbaugruppe (3) gegen die Restluftspaltscheibe (25) zu drücken; und/oder
    wobei die Magnethülse (15) ein Aufnahmeelement aufweist, das ausgeführt ist, einen Endbereich des Fixierelements (29) aufzunehmen und gegen ein Verrutschen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse (35) der Magnetbaugruppe (3) zu sichern.
  8. Magnetbaugruppe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei der Elektromagnet (5) einen Innenpol (11) und einen Außenpol (13) aufweist;
    wobei die Restluftspaltscheibe (25) im Bereich des Außenpols (23) fixiert ist.
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