EP3353414A1 - Geblechter magnetanker für eine elektromagnetische betätigungsvorrichtung sowie einspritzventil zum zumessen eines fluids - Google Patents

Geblechter magnetanker für eine elektromagnetische betätigungsvorrichtung sowie einspritzventil zum zumessen eines fluids

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EP3353414A1
EP3353414A1 EP16770751.2A EP16770751A EP3353414A1 EP 3353414 A1 EP3353414 A1 EP 3353414A1 EP 16770751 A EP16770751 A EP 16770751A EP 3353414 A1 EP3353414 A1 EP 3353414A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheets
armature
sheet
recesses
magnet armature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16770751.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hamann
Dejan Jovovic
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H01F2007/086—Structural details of the armature

Definitions

  • the invention relates to a laminated armature for an electromagnetic actuator and an injection valve for metering a fluid, comprising an electromagnetic actuator with such a laminated magnet armature.
  • Injection valves are used for the controlled metering of a fluid, for example the injection of fuel into the intake tract or into the combustion chamber of a combustion engine.
  • the control of the injection valve can take place via an electromagnetic actuator, which has for this purpose an energizable coil and a magnet armature made of a ferromagnetic material.
  • an electromagnetic actuator which has for this purpose an energizable coil and a magnet armature made of a ferromagnetic material.
  • a magnetic field builds up inside the coil, through the action of which the ferromagnetic magnetic armature can be moved.
  • Coupled to the armature is a valve needle, which can be moved by the magnetic interaction between the coil magnetic field and armature in the outlet of the injector releasing or closing position, so that a ⁇ to beessendes fluid, such as fuel, are delivered in a controlled manner can.
  • an electromagnetic actuator with laminated armature which is constructed as a plate pack of a plurality of firmly interconnected laminations, wherein the laminations are arranged between two cover plates and aligned perpendicular to them.
  • One Disadvantage here is the complex production of such an arrangement.
  • Magnet armature for an electromagnetic actuator specified, wherein the armature is displaceable along an axis A in a direction of movement, comprising a plurality of interconnected sheets, wherein the sheets aligned perpendicular to the axis A and in the direction of movement of Mag ⁇ netankers to a sheet stack with a bottom and a top are stacked.
  • Each sheet has at least one recess which is open towards an edge of the sheet, wherein the sheets are arranged within the sheet stack such that at least one channel extending from the underside to the top through the stack of sheets is formed by the recesses.
  • it is inventively provided to produce the armature of a plurality of sheets, which are stacked in the direction of movement of the armature.
  • the planes - these are in particular the main extension planes - of the individual sheets are therefore perpendicular to the direction of movement of the armature or the surface normal of the individual sheets is parallel to the direction of movement of the magnet armature.
  • the sheets are particularly flat disks, sometimes referred to as plane-parallel plates.
  • the sheets are stacked "to form a stack of sheets” in this context means, in particular, that the sheet stack consists of the sheets.
  • the sheets are stacked to form the stack of sheets, that is, follow each other in the direction of the axis
  • the main surfaces are, in particular, the opposite surfaces of a respective metal sheet parallel to the main plane of extension, in other words the main surfaces of a metal sheet are those portions of its surface, that of the metal sheet in the axial direction
  • Each plate has at least one recess open towards one edge of the plate, which serves to suppress, or at least reduce, eddy currents in the plates
  • Sheets are arranged one behind the other in such a way that at least one passage extending from the bottom to the top through the stack of sheets is formed by the recesses.
  • the individual sheets may be arranged such that their recesses all and completely cover. In this way, a number of channels determined by the number of recesses per sheet is formed within the sheet stack, through which the fluid to be metered can flow. By means of the channel or the channels, a particularly large hydraulic diameter can be achieved in the region of the magnet armature.
  • a circulating around the plate peripheral surface is understood in the present context.
  • ⁇ particular limits the circumferential surface of the metal sheet in the radial direction from the axis A away.
  • the fact that the recess of a sheet “to an edge of the sheet is open ", as used herein means in particular that the circumferential sheet metal around the circumferential surface has openings, from which the depending ⁇ stays awhile recess radially extends inwardly into the sheet.
  • the recesses are slit-shaped in the sheets.
  • the slots can be arranged, for example radially from the edge of the sheet to the center to ⁇ running.
  • the recesses in the sheets may also be formed in a nearly circular manner, thereby enabling a particularly good passage for the fluid to be metered.
  • a combination of circular recess and slot is conceivable, for example, one from the edge of the sheet inwards -.
  • the number of sheets used for the magnet armature according to the invention is preferably between 5 and 15.
  • the sheet stack has on the top and / or on the bottom of a sheet metal disc, which is made of a material which has a greater hardness than the material of the sheets.
  • the inside of the stack of sheet metal to extremely arranged plates hit when moving the armature to surrounding components - for example, to the movement of the
  • sheet metal discs greater hardness on the top and / or on the bottom the tendency of the magnet armature wear can be favorably influenced and it can be dispensed with the otherwise conventional chromium plating.
  • a material for the harder sheet metal discs for example, SS302 hard-rolled stainless steel can be used.
  • the connection of the individual sheets takes place according to an embodiment in the form of material, for example by
  • welding in particular laser welding, soldering or similar joining techniques.
  • the individual sheets are stacked in the desired arrangement and there are applied to the outer wall of the thus constructed magnet armature and distributed over the circumference of several welds.
  • a material connection of the individual sheets may fundamentally ⁇ additionally also take place by gluing.
  • the connection of the individual sheets can also be effected by adhesion and / or positive locking.
  • each sheet 2 to 10 recesses open towards the edge of the sheet.
  • the number of recesses and their size to take into account that on the one hand the flow must be given for the fluid to be metered, on the other hand, a sufficient sheet surface must remain to both the stability of the individual sheets and the sufficient magnetic interaction between the magnetic field of the coil and to ensure the magnet armature.
  • the number of recesses may also depend on their size. Also, it is conceivable that not all sheets within the
  • Sheet metal stack have the same number and / or shape of open to the edge recesses. However, it must always be ensured that at least one passage for the passage of fluid through the sheet stack is formed by the existing recesses.
  • the recesses of a sheet can be distributed evenly or non-uniformly over the surface of the sheet.
  • the individual sheets themselves, which are stacked on the magnet armature on ⁇ moreover, not necessarily all have the same shape.
  • metal sheets with a smaller area can be provided within the sheet stack, whereby the total weight of the armature is advantageously reduced. A reduction of the area can be effected, for example, by a central recess within the sheet, so that the sheet has a more circular shape. It should, however, keep in mind that sufficient material remains to ensure ei ⁇ nedeem the stability of the sheet and on the other hand, the mag- netic coupling.
  • a central recess provided in this way could also be further widened within the sheet stack, ie the diameter of the central recess could be in the stacking direction increase or decrease from plate to plate.
  • a weight reduction of the armature can also be effected in that the individual sheets consist of several circular rings of different diameters, which are connected to each other via spoke-like connecting webs, wherein the recesses open towards the edge can in principle be arranged in each of the circular rings.
  • the production of the individual sheets is carried out according to an aspect of the invention by punching from corresponding metal plates.
  • the sheets may be arranged offset from one another within the sheet stack in such a way that at least one spiral-shaped channel extending from the underside to the upper side is formed by the recesses.
  • a spiral-shaped or spiral-like channel is understood here and below to mean a channel whose course follows a helical line, but at least a section of a helix.
  • the recesses of the individual sheets are not brought exactly to coincidence in this embodiment of the invention, but successive sheets are arranged within the stack by an angle ⁇ against each other twisted, so that their recesses overlap only partially and in this way by the entirety of the recesses formed channel has a spiral-like course.
  • an injection valve for metering a fluid comprising an electromagnetic actuator having the described magnetically fixed armature.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an injection valve according to the prior art
  • Figure 2 is a plan view of a sheet of a magnet armature according to an embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a schematic side view of a laminated Mag ⁇ netankers according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows an injection valve 1 known from the prior art, as for example for injecting
  • Fuel is used in the intake tract or in the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the injection valve 1 has a fluid inlet end 1a and a fluid outlet end 1b and comprises a valve housing 2 which surrounds a cavity 3. Within the cavity 3, a valve needle 4 is arranged. The valve needle 4 is displaceable relative to the valve housing 2 along an axis A.
  • the valve needle 4 has, at its end facing the fluid outlet end 1b of the injection valve 1, a closure element 5 designed as a ball, with which the valve needle 4 can be received in a valve seat 6.
  • the valve seat 6 has an opening 7, which can be released or closed by the closing element 5 of the valve needle 4. If the valve needle 4 is moved into a position releasing the opening 7, then a fluid to be metered can emerge from the injection valve 1 through the opening 7.
  • valve needle 4 If the valve needle 4 is in a position closing the opening 7, no fluid can escape from the injection valve 1.
  • the valve needle 4 can be biased into a position closing the opening 7, so that the valve needle 4 is pressed with its designed as a ball closing element 5 in the valve seat 6 and the opening 7 closes.
  • a calibration unit 12 is provided to set a required spring tension of the valve spring 8.
  • the injection valve 1 has an electromagnetic actuating device which contains a magnetic coil 9 and a magnet armature 10.
  • the solenoid coil 9 surrounds a portion of the valve housing 2 concentrically.
  • a magnetic field builds up inside the magnetic coil 9, the orientation of which can additionally be influenced by a pole piece 11.
  • the existing of a ferromagnetic material magnet armature 10 is disposed within the Ventilge ⁇ housing 2 in the cavity 3 and mechanically coupled to the valve needle 4. He is like this or together with this along the axis A in a predetermined by this direction of movement relative to the valve housing 2 slidably.
  • FIG. 1 shows two channels 13 passing through the magnet armature 10. These serve for the passage of the fluid, here fuel, from the region of the fluid inlet end 1a through the magnet armature 10 into the region of the fluid outlet end 1b.
  • Magnetic anchors known from the prior art such as the armature 10 in Figure 1, are e.g. in sintering technology or as solid components turned and drilled out of the bar.
  • the magnet armature 10 is constructed as a laminated magnet armature of individual sheets 14, of which in FIG. 2 a sheet metal 14 according to an embodiment of the invention is shown.
  • the circular plate 14 is obtained by punching from a corresponding metal plate.
  • the sheets 14 follow one another positively along the axis A, so that the mutually facing main surfaces of successive sheets 14 adjoin one another.
  • the sheets 14 are connected to each other by means of a laser welding process, for which purpose a plurality of weld seams 19 are applied to the outer wall of the magnet armature 10 and distributed over its circumference. After the laser welding process has been carried out, the metal sheets 14 in the finished armature are therefore also connected by a material fit by means of the weld seams 19.
  • the weld seams 19 extend in the axial direction over a plurality of sheets 14, in the present case they extend parallel to the axis A and connect all the sheets 14 to each other.
  • the individual sheets 14 each have a central, circular ⁇ shaped recess 15 through which the valve needle 4 can be passed.
  • the recess 15 is positioned the same for all sheets 14, so that when stacking the individual sheets 14 to the armature 10, a central receiving channel for the valve needle 4 is formed.
  • the valve needle 4 is connected in the region of these recesses 15 with the sheets 14, whereby the above-mentioned mechanical coupling between the valve needle 4 and armature 10 is effected.
  • the individual sheets 14 are thus stacked in the direction of movement of the armature 10, i. the sheets 14 are oriented substantially perpendicular to the axis A.
  • the surface normals of the major surfaces of the sheets 14 are parallel to the axis A.
  • the plate 14 shown in Figure 2 four further recesses 16, which are arranged distributed uniformly over the circumference of the sheet 14 and the edge 17 of the sheet 14 are open. That is, the recesses 16 open in radially outward direction in the edge 17 forming peripheral surface of the respective sheet.
  • the recesses 16 are initially formed slot-shaped starting from the edge 17 of the sheet 14 and then widen in the direction of the recess 15 towards circular.
  • the recesses 16 are used for a fuel flow within the injection valve 1, on the other hand, but they also have the function of eddy currents, which are induced by the construction or degradation of the magnetic field of the magnetic coil 9 in the sheets 14 of the armature 10 to suppress or at least redu ⁇ decorate.
  • the stacking of individual sheets 14 to the laminated magnet armature 10 can be done in different ways.
  • similar sheets 14 can be stacked one above the other so that their recesses 16 all come to cover.
  • four channels 18 are formed within the sheet stack through the recesses 16, which are parallel to the through the recesses

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen geblechten Magnetanker (10) für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, wobei der Mag- netanker (10) entlang einer Achse A in einer Bewegungsrichtung verschiebbar ist, umfassend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Blechen (14), wobei die Bleche (14) senkrecht zu der Achse A ausgerichtet und in Bewegungsrichtung des Magnetankers (10) zu einem Blechstapel mit einer Unterseite und einer Oberseite aufgestapelt sind und wobei jedes Blech (14) mindestens eine Ausnehmung (16) aufweist, die zu einem Rand (17) des Bleches (14) hin offen ist, wobei die Bleche (14) innerhalb des Blechstapels derart angeordnet sind, dass durch die Ausnehmungen (16) mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durch den Blechstapel hindurchgehender Kanal (18) gebildet wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Einspritzventil zum Zumessen eines Fluids, umfassend eine elektromagnetische Be- tätigungsvorrichtung mit einem derartigen geblechten Magnetanker (10).

Description

Beschreibung
Geblechter Magnetanker für eine elektromagnetische Betäti¬ gungsvorrichtung sowie Einspritzventil zum Zumessen eines Fluids
Die Erfindung betrifft einen geblechten Magnetanker für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung sowie ein Einspritzventil zum Zumessen eines Fluids, umfassend eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit einem derartigen geblechten Magnetanker.
Einspritzventile dienen dem kontrollierten Zumessen eines Fluids, beispielsweise dem Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugtrakt oder in den Verbrennungsraum eines Verbrennungs- motors . Die Steuerung des Einspritzventils kann über eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung erfolgen, welche zu diesem Zweck eine bestrombare Spule sowie einen aus einem ferromagnetischen Material gefertigten Magnetanker aufweist. Bei Anlegen einer Spannung an die Spule baut sich im Inneren der Spule ein Magnetfeld auf, durch dessen Wirkung der ferromag- netische Magnetanker bewegt werden kann. An den Magnetanker gekoppelt ist eine Ventilnadel, welche durch die magnetische Wechselwirkung zwischen Spulen-Magnetfeld und Magnetanker in eine den Auslass des Einspritzventils freigebende oder diesen verschließende Stellung bewegt werden kann, so dass ein zu¬ zumessendes Fluid, beispielsweise Kraftstoff, in kontrollierter Weise abgegeben werden kann.
Aus der EP 1 070 198 Bl ist ein elektromagnetischer Aktuator mit geblechtem Anker bekannt, welcher als Lamellenpaket aus einer Vielzahl von fest miteinander verbundenen Blechlamellen aufgebaut ist, wobei die Blechlamellen zwischen zwei Deckblechen angeordnet und senkrecht zu diesen ausgerichtet sind. Ein Nachteil besteht hier in der aufwändigen Herstellung einer solchen Anordnung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen geblechten Magnetanker bereitzustellen, welcher kostengünstig und einfach hergestellt werden kann und gleichzeitig ein gutes magnetisches und/oder hydraulisches Verhalten aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der kostengünstigen Bereitstellung eines Einspritzventils mit einer einen geblechten Magnetanker aufweisenden elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung .
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen geblechten Magnetanker gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Einspritzventil gemäß Patentanspruch 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein geblechter
Magnetanker für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung angegeben, wobei der Magnetanker entlang einer Achse A in einer Bewegungsrichtung verschiebbar ist, umfassend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Blechen, wobei die Bleche senkrecht zu der Achse A ausgerichtet und in Bewegungsrichtung des Mag¬ netankers zu einem Blechstapel mit einer Unterseite und einer Oberseite aufgestapelt sind. Jedes Blech weist dabei mindestens eine Ausnehmung auf, die zu einem Rand des Bleches hin offen ist, wobei die Bleche innerhalb des Blechstapels derart angeordnet sind, dass durch die Ausnehmungen mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durch den Blechstapel hindurchgehender Kanal gebildet wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Magnetanker aus einer Vielzahl von Blechen herzustellen, welche in Bewegungsrichtung des Magnetankers aufeinandergestapelt sind. Die Ebenen - das sind insbesondere die Haupterstre- ckungsebenen - der einzelnen Bleche liegen somit senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnetankers bzw. die Flächennormale der einzelnen Bleche liegt parallel zur Bewegungsrichtung des Magnetankers. Die Bleche sind insbesondere flache Scheiben, manchmal auch als planparallele Platten bezeichnet.
Dass die Bleche „zu einem Blechstapel aufgeschichtet" sind bedeutet im vorliegenden Zusammenhang insbesondere, dass der Blechstapel aus den Blechen besteht. Anders ausgedrückt sind die Bleche zur Bildung des Blechstapels aufeinander gelegt, das heißt sie folgen in Richtung der Achse derart einander dass je zwei aufeinander folgende Bleche aneinander angrenzen, und zwar insbesondere mit ihren einander gegenüberliegenden Hauptflächen. Die Hauptflächen sind insbesondere die einander gegenüberliegenden, zur Haupterstreckungsebene parallelen Ober- flächen eines jeweiligen Blechs. Anders ausgedrückt sind die Hauptflächen eines Blechs diejenigen Abschnitte seiner Oberfläche, die das Blech in axialer Richtung zur Oberseite bzw. zur Unterseite des Blechstapels hin begrenzen. Jedes Blech weist mindestens eine zu einem Rand des Bleches hin offene Ausnehmung auf, die der Unterdrückung, zumindest jedoch der Verminderung von Wirbelströmen in den Blechen dient. Dabei sind die einzelnen Bleche derart hintereinander angeordnet, dass durch die Ausnehmungen mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durch den Blechstapel hindurchgehender Kanal gebildet wird. Dies ist insofern von Bedeutung, als bei Einsatz des erfindungsgemäßen Magnetankers in einem Einspritzventil ein Durchlass für das zuzumessende Fluid gegeben sein muss. Bei¬ spielsweise können die einzelnen Bleche derart angeordnet sein, dass ihre Ausnehmungen sämtlich und vollständig zur Deckung kommen. Auf diese Weise wird innerhalb des Blechstapels eine von der Anzahl der Ausnehmungen pro Blech bestimmte Anzahl von Kanälen ausgebildet, durch welche das zuzumessende Fluid hindurchströmen kann. Mittels des Kanals bzw. der Kanäle ist im Bereich des Magnetankers ein besonders großer hydraulischer Durchmesser erzielbar.
Unter dem„Rand eines Bleches" wird im vorliegenden Zusammenhang eine um das Blech umlaufende Umfangsfläche verstanden. Ins¬ besondere begrenzt die Umfangsfläche das Blech in radialer Richtung von der Achse A weg. Dass die Ausnehmung eines Bleches „zu einem Rand des Bleches hin offen ist" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang insbesondere, dass die um das Blech umlaufende Umfangsfläche Öffnungen aufweist, von denen aus sich die je¬ weilige Ausnehmung radial einwärts in das Blech hinein erstreckt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Ausnehmungen in den Blechen schlitzförmig ausgebildet. Die Schlitze können dabei beispielsweise radial vom Rand des Bleches auf die Mitte zu¬ laufend angeordnet sein.
In einer alternativen Ausführungsform können die Ausnehmungen in den Blechen ausgehend vom Rand der Bleche auch nahezu kreisförmig ausgebildet sein, wodurch ein besonders guter Durchlass für das zuzumessende Fluid ermöglicht wird. Auch eine Kombination von kreisförmiger Ausnehmung und Schlitz ist denkbar, wobei sich beispielsweise ein vom Rand des Bleches nach innen - d.h.
insbesondere radial einwärts - verlaufender Schlitz zu einer kreisförmigen Ausnehmung aufweitet. Grundsätzlich sind auch beliebige andere Ausgestaltungen der Ausnehmungen denkbar, sofern der erforderliche Durchlass für das Fluid und gleichzeitig eine hinreichende Stabilität der einzelnen Bleche gegeben ist. Die Anzahl der für den erfindungsgemäßen Magnetanker verwendeten Bleche liegt vorzugsweise zwischen 5 und 15.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Blechstapel auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite eine Blechscheibe aufweist, welche aus einem Material gefertigt ist, welches eine größere Härte aufweist als das Material der Bleche. Die innerhalb des Blechstapels zu äußerst angeordneten Bleche stoßen bei Bewegung des Magnetankers an umliegende Bauteile an - beispielsweise um die Bewegung des
Magnetankers zu stoppen - und unterliegen daher einem besonderen Verschleiß. Durch zusätzliche Verwendung von Blechscheiben größerer Härte auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite kann die Verschleißneigung des Magnetankers günstig beeinflusst werden und es kann auf das ansonsten übliche Verchromen verzichtet werden. Als Material für die härteren Blechscheiben kann beispielsweise hartgewalzter Edelstahl vom Typ SS302 verwendet werden . Die Verbindung der einzelnen Bleche erfolgt gemäß einer Aus¬ führungsform durch Stoffschluss , beispielsweise durch
Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Löten oder ähnliche Verbindungstechniken. Dazu werden die einzelnen Bleche in der gewünschten Anordnung aufeinandergestapelt und es werden auf der Außenwand des solchermaßen aufgebauten Magnetankers und verteilt über dessen Umfang mehrere Schweißnähte aufgebracht. Eine Stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Bleche kann grund¬ sätzlich auch durch Kleben erfolgen. Alternativ kann die Verbindung der einzelnen Bleche auch durch Kraftschluss und/oder Formschluss erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist jedes Blech 2 bis 10 zum Rand des Bleches hin offene Ausnehmungen auf. Grund- sätzlich ist hinsichtlich der Anzahl der Ausnehmungen sowie deren Größe zu berücksichtigen, dass einerseits der Durchfluss für das zuzumessende Fluid gegeben sein muss, andererseits muss eine ausreichende Blechfläche verbleiben, um sowohl die Stabilität der einzelnen Bleche als auch die hinreichende magnetische Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Spule und dem Magnetanker zu gewährleisten. Damit kann die Anzahl der Ausnehmungen auch von deren Größe abhängen. Auch ist es denkbar, dass nicht alle Bleche innerhalb des
Blechstapels die gleiche Anzahl und/oder Formgebung von zum Rand hin offenen Ausnehmungen aufweisen. Es muss jedoch stets gewährleistet sein, dass durch die vorhandenen Ausnehmungen mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durch den Blechstapel hindurchgehender Kanal für den Fluiddurchfluss gebildet wird. Die Ausnehmungen eines Bleches können gleichmäßig oder auch ungleichmäßig über die Fläche des Blechs verteilt angeordnet sein. Die einzelnen Bleche selbst, welche zu dem Magnetanker auf¬ gestapelt werden, müssen darüber hinaus auch nicht zwangsläufig alle die gleiche Form haben. So können innerhalb des Blechstapels auch Bleche mit kleinerer Fläche vorgesehen sein, wodurch das Gesamtgewicht des Magnetankers vorteilhaft reduziert wird. Eine Verkleinerung der Fläche kann dabei z.B. durch eine zentrale Ausnehmung innerhalb des Blechs bewirkt werden, so dass das Blech eine eher kreisringförmige Gestalt aufweist. Hierbei ist jedoch stets zu beachten, dass genügend Material verbleibt, um ei¬ nerseits die Stabilität des Blechs und andererseits die mag- netische Kopplung zu gewährleisten.
Auch könnte eine solchermaßen vorgesehene zentrale Ausnehmung sich innerhalb des Blechstapels weiter aufweiten, d.h. der Durchmesser der zentralen Ausnehmung könnte in Stapelrichtung von Blech zu Blech zu- bzw. abnehmen. Schließlich kann eine Gewichtsreduzierung des Magnetankers auch dadurch bewirkt werden, dass die einzelnen Bleche aus mehreren Kreisringen unterschiedlichen Durchmessers bestehen, die über speiche- nartige Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wobei die zum Rand hin offenen Ausnehmungen grundsätzlich in jedem der Kreisringe angeordnet sein können.
Die Herstellung der einzelnen Bleche erfolgt gemäß einem Aspekt der Erfindung durch Stanzung aus entsprechenden Blechplatten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Bleche innerhalb des Blechstapels derart versetzt zueinander angeordnet sein, dass durch die Ausnehmungen mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durchgehender, spiralförmiger Kanal gebildet wird. Unter einem spiralförmigen oder spiralartigen Kanal wird hier und im Folgenden ein Kanal verstanden, dessen Verlauf einer Schraubenlinie, zumindest jedoch einem Teilstück einer Schraubenlinie folgt. Mit anderen Worten werden die Ausnehmungen der einzelnen Bleche bei dieser Ausführungsform der Erfindung nicht exakt zur Deckung gebracht, vielmehr werden aufeinanderfolgende Bleche innerhalb des Stapels um einen Winkel α gegeneinander verdreht angeordnet, so dass ihre Ausnehmungen sich jeweils nur teilweise überdecken und der auf diese Weise durch die Gesamtheit der Ausnehmungen ausgebildete Kanal einen spiralartigen Verlauf aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Einspritzventil zum Zumessen eines Fluids, umfassend eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit dem beschriebenen geblechten Magnetanker, angegeben. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ein- spritzventils gemäß Stand der Technik;
Figur 2 Draufsicht auf ein Blech eines Magnetankers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3 schematische Seitenansicht eines geblechten Mag¬ netankers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ein- spritzventil 1, wie es beispielsweise zum Einspritzen von
Kraftstoff in den Ansaugtrakt oder in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird.
Das Einspritzventil 1 weist ein Fluideinlass-Ende la sowie ein Fluidauslass-Ende lb auf und umfasst ein Ventilgehäuse 2, welches einen Hohlraum 3 umgibt. Innerhalb des Hohlraums 3 ist eine Ventilnadel 4 angeordnet. Die Ventilnadel 4 ist relativ zu dem Ventilgehäuse 2 entlang einer Achse A verschiebbar. Die Ventilnadel 4 weist an ihrem dem Fluidauslass-Ende lb des Ein- spritzventils 1 zugewandten Ende ein als Kugel ausgebildetes Schließelement 5 auf, mit welchem die Ventilnadel 4 in einem Ventilsitz 6 aufgenommen werden kann. Der Ventilsitz 6 weist eine Öffnung 7 auf, welcher von dem Schließelement 5 der Ventilnadel 4 freigegeben oder verschlossen werden kann. Wird die Ventilnadel 4 in eine die Öffnung 7 freigebende Position bewegt, so kann ein zuzumessendes Fluid durch die Öffnung 7 aus dem Einspritzventil 1 austreten. Befindet sich die Ventilnadel 4 in einer die Öffnung 7 verschließenden Position, so kann kein Fluid aus dem Einspritzventil 1 austreten. Durch eine Ventilfeder 8 kann die Ventilnadel 4 in eine die Öffnung 7 verschließende Position vorgespannt werden, so dass die Ventilnadel 4 mit ihrem als Kugel ausgebildeten Schließelement 5 in den Ventilsitz 6 gedrückt wird und die Öffnung 7 verschließt. Zur Einstellung einer erforderlichen Federspannung der Ventilfeder 8 ist eine Kalibrationseinheit 12 vorgesehen.
Zur Bewegung der Ventilnadel 4 in eine die Öffnung 7 freigebende Position weist das Einspritzventil 1 eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung auf, welche eine Magnetspule 9 und einen Magnetanker 10 enthält. Die Magnetspule 9 umgibt einen Abschnitt des Ventilgehäuses 2 konzentrisch. Durch Bestromen der Magnetspule 9 baut sich im Inneren der Magnetspule 9 ein Magnetfeld auf, dessen Ausrichtung durch einen Polschuh 11 zusätzlich beeinflusst werden kann. Der aus einem ferromagnetischen Material bestehende Magnetanker 10 ist innerhalb des Ventilge¬ häuses 2 in dem Hohlraum 3 angeordnet und mechanisch an die Ventilnadel 4 gekoppelt. Er ist wie diese bzw. gemeinsam mit dieser entlang der Achse A in einer durch diese vorgegebenen Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 2 verschiebbar. Bei Bestromung der Magnetspule 9 bewegt sich der Magnetanker 10 - und die mit ihm mechanisch gekoppelte Ventilnadel 4 - aufgrund magnetischer Wechselwirkung mit dem in der Spule aufgebauten Magnetfeld gegen die Spannkraft der Ventilfeder 8 in Richtung auf das Fluideinlassende la des Einspritzventils 1 zu, und die Öffnung 7 im Ventilsitz 6 wird so für den Fluiddurchfluss freigegeben . Zum Schließen des Einspritzventils 1 wird die Bestromung der Magnetspule 9 beendet und die Ventilnadel 4 wird durch die Federkraft der Ventilfeder 8 wieder in den Ventilsitz 6 gedrückt. In der Figur 1 sind zwei durch den Magnetanker 10 hindurchgehende Kanäle 13 dargestellt. Diese dienen dem Durchfluss des Fluids, hier Kraftstoff, aus dem Bereich des Fluideinlassendes la durch den Magnetanker 10 hindurch in den Bereich des Fluidauslass-Endes lb.
Aus dem Stand der Technik bekannte Magnetanker, wie der Magnetanker 10 in der Figur 1, werden z.B. in Sintertechnik oder als massive, aus der Stange gedrehte und gebohrte Bauteile aus- geführt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber vorgesehen, den Magnetanker 10 als geblechten Magnetanker aus einzelnen Blechen 14 aufzubauen, von denen in der Figur 2 ein Blech 14 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Das kreisförmige Blech 14 wird durch Stanzung aus einer entsprechenden Blechplatte gewonnen.
Wie aus der Seitenansicht des in der Figur 3 gezeigten Aus¬ führungsbeispiels eines geblechten Magnetankers 10 ersichtlich, werden zur Ausbildung desselben sieben Bleche 14
aufeinandergestapelt . Die Bleche 14 folgen formschlüssig entlang der Achse A aufeinander, so dass die einander zugewandten Hauptflächen aufeinander folgender Bleche 14 aneinander angrenzen . Zusätzlich werden die Bleche 14 werden mittels eines Laserschweißverfahrens miteinander verbunden, wobei hierzu auf der Außenwand des Magnetankers 10 und verteilt über dessen Umfang mehrere Schweißnähte 19 aufgebracht werden. Nach Ausführung des Laserschweißverfahrens sind die Bleche 14 beim fertiggestellten Anker daher auch stoffschlüssig mittels der Schweißnähte 19 verbunden. Die Schweißnähte 19 verlaufen in axialer Richtung über mehrere Bleche 14 hinweg, vorliegend verlaufen sie parallel zur Achse A und verbinden alle Bleche 14 miteinander. Die einzelnen Bleche 14 weisen jeweils eine zentrale, kreis¬ förmige Ausnehmung 15 auf, durch welche die Ventilnadel 4 hindurchgeführt werden kann. Die Ausnehmung 15 ist bei allen Blechen 14 gleich positioniert, so dass bei Aufeinanderstapelung der einzelnen Bleche 14 zu dem Magnetanker 10 ein zentraler Aufnahmekanal für die Ventilnadel 4 ausgebildet wird. Die Ventilnadel 4 ist im Bereich dieser Ausnehmungen 15 mit den Blechen 14 verbunden, wodurch die oben bereits genannte mechanische Kopplung zwischen Ventilnadel 4 und Magnetanker 10 bewirkt wird.
Die einzelnen Bleche 14 werden somit in Bewegungsrichtung des Magnetankers 10 aufeinandergestapelt , d.h. die Bleche 14 sind im Wesentlichen senkrecht zu der Achse A ausgerichtet. Die Flä- chennormalen der Hauptflächen der Bleche 14 sind parallel zur Achse A.
Neben der zentralen Ausnehmung 15 weist das in der Figur 2 dargestellte Blech 14 vier weitere Ausnehmungen 16 auf, welche gleichmäßig über den Umfang des Blechs 14 verteilt angeordnet sind und zum Rand 17 des Blechs 14 hin offen sind. Das heißt, die Ausnehmungen 16 öffnen sich in radial auswärtiger Richtung in die den Rand 17 bildenden Umfangsfläche des jeweiligen Blechs. Die Ausnehmungen 16 sind ausgehend vom Rand 17 des Blechs 14 zunächst schlitzförmig ausgebildet und weiten sich dann in Richtung auf die Ausnehmung 15 hin kreisförmig auf. Die Ausnehmungen 16 dienen zumeinen dem Kraftstoffdurchfluss innerhalb des Einspritzventils 1, zum anderen haben sie aber auch die Funktion, Wirbelströme, welche durch den Auf- bzw. Abbau des Magnetfeldes der Magnetspule 9 in den Blechen 14 des Magnetankers 10 induziert werden, zu unterdrücken bzw. zumindest zu redu¬ zieren . Die Stapelung einzelner Bleche 14 zu dem geblechten Magnetanker 10 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So können gleichartige Bleche 14 derart übereinandergestapelt werden, dass ihre Ausnehmungen 16 sämtlich zur Deckung kommen. Auf diese Weise werden innerhalb des Blechstapels durch die Ausnehmungen 16 vier Kanäle 18 ausgebildet, die parallel zu dem durch die Ausnehmungen
15 bewirkten zentralen Kanal durch den Magentanker 10 verlaufen. Eine derartige Stapelung zeigt die Seitenansicht in der Figur 3. Die Stapelung der Bleche 14 kann aber auch so erfolgen, dass zwei aufeinander folgende Bleche 14 im Hinblick auf ihre Ausnehmungen
16 jeweils leicht versetzt zueinander angeordnet werden. Unter einer versetzten Anordnung ist dabei zu verstehen, dass ein Blech 14 innerhalb des Stapels gegenüber dem vorangehenden Blech 14 um einen Drehwinkel α gedreht angeordnet wird. Ein beispielhafter Drehwinkel α ist in Figur 2 eingezeichnet. Zudem ist exemplarisch für eine Ausnehmung 16 die Lage der entsprechenden durch eine Drehung um den Winkel α verschobenen Ausnehmung 160 in dem benachbarten Blech 14 gestrichelt dargestellt. Die aus den einzelnen, gegeneinander verdrehten Ausnehmungen 16, 160 resultierenden Kanäle 18 erstrecken sich dann eher spiralförmig durch den Magnetanker 10. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Drehwinkel α stets so gewählt werden muss, dass die Ausnehmungen 16 aufeinander folgender Bleche 14 zumindest einen für den Kraftstoffdurchfluss ausreichend großen Überlapp aufweisen .

Claims

Geblechter Magnetanker (10) für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, wobei der Magnetanker (10) entlang einer Achse A in einer Bewegungsrichtung verschiebbar ist, umfassend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Blechen
(14), dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (14) senkrecht zu der Achse A ausgerichtet und in Bewegungsrichtung des Magnetankers (10) zu einem Blechstapel mit einer Unterseite und einer Oberseite aufgestapelt sind und dass jedes Blech
(14) mindestens eine Ausnehmung (16) aufweist, die zu einem Rand (17) des Bleches (14) hin offen ist, wobei die Bleche
(14) innerhalb des Blechstapels derart angeordnet sind, dass durch die Ausnehmungen (16) mindestens ein von der Unterseite zur Oberseite durch den Blechstapel hindurchgehender Kanal
(18) gebildet wird.
Geblechter Magnetanker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (16) schlitzförmig ausgebildet ist.
Geblechter Magnetanker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (16) kreisförmig ausgebildet ist oder sich ausgehend vom Rand (17) des Blechs (14) zunächst schlitzförmig radial einwärts erstreckt und sich dann kreisförmig aufweitet.
Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einschließlich 5 und einschließlich 15 Bleche (14) zu dem Blechstapel aufgestapelt sind.
5. Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstapel auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite eine Blechscheibe aufweist, welche aus einem Material gefertigt ist, welches eine größere Härte aufweist als das Material der Bleche (14) .
6. Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (14)
stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder
formschlüssig miteinander zu dem Blechstapel verbunden sind.
7. Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech (14) zwischen einschließlich 2 und einschließlich 10 zum Rand (17) des Bleches (14) hin offene Ausnehmungen (16) aufweist.
8. Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (14) durch Stanzung aus einer Blechplatte gewonnen werden.
9. Geblechter Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (14) innerhalb des Blechstapels derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass durch die Ausnehmungen (16) mindestens ein
durchgehender, spiralförmiger Kanal (18) gebildet wird.
10. Einspritzventil (1) zum Zumessen eines Fluids, umfassend eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit einem geblechten Magnetanker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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