WO2002052587A1 - Elektromagnet mit magnetanker - Google Patents

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WO2002052587A1
WO2002052587A1 PCT/DE2001/004833 DE0104833W WO02052587A1 WO 2002052587 A1 WO2002052587 A1 WO 2002052587A1 DE 0104833 W DE0104833 W DE 0104833W WO 02052587 A1 WO02052587 A1 WO 02052587A1
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magnet
recess
electromagnet
plate
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PCT/DE2001/004833
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Hermann Koch-Groeber
Rainer Stoehr
Michele De Cosmo
Nicola Pacucci
Petr Vosahlo
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Robert Bosch Gmbh
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Priority to JP2002553197A priority patent/JP4090032B2/ja
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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
    • 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
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F02M63/0052—Pressure relief valves with means for adjusting the opening pressure, e.g. electrically controlled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
    • F02M63/0021—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/14—Pivoting armatures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1623—Armatures having T-form

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet with a magnet armature with the features mentioned in the preamble of independent claim 1.
  • electromagnets with a magnet armature are used, for example, in solenoid valves for pressure regulating valves
  • Solenoid valves of this type have electrical connection elements which are passed from a side of the magnet armature facing away from the electromagnet, through a recess in the armature plate, and are contacted with the magnet coil.
  • the known electromagnets have mechanical alignment means in the form of a fixing pin and a notch which interacts with the fixing pin in the armature plate, which alignment means bring the armature plate into alignment with a predetermined angle of rotation and prevent the armature plate from rubbing against the electrical connection elements of the solenoid coil.
  • the mechanical alignment means can impair the movement of the magnet armature.
  • the electromagnet with magnetic armature avoids the disadvantages associated with the use of mechanical alignment means.
  • the armature plate is aligned with a predetermined rotational position when the magnet coil is energized by magnetic forces, in which, for example, the connecting elements Penetrate a recess in the anchor plate without contact. It is therefore advantageously possible to dispense with the formation of mechanical alignment means which are complex to manufacture.
  • the magnetic leakage flux in the area between the inner wall sections of the at least one first recess and the at least one second recess advantageously brings about a friction-free alignment of the armature plate and the magnet armature.
  • the inhomogeneity of the magnetic field in the event of a minimal rotation of the armature plate around the armature bolt results in restoring forces acting on the armature plate, which drive the magnet armature back into its predetermined rotational position.
  • the invention presented here can be used advantageously, for example, in pressure control valves in order to reduce friction losses in the magnet armature and impairment of the
  • the invention can also be used in solenoid valves for injection valves of internal combustion engines, in which an alignment of the magnet armature is required in order, for example, to prevent fuel drain channels running through cutouts in the magnet armature from narrowing the channel cross section when the armature is rotated.
  • the invention is in no way limited to use in solenoid valves and can be applied to all electromagnets with an armature in which an alignment a slidably and rotatably mounted anchor plate to a preferred rotational angle position is required.
  • FIGS. 1 and 3 show a magnet armature according to the invention
  • FIG. 4 and FIG. 5 a magnetic core of the electromagnet according to the invention, which at the same time forms a housing part of a pressure control valve,
  • FIG. 6 shows the magnetic core and armature from FIGS. 3 and 5 in the assembled state,
  • Fig. 7 shows a section through Fig. 6 along the line A-A with a small deflection of the armature.
  • FIG. 1 shows a pressure control valve known in the prior art, which is used, for example, in fuel injection systems of internal combustion engines in order to set the pressure in a high-pressure fuel reservoir as a function of the load state of the internal combustion engine.
  • the pressure control valve has a flange region 12 for connection to a high-pressure fuel pump or a high-pressure fuel accumulator.
  • a valve piece 13 inserted into the flange area 12 of the pressure control valve has a fuel inlet channel 8 connected to the high pressure side, which ends at one end in a valve seat 7 of the valve piece 13. Lateral opening Solutions 9 of the valve piece 13 are connected in a manner not shown with a fuel return.
  • An electromagnet controls the opening and closing of the pressure control valve. As can be seen in Fig.
  • the electromagnet has an approximately cylindrical magnetic core 2 in plan, which at the same time forms a housing part of the pressure control valve.
  • a magnetic coil 1 is arranged in an annular recess 11 of the magnetic core.
  • the electromagnet has a magnet armature 3 with armature plate 31 and armature bolt 32, which armature bolt engages in a cylindrical passage recess of the magnet core 2 so as to be slidable and rotatable.
  • the end of the anchor bolt 32 facing away from the anchor plate 31 interacts with a valve member 6 designed as a ball.
  • the anchor bolt 31 with the valve member 6 is urged by a spring 4, which is supported with its one end on a housing part 14 of the pressure control valve, and 31, with its other 'end to the anchor plate of the biasing force of the spring 4 of the anchor bolt in the direction Actuated valve seat 7, the high pressure force in the fuel supply channel 8 counteracts such that the pressure control valve is open when the electromagnet is not switched on at low system pressure and the fuel flows out through the openings 9.
  • the armature plate is attracted by the electromagnet and the armature pin 32 presses the valve member 6 into the valve seat 7, so that the fuel inlet channel 8 is closed until a balance of forces is reached between high pressure force on the one hand and magnetic and spring force on the other.
  • the pressure control valve has electrical connection elements 5, which connect an electrical connection part 10 of the pressure control valve to the magnet coil 1. Since the armature plate 31 is arranged between the connection part 10 and the magnet coil 1, the electrical connection elements 5 must penetrate a cutout in the armature plate 31, not shown in FIG. 1. With a turn the anchor plate 31 about the axis of the anchor bolt 32 rub the connecting elements provided with a plastic coating disadvantageously on the inner wall of the recess of the anchor plate. For this reason, the electromagnets known in the prior art use mechanical alignment means which align the armature plate in a predetermined rotational position, but which permit displacement of the armature plate perpendicular to the pole face 22 of the electromagnet.
  • connection elements reach through the anchor plate without coming into contact with it.
  • FIGS. 2 and 3 An exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS.
  • the invention is not limited to use in pressure regulating valves or solenoid valves, but can be used in all electromagnets with a magnet armature in which an orientation of the magnet armature to a predetermined rotational position is desirable.
  • the magnet armature 3 shown in FIGS. 2 and 3 comprises an essentially circular armature plate 31 and an armature bolt 32 with a circular cross section projecting perpendicularly from the armature plate.
  • a recess 35 in the armature plate serves to carry out electrical connection elements of a magnetic coil.
  • the anchor plate has two approximately U-shaped continuous first recesses 33, the open sides of which are arranged on the circumference of the anchor plate and which are in relation to the anchor bolt 32 diametrically opposite.
  • FIG. 4 and 5 show a cup-shaped housing part of a pressure control valve.
  • Fig. 4 shows a cross section through Fig. 5 along the line II.
  • the housing part has one the magnetic core 2 forming, cylindrical middle part and lateral fastening tongues 15 for fixing the pressure control valve on, for example, a high-pressure fuel pump.
  • the magnetic core is preferably made of soft iron or another material with high permeability.
  • a flange region 12 of the housing part serves, as shown in FIG. 1, for receiving a valve piece and for connection to the high pressure outlet of a high pressure fuel pump.
  • the cylindrical middle part has a central cylindrical through opening 26 and an annular recess 11 concentric therewith, which serves to receive a magnetic coil, not shown in FIG. 4.
  • the electrical connection 28 of the magnet coil 1 is indicated schematically.
  • the recess 11 is delimited in the radial direction inwards by a first cylinder-jacket-shaped wall 23 and outwards by a second cylinder-jacket-shaped wall 24.
  • the ends of the first wall 21 and the second wall 24 facing away from the flange region 12 form two concentric, annular surfaces 21 and 22 arranged in one plane.
  • a circumferential collar 16 projecting from the surface 22 serves to receive a second housing part 14, as in FIG Fig. 1 shown.
  • the inner wall 23 forms a section of the magnetic core 2 which penetrates the coil and which is connected via a base plate 25 to an outer wall section 24 of the magnetic core surrounding the coil.
  • the two surfaces 21, 22 form two pole surfaces of the magnetic core 2, so that the magnetic circuit would be closed by an armature plate 31 placed on the two pole surfaces 21, 22.
  • second recesses 27 are arranged in the outer pole face 22 of the magnetic core, which are assigned to the first recesses 33 in the armature plate 31 and are diametrically opposed with respect to the through opening 26.
  • Fig. 6 shows the magnetic core without a magnet coil but with an inserted magnet armature.
  • the magnetic armature can be slid by means of the armature bolt 32 and is initially rotatably inserted into the cylindrical through opening 26.
  • the connection 28 of the magnet coil from FIG. 5 lies in the projection of the recess 35 of the armature plate 31 in the sliding direction of the magnet armature 3.
  • electrical connection elements can reach through the armature plate 31 in a straight line parallel to the armature bolt 32, without rubbing on the inner edges of the recess 35.
  • the first recesses 33 and the second recesses 27 serve to align the rotational position during operation of the electromagnet.
  • the distance a between two inner wall sections 33a, 33b of the first recess 33 that are opposite one another in the circumferential direction preferably corresponds to the distance b between two mutually In the same direction opposite inner wall sections 27a, 27b of the second recess 27.
  • the second recess 27 is preferably arranged at least partially within the projection of the first recess 33 in the sliding direction of the magnet armature 3. In other words, each of the two first recesses 23 overlaps a piece with the respectively assigned second recess 27, which is arranged in a parallel plane.
  • the distances a and b are not chosen exactly the same.
  • a first recess and a second recess can be provided instead of the two first recesses and the two second recesses. More than two recesses in the armature plate and the pole face of the magnetic core are also possible. It is essential that at least a first recess which is radial to the Axis of the anchor bolt is offset, is assigned to a second recess in the pole face of the magnetic core.
  • Fig. 7 shows a section of a cross section along the line AA in Fig. 6, in which the armature plate 31 has been intentionally rotated from the predetermined rotational position about the axis of the armature bolt 31, so that the pole face 36 of the armature plate 31 facing the magnetic core partially overlap the first recess 33 and the pole face 22 of the magnetic core 2 and the second recess 27.
  • FIG. 6 in this rotational position when current is applied to the magnetic coil 1, the then inhomogeneous stray magnetic field (dashed lines in FIG.
  • an orientation of the armature plate is understood to mean that the armature plate is virtually fixed in its rotational position when the electromagnet is switched on except for the smallest, hardly detectable torsional vibrations.
  • the rotary movements of the armature plate are so small that the inner edges of the recess 35 do not or only minimally touch the connection elements 5 of the magnet coil 1 when the electromagnet is switched on and the sliding movement of the magnet armature is not impaired when the pressure control valve is closed or opened.
  • Electromagnets prevent the electrical connection elements of the magnetic coil, which pass through the recess 35, from a strong deflection of the armature plate, so that the armature plate is immediately re-aligned into the predetermined rotational position when the electromagnet is actuated again.
  • the armature plate and the pole face of the magnetic core each have two recesses.
  • it can be provided to increase the number of the first recesses in the armature plate and the second recesses in the pole face of the magnetic core to such an extent that regardless of the starting position of the armature plate when the electromagnet is switched on, the magnetic orientation always results in a be - Sets preferred rotational position in which the first recesses and the second recesses assigned to them are opposite each other.
  • the number and circumferential length a of the first recesses 33 of the armature plate 31 can be equal to the number and circumferential length of the pole surface segments of the armature plate 31 that separate the first recesses.
  • Such a design of the armature plate and the magnetic core is particularly suitable for those solenoid valves in which no connection elements reach through the armature plate.
  • the number of mutually opposite recesses is proportional to the aligning force F of the anchor plate. This number can therefore be designed in individual cases for the size of the restoring force F required.
  • Solenoid valves of injectors for injection systems in order to prevent drain passages provided in the anchor plate for outflowing fuel from being reduced in cross section by rotating the anchor plate.
  • the principle of operation of the electromagnet with armature plate presented here is not limited to use in solenoid valves, but can advantageously be used with all electromagnets for which it is recommended to align an armature plate that is slidably and rotatably mounted in a preferred rotational position.

Abstract

Vorgeschlagen wird, bei einem Elektromagneten mit Magnetanker, insbesondere zur Verwendung in einem Magnetventil, welcher eine Magnetspule (1), einen die Magnetspule (1) durchdringenden Magnetkern (2) mit wenigstens einer Polfläche (22), einen senkrecht zu der wenigstens einen Polfläche (22) des Magnetkerns (2) verschiebbar gelagerten Magnetanker (3) mit einer der Polfläche (22) zugewandten Ankerplatte (31) und mit einem von der Ankerplatte (31) abstehenden, gleitverschiebbar und drehbeweglich gelagerten Ankerbolzen (32), und an dem Elektromagneten und/oder dem Magnetanker ausgebildete Ausrichtemittel, welche eine Ausrichtung der Anderplatte (31) auf eine vorbestimmte Drehstellung bewirken, aufweist, als Ausrichtemittel wenigstens eine gegenüber dem Ankerbolzen (32) radial versetzte, in der Ankerplatte (31) ausgebildete erste Ausnehmung (33) und wenigstens eine in der wenigstens einen Polfläche (22) des Magnetkerns (2) angeordnete, der ersten Ausnehmung (33) zugeordnete zweite Ausnehmung (27) vorzusehen, welche zweite Ausnehmung bei einer Strombeaufschlagung der Magnetspule (1) mit der ersten Ausnehmung (33) magnetisch derart zusammenwirkt, daß die Anderplatte (31) auf die vorbestimmte Drehstellung ausgerichtet wird.

Description

Elektromagnet mit Magnetanker
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit Magnetanker mit den im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Bekannte Elektromagnete mit einem Magnetanker werden bei- spielsweise in Magnetventilen von Druckregelventilen für
Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Derartige Magnetventile weisen elektrische Anschlußelemente auf, die von einer dem Elektromagneten abgewandten Seite des Magnetankers aus durch eine Aussparung der Ankerplatte durch- geführt und mit der Magnetspule kontaktiert werden. Um zu verhindern, daß bei einer Betätigung des Elektromagneten die Anschlußelemente mit der Innenwandung der Aussparung der Ankerplatte in Kontakt gelangen und durch Reibung die Bewegung der Ankerplatte beeinträchtigen, weisen die bekannten Elek- tromagnete mechanische Ausrichtemittel in Form eines Fixierstiftes und einer mit dem Fixierstift zusammenwirkenden Kerbe in der Ankerplatte auf, welche Ausrichtemittel eine Ausrichtung der Ankerplatte auf einen vorbestimmten Drehwinkel bewirken und verhindern, daß die Ankerplatte an den elektri- sehen Anschlußelementen der Magnetspule reibt. Nachteilig ist jedoch, daß die mechanischen Ausrichtemittel die Bewegung des Magnetankers beeinträchtigen können.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Elektromagnet mit Magnetanker nach dem unabhängigen Anspruch 1 der Anmeldung vermeidet die mit der Verwendung von mechanischen Ausrichtemitteln verbundenen Nachteile. Durch wenigstens eine Ausnehmung in der Anker- platte und eine dieser Ausnehmung zugeordnete zweite Ausnehmung in der Polfläche des Magnetkerns wird erreicht, daß die Ankerplatte bei einer Strombeaufschlagung der Magnetspule durch magnetische Kräfte auf eine vorbestimmten Drehstellung ausgerichtet wird, in der dann beispielsweise die Anschluße- lemente berührungslos eine Aussparung der Ankerplatte durchdringen. Vorteilhaft kann daher auf die Ausbildung von aufwendig zu fertigenden mechanischen Ausrichtemitteln verzichtet werden. Der magnetische Streufluß im Bereich zwischen den Innenwandungsabschnitten der wenigsten einen ersten Aus- nehmung und der wenigstens einen zweiten Ausnehmung bewirkt vorteilhaft eine reibungsfreie Ausrichtung der Ankerplatte und des Magnetankers . Aus der Inhomogenität des Magnetfeldes im Falle einer minimalen Verdrehung der Ankerplatte um den Ankerbolzen resultieren auf die Ankerplatte einwirkende Rückstellkräfte, welche den Magnetanker in seine vorbestimmte Drehstellung zurücktreiben.
Die hier vorgestellte Erfindung kann beispielsweise vorteilhaft in Druckregelventilen eingesetzt werden, um Reibungs- Verluste des Magnetankers und ein Beeinträchtigung des
Schließvorgangs des Magnetventils zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Erfindung aber auch in Magnetventilen für Einspritzventile von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, bei denen eine Ausrichtung des Magnetankers erforderlich ist, um beispielsweise durch Aussparungen des Magnetankers verlaufende Kraftstoffablaufkanäle vor einer Verengung des Kanalquerschnitts bei einer Verdrehung des Ankers zu bewahren. Die Erfindung ist aber keinesfalls auf die Verwendung in Magnetventilen beschränkt und kann bei allen Elektromagneten mit Magnetanker angewandt werden, bei denen eine Ausrichtung einer gleit- und drehbeweglich gelagerten Ankerplatte auf eine bevorzugte Drehwinkelstellung erforderlich ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein im Stand der Technik bekanntes Druckregelventil mit einem Elektromagneten und einem Magnetanker, Fig. 2 und Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Magnetanker,
Fig. 4 und Fig. 5 einen Magnetkern des erfindungsgemäßen Elektromagneten, welcher zugleich ein Gehäuseteil eines Druckregelventils bildet, Fig. 6 den Magnetkern und Magnetanker aus Fig. 3 und Fig. 5 im zusammengebauten Zustand,
Fig. 7 einen Schnitt durch Fig. 6 längs der Linie A-A bei einer kleinen Auslenkung des Magnetankers.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein im Stand der Technik bekanntes Druckregel- ventil, welches beispielsweise in Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, um den Druck in einem Kraftstoffhochdruckspeicher abhängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine einzustellen. Das Druckregelventil weist einen Flanschbereich 12 zum Anschluß an eine Kraftstoffhochdruckpumpe oder einen Kraftstoffhochdruckspeicher auf. Ein in den Flanschbereich 12 des Druckregelventils eingesetztes Ventilstück 13 weist einen mit der Hochdruckseite verbundenen Kraftstoffzulaufkanal 8 auf, welcher mit seinem einen Ende in einen Ventilsitz 7 des Ventilstücks 13 mündet. Seitliche Öff- nungen 9 des Ventilstücks 13 sind in nicht näher dargestellter Weise mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden. Ein Elektromagnet steuert das Öffnen und Schließen des Druckregelventils. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist der Elektromagnet einen im Grundriß in etwa zylinderförmigen Magnetkern 2 auf, der zugleich ein Gehäuseteil des Druckregelventils ausbildet. In einer ringförmigen Ausnehmung 11 des Magnetkerns ist eine Magnetspule 1 angeordnet. Weiterhin weist der Elektromagnet einen Magnetanker 3 mit Ankerplatte 31 und Ankerbolzen 32 auf, welcher Ankerbolzen in eine zylindrische Durchgangsaus- nehmung des Magnetkerns 2 gleitverschiebbar und drehbeweglich eingreift. Das von der Ankerplatte 31 abgewandte Ende des Ankerbolzens 32 wirkt mit einem als Kugel ausgebildeten Ventilglied 6 zusammen. Der Ankerbolzen 31 mit dem Ventilglied 6 wird von einer Feder 4 beaufschlagt, die sich mit ihrem einen Ende an einem Gehäuseteil 14 des Druckregelventils abstützt und mit ihrem anderen' Ende an der Ankerplatte 31. Der Spannkraft der Feder 4, welche den Ankerbolzen in Richtung des Ventilsitzes 7 beaufschlagt, wirkt die Hochdruckkraft im Kraftstoffzulaufkanal 8 derart entgegen, daß das Druckregelventil bei nicht eingeschaltetem Elektromagneten bei geringem Systemdruck geöffnet ist und der Kraftstoff durch die Öffnungen 9 abströmt. Bei einer Strombeaufschlagung des Elektromagneten wird die Ankerplatte vom Elektromagneten angezogen und der Ankerbolzen 32 preßt das Ventilglied 6 in den Ventilsitz 7, so daß der Kraftstoffzulaufkanal 8 geschlossen wird, bis zwischen Hochdruckkraft einerseits und Magnet- und Federkraft andererseits ein Kräftegleichgewicht erreicht ist.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist das Druckregelventil elektrische Anschlußelemente 5 auf, welche ein elektrisches Anschlußteil 10 des Druckregelventils mit der Magnetspule 1 verbinden. Da die Ankerplatte 31 zwischen dem Anschlußteil 10 und der Magnetspule 1 angeordnet ist, müssen die elektrischen Anschlußelemente 5 eine in Fig. 1 nicht dargestellte Aussparung in der Ankerplatte 31 durchdringen. Bei einer Drehung der Ankerplatte 31 um die Achse des Ankerbolzens 32 reiben die mit einer KunststoffUmhüllung versehenen Anschlußelemente in nachteiliger Weise an der Innenwandung der Aussparung der Ankerplatte. Aus diesem Grund verwenden die im Stand der Technik bekannten Elektromagnete mechanische Ausrichtemittel, welche die Ankerplatte in eine vorbestimmte Drehstellung ausrichten, aber eine Verschiebung der Ankerplatte senkrecht zur Polfläche 22 des Elektromagneten zulassen. So ist beispielsweise bekannt, zur Ausrichtung der Ankerplatte auf eine vor- bestimmte Drehstellung einen von der Polfläche 22 des Magnetkerns abstehenden Stift vorzusehen, der mit leichtem Spiel in eine Kerbe der Ankerplatte 31 eingreift. In der vorbestimmten Drehstellung der Ankerplatte greifen die Anschlußelemente durch die Ankerplatte hindurch, ohne mit dieser in Kontakt zu gelangen.
In den Figuren 2 bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung in Druckregelventilen oder Magnetventilen beschränkt, sondern kann bei allen Elektromagneten mit Magnetanker eingesetzt werden, bei denen eine Ausrichtung des Magnetankers auf eine vorbestimmte Drehstellung wünschenswert ist. Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Magnetanker 3 umfaßt eine im wesentlichen kreisförmige Ankerplatte 31 und einen von der An- kerplatte senkrecht abstehenden Ankerbolzen 32 mit kreisförmigen Querschnitt. Eine Aussparung 35 in der Ankerplatte dient der Durchführung von elektrischen Anschlußelementen einer Magnetspule. Wie weiterhin in Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Ankerplatte zwei in etwa U-förmige durch- gehende erste Ausnehmungen 33 auf, deren offene Seiten auf dem Umfang der Ankerplatte angeordnet sind und die sich in bezug auf den Ankerbolzen 32 diametral gegenüberliegen.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist ein topfförmiges Gehäuseteil eines Druckregelventils dargestellt. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch Fig. 5 längs der Linie I-I. Das Gehäuseteil weist einen den Magnetkern 2 bildenden, zylindrischen Mittelteil und seitliche Befestigungszungen 15 zur Festlegung des Druckregelventils an beispielsweise einer Kraftstoffhochdruckpumpe auf. Vorzugsweise besteht der Magnetkern aus Weicheisen oder einem anderen Material mit großer Permeabilität. Ein Flanschbereich 12 des Gehäuseteils dient, wie in Fig. 1 gezeigt, zur Aufnahme eines Ventilstücks und zum Anschluß an den Hochdruckausgang einer Kraftstoffhochdruckpumpe . Der zylindrische Mittelteil weist eine zentrale zylindrische Durchgangsöffnung 26 und eine dazu konzentrische ringförmige Ausnehmung 11 auf, welche zur Aufnahme einer in Fig. 4 nicht dargestellten Magnetspule dient. In Fig. 5 ist der elektrische Anschluß 28 der Magnetspule 1 schematisch angedeutet. Die Ausnehmung 11 wird in radialer Richtung nach innen durch eine erste zylin- dermantelförmige Wand 23 und nach außen durch eine zweite zy- lindermantelförmige Wand 24 begrenzt. Die von dem Flanschbereich 12 abgewandten Enden der ersten Wand 21 und der zweiten Wand 24 bilden zwei konzentrische, in einer Ebene angeordnete, kreisringförmige Flächen 21 und 22. Ein von der Fläche 22 abstehender umlaufender Kragen 16 dient der Aufnahme eines zweiten Gehäuseteils 14, wie in Fig. 1 gezeigt.
Bei in die Ausnehmung 11 eingesetzter Magnetspule bildet die innere Wand 23 einen die Spule durchdringenden Abschnitt des Magnetkerns 2 aus, der über eine Bodenplatte 25 mit einem die Spule umgebenden äußeren Wandabschnitt 24 des Magnetkerns verbunden ist. Die beiden Flächen 21,22 bilden dabei zwei Polflächen des Magnetkerns 2, so daß durch eine auf die beiden Polflächen 21,22 aufgelegte Ankerplatte 31 der magneti- sehe Kreis geschlossen würde. Wie am besten in Fig. 5 zu erkennen ist, sind in der äußeren Polfläche 22 des Magnetkerns zweite Ausnehmungen 27 angeordnet, die den ersten Ausnehmungen 33 in der Ankerplatte 31 zugeordnet sind und sich in be- zug auf die Durchgangsöffnung 26 diametral gegenüberliegen. Fig. 6 zeigt den Magnetkern ohne Magnetspule aber mit eingesetztem Magnetanker. Der Magnetanker ist mittels des Ankerbolzens 32 gleitverschiebbar und zunächst drehbeweglich in die zylindrische Durchgangsöffnung 26 eingesetzt. In einer bevorzugten Drehstellung der Ankerplatte 31 liegt der Anschluß 28 der Magnetspule aus Fig. 5 in der Projektion der Aussparung 35 der Ankerplatte 31 in Gleitrichtung des Magnetankers 3. Elektrische Anschlußelement können in dieser Drehstellung parallel zum Ankerbolzen 32 die Ankerplatte 31 ge- radlinig durchgreifen, ohne an den Innenrändern der Aussparung 35 zu reiben. Zur Ausrichtung der Drehstellung im Betrieb des Elektromagneten dienen die ersten Ausnehmungen 33 und die zweiten Ausnehmungen 27.
Wie in Fig. 6 und Fig. 7 in Verbindung mit Fig. 3 und Fig. 5 gut zu erkennen ist, entspricht der Abstand a zweier sich in Umfangsrichtung einander gegenüberliegender Innenwandungsabschnitte 33a, 33b der ersten Ausnehmung 33 vorzugsweise dem Abstand b zweier sich einander in der gleichen Richtung ge- genüberliegender Innenwandungsabschnitte 27a, 27b der zweiten Ausnehmung 27. Weiterhin ist in Fig. 6 zu erkennen, daß die zweite Ausnehmung 27 vorzugsweise wenigstens teilweise innerhalb der Projektion der ersten Ausnehmung 33 in der Gleitrichtung des Magnetankers 3 angeordnet ist. Mit anderen Wor- ten, jede der beiden ersten Ausnehmungen 23 überlappt sich ein Stück mit der jeweils zugeordneten zweiten Ausnehmung 27, die in einer parallelen Ebene angeordnet ist. Es kann jedoch abweichend von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auch vorgesehen sein, die Abstände a und b nicht genau gleich zu wählen. Weiterhin kann anstelle der beiden ersten Ausnehmungen und der beiden zweiten Ausnehmungen auch nur eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung vorgesehen sein. Auch mehr als jeweils zwei Ausnehmungen in der Ankerplatte und der Polfläche des Magnetkerns sind möglich. Wesentlich ist, daß wenigstens eine erste Ausnehmung, die radial zur Achse des Ankerbolzens versetzt ist, einer zweiten Ausnehmung in der Polfläche des Magnetkerns zugeordnet ist.
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6, bei dem die Ankerplatte 31 absichtlich aus der vorbestimmten Drehstellung um die Achse des Ankerbolzens 31 verdreht wurde, so daß sich die dem Magnetkern zugewandte Polfläche 36 der Ankerplatte 31 und die erste Ausnehmung 33, sowie die Polfläche 22 des Magnetkerns 2 und die zweite Ausnehmung 27 teilweise überlappen. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, resultiert in dieser Drehstellung bei einer Strombeaufschlagung der Magnetspule 1 aus dem dann inhomogenen Streumagnetfeld (gestrichelte Linien in Fig. 6) im Bereich zwischen den Innenwandungsabschnitten 33a, 33b der er- sten Ausnehmung 33 und den Innenwandungsabschnitten 27a, 27b der zweiten Ausnehmung 27 eine die Ankerplatte 31 in die vorbestimmte Drehstellung rücktreibende, magnetostatische Kraft F. Dies gilt auch bei einer geringen Abweichung der Maße a und b. Die rücktreibende Kraft richtet die Ankerplatte 31 wieder in die vorbestimmte Drehstellung aus, in der sich die ersten Ausnehmungen 33 und die zweiten Ausnehmungen 27 einander gegenüberliegen. Erst in dieser Drehstellung ist die rücktreibende Kraft gleich Null. Da die rücktreibende magnetostatische Kraft F folglich selbst bei kleinsten Drehbewe- gungen der Ankerplatte auftritt, wird die Ankerplatte ständig durch das Streumagnetfeld auf die vorbestimmte Drehstellung ausgerichtet . Unter einer Ausrichtung der Ankerplatte wird in diesem Zusammenhang verstanden, daß die Ankerplatte bei eingeschaltetem Elektromagneten bis auf kleinste, kaum nachweis- bare Drehschwingungen in ihrer Drehstellung quasi fixiert ist. In jedem Fall sind die Drehbewegungen der Ankerplatte dermaßen klein, daß die Innenränder der Aussparung 35 die Anschlußelemente 5 der Magnetspule 1 bei eingeschalteten Elektromagneten nicht oder nur minimal berühren und die Gleitbe- wegung des Magnetankers beim Schließen oder Öffnen des Druckregelventils nicht beeinträchtigt wird. Bei abgeschaltetem Elektromagneten verhindern die elektrischen Anschlußelemente der Magnetspule, welche die Aussparung 35 durchgreifen, eine starke Auslenkung der Ankerplatte, so daß sich die Ankerplatte bei erneuter Betätigung des Elektromagneten sofort wieder in die vorbestimmte Drehstellung ausrichtet.
In dem bisher dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ankerplatte und die Polfläche des Magnetkerns jeweils zwei Ausnehmungen auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann vor- gesehen sein, die Anzahl der ersten Ausnehmungen in der Ankerplatte und der zweiten Ausnehmungen in der Polfläche des Magnetkerns soweit zu erhöhen, daß sich unabhängig von der Ausgangsposition der Ankerplatte beim Einschalten des Elektromagneten durch die magnetische Ausrichtung immer eine be- vorzugte Drehstellung einstellt, in der sich die ersten Ausnehmungen und die diesen zugeordneten zweiten Ausnehmungen einander gegenüberliegen. Insbesondere kann die Anzahl und Umfangslänge a der ersten Ausnehmungen 33 der Ankerplatte 31 gleich der Anzahl und Umfangslänge der die ersten Ausnehmun- gen voneinander trennenden Polflächensegmente der Ankerplatte 31 sein. Im Magnetkern ist dann eine entsprechende Anzahl von zweiten Ausnehmungen 27 mit gleicher Umfangslänge (b = a) vorgesehen. Eine derartige Ausführung der Ankerplatte und des Magnetkerns ist insbesondere für solche Magnetventile geeig- net, bei denen keine Anschlußelemente durch die Ankerplatte greifen.
Die Anzahl der sich einander gegenüberliegenden Ausnehmungen ist proportional der ausrichtenden Kraft F der Ankerplatte . Diese Anzahl kann folglich im Einzelfall auf die Größe der benötigten Rückstellungskraft F ausgelegt werden.
Obwohl die Erfindung hier am Beispiel eines Druckregelventils dargestellt wurde, kann sie auch bei anderen Magnetventilen verwandt werden. Denkbar ist beispielsweise der Einsatz in
Magnetventilen von Einspritzventilen für Einspritzanlagen, um zu verhindern, daß in der Ankerplatte vorgesehene Ablaufdurchgänge für abfließenden Kraftstoff durch eine Drehung der Ankerplatte im Querschnitt verkleinert werden. Das hier vorgestellte Wirkungsprinzip des Elektromagneten mit Ankerplatte ist aber nicht auf die Verwendung in Magnetventilen beschränkt, sondern kann vorteilhaft bei allen Elektromagneten angewandt werden, bei denen es empfehlenswert ist, eine gleitverschiebbar und drehbeweglich gelagerte Ankerplatte in einer bevorzugten Drehstellung auszurichten.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnet mit Magnetanker, insbesondere zur Verwendung in einem Magnetventil, umfassend eine Magnetspule (1), einen die Magnetspule (1) durchdringenden Magnetkern (2) mit wenigstens einer Polfläche (22) , einen senkrecht zu der we- nigstens einen Polfläche (22) des Magnetkerns (2) verschiebbar gelagerten Magnetanker (3) mit einer der Polfläche (22) zugewandten Ankerplatte (31) und mit einem von der Ankerplatte (31) abstehenden, gleitverschiebbar und drehbeweglich gelagerten Ankerbolzen (32) , und an dem Elektromagneten und/oder dem Magnetanker ausgebildete Ausrichtemittel, welche eine Ausrichtung der Ankerplatte (31) auf eine vorbestimmte Drehstellung bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtemittel wenigstens eine gegenüber dem Ankerbolzen (32) radial versetzte, in der Ankerplatte (31) ausgebil- dete erste Ausnehmung (33) und wenigstens eine in der wenigstens einen Polfläche (22) des Magnetkerns (2) angeordnete, der ersten Ausnehmung (33) zugeordnete zweite Ausnehmung (27) umfassen, welche zweite Ausnehmung (27) bei einer Strombeaufschlagung der Magnetspule (1) mit der ersten Aus- nehmung (33) magnetisch derart zusammenwirkt, daß die Ankerplatte (31) auf die vorbestimmte Drehstellung ausgerichtet wird.
2. Elektromagnet mit Magnetanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zweier sich in Umfangs- richtung einander gegenüberliegender Innenwandungsabschnitte (33a, 33b) der ersten Ausnehmung (33) dem Abstand (b) zweier sich einander in der gleichen Richtung gegenüberliegender Innenwandungsabschnitte (27a, 27b) der zweiten Ausnehmung (27) in etwa entspricht.
3. Elektromagnet mit Magnetanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausnehmung (27) wenigstens teilweise innerhalb der Projektion der ersten Ausnehmung (33) in der Gleitrichtung des Magnetankers (3) angeord- net ist.
4. Elektromagnet mit Magnetanker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtemittel zwei sich in bezug auf die Achse (37) des Ankerbolzens (32) diametral gegenüberliegende erste Ausnehmungen (33) und zwei diesen zugeordnete, sich ebenfalls diametral in bezug auf die Achse (37) des Ankerbolzens (32) gegenüberliegende zweite Ausnehmungen (27) umfassen.
5. Elektromagnet mit Magnetanker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorbestimmten Drehstellung der Ankerplatte (31) elektrische Anschlußelemente (5) der Magnetspule (1) von einer der Magnetspule (1) abgewandten Seite der Ankerplatte (31) aus durch eine Aus- sparung (35) der Ankerplatte (31) greifen, ohne die Ankerplatte zu berühren.
6. Elektromagnet mit Magnetanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und die Um- fangslänge (a) der ersten Ausnehmungen (33) der Ankerplatte (31) gleich der Anzahl und Umfangslänge der die ersten Ausnehmungen voneinander trennenden Polflächensegmente (36) der Ankerplatte (31) ist und daß der Magnetkern (2) eine entsprechende Anzahl von zweiten Ausnehmungen (27) mit gleicher Umfangslänge aufweist.
7. Elektromagnet mit Magnetanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Umfangslänge der ersten Ausnehmungen (33) und der zweiten Ausneh- mungen (27) an die Größe der benötigten Rückstellkraft (F) angepaßt ist.
8. Magnetventil, insbesondere Magnetventil für eine Kraft- stoffeinspritzanlage, mit einem Elektromagneten und einem Elektromagneten und einem Magnetanker nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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