WO2008071636A1 - Verfahren zur herstellung eines spulenkörpers, verfahren zur herstellung eines solenoids, solenoid und einspritzsystem mit einem solchen solenoid - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines spulenkörpers, verfahren zur herstellung eines solenoids, solenoid und einspritzsystem mit einem solchen solenoid Download PDF

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wire
wound
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Christoph Hamann
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M2200/701—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical
    • F02M2200/702—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bobbin, a method for producing a solenoid, a solenoid and an injection system with such a SoIe- noid.
  • Injection systems with at least one injector and in particular common rail injection systems require a control or an actuator, such as a solenoid actuator or solenoid.
  • the technical field of the invention relates in particular to common rail injectors or injection systems with a solenoid or a magnetic actuator or actuator for opening and closing a nozzle by means of a nozzle needle in the high-pressure chamber, in particular a hydraulic L Lucassaus- equalizing device and a lever translator for actuating the nozzle needle having.
  • the longitudinal compensation device has in particular a piston engaging in a bore of a bottom plate of the actuator, a hydraulic volume, for example a fuel volume, between the bottom plate and the piston and a return spring for resetting the actuator.
  • Such an injection system is known for example from DE 101 45 620 B4.
  • the solenoids or solenoid actuators require a magnetic core to create an effective magnetic field.
  • the Applicant is internally known to build the core of laminated cores of electrically insulated sheets. This is the Eddy currents concentrated on the individual sheets and in total less than in a solid core.
  • the invention proposes a method for producing a bobbin for receiving magneto wires, which comprises:
  • Providing a winding core which has an annular shape of a predetermined volume; - Winding the winding core with a winding wire such that the winding core is surrounded with a predetermined number of winding wire layers;
  • the invention proposes a method for producing a solenoid, which comprises the following steps: providing a winding core which has an annular shape of a predetermined volume;
  • a solenoid for providing a stroke, which is manufactured according to the above-described method for producing a solenoid and comprises:
  • An anchor formed in cross-section substantially trough-shaped, which has a predetermined number of winding wire layers of a winding wire; a yoke which is substantially ceiling-shaped and has the predetermined number of winding wire layers of the winding wire; and - A predetermined number of magnetic coil wires, which are arranged in the armature.
  • an injection system for injecting fuel under a predetermined fuel pressure which comprises:
  • a solenoid having the above-described features, which provides a lift for lifting a nozzle needle opening a nozzle into which the fuel is injected; and a lever translation device for translating the provided stroke to a changed stroke having a balancer coupled to the solenoid and a lever device coupled to the nozzle needle.
  • the advantage according to the invention for the solenoid, and consequently also for the injection system with the solenoid, is that the switching frequency is optimized with regard to the eddy currents that occur.
  • the thickness of the winding package or the winding wire layers on the inside of the winding core ring becomes larger than on the outside thereof.
  • the winding wire is made of a magnetizable material, in particular of an iron-cobalt alloy or an iron-nickel alloy. These materials have a high electrical resistance, which advantageously further reduces the formation of eddy currents.
  • the mechanical stabilization of the wound with winding wire winding core includes: an encapsulation or encapsulation of the wound with winding wire winding core with liquid plastic; and / or using an adhesive wire as a winding wire, which adheres to each other during wrapping; and / or impregnating the winding wire wrapped winding core in a liquid resin.
  • the wound with winding wire winding core is stabilized and the mechanical separation can therefore be carried out in a simple manner and in particular without losses.
  • the mechanical separation is designed as a sawing or milling.
  • the ring shape of the winding core is designed as a torrential form or as a toroidal shape.
  • the winding core may also have a cuboid cross-section.
  • the magnet coil wires are arranged in the armature such that the winding direction of the magnet coil wires is perpendicular to the winding direction of the winding wire.
  • the eddy currents can be further minimized.
  • a surface of the winding core surrounded by winding wire is adapted to a predetermined shape by means of a mechanical reworking. This predetermined shape corresponds in particular to a dimension of a coil recess to be provided for the magnet coil wires.
  • the mechanical post-processing can in particular relate to straightening and / or adaptation to a space limitation of the solenoid.
  • the winding core has a volume which essentially corresponds to a volume of a coil recess to be provided for the magnet coil wires.
  • the magnet coil wires are provided in a magnet coil with a plastic sheath.
  • the solenoid wires may also form a coreless coil.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of the method according to the invention for producing a bobbin
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention for producing a solenoid
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of the bobbin according to the invention
  • Figure 4 is a schematic sectional view of the embodiment of the bobbin according to the invention according to Figure 3;
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a solenoid according to the invention, which is integrated in an exemplary injection system
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an injection system with a solenoid according to FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the inventive method for producing a bobbin 1 for receiving magnetic wires 2 is shown.
  • the inventive method for producing the bobbin 1 is explained below with reference to the block diagram in Figure 1 with reference to Figures 3 and 4.
  • the method according to the invention for producing a bobbin 1 has the following method steps S1 to S4:
  • a winding core 3 is provided which has a ring shape of a predetermined volume.
  • the ring shape of the winding core 3 is formed as a Torrusform or as a Torroidform.
  • the winding core 3 may also have a cuboid cross-section.
  • the provided winding core 3 is wound with a winding wire 4 such that the winding wire 4 is provided with a predetermined number of winding wire layers 5, 6 (see FIG. 3). is surrounded.
  • the reference numeral 5 denotes a first winding wire layer 5 and the reference numeral 6 denotes a second winding wire layer 6.
  • the winding wire 4 is preferably made of a magnetizable material, in particular of an iron-cobalt alloy or of an iron-nickel alloy.
  • the wound with winding wire 4 winding core 3 is mechanically stabilized.
  • the mechanical stabilization of the wound with winding wire 4 winding core 3 may be an encapsulation or encapsulation of the wound with winding wire 4 winding core 3 with liquid plastic.
  • an adhesive wire 4 can be used as a winding wire. Then, advantageously, the adhesive wire will adhere to each other during wrapping.
  • the wound with winding wire 4 winding core 3 are soaked in a liquid resin and then cured.
  • the stabilized, wound with winding wire 4 winding core 3 is separated at a predetermined separation point 7 (see Figure 4) to form a substantially cross-sectionally shaped ceiling yoke 8 and a cross-section substantially trough-shaped armature 9.
  • the mechanical separation can be designed, for example, as a sawing or as a milling.
  • FIGS. 3 and 4 show a schematic flow diagram of an embodiment of the inventive method for producing a solenoid.
  • the method according to the invention for producing a solenoid 11 will now be explained with reference to the block diagram according to FIG.
  • the method according to the invention for producing a solenoid 11 has the following method steps T1 to T5:
  • Step T 1 A winding core 3 is provided which has an annular shape of a predetermined volume.
  • the ring shape of the winding core 3 is formed as a Torrusform or as a Torroidform.
  • the winding core 3 may also have a cuboid cross-section.
  • the provided winding core 3 is wrapped with a winding wire 4 in such a way that the winding wire 4 is surrounded by a predetermined number of winding wire layers 5, 6 (see FIG. 3).
  • the reference numeral 5 denotes a first winding wire layer 5 and the reference numeral 6 denotes a second winding wire layer 6.
  • the winding wire 4 is preferably made of a magnetizable material, in particular of an iron-cobalt alloy or of an iron-nickel alloy.
  • the wound with winding wire 4 winding core 3 is mechanically stabilized.
  • the mechanical stabilization of the wound winding core 4 wound with winding wire 4 may be a Umgie H or encapsulation of the wound with winding wire 4 winding core 3 with liquid plastic.
  • an adhesive wire 4 can be used as a winding wire. Then, advantageously, the adhesive wire will adhere to each other during wrapping. Furthermore, alternatively or additionally, the wound with winding wire 4 winding core 3 are soaked in a liquid resin and then cured.
  • the stabilized, wound with winding wire 4 winding core 3 is at a predetermined separation point 7 (see Figure 4) for forming a cross-sectionally substantially ceiling-shaped yoke 8 and a cross-section substantially trough-shaped armature 9 is separated.
  • the mechanical separation can be designed, for example, as a sawing or as a milling.
  • At least one magnet coil wire 2 is arranged in the armature 9.
  • the magnet coil wire 2 or the magnet coil wires 2 are arranged in the armature 9 such that the winding direction of the magnet coil wires 2 is perpendicular to the winding direction of the winding wire 4.
  • the winding core 3 has a volume which substantially corresponds to a volume of a coil recess to be provided for the magnet coil wires 2.
  • the magnet coil wires 2 are provided in a magnetic coil with a plastic sheath.
  • the solenoid wires 2 may also form a coreless coil.
  • the winding core 3 can serve as a container for the solenoid wires 2 or be removed after completion of the bobbin 1, to release a clearance or a recess for the solenoid wires 2.
  • the winding core 3 can be configured of two or more superimposed layers, wherein a part of which is removed and the second part can remain in the interior of the wound winding wires 4.
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a solenoid 11, which is integrated in an exemplary injection system 12.
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of such an injection system 12 with the solenoid 11 according to FIG.
  • the injection system 12 has a solenoid 11 and a lever transmission device 13 with a compensation device 14 and a lever device 15.
  • the solenoid 11 provides a lift for lifting a nozzle blade 16 which opens a nozzle into which the fuel P is injected.
  • the lever transmission device 13 for translating the provided stroke into a modified, in particular enlarged stroke accordingly has the compensation device 14, which is coupled to the solenoid 11, and the lever device 15, which is coupled to the nozzle needle 16.
  • the lever device 15 for example, two symmetrically arranged, one-armed lever 17a, 17b, which each contact by means of a single Nadelkopfaufläge 18a, 18b a nozzle needle head 19 of the nozzle needle 16 during the lifting of the nozzle needle 16.
  • the compensation device 14 is adapted to compensate for a different or inhomogeneous force of the solenoid 11 to the one-armed lever 17a, 17b.
  • the injection system 12 has a support device 20 which supports the lever device 15.
  • the one-armed levers 17a, 17b roll on the support device 20 during the transfer of the stroke.
  • the injection system 12 preferably has a return spring 21 for resetting the nozzle needle 16, which couples the nozzle needle 16 with the housing 21 of the injection system 12 or with the support device 20.
  • a one-armed lever 17a, 17b is in the context of this application a lever, which is shaped at least on one side like a one-armed fork. This one side is the side of the lever 17a, 17b, with which he raises the nozzle needle head 19.
  • the one-armed lever 17a, 17b is formed substantially U-shaped.
  • the one-armed levers 17a, 17b contact the nozzle needle head 19 of the nozzle needle 16 for lifting the nozzle needle 16 in each case by means of a single Nadelkopfaufläge 18a, 18b.
  • the nozzle needle 16 By lifting the nozzle needle 16 by the one-armed levers 17a, 17b, the nozzle needle 16, as it were in a rotary movement lifted out of the nozzle needle seat (not shown).
  • the one-armed levers 17a, 17b have a convex contour in a contact area with the support device 20 on which the one-sided levers 17a, 17b are supported.
  • FIG. 6 shows a high-pressure connection 24 for supplying the fuel P with the predetermined fuel pressure, which lies, for example, in a range of 1,500 to 2,000 bar. Furthermore, a leakage oil connection 25 is shown in FIG. 6, which is coupled to the high-pressure region HD of the injection system 12.
  • Figure 6 shows the arrangement of needle guides 26 in a needle shaft 27 for improved guidance of the nozzle needle 16. Further, a capsule 28 protects the solenoid 11 from external influences (see Figures 5 and 6).

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers (1) zur Aufnahme von Magnetspuledrähten (2) weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Wickelkerns (3), welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist; Umwickeln des Wickelkerns mit einem Wickeldraht (4) derart, dass der Wickelkern mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten umgeben ist; Mechanisches Stabilisieren des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns; und Mechanisches Trennen des stabilisierten, mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns an einer vorbestimmten Trennstelle zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen Wannenförmig ausgebildeten Joches (8) und eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Ankers (9).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers, Verfahren zur Herstellung eines Solenoids, Solenoid und Einspritzsystem mit einem solchen Solenoid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers, ein Verfahren zur Herstellung eines Solenoids, ein Solenoid und ein Einspritzsystem mit einem solchen SoIe- noid.
Einspritzsysteme mit zumindest einem Injektor und insbesondere Common-Rail-Einspritzsysteme erfordern ein Steuerelement oder einen Aktor, wie beispielsweise einen Magnet-Aktor oder Solenoid. Das technische Gebiet der Erfindung betriff insbesondere Common-Rail-Injektoren oder Einspritzsysteme mit einem Solenoid oder einem Magnet-Aktor oder Aktuator zum Öffnen und Schließen einer Düse mittels einer Düsennadel im Hochdruckraum, der insbesondere eine hydraulische Längsaus- gleichsvorrichtung und einen Hebelübersetzer zur Betätigung der Düsennadel aufweist. Die Längsausgleichsvorrichtung weist insbesondere einen in eine Bohrung einer Bodenplatte des Aktors eingreifenden Kolben, ein hydraulisches Volumen, beispielsweise ein Kraftstoffvolumen, zwischen der Bodenplatte und dem Kolben und eine Rückstellfeder zum Rückstellen des Aktors auf. Ein solches Einspritzsystem ist beispielsweise aus der DE 101 45 620 B4 bekannt.
Die Magnetspulen des Solenoids oder Magnet-Aktors erfordern einen magnetischen Kern, um ein effektives Magnetfeld aufbauen zu können. Bei einem magnetischen Aktor oder Schalter sind dies Anker und Joch. Wird dieser Kern, also Anker und Joch, aus massivem Metall gefertigt, entstehen Wirbelströme, die den Wirkungsgrad reduzieren und die Schaltfrequenz negativ beeinflussen.
Der Anmelderin ist intern bekannt, den Kern aus Blechpaketen aus elektrisch isolierten Blechen aufzubauen. Damit sind die Wirbelströme auf die einzelnen Bleche konzentriert und in ihrer Summe geringer als in einem massiven Kern.
Somit ließen sich rechteckige Querschnitte zwar gut aufbauen, allerdings gestaltet sich das Aufbauen von runden Querschnitten als schwierig. Der Anmelderin ist weiterhin intern bekannt, die Kerne aus parallelen Blechen aufzubauen. Das hat jedoch zur Folge, dass sich in Abhängigkeit der Blechausrichtung relativ zum Umfang unterschiedlich große Wirbelströme ausbilden. Aus der Druckschrift JP 61 76 921 ist ferner bekannt, den Kern aus Blechen aufzubauen, die sich spiralförmig um das Zentrum wickeln.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Be- trieb eines Solenoids auftretenden Wirbelströme zu reduzieren bzw. zu minimieren.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe, einen Spulenkörper für einen Solenoid bereitzustellen, durch welchen die im Betrieb eines Solenoids auftretenden Wirbelströme reduziert bzw. minimiert sind.
Ferner ist es eine Aufgabe, einen Solenoid und ein Einspritzsystem mit einer hinsichtlich der auftretenden Wirbelströme optimierten Schaltfrequenz bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser gestellten Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 6 und/oder durch ein Solenoid mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und/oder durch ein Einspritzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers zur Aufnahme von Magnetspuledrähten vorgeschlagen, welches aufweist:
- Bereitstellen eines Wickelkerns, welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist; - Umwickeln des Wickelkerns mit einem Wickeldraht derart, dass der Wickelkern mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten umgeben ist;
- Mechanisches Stabilisieren des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns; und
- Mechanisches Trennen des stabilisierten, mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns an einer vorbestimmten Trennstelle zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joches und eines im Querschnitt im We- sentlichen wannenförmig ausgebildeten Ankers.
Außerdem wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines Solenoids vorgeschlagen, welches folgende Schritte aufweist : - Bereitstellen eines Wickelkerns, welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist;
- Umwickeln des Wickelkerns mit einem Wickeldraht derart, dass der Wickelkern mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten umgeben ist; - Mechanisches Stabilisieren des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns ;
- Mechanisches Trennen des stabilisierten, mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns an einer vorbestimmten Trennstelle zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckel- förmig ausgebildeten Joches und eines im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Ankers; und
- Anordnen zumindest eines Magnetspuledrahtes in dem Anker.
Ferner wird ein Solenoid zur Bereitstellung eines Hubes vor- geschlagen, welches nach dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Solenoids hergestellt ist und aufweist:
- einen im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Anker, welcher eine vorbestimmte Anzahl an Wickeldrahtschichten eines Wickeldrahtes aufweist; - ein im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildetes Joch, welches die vorbestimmte Anzahl an Wickeldrahtschichten des Wickeldrahtes aufweist; und - eine vorbestimmte Anzahl von Magnetspuledrähten, welche in dem Anker angeordnet sind.
Des Weiteren wird ein Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff unter einem vorbestimmten Kraftstoffdruck vorgeschlagen, das aufweist:
- ein Solenoid mit den oben erläuterten Merkmalen, welches einen Hub zum Heben einer Düsennadel bereitstellt, die eine Düse öffnet, in die der Kraftstoff eingespritzt wird; und - eine Hebelübersetzungsvorrichtung zur Übersetzung des bereitgestellten Hubes in einen veränderten Hub, welche eine Ausgleichseinrichtung, die mit dem Solenoid gekoppelt ist, und eine Hebeleinrichtung, die mit der Düsennadel gekoppelt ist, aufweist.
Infolge des erfindungsgemäßen Aufbaus von Anker und Joch des Spulenkörpers insbesondere des Solenoids aus dem Wickeldraht bzw. nach dem Trennen aus Stücken des Wickeldrahts wird die Ausbildung von störenden Wirbelströmen reduziert bzw. mini- miert.
Dadurch ergibt sich für den Solenoid und folglich auch für das Einspritzsystem mit dem Solenoid der erfindungsgemäße Vorteil, dass die Schaltfrequenz hinsichtlich der auftreten- den Wirbelströme optimiert ist.
Ferner wird durch das Wickeln des Wickeldrahtes um den ringförmigen Wickelkern die Dicke des Wickelpaketes bzw. der Wickeldrahtschichten auf der Innenseite des Wickelkernringes größer als auf dessen Außenseite. Daraus ergibt sich der erfindungsgemäße Vorteil, dass die Querschnittsfläche, welche die Magnetflussdichte bestimmt, stets im Wesentlichen konstant in ihrer Größe bleibt und somit keine ungleichmäßigen Sättigungsverluste auftreten können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wickeldraht aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder einer Eisen-Nickel- Legierung. Diese Materialien besitzen einen hohen elektrischen Widerstand, was vorteilhafterweise die Bildung von Wirbelströmen weiter vermindert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beinhal- tet das mechanische Stabilisieren des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns: ein Umgießen oder Umspritzen des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns mit flüssigem Kunststoff; und/oder ein Verwenden eines Klebedrahtes als Wickeldraht, welcher beim Umwickeln aneinander haftet; und/oder ein Tränken des mit Wickeldraht umwickelten Wickelkerns in einem flüssigen Harz.
Vorteilhafterweise ist somit der mit Wickeldraht umwickelte Wickelkern stabilisiert und das mechanische Trennen kann folglich auf einfache Weise und insbesondere ohne Verluste durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das mecha- nische Trennen als ein Sägen oder Fräsen ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Ringform des Wickelkerns als eine Torrusform oder als eine Tor- roidform ausgebildet. Beispielsweise kann der Wickelkern auch einen quaderförmigen Querschnitt aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Herstellen eines Solenoids werden die Magnetspuledrähte derart in dem Anker angeordnet, dass die Wickelrichtung der Magnetspuledrähte senkrecht zu der Wickelrichtung des Wickeldrahtes ist. Somit können die Wirbelströme weiter minimiert werden . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird nach dem mechanischen Stabilisieren des mit Wickeldraht umgebenen Wickelkerns eine Oberfläche des mit Wickeldraht umgebenen Wickelkerns an eine vorbestimmte Form mittels einer mechani- sehen Nachbearbeitung angepasst. Diese vorbestimmte Form entspricht insbesondere einer Abmessung einer vorzusehenden Spulenaussparung für die Magnetspuledrähte. Die mechanische Nachbearbeitung kann insbesondere ein Begradigen und/oder ein Anpassen auf eine Bauraumbeschränkung des Solenoids betref- fen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Wickelkern ein Volumen auf, welches einem Volumen einer für die Magnetspuledrähte vorzuhaltender Spulenaussparung im Wesent- liehen entspricht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Magnetspuledrähte in einer Magnetspule mit einer Kunststoffhülle vorgesehen. Alternativ können die Magnetspuledrähte auch eine kernlose Wicklung ausbilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Spulenkörpers;
Figur 2: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Solenoids;
Figur 3: ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungs- beispiels des erfindungsgemäßen Spulenkörpers; Figur 4: eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spulenkörpers gemäß Figur 3;
Figur 5: ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solenoids, das in einem beispielhaften Einspritzsystem integriert ist; und
Figur 6: ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Einspritzsystems mit einem Solenoid gemäß Figur 5.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
In Figur 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstel- len eines Spulenkörpers 1 zur Aufnahme von Magnetspuledrähten 2 dargestellt. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Spulenkörpers 1 anhand des Blockschaltbildes in Figur 1 mit Verweis auf die Figuren 3 und 4 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen ei- nes Spulenkörpers 1 weist folgende Verfahrensschritte Sl bis S4 auf:
Verfahrensschritt Sl:
Es wird ein Wickelkern 3 bereitgestellt, welcher eine Ring- form eines vorbestimmten Volumens aufweist. Vorzugsweise ist die Ringform des Wickelkerns 3 als eine Torrusform oder als eine Torroidform ausgebildet. Insbesondere kann der Wickelkern 3 auch einen quaderförmigen Querschnitt aufweisen.
Verfahrensschritt S2 :
Der bereitgestellte Wickelkern 3 wird mit einem Wickeldraht 4 derart umwickelt, dass der Wickeldraht 4 mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten 5, 6 (siehe Figur 3) umgeben ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet dabei eine erste Wickeldrahtschicht 5 und das Bezugszeichen 6 bezeichnet dabei eine zweite Wickeldrahtschicht 6. Der Wickeldraht 4 ist vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder aus einer Eisen-Nickel- Legierung.
Verfahrensschritt S3:
Der mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 wird mechanisch stabilisiert. Das mechanische Stabilisieren des mit Wickeldraht 4 umwickelten Wickelkerns 3 kann ein Umgießen oder Um- spritzen des mit Wickeldraht 4 umwickelten Wickelkern 3 mit flüssigem Kunststoff sein. Zusätzlich oder alternativ kann als Wickeldraht 4 ein Klebedraht verwendet werden. Dann wird vorteilhafterweise der Klebedraht beim Umwickeln aneinander haften. Des Weiteren kann alternativ oder auch zusätzlich der mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 in einem flüssigen Harz getränkt und anschließend ausgehärtet werden.
Verfahrensschritt S4:
Der stabilisierte, mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 wird an einer vorbestimmten Trennstelle 7 (siehe Figur 4) zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joches 8 und eines im Querschnitt im Wesentli- chen wannenförmig ausgebildeten Ankers 9 getrennt. Das mechanische Trennen kann beispielsweise als ein Sägen oder als ein Fräsen ausgebildet sein.
Durch das Wickeln des Wickeldrahtes 4 um den ringförmigen Wi- ckelkern 3 wird die Dicke des Wickelpaketes bzw. der Wickeldrahtschichten 5, 6 auf der Innenseite des ringförmigen Wickelkerns 3 (siehe Figuren 3 und 4) auf der Innenseite des ringförmigen Wickelkerns 3 größer als auf der Außenseite dessen. Dies hat den erfindungsgemäßen Vorteil, dass die Quer- schnittsfläche, welche die Magnetflussdichte bestimmt, im Wesentlichen stets konstant ist, d. h. es können keine ungleichmäßigen Sättigungsverluste entstehen. Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Solenoids. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Solenoids 11 mit Verweis auf das Blockschaltbild gemäß Figur 5 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Solenoids 11 weist folgende Verfahrensschritte Tl bis T5 auf:
Verfahrensschritt Tl: Es wird ein Wickelkern 3 bereitgestellt, welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist. Vorzugsweise ist die Ringform des Wickelkerns 3 als eine Torrusform oder als eine Torroidform ausgebildet. Insbesondere kann der Wickelkern 3 auch einen quaderförmigen Querschnitt aufweisen.
Verfahrensschritt T2 :
Der bereitgestellte Wickelkern 3 wird mit einem Wickeldraht 4 derart umwickelt, dass der Wickeldraht 4 mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten 5, 6 (siehe Figur 3) umgeben ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet dabei eine erste Wickeldrahtschicht 5 und das Bezugszeichen 6 bezeichnet dabei eine zweite Wickeldrahtschicht 6. Der Wickeldraht 4 ist vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder aus einer Eisen-Nickel- Legierung.
Verfahrensschritt T3:
Der mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 wird mechanisch stabilisiert. Das mechanische Stabilisieren des mit Wickel- draht 4 umwickelten Wickelkerns 3 kann ein Umgießen oder Um- spritzen des mit Wickeldraht 4 umwickelten Wickelkern 3 mit flüssigem Kunststoff sein. Zusätzlich oder alternativ kann als Wickeldraht 4 ein Klebedraht verwendet werden. Dann wird vorteilhafterweise der Klebedraht beim Umwickeln aneinander haften. Des Weiteren kann alternativ oder auch zusätzlich der mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 in einem flüssigen Harz getränkt und anschließend ausgehärtet werden. Verfahrensschritt T4 :
Der stabilisierte, mit Wickeldraht 4 umwickelte Wickelkern 3 wird an einer vorbestimmten Trennstelle 7 (siehe Figur 4) zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joches 8 und eines im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Ankers 9 getrennt. Das mechanische Trennen kann beispielsweise als ein Sägen oder als ein Fräsen ausgebildet sein.
Verfahrensschritt T5:
Es wird zumindest ein Magnetspuledraht 2 in dem Anker 9 angeordnet. Vorzugsweise werden der Magnetspuledraht 2 oder die Magnetspuledrähte 2 derart in dem Anker 9 angeordnet, dass die Wickelrichtung der Magnetspuledrähte 2 senkrecht zu der Wickelrichtung des Wickeldrahtes 4 ist.
Vorzugsweise weist der Wickelkern 3 ein Volumen auf, welches ein Volumen einer für die Magnetspuledrähte 2 vorzuhaltenden Spulenaussparung im Wesentlichen entspricht. Insbesondere sind die Magnetspuledrähte 2 in einer Magnetspule mit einer Kunststoffhülle vorgesehen. Alternativ können die Magnetspuledrähte 2 auch eine kernlose Wicklung ausbilden. Somit kann der Wickelkern 3 als Container für die Magnetspuledrähte 2 dienen oder nach Fertigstellung des Spulenkörpers 1 entfernt werden, um einen Freiraum oder eine Aussparung für die Magnetspuledrähte 2 freizugeben. Auch kann der Wickelkern 3 aus zwei oder mehreren übereinanderliegenden Schichten ausgestaltet sein, wobei ein Teil derer entfernt wird und der zweite Teil im Inneren der gewickelten Wickeldrähte 4 verbleiben kann.
Figur 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Solenoids 11, welches in einem beispielhaften Einspritzsystem 12 integriert ist. In Figur 6 ist ein schematisches Blockschaltbild eines solchen Einspritzsystems 12 mit dem Solenoid 11 gemäß Figur 5 abgebildet. Gemäß Figur 6 weist das Einspritzsystem 12 einen Solenoid 11 und eine Hebelübersetzungsvorrichtung 13 mit einer Ausgleichsvorrichtung 14 und einer Hebeleinrichtung 15 auf. Dabei stellt das Solenoid 11 einen Hub zum Heben einer Düsenna- del 16 bereit, welche eine Düse öffnet, in die der Kraftstoff P eingespritzt wird. Die Hebelübersetzungsvorrichtung 13 zur Übersetzung des bereitgestellten Hubes in einen veränderten, insbesondere vergrößerten Hub, hat demnach die Ausgleicheinrichtung 14, welche mit dem Solenoid 11 gekoppelt ist, und die Hebeleinrichtung 15, welche mit der Düsennadel 16 gekoppelt ist. Dabei weist die Hebeleinrichtung 15 beispielsweise zwei symmetrisch angeordnete, einarmige Hebel 17a, 17b auf, welche jeweils mittels einer einzelnen Nadelkopfaufläge 18a, 18b einen Düsennadelkopf 19 der Düsennadel 16 beim Heben der Düsennadel 16 kontaktieren. Des Weiteren ist die Ausgleichseinrichtung 14 dazu geeignet, eine unterschiedliche oder inhomogene Krafteinwirkung des Solenoids 11 auf die einarmigen Hebel 17a, 17b auszugleichen.
Ferner weist das Einspritzsystem 12 gemäß Figur 6 eine Auflagervorrichtung 20 auf, welche die Hebeleinrichtung 15 lagert. Insbesondere rollen die einarmigen Hebel 17a, 17b auf der Auflagervorrichtung 20 bei der Übertragung des Hubes ab. Weiterhin weist das Einspritzsystem 12 vorzugsweise eine Rück- stellfeder 21 zur Rückstellung der Düsennadel 16 auf, welche die Düsennadel 16 mit dem Gehäuse 21 des Einspritzsystems 12 oder mit der Auflagervorrichtung 20 koppelt.
Ein einarmiger Hebel 17a, 17b ist im Sinne dieser Anmeldung ein Hebel, welcher zumindest an einer Seite wie eine einarmige Gabel geformt ist. Diese eine Seite ist die Seite des Hebels 17a, 17b, mit der er den Düsennadelkopf 19 hebt. Der einarmige Hebel 17a, 17b ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Die einarmigen Hebel 17a, 17b kontaktieren den Düsen- nadelkopf 19 der Düsennadel 16 zum Anheben der Düsennadel 16 jeweils mittels einer einzelnen Nadelkopfaufläge 18a, 18b. Durch das Anheben der Düsennadel 16 durch die einarmigen Hebel 17a, 17b wird die Düsennadel 16 gleichsam in einer Dreh- bewegung aus dem Düsennadelsitz gehoben (nicht gezeigt) . Somit treten deutlich reduzierte Reibverluste zwischen dem Du- sennadelkopf 19 und dem jeweiligen einarmigen Hebel 17a, 17b auf. Vorzugsweise haben die einarmigen Hebel 17a, 17b eine konvexe Kontur in einem Kontaktbereich zu der Auflagervorrichtung 20, auf welcher die einseitigen Hebel 17a, 17b gelagert sind.
Der Hub des Solenoids 11 oder Magnet-Aktors wird mittels ei- nes Stößels 23 auf die Ausgleichsvorrichtung 14 übertragen. Dabei ist der Solenoid 11 vorzugsweise in einem Niederdruckbereich ND des Einspritzsystems 12 und die Hebelübersetzungsvorrichtung 13 sowie die Düsennadel 16 und potenziell dazwischen gekoppelte Einrichtungen sind in dem Hochdruckbereich HD des Einspritzsystems 12 angeordnet. Weiterhin zeigt Figur 6 einen Hochdruckanschluss 24 zur Zuführung des Kraftstoffes P mit dem vorbestimmten Kraftstoffdruck, der beispielsweise in einem Bereich von 1.500 bis 2.000 Bar liegt. Weiterhin ist in Figur 6 ein Leckölanschluss 25 dargestellt, welcher mit dem Hochdruckbereich HD des Einspritzsystems 12 gekoppelt ist .
Außerdem zeigt Figur 6 die Anordnung von Nadelführungen 26 in einem Nadelschaft 27 zur verbesserten Führung der Düsennadel 16. Ferner schützt eine Kapsel 28 den Solenoid 11 vor äußeren Einflüssen (siehe Figuren 5 und 6) .
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Spulenkörpers (1) zur Aufnahme von Magnetspuledrähten (2), mit den Schritten:
a) Bereitstellen eines Wickelkerns (3) , welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist; b) Umwickeln des Wickelkerns (3) mit einem Wickeldraht (4) derart, dass der Wickelkern (3) mit einer vorbestimmten An- zahl von Wickeldrahtschichten (5, 6) umgeben ist; c) Mechanisches Stabilisieren des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) ; und d) Mechanisches Trennen des stabilisierten, mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) an einer vorbestimmten Trenn- stelle (7) zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joches (8) und eines im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Ankers (9) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Wickeldraht (4) aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung ist.
3 . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das mechanische Stabilisieren des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) beinhaltet: - ein Umgießen oder Umspritzen des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) mit flüssigem Kunststoff; und/oder
- ein Verwenden eines Klebedrahtes des Wickeldrahtes (4), welcher beim Umwickeln aneinander haftet; und/oder
- ein Tränken des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) in einem flüssigen Harz.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass das mechanische Trennen als ein Sägen oder ein Fräsen ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Ringform des Wickelkerns (3) als eine Torrusform o- der als eine Torroidform ausgebildet ist oder einen quader- förmigen Querschnitt aufweist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Solenoids (11) mit den Schritten : a) Bereitstellen eines Wickelkerns (3) , welcher eine Ringform eines vorbestimmten Volumens aufweist; b) Umwickeln des Wickelkerns (3) mit einem Wickeldraht (4) derart, dass der Wickelkern (3) mit einer vorbestimmten Anzahl von Wickeldrahtschichten (5, 6) umgeben ist; c) Mechanisches Stabilisieren des mit Wickeldraht (4) umwi- ekelten Wickelkerns (3) ; d) Mechanisches Trennen des stabilisierten, mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) an einer vorbestimmten Trennstelle (7) zur Ausbildung eines im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joches (8) und eines im Quer- schnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Ankers (9) ; und e) Anordnen zumindest eines Magnetspuledrahtes (2) in dem Anker (9) .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Magnetspuledrähte (2) derart in dem Anker (9) angeordnet werden, dass die Wickelrichtung der Magnetspuledrähte (2) senkrecht zu der Wickelrichtung des Wickeldrahtes (4) ist.
8 . Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Wickeldraht (4) aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , dass das mechanische Stabilisieren des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) beinhaltet: - ein Umgießen oder Umspritzen des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (7) mit flüssigem Kunststoff; und/oder
- ein Verwenden eines Klebedrahtes als Wickeldraht (4), welcher beim Umwickeln aneinander haftet; und/oder
- ein Tränken des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) in einem flüssigen Harz.
10. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass das mechanische Trennen als ein Sägen oder ein Fräsen ausgebildet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Ringform des Wickelkerns (3) als eine Torrusform o- der als eine Torroidform ausgebildet ist oder einen quaderförmigen Querschnitt aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der
Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass insbesondere nach dem mechanischen Stabilisieren des mit
Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns (3) eine Oberfläche (10) des mit Wickeldraht (4) umwickelten Wickelkerns an eine vorbestimmte Form mittels einer mechanischen Nachbearbeitung angepasst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass der Wickelkern (3) ein Volumen aufweist, welches einem Volumen einer für die Magnetspuledrähte (2) vorzuhaltenden Spulenaussparung im Wesentlichen entspricht.
14. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Magnetspuledrähte (2) in einer Magnetspule mit einer Kunststoffhülle vorgesehen sind oder eine kernlose Wicklung ausbilden .
15. Solenoid (11) zur Bereitstellung eines Hubes, welches nach einem Verfahren gemäß Anspruch 6 oder einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14 hergestellt ist, mit: a) einem im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ausgebildeten Anker (9), welcher eine vorbestimmte Anzahl an Wi- ckeldrahtschichten (5, 6) eines Wickeldrahtes (4) aufweist; b) einem im Querschnitt im Wesentlichen deckeiförmig ausgebildeten Joch (8), welches die vorbestimmte Anzahl an Wickeldrahtschichten (5, 6) des Wickeldrahtes (4) aufweist; und c) eine vorbestimmte Anzahl von in dem Anker (9) angeordneten Magnetspuledrähten (2).
16. Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff (P) unter einem vorbestimmten Kraftstoffdruck, mit: a) einem Solenoid (11) nach Anspruch 15, welches einen Hub zum Heben einer Düsennadel (16) bereitstellt, die eine Düse öffnet, in die der Kraftstoff (P) eingespritzt wird; und b) eine Hebelübersetzungsvorrichtung (13) zur Übersetzung des bereitgestellten Hubes in einen veränderten Hub, welche eine Ausgleichseinrichtung (14), die mit dem Solenoid (11) gekop- pelt ist, und eine Hebeleinrichtung (15), die mit der Düsennadel gekoppelt ist, aufweist.
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