WO2009156213A1 - Magnetkern, magnetbaugruppe sowie kraftstoff-injektor-magnetventil - Google Patents

Magnetkern, magnetbaugruppe sowie kraftstoff-injektor-magnetventil Download PDF

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WO2009156213A1
WO2009156213A1 PCT/EP2009/055032 EP2009055032W WO2009156213A1 WO 2009156213 A1 WO2009156213 A1 WO 2009156213A1 EP 2009055032 W EP2009055032 W EP 2009055032W WO 2009156213 A1 WO2009156213 A1 WO 2009156213A1
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magnetic core
magnetic
fuel injector
elements
solenoid valve
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PCT/EP2009/055032
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Marco Beier
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the invention relates to a magnetic core for a magnetic assembly of a fuel injector solenoid valve according to the preamble of claim 1, a magnetic assembly according to claim 15, a fuel injector solenoid valve according to claim 16 and a fuel injector according to claim 17.
  • a solenoid valve for a fuel injector is known.
  • the solenoid valve designed as a control valve (servo valve)
  • the fuel pressure in a control chamber of the fuel injector is controlled.
  • a stroke movement of an injection valve element is controlled with which an injection opening of the fuel injector is opened or closed.
  • the solenoid valve comprises an electromagnet, a movable armature and a valve member (control valve member) moved by the solenoid armature and urged in the closing direction by a valve closing spring, which cooperates with a valve seat of the solenoid valve and thus controls the fuel drain from the control chamber.
  • the force is generated via the air gap field of a pot magnet, the magnetic field via an inner pole, a yoke, an outer pole, which together form a magnetic core, on an outer pole side air gap, a movable armature plate of the armature and a innenpol statisticen air gap to a current-carrying Winding (magnetic coil) closes.
  • a current-carrying Winding magnetic coil
  • one-piece, each formed as a one-piece sintered magnetic cores are known. These have the advantage that the occurrence of eddy currents is minimized, which leads to a better switching dynamics.
  • a disadvantage of the known, as one-piece sintered magnetic cores formed, however, is that their geometry is not optimally adapted to the coil geometry.
  • the invention has for its object to provide a magnetic core, which guarantees for a reduced eddy currents and on the other hand allows the use of larger coils with the same external dimensions compared to known magnetic cores.
  • the object is to propose a correspondingly optimized magnet assembly, a correspondingly optimized fuel injector solenoid valve and a correspondingly optimized fuel injector.
  • the invention is based on the idea to form the magnetic core in several parts, wherein at least one of the core elements assembled into a magnetic core is formed as a sintered element.
  • eddy currents can be reduced, which leads to a better efficiency of a magnetic core equipped with a magnetic core designed according to the concept of the invention, and secondly to improved switching dynamics of a correspondingly designed solenoid valve.
  • the provision of at least two core elements makes it possible to optimize the pole faces of the magnetic core, regardless of the coil geometry.
  • larger electrical solenoid coils can be used, since the coil after integration into a corresponding receiving opening of the magnetic core can be covered in sections by a pole surface forming a core element of the magnetic core.
  • the core elements without being glued or soldered together, are arranged adjacent to each other.
  • the core elements can be positively connected to each other, but this is not absolutely necessary, especially when the assembly of the magnetic core in the injector body (housing part) of a fuel injector takes place and the core elements are braced against each other in the housing of the fuel injector.
  • one of the core elements is designed as a pole face having a pole surface element, which partially closes a, in particular groove-shaped, receiving opening for an electrical coil (magnetic coil).
  • the pole surface element is preferably an outer pole surface element which is arranged at a radial distance from an inner pole surface and projects beyond the receiving opening in sections in the radial direction inwards. (In this case, the pole surface element can be mounted as the last core element in the assembly of the magnetic core).
  • the pole face element which is designed in particular as a sintered element
  • the annular pole face member may be L-shaped in cross-section, with one leg of the L-shaped cross-section extending in a radial direction across the magnetic coil receiving opening.
  • the pole surface element has a cylindrical shape with an internal, circumferential inner step.
  • the pole face of the pole face element is a radially outer pole face, which is arranged with a radially inner, spaced from the outer pole face pole face in a common, transverse to the longitudinal center axis of the magnetic core extending plane, wherein axially between the Pol vomelement and the armature a residual air disc is arranged.
  • the pole faces preferably delimit a residual air gap between the magnet core and the magnet armature which can be adjusted relative to the magnet core.
  • the pole surface element As explained, it is possible to form the pole surface element as a sintered element.
  • an embodiment can be realized in which the pole surface element is formed from solid material. Such an embodiment is particularly advantageous when the pole surface element as Stroke stop for the armature serves as solid material usually has a higher strength than sintered sintered material.
  • one of the magnetic core forming core elements is designed as a base body which is penetrated by a central channel.
  • fuel can flow out of the control chamber to the injector return through the central channel when the fuel injector is fully assembled. It is particularly preferred to form the base body as a sintered element.
  • the base body is constructed such that it has an annular, a yoke portion forming base plate portion, starting from which projects a central channel limiting the raw section in the axial direction.
  • the core elements With regard to a tailor-made production of the core elements, it is possible to grind at least one of the core elements, in particular the pole surface element, to size after the sintering process.
  • a particularly preferred embodiment of the invention to provide a sleeve-shaped adjusting piece, which is arranged axially between the base plate portion of the base body and the, in particular formed as sunpolvidelement, Pol lakeelement. It is particularly preferred in this case if the pole surface element is designed as a flat annular disk. By holding the adjusting piece in different axial dimensions, it is possible to position the pole face of the pole face element exactly, in particular special without having to realize a final grinding process.
  • the sleeve-shaped adjusting piece is formed as a sintered element.
  • the magnetic core is expediently designed as a pot magnet core and in this case comprises an outer pole section, an inner pole section and a yoke section connecting the outer pole section and the inner pole section in the radial direction, wherein the outer pole section, the yoke section and the inner pole section delimit a, in particular ring-groove-shaped, receiving opening for a magnet coil , Wherein this receiving opening is preferably on the side facing away from the yoke portion side sections of a Pol lakeelement projected in the radial direction.
  • the invention also leads to a magnet assembly for a fuel injector solenoid valve comprising a multi-part magnetic core formed according to the concept of the invention, wherein at least one of the core elements forming the magnetic core is formed as a sintered element.
  • the invention leads to a fuel injector solenoid valve.
  • a fuel injector solenoid valve This is preferably a servo-valve (control valve) with which the pressure in a control chamber bounded by an injection valve element can be controlled.
  • the fuel injector solenoid valve is characterized by a magnet assembly having a magnetic core formed according to the concept of the invention.
  • the invention leads to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injector is characterized by the provision of a fuel injector solenoid valve, the magnet assembly comprising a multi-part magnetic core, wherein at least one core element of the magnetic core is formed as a sintered element.
  • FIG. 1 is an incomplete illustration of a fuel injector solenoid valve, the magnet assembly has a two-part magnetic core,
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of a fuel injector solenoid valve with a two-part magnetic core whose PoI perennialkernelement is formed as a flat disc and
  • Fig. 3 shows another alternative embodiment of a fuel injector solenoid valve with a three-piece magnetic core.
  • Fig. 1 is a detail of a solenoid valve 1 for controlling the fuel pressure in one of an injection valve element, not shown, in particular frontally limited, also not shown control chamber of a fuel injector shown.
  • the solenoid valve 1 comprises a arranged in the drawing plane bottom magnet assembly 2, which is preferably in an injector head of Fuel injector is located.
  • the magnet assembly 2 acts axially adjusting on an armature plate 3 having magnet armature 4. This is connected for example by one-piece training or material and / or positive connection with a merely indicated control valve element 5, which cooperates with a valve seat, not shown.
  • the magnetic core 12 is formed in two parts and comprises an annular, in cross-section L-shaped contoured body 13 to the binder-free a likewise annular, in cross-section L-shaped, formed as notedpolvidelement Pol lakeelement 14 abuts in the axial direction.
  • both the pole face element 14 and the base body 13 are formed as sintered elements (sintered composite material).
  • the main body 13 comprises a lower in the plane of the drawing, annular disc-shaped, a yoke portion forming base plate portion 15 which is penetrated in the axial direction of the central central channel 7. Over the major part of its axial extent, the central channel 7 is delimited by a hollow-cylindrical tube section 16 protruding in the axial direction from the base plate section 15 in the direction of the magnet armature 4.
  • annular receptacle 17 is limited to the magnetic coil 8, wherein the receptacle 17 in the direction of the magnet armature 4 is open. It can be seen that the receptacle 17, or the magnetic coil 8 in the radial direction from the outside to the inside is a piece overlapped by the Pol vomelement 14, which has the front side, the annularrichpolflache 11.
  • This embodiment with a large magnetic coil (large radial extent) is possible solely because of the multi-part design of the magnetic core 12 designed as a pot magnetic core, in particular because the pole surface element 14 can be mounted after the assembly of the magnetic coil 8 and thus does not obstruct assembly of the magnetic coil 8.
  • FIGS. 2 and 3 The mode of operation and the construction of the solenoid valves 1 shown in FIGS. 2 and 3 essentially correspond to the one shown in FIG. 1 and described above. NEN exemplary embodiment, so that in order to avoid repetition in the following essentially only the differences from the embodiment shown in Fig. 1 and described above will be discussed. To avoid repetition, reference is made to FIG. 1 and the associated description.
  • the magnetic core 12 is in two parts as in the embodiment of FIG. 1 and consists of two core elements, namely a base body 13 and a Pol lakeelement formed as whatsoeverpol lakeelement 14.
  • the latter is in Contrary to the embodiment of FIG. 1 but not contoured in cross-section L-shaped, but formed as a flat annular disc which rests on an end face of a radially outer sleeve portion 18 of the base body 13.
  • the sleeve portion 18 is arranged concentrically to the radially inner, the central channel 7 delimiting pipe section 16.
  • the base body 13 bounded in both radial directions and in the plane of the drawing in the axial direction down an annular, cross-sectionally substantially rectangular contoured receptacle 17 for the solenoid 8.
  • the receptacle 8 is in the radial direction from outside to inside partially surmounted by the cylindrical disc-shaped pole surface element 14, which was mounted after the onset of the magnetic coil 8 in the receptacle 7 binder-free.
  • the core elements of the magnetic core 12 are pressed together by corresponding clamping means, such as clamping screws and / or springs in the axial direction.
  • the base body 13 is formed as a sintered element.
  • the pole surface element 14 can either be made of solid material (solid vem material) or alternatively also be formed as a sintered element.
  • solid material solid vem material
  • an embodiment of solid material is preferred.
  • the magnetic core is made in three parts and comprises three core elements, namely an annular, in cross section L-shaped contoured base body 13 with a flat portion forming base plate portion 15 and an axially projecting, central tube portion 16.
  • the in Fig 2 designated as sleeve portion 18 portion of the magnetic core 12 is formed in the embodiment of FIG. 3 by a separate from the body 13, sleeve-shaped adjusting piece 19 which is concentric with the pipe section 16 and as the sleeve portion 18 of FIG. 2, a smaller axial extent
  • the pole surface element 14 is formed as in the embodiment of FIG. 2 as a flat annular disc.
  • the base body 13 and the pole surface element 14 need not be ground to size.
  • the adjusting piece 19 and the base body 13 made of sintered material, so are formed as sintered elements.
  • the pole surface element 14 may alternatively be embodied as a sintered element or solid material element.

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Abstract

Es wird eine Magnetbaugruppe (2) eines Kraftstoff -Injektor- Magnetventils (1) aus mindestens zwei Kernelementen (14,15) vorgeschlagen. Mindestens eines der Kernelemente ist als Sinterelement ausgebildet.

Description

Titel
Magnetkern, Magnetbaugruppe sowie Kraftstoff-Injektor- Magnetventil
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für eine Magnetbaugruppe eines Kraftstoff-Injektor-Magnetventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Magnetbaugruppe gemäß Anspruch 15, ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil gemäß Anspruch 16 sowie einen Kraftstoff-Injektor gemäß Anspruch 17.
Aus der DE 196 50 856 Al ist ein Magnetventil für einen Kraftstoff-Inj ektor bekannt. Mit Hilfe des als Steuerventil (Servo-Ventil) ausgebildeten Magnetventils wird der Kraftstoffdruck in einem Steuerraum des Kraftstoff-Injektors gesteuert. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird wiederum eine Hubbewegung eines Einspritzventilelementes gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Kraftstoff- Injektors geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Magnetanker und ein mit dem Magnetanker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied (Steuerventilelement), das mit einem Ventilsitz des Magnetventils zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum steuert. Die Krafterzeugung erfolgt über das Luftspaltfeld eines Topfmagneten, dessen Magnetfeld sich über einen Innenpol, ein Joch, einen Außenpol, die zusammen einen Magnetkern bilden, weiter über einen außenpol- seitigen Luftspalt, eine bewegliche Ankerplatte des Magnetankers und einen innenpolseitigen Luftspalt um eine strom- durchflossene Wicklung (Magnetspule) schließt. Es ist bekannt, den Magnetkern mehrteilig aus Vollmaterial auszubilden. Daneben sind einteilige, jeweils als einteiliges Sinterelement ausgebildete Magnetkerne bekannt. Diese haben den Vorteil, dass das Auftreten von Wirbelströmen minimiert wird, was zu einer besseren Schaltdynamik führt. Nachteilig bei den bekannten, als einteilige Sinterelemente ausgebildeten Magnetkernen ist jedoch, dass deren Geometrie nicht optimal an die Spulengeometrie anpassbar ist.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkern vorzuschlagen, der zum einen verminderte Wirbelströme garantiert und zum anderen bei gleichen Außenmaßen im Vergleich zu bekannten Magnetkernen den Einsatz größerer Spulen ermöglicht.
Ferner besteht die Aufgabe darin, eine entsprechend optimierte Magnetbaugruppe, ein entsprechend optimiertes Kraftstoff-Injektor-Magnetventil und einen entsprechend optimierten Kraftstoff-Inj ektor vorzuschlagen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Magnetkerns mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Magnetbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 15, hinsichtlich des Kraftstoff-Injektor-Magnetventils mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und hinsichtlich des Kraftstoff-Injektors mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege- ben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Magnetkern mehrteilig auszubilden, wobei mindestens eines der zu einem Magnetkern zusammengesetzten Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist. Durch die Ausbildung mindestens eines der Kernelemente als Sinterelement können Wirbelströme reduziert werden, was zum einen zu einem besseren Wirkungsgrad einer mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern ausgestatteten Magnetbaugruppe führt und zum anderen zu einer verbesserten Schaltdynamik eines entsprechend ausgestalteten Magnetventils. Das Vorsehen von mindestens zwei Kernelementen ermöglicht es, die Polflächen des Magnetkerns unabhängig von der Spulengeometrie zu optimieren. Insbesondere können größere elektrische Magnetspulen eingesetzt werden, da die Spule nach der Integration in eine entsprechende Aufnahmeöffnung des Magnetkerns abschnittsweise von einem eine Polfläche bildenden Kernelement des Magnetkerns überdeckbar ist. Der Einsatz größerer elektrischer Spulen ermöglicht den Einsatz eines kleineren Magnetankers, wodurch die Dynamik eines entsprechend ausgebildeten Magnetventils weiter optimiert wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn mit dem Magnetkern elektrische Spulen mit einem Vergleich zu bekannten Spulen größeren Drahtdurchmesser, insbesondere bei gleicher Windungszahl eingesetzt werden, woraus ein geringerer elektrischer Widerstand resultiert. Dies wiederum verringert die Verlustleistung und optimiert die Dynamik. Darüber hinaus können geringere elektrische Spannungen zum Betreiben eines mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern ausges- tatteten Kraftstoff-Injektor-Magnetventils eingesetzt werden .
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Kernelemente, ohne miteinander verklebt oder verlötet zu werden, aneinander anliegend angeordnet sind. Durch eine bindemittelfreie Ausführung des Magnetkerns können magnetische Flussverluste minimiert werden. Bei Bedarf können die Kernelemente formschlüssig miteinander verbunden werden, wobei dies nicht zwingend notwendig ist, insbesondere dann, wenn die Montage des Magnetkerns im Injektorkörper (Gehäuseteil) eines Kraftstoff-Injektors erfolgt und die Kernelemente im Gehäuse des Kraftstoff-Injektors gegeneinander verspannt werden.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eines der Kernelemente als ein eine Polfläche aufweisendes Polflächenelement ausgebildet ist, das eine, insbesondere nut- förmige Aufnahmeöffnung für eine elektrische Spule (Magnetspule) abschnittsweise, verschließt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Polflächenelement um ein mit Radialabstand zu einer Innenpolflache angeordnetes Außenpolflächenelement, das die Aufnahmeöffnung abschnittsweise in radialer Richtung nach innen überragt. (Dabei kann das Polflächenelement als letztes Kernelement bei der Montage des Magnetkerns montiert werden) .
Im Hinblick auf die Ausbildung, des insbesondere als Sinterelement ausgebildeten, Polflächenelementes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es beispielsweise möglich, das Polflächenelement als flache Ringscheibe auszubilden. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, das Polflächenelement an einem insbesondere als Sinterelement aus- gebildeten Einstellstück abzustützen, welches wiederum an einem, einen Jochabschnitt bildenden Grundkörper anliegt.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann das ringförmige Polflächenelement im Querschnitt L-förmig ausgebildet werden, wobei sich ein Schenkel des L-förmigen Querschnitts in radialer Richtung über die Aufnahmeöffnung für die Magnetspule erstreckt. Anders ausgedrückt weist das Polflächenelement eine Zylinderform mit innenliegender, umlaufender Innenstufung auf.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Magnetkerns, bei der die Polfläche des Polflächenelementes eine radial äußere Polfläche ist, die mit einer radial inneren, von der äußeren Polfläche beabstandeten Polfläche in einer gemeinsamen, quer zur Längsmittelachse des Magnetkerns verlaufenden Ebene angeordnet ist, wobei axial zwischen dem Polflächenelement und dem Magnetanker eine Restluftscheibe angeordnet ist. Dabei begrenzen die Polflächen bevorzugt einen Restluftspalt zwischen dem Magnetkern und dem relativ zum Magnetkern verstellbaren Magnetanker. Alternativ ist es möglich, die äußere und die innere Polfläche als sich quer zur Längsmittelachse erstreckende, parallel verschobene Ebene auszubilden, sodass auf eine Restluftscheibe verzichtet werden kann. In diesem Fall begrenzt die höhere Polfläche den Ankerhub und es wird ein Restluftspalt an der anderen (niedrigeren) Polfläche erhalten.
Wie erläutert, ist es möglich, das Polflächenelement als Sinterelement auszubilden. Daneben ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der das Polflächenelement aus Vollmaterial ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Polflächenelement als Hubanschlag für den Magnetanker dient, da Vollmaterial in der Regel eine höhere Festigkeit aufweist, als gesintertes Sintermaterial .
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass eines der den Magnetkern bildenden Kernelemente als Grundkörper ausgebildet ist, der von einem Zentralkanal durchsetzt ist. Bevorzugt kann durch den Zentralkanal bei fertig montiertem Kraftstoff-Injektor, Kraftstoff aus der Steuerkammer zum Injektorrücklauf strömen. Besonders bevorzugt ist es dabei, den Grundkörper als Sinterelement auszubilden .
Mit Vorteil ist der Grundkörper derart aufgebaut, dass er einen ringförmigen, einen Jochabschnitt bildenden Grundplattenabschnitt aufweist, ausgehend von dem ein den Zentralkanal begrenzender Rohabschnitt in axialer Richtung vorsteht .
Im Hinblick auf eine passgenaue Fertigung der Kernelemente ist es möglich, zumindest eines der Kernelemente, insbesondere das Polflächenelement, nach dem Sinterprozess auf Maß zu schleifen. Alternativ ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, ein hül- senförmiges Einstellstück vorzusehen, das axial zwischen dem Grundplattenabschnitt des Grundkörpers und dem, insbesondere als Außenpolflächenelement ausgebildeten, Polflächenelement angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Polflächenelement als flache Ringscheibe ausgebildet ist. Durch das Vorhalten des Einstellstücks in unterschiedlichen Axialabmessungen ist es möglich, die Polfläche des Polflächenelementes exakt zu positionieren, ins- besondere ohne einen abschließenden Schleifprozess realisieren zu müssen.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der das hülsenförmige Einstellstück als Sinterelement ausgebildet ist.
Zweckmäßiger Weise ist der Magnetkern als Topfmagnetkern ausgebildet und umfasst dabei einen Außenpolabschnitt , einen Innenpolabschnitt und einen den Außenpolabschnitt und den Innenpolabschnitt in radialer Richtung verbindenden Jochabschnitt, wobei der Außenpolabschnitt, der Jochabschnitt und der Innenpolabschnitt eine, insbesondere ring- nutförmige, Aufnahmeöffnung für eine Magnetspule begrenzen, wobei diese Aufnahmeöffnung bevorzugt auf der von dem Jochabschnitt abgewandten Seite abschnittsweise von einem Polflächenelement in radialer Richtung überragt ist.
Die Erfindung führt auch auf eine Magnetbaugruppe für ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil, umfassend einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten, mehrteiligen Magnetkern, wobei zumindest eines der den Magnetkern bildenden Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist.
Darüber hinaus führt die Erfindung auf ein Kraftstoff- Injektor-Magnetventil. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Servo-Ventil (Steuerventil) mit dem der Druck in einer von einem Einspritzventilelement begrenzten Steuerkammer steuerbar ist. Das Kraftstoff-Injektor-Magnetventil zeichnet sich durch eine Magnetbaugruppe mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Magnetkern aus. Weiterhin führt die Erfindung auf einen Kraftstoff- Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Injektor zeichnet sich durch das Vorsehen eines Kraftstoff-Injekor-Magnetventils aus, dessen Magnetbaugruppe einen mehrteiligen Magnetkern aufweist, wobei zumindest ein Kernelement des Magnetkerns als Sinterelement ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 in einer unvollständigen Darstellung ein Kraftstoff-Injektor-Magnetventil, dessen Magnetbaugruppe einen zweiteiligen Magnetkern aufweist,
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektor-Magnetventils mit einem zweiteiligen Magnetkern, dessen PoIflächenkernelement als flache Scheibe ausgebildet ist und
Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektor-Magnetventils mit einem dreiteilig ausgebildeten Magnetkern.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
In Fig. 1 ist ausschnittsweise ein Magnetventil 1 zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in einem von einem nicht gezeigten Einspritzventilelement, insbesondere stirnseitig begrenzten, ebenfalls nicht gezeigten Steuerkammer eines Kraftstoff-Injektors gezeigt. Das Magnetventil 1 umfasst eine in der Zeichnungsebene unten angeordnete Magnetbaugruppe 2, die sich bevorzugt in einem Injektorkopf des Kraftstoff-Injektors befindet. Die Magnetbaugruppe 2 wirkt axial verstellend auf einen eine Ankerplatte 3 aufweisenden Magnetanker 4. Dieser ist beispielsweise durch einteilige Ausbildung oder material- und/oder formschlüssige Verbindung mit einem lediglich angedeuteten Steuerventilelement 5 verbunden, das mit einem nicht gezeigten Ventilsitz zusammenwirkt. Von einer Magnetschließfeder 6, die in einem Zentralkanal 7 der Magnetbaugruppe 2 aufgenommen ist und sich an der Ankerplatte 3 abstützt, wird der Magnetanker 4 zusammen mit dem Steuerventilelement 5 in Richtung einer Schließstellung, hier in der Zeichnungsebene nach oben, fe- derkraftbeaufschlagt . Zum Öffnen des Magnetventils 1 wird die Magnetbaugruppe 2, genauer eine Magnetspule 8 (elektrische Spule, Wicklung) bestromt, wodurch der Magnetanker 4 in der Zeichnungsebene nach unten verstellt wird. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, erstreckt sich der Magnetanker 4, genauer eine der Magnetbaugruppe 2 zugewandte, ringförmige Polfläche 9 der Ankerplatte 3, in radialer Richtung von innen nach außen über eine Innenpolflache 10 sowie eine radial beabstandete Außenpolflache 11 der Magnetbaugruppe 2. Die Innenpolflache 10 und die Außenpolflache 11 sind an Kernelementen eines Magnetkerns 12 der Magnetbaugruppe 2 ausgebildet.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern 12 zweiteilig ausgebildet und umfasst einen ringförmigen, im Querschnitt L-förmig konturierten Grundkörper 13, an dem bindemittelfrei ein ebenfalls ringförmiges, im Querschnitt L-förmiges, als Außenpolflächenelement ausgebildetes Polflächenelement 14 in axialer Richtung anliegt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl das Polflächenelement 14 als auch der Grundkörper 13 als Sinterelemente (gesinterter Verbundwerkstoff) ausgebildet. Der Grundkörper 13 umfasst einen in der Zeichnungsebene unteren, ringscheibenförmigen, einen Jochabschnitt bildenden Grundplattenabschnitt 15, der in axialer Richtung von dem zentrischen Zentralkanal 7 durchsetzt wird. Über den größten Teil seiner Axialerstreckung wird der Zentralkanal 7 begrenzt von einem in axialer Richtung von dem Grundplattenabschnitt 15 in Richtung Magnetanker 4 vorstehenden hohlzylindrischen Rohrabschnitt 16.
Von dem Grundkörper 13 und dem Polflächenelement 14 wird eine ringförmige Aufnahme 17 für die Magnetspule 8 begrenzt, wobei die Aufnahme 17 in Richtung des Magnetankers 4 offen ist. Zu erkennen ist, dass die Aufnahme 17, bzw. die Magnetspule 8 in radialer Richtung von außen nach innen ein Stück weit übergriffen wird von dem Polflächenelement 14, welches stirnseitig die ringförmige Außenpolflache 11 aufweist. Diese Ausführungsform mit großer Magnetspule (große Radialerstreckung) ist ausschließlich aufgrund der mehrteiligen Ausbildung des als Topfmagnetkern ausgebildeten Magnetkerns 12 möglich, insbesondere deshalb, weil das Polflächenelement 14 nach der Montage der Magnetspule 8 montiert werden kann und somit eine Montage der Magnetspule 8 nicht behindert. Die stirnseitig am Rohrabschnitt 16 des Grundkörpers 13 angeordnete, ringförmige Innenpolflache 10 und die stirnseitig am Polflächenelement 14 ausgebildete Außenpolflache 11 des Magnetkerns 12 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die parallel zur Polfläche 9 des Magnetankers 4 verläuft.
Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 2 und 3 erläutert. Die Funktionsweise und der Aufbau der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Magnetventile 1 entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten und zuvor beschriebe- nen Ausführungsbeispiel, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen im Folgenden im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem in Fig. 1 gezeigten und zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf Fig. 1 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bei dem Ausführungsbeispiel eines Magnetventils 1 gemäß Fig. 2 für einen Kraftstoff-Injektor ist der Magnetkern 12 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zweiteilig ausgebildet und besteht aus zwei Kernelementen, nämlich einem Grundkörper 13 und einem als Außenpolflächenelement ausgebildeten Polflächenelement 14. Letzteres ist im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 jedoch im Querschnitt nicht L-förmig konturiert, sondern als flache Ringscheibe ausgebildet, die auf einer Stirnseite eines radial äußeren Hülsenabschnittes 18 des Grundkörpers 13 aufliegt. Der Hülsenabschnitt 18 ist konzentrisch zu dem radial inneren, den Zentralkanal 7 begrenzenden Rohrabschnitt 16 angeordnet. Der Grundkörper 13 begrenzt in beide Radialrichtungen sowie in der Zeichnungsebene in axialer Richtung nach unten eine ringförmige, querschnittlich im Wesentlichen rechteckig konturierte Aufnahme 17 für die Magnetspule 8. Die Aufnahme 8 wird in radialer Richtung von außen nach innen teilweise überragt von dem zylinderscheibenförmigen Polflächenelement 14, welches nach dem Einsetzen der Magnetspule 8 in die Aufnahme 7 bindemittelfrei montiert wurde. Im nicht gezeigten, fertig montierten Kraftstoff- Injektor werden die Kernelemente des Magnetkerns 12 durch entsprechende Spannmittel, wie Spannschrauben und/oder Federn in axialer Richtung aneinandergepresst . Bevorzugt ist der Grundkörper 13 als Sinterelement ausgebildet. Das Polflächenelement 14 kann entweder aus Vollmaterial (massi- vem Material) oder alternativ auch als Sinterelement ausgebildet werden. Insbesondere dann, wenn das Außenpolflachen 11 bildende Polflächenelement 14 als Hubanschlag für den Magnetanker 4 dienen soll, ist eine Ausführungsform aus Vollmaterial bevorzugt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Magnetkern dreiteilig ausgeführt und umfasst drei Kernelemente, nämlich einen ringförmigen, im Querschnitt L-förmig konturier- ten Grundkörper 13 mit einem einen Flachabschnitt bildenden Grundplattenabschnitt 15 sowie einem axial vorstehenden, zentrischen Rohrabschnitt 16. Der in Fig. 2 als Hülsenabschnitt 18 bezeichnete Abschnitt des Magnetkerns 12 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 von einem von dem Grundkörper 13 separaten, hülsenförmigen Einstellstück 19 gebildet, welches konzentrisch zum Rohrabschnitt 16 ausgebildet ist und wie der Hülsenabschnitt 18 gemäß Fig. 2 eine geringere Axialerstreckung aufweist als der Rohrabschnitt 16. Das Polflächenelement 14 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 als flache Ringscheibe ausgeformt. Diese stützt sich stirnseitig an dem Einstellstück 19 ab und überragt die Magnetspule 8 ein Stück weit in radialer Richtung nach innen. Durch das Vorsehen des Einstellstücks 19 müssen der Grundkörper 13 und das Polflächenelement 14 nicht auf Maß geschliffen werden. Bevorzugt bestehen das Einstellstück 19 sowie der Grundkörper 13 aus gesintertem Material, sind also als Sinterelemente ausgebildet. Insbesondere das Polflächenelement 14 kann alternativ als Sinterelement oder Vollmaterialelement ausgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Aus mindestens zwei Kernelementen zusammengesetzter Magnetkern (12) für eine Magnetbaugruppe (2) eines Kraftstoff-Inj ektor-Magnetventils (1) ,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eines der Kernelemente als Sinterelement ausgebildet ist.
2. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernelemente bindemittelfrei aneinander anliegend angeordnet sind.
3. Magnetkern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kernelemente als ein Polflächenelement (14) ausgebildet ist, das eine Aufnahmeöffnung für eine Magnetspule (8) abschnittsweise, vorzugsweise in einem radial äußeren Bereich, verschließt.
4. Magnetkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polflächenelement (14) als, insbesondere flache, vorzugsweise zylindrische, Ringscheibe ausgebildet ist.
5. Magnetkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polflächenelement (14) im Querschnitt einen L-Form-Abschnitt aufweist.
6. Magnetkern nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfläche (9) des Polflächenelementes (14) eine radial äußere Polfläche (9) ist, die mit einer radial inneren Polfläche (9) in einer gemeinsamen, quer zur Längsmittelachse des Magnetkerns (12) verlaufenden Ebene angeordnet ist.
7. Magnetkern nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polflächenelement (14) als Sinterelement oder aus Vollmaterial ausgebildet ist.
8. Magnetkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kernelemente als ein einen Zentralkanal (7) aufweisender Grundkörper (13) ausgebildet ist.
9. Magnetkern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (13) als Sinterelement ausgebildet ist.
10. Magnetkern nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (13) einen, insbesondere einen Flachabschnitt bildenden, Grundplattenabschnitt (15) und einen axial von dem Grundplattenabschnitt (15) vorstehenden, den Zentralkanal (7) begrenzenden Rohrabschnitt (16) aufweist.
11. Magnetkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der als Sinterelemente ausgebildeten Kernelemente, vorzugsweise sämtliche als Sinterelemente ausgebildeten Kernelemente, auf Maß geschliffen sind.
12. Magnetkern nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kernelemente als hülsenförmiges Einstellstück (19) ausgebildet ist, das axial zwischen dem Grundplattenabschnitt (15) und dem Polflächenelement (14) sowie konzentrisch zu dem Rohrabschnitt (16) angeordnet ist.
13. Magnetkern nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellstück (19) als Sinterelement ausgebildet ist.
14. Magnetkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (12) als Topfmagnetkern ausgebildet ist.
15. Magnetbaugruppe für ein Kraftstoff-Injektor- Magnetventil (1), umfassend eine in einem Magnetkern
(12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgenommene Spule.
16. Kraftstoff-Injektor-Magnetventil, insbesondere Servo- Ventil, mit einer Magnetbaugruppe (2) nach Anspruch 15.
17. Kraftstoff-Inj ektor mit einem Kraftstoff-Injektor- Magnetventil (1) gemäß Anspruch 16.
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