Title:
Magnetbaugruppe und Kraftstoffinjektor mit einer Magnetbaugruppe
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Magnetbaugruppe (10), insbesondere für ein Magnetventil (16) eines Kraftstoffinjektors (100), mit einem Magnetkern (20) und einem Magnetanker (11), und mit einer zwischen dem Magnetkern (20) und dem Magnetanker (11) angeordneten Restluftspaltscheibe (40; 40a), die an einer Stirnseite (36) des Magnetkerns (20) zumindest in einer senkrecht zu einer Längsachse (12) der Magnetbaugruppe (10) angeordneten Ebene ortsfest positioniert ist. embedded image





Inventors:
Clauss, Helmut (71735, Eberdingen, DE)
Wang, Changyi (70806, Kornwestheim, DE)
Tuerker, Oezguer (70839, Gerlingen, DE)
Application Number:
DE102016221931A
Publication Date:
05/09/2018
Filing Date:
11/09/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
H01F7/08; F02M51/06; F02M61/16; H01F7/127; H01F7/16
Domestic Patent References:
DE102012206215A1N/A2013-10-17
Claims:
Magnetbaugruppe (10), insbesondere für ein Magnetventil (16) eines Kraftstoffinjektors (100), mit einem Magnetkern (20) und einem Magnetanker (11), und mit einer zwischen dem Magnetkern (20) und dem Magnetanker (11) angeordneten Restluftspaltscheibe (40; 40a), die an einer Stirnseite (36) des Magnetkerns (20) zumindest in einer senkrecht zu einer Längsachse (12) der Magnetbaugruppe (10) angeordneten Ebene ortsfest positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Restluftspaltscheibe (40; 40a) an dem Magnetkern (20) mittels wenigstens eines von der Stirnseite (36) des Magnetkerns (20) abragenden und mit dem Magnetkern (20) verbundenen, insbesondere stiftförmigen Befestigungselements (41, 42) erfolgt, das form- und/oder kraftschlüssig mit der Restluftspaltscheibe (40; 40a) verbunden ist.

Magnetbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40; 40a) eine Durchgangsöffnung (45, 46) oder eine Einkerbung (53) aufweist, die mit dem wenigstens einen Befestigungselement (41, 42) zusammenwirkt.

Magnetbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (20) als Sinterbauteil ausgebildet ist, dass an dem Magnetkern (20) wenigstens eine, vorzugsweise durch den Sinterprozeß erzeugte Ausnehmung (43) für das wenigstens eine Befestigungselement (41, 42) ausgebildet ist, und dass das wenigstens eine Befestigungselement (41, 42) durch eine Press- oder Klebeverbindung in der wenigstens einen Ausnehmung (43) aufgenommen ist.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (41, 42) aus einem amagnetischen Werkstoff besteht.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (41, 42) die Restluftspaltscheibe (40; 40a) auf der dem Magnetanker (11) zugewandten Seite überragt.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (41, 42) im Bereich einer Außenpolfläche (32) des Magnetkerns (20) angeordnet ist, und dass der Magnetanker (11) in Bezug zur Längsachse (12) radial innerhalb des wenigstens einen Befestigungselements (41, 42) angeordnet ist.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Befestigungselemente (41, 42) vorgesehen sind, die in gleichgroßen Winkelabständen um die Längsachse (12) angeordnet sind.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40; 40a) ringförmig ausgebildet ist und radial nicht bis zu einer Innenpolfläche (31) des Magnetkerns (20) reicht.

Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenkontur (48; 48a) der Restluftspaltscheibe (40; 40a) gewellt ist oder wenigstens eine Einkerbung (49) aufweist.

Kraftstoffinjektor (100) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Magnetbaugruppe (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Magnetbaugruppe, insbesondere für ein Magnetventil eines Kraftstoffinjektors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe.

Eine Magnetbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein mit einer derartigen Magnetbaugruppe ausgestatteter Kraftstoffinjektor sind aus der DE 10 2012 206 215 A1 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Magnetbaugruppe besteht im Wesentlichen aus einer in einem Magnetkern eingebetteten Magnetspule, die mit einem Magnetanker zusammenwirkt. Der Magnetanker dient der zumindest mittelbaren Betätigung einer Düsennadel zum Freigeben bzw. Sperren von Einspritzöffnungen des Kraftstoffinjektors. Um ein magnetisches Anhaften des Magnetankers an dem Magnetkern zu verhindern, weist die bekannte Magnetbaugruppe, eine zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker angeordnete Restluftspaltscheibe auf. Weiterhin ist die Restluftspaltscheibe mittels einer Spanneinrichtung ortsfest angeordnet, d.h., dass während des Betriebs der Magnetbaugruppe bzw. des Kraftstoffinjektors in Bezug zur einer senkrecht zu einer Längsachse der Magnetbaugruppe verlaufenden Richtung keine Relativbewegung zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Magnetanker stattfindet. Die bekannte Spannvorrichtung weist hierzu wenigstens ein Spannelement auf, das während der Montage der Magnetbaugruppe in Wirkverbindung mit der Restluftspaltscheibe gebracht werden muss.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Magnetbaugruppe, insbesondere für ein Magnetventil eines Kraftstoffinjektors, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Restluftspaltscheibe in einem Vormontageprozess besonders einfach mit dem Magnetkern verbunden werden kann, sodass beim nachfolgenden Montageprozess der Magnetbaugruppe die gewünschte Position der Restluftspaltscheibe am Magnetkern zuverlässig sichergestellt ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Magnetbaugruppe mit Blick auf die zur Positionierung bzw. Fixierung der Restluftspaltscheibe am Magnetkern erforderlichen Elemente eine besonders geringe (zusätzliche) axiale Baulänge auf bzw. benötigt keinen zusätzlichen Bauraum. Weiterhin ist eine besonders kostengünstige Fixierung bzw. Positionierung der Restluftspaltscheibe durch den Verzicht auf eine aufwändige Spannvorrichtung möglich.

Erfindungsgemäß wird dies mittels wenigstens eines von der Stirnseite des Magnetkerns abragenden und mit dem Magnetkern verbundenen, insbesondere stiftförmigen Befestigungselements erzielt, wobei das Befestigungselement form- und/oder kraftschlüssig mit der Restluftspaltscheibe verbunden ist. Unter einer form- und/oder kraftschlüssig ausgebildeten Verbindung zwischen dem Befestigungselement und der Restluftspaltscheibe wird dabei beispielhaft eine Klemmverbindung zwischen dem Befestigungselement und der Restluftspaltscheibe verstanden, die zumindest eine Bewegung der Restluftspaltscheibe in einer senkrecht zur Längsachse der Magnetbaugruppe verlaufenden Richtung verhindert. Ebenso ist eine Verbindung zwischen dem Befestigungselement und der Restluftspaltscheibe denkbar, bei der das Befestigungselement beispielsweise eine gegengleiche Ausnehmung bzw. Durchgangsöffnung der Restluftspaltscheibe durchdringt und mittels eines über die Restluftspaltscheibe hinausragenden Abschnitts des Befestigungselements durch Verstemmen des Abschnitts mit der Restluftspaltscheibe verbunden ist. Auch sind Schweißverbindungen zwischen dem Befestigungselement und der Restluftspaltscheibe denkbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Zur zuverlässigen bzw. sicheren Positionierung der Restluftspaltscheibe am Magnetkern und zum Ausbilden der Verbindung zwischen der Restluftspaltscheibe und dem Magnetkern weist die Restluftspaltscheibe vorzugsweise eine Ausnehmung auf, die mit dem Befestigungselement zusammenwirkt. Je nach Ausgestaltung der Verbindung kann diese Ausnehmung beispielsweise als Durchgangsloch bzw. Durchgangsöffnung, oder aber beispielsweise als randseitige Einkerbung oder Ähnliches ausgebildet sein.

Um auf herstellungstechnisch besonders günstige Art und Weise ohne zusätzliche Fertigungsschritte eine zuverlässige und feste Verbindung zwischen dem wenigstens einem Befestigungselement für die Restluftspaltscheibe und dem Magnetkern zu erzielen, ist es vorgesehen, dass der Magnetkern als Sinterbauteil ausgebildet ist, dass an dem Magnetkern wenigstens eine, vorzugsweise durch den Sinterprozeß erzeugte Aufnahme bzw. Ausnehmung für das wenigstens eine Befestigungselement ausgebildet ist, und dass das Befestigungselement durch eine Press- oder Klebeverbindung in der Aufnahme bzw. Ausnehmung aufgenommen ist.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn wenigstens ein Befestigungselement aus einem amagnetischen Werkstoff besteht, um die Exemplarstreuung der auf den Magnetanker wirkenden Magnetkraft möglichst gering zu halten.

Will man eine Bewegung der Restluftspaltscheibe in Richtung der Längsachse der Magnetbaugruppe bzw. senkrecht zur (Haupt-) Erstreckungsebene der Restluftspaltscheibe zulassen, so kann es vorgesehen, dass das wenigstens eine Befestigungselement die Stirnfläche der Restluftspaltscheibe auf der dem Magnetanker abgewandten Seite überragt und eine Linearführung für die Restluftspaltscheibe ausbildet. In diesem Fall wirkt das wenigstens eine Befestigungselement als Führungselement für die Restlaufspaltscheibe in Längsrichtung der Magnetbaugruppe.

Besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn das wenigstens eine Befestigungselement im Bereich einer Außenpolfläche des Magnetkerns angeordnet ist, und wenn der Magnetanker in Bezug zur Längsachse der Magnetbaugruppe radial innerhalb des wenigstens einen Befestigungselements angeordnet ist. Dadurch findet keine Überdeckung zwischen dem Befestigungselement und dem Magnetanker in einer senkrecht zur Längsachse der Magnetbaugruppe verlaufenden Ebene statt, sodass der Magnetanker zuverlässig vollflächig an der Restluftspaltscheibe anliegen kann.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Befestigung der Restluftspaltscheibe an dem Magnetkern zur Erzielung einer besonders sicheren und steifen Anordnung der Restluftspaltscheibe sieht vor, dass mehrere Befestigungselemente vorgesehen sind, die in Bezug zur Längsachse der Magnetbaugruppe in gleichgroßen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe. Der Kraftstoffinjektor weist insbesondere den Vorteil einer vereinfachten Herstellung seiner Magnetbaugruppe auf und benötigt im Bereich der Restluftspaltscheibe einen relativ geringen zusätzlichen Bauraum zur Aufnahme des wenigstens einen Befestigungselements für die Restluftspaltscheibe, insbesondere in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors betrachtet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

  • 1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor im Bereich einer erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe,
  • 2 ein Detail aus der 1 im Bereich der Befestigung der Restluftspaltscheibe an dem Magnetkern und
  • 3 und 4 jeweils Draufsichten auf unterschiedlich ausgebildete Restluftspaltscheiben, wie sie bei einer Magnetbaugruppe verwendet werden können.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der 1 ist eine Magnetbaugruppe 10 als Bestandteil eines Magnetventils 16 dargestellt. Das Magnetventil 16 ist innerhalb eines im Einzelnen nicht gezeigten Kraftstoffinjektors 100 angeordnet. Der Kraftstoffinjektor 100 dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei der Systemdruck innerhalb des Kraftstoffinjektors 100 beispielsweise mehr als 2000bar betragen kann.

Die Magnetbaugruppe 10 weist einen Magnetanker 11 auf, der in Richtung einer Längsachse 12 der Magnetbaugruppe 10 längsverschiebbar angeordnet ist. In der in der 1 gezeigten Schließstellung des Magnetankers 11 dichtet dieser mit einer kegelstumpfförmigen Sitzfläche 13 einen Ventilsitz 14 an einem Ventilstück 15 ab. Das Ventilstück 15, das Bestandteil eines Ventilgehäuses 18 ist, weist einen Steuerraum 19 auf, wobei über den mit dem Steuerraum 19 verbundenen Ventilsitz 14 der Abfluss von in dem Steuerraum 19 befindlichen Kraftstoff in Richtung eines Niederdruckbereichs bzw. einer Rücklaufleitung des Kraftstoffinjektors 100 erfolgt. Über eine Beeinflussung des hydraulischen Drucks in dem Steuerraum 19 erfolgt, wie an sich bekannt, die Steuerung der Bewegung einer in den Figuren nicht gezeigten Düsennadel zum Freigeben bzw. Öffnen von Einspritzöffnungen des Kraftstoffinjektors 100.

Der Magnetanker 11 wirkt mit einem scheibenförmigen Magnetkern 20 zusammen, der radial innerhalb einer Magnethülse 21 aufgenommen ist. Die Magnethülse 21 ist mittels einer Magnetspannmutter 22 axial gegen das Ventilgehäuse 18 verspannbar. Der Magnetkern 20 weist auf der dem Magnetanker 11 zugewandten Seite eine radial umlaufende, ringnutförmige Ausnehmung 23 zur Aufnahme einer Magnetspule 25 auf. Bei einer Bestromung der Magnetspule 25 wird der Magnetanker 11 entgegen der Federkraft einer Schließfeder 26 in Richtung des Magnetkerns 20 gezogen, um den Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 19 zu ermöglichen. Demgegenüber ist bei nicht bestromter Magnetspule 25 der Magnetanker 11 durch die Schließfeder 26 in seine Schließstellung kraftbeaufschlagt und dichtet den Ventilsitz 14 ab. Die Schließfeder 26 umgibt radial einen Führungsbolzen 27, der in eine Durchgangsöffnung 28 des Magnetankers 11 eintaucht, wobei der Magnetanker 11 auf dem Außenumfang des Führungsbolzens 27 beweglich angeordnet ist.

Der Magnetkern 20 bildet eine ringförmige Innenpolfläche 31 sowie eine ringförmige Außenpolfläche 32 aus, wobei die Innenpolfläche 31 und die Außenpolfläche 32 durch die radial umlaufende Ausnehmung 23 im Magnetkern 20 voneinander getrennt sind. Zwischen der dem Magnetkern 20 zugewandten Stirnfläche 35 des Magnetankers 11 und der dem Magnetanker 11 zugewandten Stirnfläche 36 des Magnetkerns 20 ist, wie an sich bekannt, eine aus amagnetischem Material bestehende Restluftspaltscheibe 40 angeordnet. Die Restluftspaltscheibe 40 ist ringförmig ausgebildet und reicht, in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse 12 betrachtet, von einem äußeren Bereich der Ausnehmung 23 bis zur Magnethülse 21 heran, wobei jedoch zwischen der Magnethülse 21 und der Restluftspaltscheibe 40 noch ein Ringspalt bzw. Abstand ausgebildet ist. Die Restluftspaltscheibe 40 ist somit im Wesentlichen in Überdeckung mit der Außenpolfläche 32 des Magnetkerns 20 angeordnet.

Um ein magnetisches Anhaften des Magnetankers 11 an der Restluftspaltscheibe 40 zu verhindern, ist die Restluftspaltscheibe 40 an dem Magnetkern 20 zumindest in einer senkrecht zur Längsachse 12 verlaufenden Ebene positioniert bzw. fixiert. Insbesondere wird durch die Positionierung bei der Betätigung des Magnetankers 11, d.h. beim Öffnen und Schließen des Ventilsitzes 14, die Anlage stets desselben Bereichs der Oberfläche des Magnetankers 11 an der entsprechenden Gegenfläche an der Restluftspaltscheibe 40 ermöglicht.

Die Befestigung der Restluftspaltscheibe 40 an den Magnetkern 20 erfolgt beispielhaft entsprechend einer Zusammenschau der 1 und 2 mittels zweier zylindrischer bzw. stiftförmiger Befestigungselemente 41, 42, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die Längsachse 12, d.h. im dargestellten Ausführungsbeispiel bei der Verwendung von zwei Befestigungselementen 41, 42, um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Befestigungselemente 41, 42 sind radial außerhalb des Magnetankers 11 angeordnet.

Die aus einem amagnetischen Material bestehenden Befestigungselemente 41, 42 sind mit Blick auf ihre axiale Erstreckung teilweise in einer Ausnehmung 43, 44 des Magnetkerns 20 aufgenommen. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Magnetkern 20 als Sinterbauteil ausgebildet ist, sodass die beiden Ausnehmungen 43, 44 bereits bei der Fertigung des Magnetkerns 20 berücksichtigt werden, d.h. keinen zusätzlichen Fertigungsschritt benötigen. Die Befestigung der beiden Befestigungselemente 41, 42 in den Ausnehmungen 43, 44 erfolgt ebenfalls bevorzugt entweder durch eine Pressverbindung bzw. Presspassung, oder aber durch eine Klebeverbindung.

Die aus der Stirnfläche 35 des Magnetkerns 20 herausragenden Bereiche der beiden Befestigungselemente 41, 42 durchsetzen jeweils eine in der Restluftspaltscheibe 40 ausgebildete Durchgangsbohrung 45, vorzugsweise mit lediglich geringem Führungsspiel, sodass eine Montage der Restluftspaltscheibe 40 an den Befestigungselementen 41, 42 ermöglicht.

Anhand der 3 ist erkennbar, dass die Restluftspaltscheibe 40 sowohl im Bereich ihrer Innenkontur 47, als auch im Bereich ihrer Außenkontur 48 beispielhaft jeweils zwei, um 180° zueinander versetzt angeordnete Einkerbungen 49, 51 aufweisen kann.

Die in der 4 dargestellte Restluftspaltscheibe 40a unterscheidet sich von der Restluftspaltscheibe 40 dadurch, dass die Restluftspaltscheibe 40a anstelle von Durchgangsbohrungen 45, 46 im Bereich ihrer Außenkontur 48a zwei, um 180° zueinander versetzt angeordnete, teilkreisförmige Einkerbungen 53 aufweist, die formschlüssig an der Außenkontur der Befestigungselemente 41, 42 angepasst sind. Darüber hinaus ist die Außenkontur 48a gewellt ausgebildet, während die Innenkontur 47a kreisförmig ausgebildet ist.

Die soweit beschriebene Magnetbaugruppe 10 bzw. der Kraftstoffinjektor 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102012206215 A1 [0002]