DE3600499A1

DE3600499A1 - Elektromagnetischer antrieb

Info

Publication number: DE3600499A1
Application number: DE19863600499
Authority: DE
Inventors: Takeo Kushida; Keiich Saitama Yamada
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1986-07-17
Also published as: US4673163A; KR900002381B1; DE3600499C2; JPS61164456A; GB2171560B; GB2171560A; KR860005967A; GB8600689D0

Description

Gesihiiysen el von Rohr

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen aufgrund einer elektromagnetischen Kraftwirkung arbeitenden elektromagnetischen Antrieb, insbesondere auf einen elektromagnetischen Antrieb elektromagnetischer Ventile zur Steuerung des öffnens und Schließens z. B. eines Kraftstoffeinspritzventil. Die Erfindung betrifft dabei konkret einen elektromagnetischen Antrieb mit zwei aus magnetischem Material bestehenden Bauteilen und einer Mehrzahl von im ersten der beiden Bauteile in radialer Richtung angeordneten Spulen, wobei die Bauteile sich in zwei Ebenen gegenüberliegen, um sich relativ zueinander zu bewegen und wobei die elektrischen Erregerströme jeweils benachbarten Spulen einander entgegen gerichtet sind.

y\/ Ein elektromagnetischer Antrieb der in Rede stehenden Art ist bekannt (JA-P-OS 53-120 017). Der in Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Antrieb weist einen Stator 3 und einen Anker 4 auf, die zum Zwecke einer Relativbewegung Ebenen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Spulen 14 ist im Stator 3 in radialer Richtung angeordnet. Die elektrischen Erregerströme sind in benachbarten Spulen 14 einander entgegengerichtet. Um schnell zu arbeiten werden zwischen dem Stator 3 und dem Anker 4 entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse I und II erzeugt.

Fig. 5 zeigt einen dem Stand der Technik entsprechenden Anker 4, der scheibenförmig ausgebildet ist. Bei einer Erregung der Spule 14 wird im Anker 4 ein Strom E in Umfangsrichtung induziert. Dieser Strom E verhindert durch das erzeugte Gegenfeld einen markanten Anstieg der Induktion der Spule 14. Dies führt zu einer Verringerung der Ansprechgeschwindigkeit des elektromagnetischen Antriebs.

/\ Der Lehre der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Antrieb zu schaffen, bei dem der zuvor erwähnte induzierte Strom weitgehend verhindert wird und der so über eine hohe Ansprechgeschwindigkeit verfügt. Eine weitere Aufgabe liegt in der Erhöhung der Ankerwirkung durch Ausbildung eines Schlitzes im Anker und darin, zur Erhöhung der Geschwindigkeit durch Verringerung des Ankergewichtes beizutragen .

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Der erfindungsgemäße elektromagnetische Antrieb, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Bauteil der beiden Bauteile mindestens ein in radialer Richtung verlaufender Schlitz vorgesehen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Ventils mit einem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antrieb,

Fig. 2 in einer Draufsicht den Anker des elektromagnetischen Antriebs aus Fig. 1,

Fig. 3 im Querschnitt entlang der Linie A-A den Gegenstand aus Fig. 2,

Fig. 4 im Querschnitt einen konventionellen elektromagnetischen Antrieb und

Fig. 5 in einer Draufsicht den Anker des konventionellen elektromagnetischen Antriebs aus Fig. 4.

β Die Fig. 1 bezieht sich auf einen elektromagnetischen Antrieb eines elektromagnetischen Ventils, montiert auf einem Ventilaufsatz 2 eines KraftstoffeinspritzventiIs.

Der elektromagnetische Antrieb 1 weist einen Stator 3 aus magnetischem Material und einen Anker 4 aus einem dem Material des Stators 3 vergleichbaren magnetischen Material auf. Der Stator 3 und der Anker 4 sind einander gegenüberliegend in Ebenen angeordnet. Eine Ventilstange 5 ist am Anker 4 befestigt.

Gesthuysan & von Rohr

Der Stator 3 ist an seiner oberen Oberfläche mit einem oberen Gehäuseteil 6a verbunden. Das obere Gehäuseteil 6a und ein unteres Gehäuseteil 6b sind mit der unteren Oberfläche des Stators 3 verbunden. Der Endbereich des unteren Gehäuseteils 6b ist in einem stufenförmig ausgebildeten Kopplungsbereich 3a am unteren Rand des Stators 3 an dem Stator 3 angekoppelt.

In der Mitte des oberen Gehäuseteils 6a ist ein konkaver Bereich 7 vorgesehen, in dem eine Schraubenbohrung 8 ausgebildet ist. In die Schraubenbohrung 8 ist ein Gewindebolzen 9 eingeführt. Auf dem Gewindebolzen 9 ist im konkaven Bereich 7 ein oberer Federhalter 10 durch eine Schraubenmutter 40 festgeschraubt. Zwischen dem oberen Federhalter 10 und der Bodenfläche des konkaven Bereichs 7 sind Abstandshalter 11a bis 11c eingebaut.

In der Mitte des Stators 3 befindet sich eine Mittelbohrung 12. An der unteren Oberfläche des Stators 3 sind z. B. vier Spulenaufnahmen 13a bis 13d konzentrisch um die Mittelbohrung 12 herum angeordnet. In den Spulenaufnahmen 13a bis 13d sind konzentrisch ausgebildete Spulen 14a bis 14d eingebettet. Benachbarte Spulen 14a bis 14d sind in ihren Wicklungsrichtungen einander entgegengerichtet.

Ähnlich dem konventionellen Beispiel in Fig. 4 weisen die um die Spulen 14a bis 14d erzeugten magnetischen Flüsse I, II einander entgegengesetzte Richtungen auf, so daß der Anker 4 vom Stator 3 stark angezogen wird.

In der Mitte des Ankers 4 ist eine Durchführung 4a vorgesehen. Die Ventilstange 5 ist in die Durchführung 4a eingesetzt. Die Ventilstange 5 ist an ihrem einen Ende mit einem Außengewindebereich 15 und an ihrem anderen Ende mit einem konischen Ventilkörper 16 versehen. Zwischen dem Außengewindebereich 15 und dem Ventilkörper 16 befindet sich ein Bereich 17 mit großem Durchmesser. Die Ventilstange 5 ist derart ausgebildet, daß sie durch ein Gleiten des Bereiches 17 mit großem Durchmesser in einer Gleitbohrung 26 eines später beschriebenen Ventilsitzes 23

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geführt wird. Der Außengewindebereich 15 ist an der Mittelbohrung 12 der Armatur 4 angeordnet. Auf den Außengewindebereich 15 ist ein Halteelement 18 aufgeschraubt. Der Anker 4 ist zwischen dem Halteelement 18 und einem weiteren Aufnahmeelement 19 eingeklemmt.

Das an die Ventilstange 5 angesetzte Aufnahmeelement 19 ist an einer Endfläche 17a, des Bereiches 17 mit großem Durchmesser über eine Zwischenlage 20 mit der Ventilstange 5 verbunden. Zwischen dem oberen Federhalter 10 und dem Halteelement 18 ist eine Feder 21 federnd in die Mittelbohrung 12 des Stators 3 eingebaut. Der Anker 4 und die Ventilstange 5 werden so nach unten gedruckt.

Der Ventil aufsatz 2 befindet sich im unteren Teil des unteren Gehäuseteiles 6b. Der Ventilsitz 23 ist in axialer Richtung gleitfähig in einer in dem Ventilaufsatz 2 ausgebildeten Ventilsitzkammer 22 gelagert. An die innere Umfangsflache der Ventilsitzkammer 22 ist im (mit einem im unteren Gehäuseteil 6b ausgebildeten Kupplungsraum 24 in Verbindung stehenden) Öffnungsbereich ein Befestigungsteil 25 angeschraubt. Wenn der Ventilsitz 23 nach oben gleitet, kommt das Befestigungsteil 25 am Ventilsitz zur Anlage und steuert so die nach oben gerichtete Gleitbewegung des Ventilsitzes 23. In der Mitte des Ventilsitzes 23 ist die vertikal verlaufende Gleitbohrung 26 ausgebildet. In der Gleitbohrung 26 kann sich die Ventilstange 5 gleitend bewegen. Des weiteren ist ein Verbindungskanal vorgesehen, dessen eines Ende mit der Gleitbohrung 26 verbunden ist und dessen anderes Ende sich zur unteren Oberfläche des Ventilsitzes 23 hin öffnet.

Des weiteren sind im Ventilaufsatz 2 ein Kraftstoffeinlaßkanal 28 und ein Kraftstoffauslaßkana1 29 ausgebildet. Die Kanäle sind mit der Ventilsitzkammer 22 verbunden und ein Ende des Kraftstoffauslaßkanals 29 mündet nahe einer öffnung der Gleitbohrung 26. Im Falle einer Verschiebung der Ventilstange 5 durch die Feder 21 nach unten wird der Ventilkörper 16 vom Ventilsitz 23 getrennt. Der Kraftstoffeinlaßkanal 28 und der Kraftstoffauslaß-

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kanal 29 sind dann durch den Verbindungskanal 27 miteinander verbunden. Der durch einen mit dem Kraftstoffeiniaßkana1 28 verbundenen, nicht gezeigten Druckkolben unter Druck gesetzte Kraftstoff kann in den Kraftstoffaus 1 aßkana 1 29 entweichen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen in radialer Richtung mit einem Schlitz 30 versehenen Anker 4. Der Randbereich des Schlitzes 30 ist zu der unteren Oberfläche des Ankers 4 hin abgebogen und bildet einen ersten Bogenbereich 31. Ein Randbereich des Ankers 4 ist zur vom Stator 3 abgewandten Seite gebogen und bildet einen zweiten Bogenbereich 32. Dargestellt sind zwei gegenüberliegende radiale Schlitze 30.

Wenn die Spulen 14a bis 14d in der zuvor erläuterten Ausführung mit elektrischem Strom erregt werden, wird der Anker 4 durch die erzeugten magnetischen Flüsse I und II vom Stator 3 angezogen und die Ventilstange 5 wird gegen den Widerstand der Feder 21 aufwärts bewegt. Der Ventilkörper 16 sitzt nun auf dem Ventilsitz auf und der Kraftstofffluß ist unterbrochen. Wäre in diesem Falle gemäß dem konventionellen Ausführungsbeispiel in Fig. 5 der Anker 4 ohne Schlitz 30 ausgebildet, so flöße ein durch die magnetischen Flüsse I und II induzierter Strom in Umfangsrichtung des Ankers 4 und verhinderte einen Anstieg der Induktion (Schwächung durch Gegeninduktion) und die Bewegung des Ankers 4 wäre langsam. Da jedoch in der vorliegenden Erfindung im Anker 4 der Schlitz 30 vorgesehen ist, kann der induzierte Strom nicht fließen und der Anstieg der magnetischen Induktion wird nicht unterbrochen, d. h. die Bewegung des Ankers 4 ist schneller. Sobald die Erregung der Spulen 14a bis 14d mit elektrischem Strom unterbrochen wird, werden der Anker 4 und die Ventilstange 5 durch die Feder nach unten bewegt. Der Ventilkörper 16 wird wieder vom Ventilsitz 23 getrennt und der Kraftstoff entweicht in den Kraftstoffauslaßkana1 29.

Claims

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Patentansprüche:

I.) Elektromagnetischer Antrieb mit zwei aus magnetischem Material bestehenden Bauteilen und einer Mehrzahl von im ersten der beiden Bauteile in radialer Richtung angeordneten Spulen, wobei die Bauteile sich in zwei Ebenen gegenüberliegen, um sich relativ zueinander zu bewegen und wobei die elektrischen Erregerströme jeweils benachbarten Spulen einander entgegen gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Bauteil (4) der beiden Bauteile mindestens ein in radialer Richtung verlaufender Schlitz (30) vorgesehen ist.
2. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Rand des Schlitzes (30) im zweiten Bauteil (4) in eine vom ersten Bauteil (3) abgewandte Richtung gebogen und so ein erster Bogenbereich (31) gebildet ist.
3. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Rand des zweiten Bauteils (4) in eine vom ersten Bauteil (3) abgewandte Richtung gebogen und so ein zweiter Bogenbereich (32) gebildet ist.
4. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilstange (5) mit dem zweiten Bauteil (4) verbunden ist.
5. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (5) einen die Verbindung zwischen einem Kraftstoffeinlaßkanal (28) und einem Kraftstoffauslaßkanal (29) freigebenden oder unterbrechenden Ventilkörper (16) aufweist.