Ankerplatte eines Schaltmagneten, insbesondere für Dieselkraftstoff-Injektoren, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Ankerplatte

Abstract

 Eine Ankerplatte eines Schaltmagneten, insbesondere für Dieselkraftstoff-Injektoren (sogenannte CR-Injektoren), weist ein im wesentlichen kreisscheibenförmiges Plattenteil (28) mit radialen Aussparungen (36,38) und ein sich daran anschließendes Hülsenteil (26) mit durchgehender zentrischer Führungsbohrung (27) auf, die in Montagestellung der Ankerplatte (25) von einem Ankerbolzen (28) des Schaltmagneten durchsetzt ist. Die Ankerplatte (25), einschließlich der radialen Aussparungen (36, 38) in dem Plattenteil (28) und der zentrischen Führungsbohrung (27, 30) ist als MIM-Spritzgußteil (MIM= Metal Injection Molding) ausgebildet.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Ankerplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ankerplatte.
Kraftstoff-Injektoren der in Rede stehenden Art werden üblicherweise als "CR-Injektoren" bezeichnet (CR = Common Rail) .

[0002] In den Ankerplatten derartiger Injektoren notwendigerweise vorgesehene radiale Aussparungen erfüllen die hydraulische Funktion, bei Schaltvorgängen, die eine Axialbewegung der von flüssigem Medium (Kraftstoff) umgebenen Ankerplatte zur Folge haben, das Medium zu verdrängen. Hierbei kommt es entscheidend auf eine sehr effektive und rasche Flüssigkeitsverdrängung an, weil die Schaltvorgänge in Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bekanntermassen extrem schnell ablaufen.

[0003] Nach bisheriger Fertigungstechnik werden derartige Ankerplatten spanend, zunächst als Drehteil, hergestellt. Anschließend müssen die radialen Aussparungen wiederum spanend, durch Fräsen, eingearbeitet werden. Danach muss dann noch eine Feinbearbeitung der radialen Aussparungen wie auch der durchgehenden Führungsbohrung durch Schleifen erfolgen. Deshalb ist diese ausschließlich spanende Herstellung von Ankerplatten als Dreh-/Frästeile als arbeitsintensiv und damit aufwendig anzusehen.

[0004] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Herstellungs- und Kostenaufwand für Ankerplatten zu verringern und darüber hinaus eine Optimierung der Ankerplatten hinsichtlich funktionsgerechter Gestaltung zu erreichen.

Vorteile der Erfindung

[0005] Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Ankerplatte bzw. einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des gegenständlichen Teils der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 - 7 zu entnehmen. Weiterbildungen des verfahrensmäßigen Teils der Erfindung enthalten die Patentansprüche 9 und 10.

[0006] Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen in der Einsparung der bisher erforderlichen Dreh- und Fräsoperationen und bedeuten damit eine erhebliche Kostenreduzierung bei der Herstellung der in Rede stehenden Ankerplatten. Außerdem ermöglicht die Anwendung des MIM-Spritzgießverfahrens eine nahezu beliebige Gestaltung aller konstruktiven Einzelheiten, insbesondere der radialen Aussparungen, und damit eine funktionsgerechte Optimierung der Ankerplatte insgesamt. Durch nach dem Spritzgießvorgang anwendbare Sinter- und/oder Wärmebehandlungsmaßnahmen lassen sich darüber hinaus Härte und Festigkeit der Ankerplatte dem jeweiligen Anwendungszweck optimal anpassen.

Zeichnungen

[0007] Zur Veranschaulichung der Erfindung dienen Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und im folgenden detailliert beschrieben sind.

Es zeigen:

[0008] 

Fig. 1 eine Ausführungsform eines CR-Injektors in Ansicht (teilweise aufgebrochen),

Fig. 2 die Einzelheit "X" aus Fig. 1, in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Ankerplatte, wie sie in dem CR-Injektor nach Fig. 1 und 2 Verwendung findet, in - gegenüber Fig. 2 nochmals vergrößerter - perspektivischer Separatdarstellung,

Fig. 4 die Ankerplatte nach Fig. 3, in Draufsicht (Pfeilrichtung "B") betrachtet, und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V - V in Fig. 4 (gegenüber Fig. 4 verkleinerte Darstellung).

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0009] Nach Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 insgesamt eine Einspritzeinrichtung für Dieselkraftstoff, einen sogenannten CR-Injektor. Die im Inneren eines Gehäusekörpers 11 des CR-Injektors 10 angeordneten Einzelteile sind größtenteils nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie sind im übrigen weitgehend bekannter Stand der Technik, so dass eine detaillierte Darstellung und Beschreibung dieser Teile im Rahmen der vorliegenden Anmeldung entbehrlich ist. Von den bekannten Funktionsteilen des CR-Injektors 10 seien lediglich erwähnt ein Ablaufstutzen 12, der von einer Umspritzung 13 umgeben ist, die zugleich ein Steckergehäuse 14 für einen Flachstecker 15 bildet.

[0010] Der Flachstecker 15 dient der Stromzuführung zu einem Elektromagneten mit einem Magnetkern 16, einer Magnetspule 17 und einem Ankerbolzen 18 (siehe insbesondere Fig. 2). Der Elektromagnet 16, 17, 18 ist insgesamt mittels eines als Überwurfmutter ausgebildeten Spannfutters 19 am Gehäusekörper 11 fixiert.

[0011] Der Gehäusekörper 11 besitzt eine Gehäuseerweiterung 20, innerhalb derer ein Kraftstoffeinspritzventil (nicht gezeigt) angeordnet ist. Der Kraftstoffzufuhr dient ein in die Gehäuseerweiterung 20 dichtend eingeschraubter Druckrohrstutzen 21.

[0012] Am unteren Ende des Gehäusekörpers 11 sitzt eine Kraftstoffeinspritzdüse (im einzelnen nicht gezeigt), deren Düsenkörper 22 mittels einer Düsenspannmutter 23 am Gehäusekörper 11 gehalten ist. Der Kraftstoffaustritt der Düse ist mit 24 beziffert.

[0013] Wie des weiteren insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist auf dem Ankerbolzen 18 eine insgesamt mit 25 bezeichnete Ankerplatte (vergleiche auch Fig. 3 - 5) angeordnet. Die Ankerplatte 25 weist einen Hülsenteil 26 mit einer durchgehenden zentrischen Führungsbohrung 27 auf, die von dem Ankerbolzen 18 durchsetzt ist. An den Hülsenteil 26 schließt sich oben - einstückig - ein tellerförmiges Plattenteil 28 an. Im Bereich des Plattenteils 28 weist der Ankerbolzen 18 eine Verjüngung 29 auf, und die Ankerplatte 25 besitzt eine gegenüber der durchgehenden Führungsbohrung 27 abgesetzte Bohrungserweiterung 30, innerhalb derer eine Sicherungsscheibe 31 angeordnet ist. Durch die Teile 29, 30 und 31 wird die Ankerplatte 25 gegenüber dem Ankerbolzen 18 axial fixiert. Eine den Ankerbolzen 18 und das Hülsenteil 26 der Ankerplatte 25 konzentrisch umschließende Ankerfeder ist mit 32 beziffert.

[0014] Innerhalb einer zentrischen Bohrung 33 des Magnetkerns 16 - oberhalb des in Fig. 1 und 2 aufgebrochen dargestellten Injektorbereichs - ist der Ankerbolzen 18 von einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Ventilfeder (nicht gezeigt) umgeben, die den Ankerbolzen 18 und damit auch die Ankerplatte 25 in Pfeilrichtung 34 (Fig. 2) kraftbeaufschlagt. Die Ventilfeder hält hierdurch das unterhalb des in Fig. 1 und 2 aufgebrochen dargestellten Bereichs des CR-Injektors 10 angeordnete Kraftstoffeinspritzventil in Schließstellung, wenn die Magnetspule 17 nicht von elektrischem Strom durchflossen ist.

[0015] Wird in die Magnetspule 17 elektrischer Strom eingespeist, so bildet sich ein Magnetfeld, das eine Anziehungskraft auf die Ankerplatte 25 in Pfeilrichtung 35 (Fig. 2) ausübt. Ankerplatte 25 und Ankerbolzen 18 bewegen sich daraufhin in Pfeilrichtung 35, und das Kraftstoff-Einspritzventil öffnet nun gegen den Widerstand der erwähnten Ventilfeder.

[0016] Die erfindungswesentlichen Besonderheiten liegen in Aufbau, Herstellung und Gestaltung der Ankerplatte 25. Eine bevorzugte Ausführungsform der Ankerplatte 25 geht insbesondere aus Fig. 3 - 5 hervor. Was die Gestaltung des tellerförmigen Plattenteils 28 anbelangt, so ist insbesondere aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, dass das Plattenteil 28 insgesamt drei im gleichmäßigen Winkelabstand von 120° zueinander angeordnete radiale Aussparungen 36 aufweist, welche als winkelförmige Einschnitte ausgebildet sind. Der Öffnungswinkel α der winkelförmigen Einschnitte 36 beträgt 90°. An ihren radial innenliegenden Spitzen 37 gehen die winkelförmigen Einschnitte 36 in nutförmige radiale Ausnehmungen 38 über, die in die Bohrungserweiterung 30 der die Ankerplatte 25 durchsetzenden Führungsbohrung 27 einmünden. Figur 5 macht deutlich, dass die nutförmigen Ausnehmungen 38 einen von radial aussen nach innen gleichmäßig ansteigenden Nutgrund 39 aufweisen, wobei, wie Fig. 3 erkennen läßt, der Nutgrund 39 einen abgerundeten Querschnitt aufweisen kann.

[0017] Eine einwandfreie Funktionsfähigkeit der im vorstehenden beschriebenen konstruktiven Merkmale der Ankerplatte 25 - insbesondere seien hier genannt die durchgehende Führungsbohrung 27 mit sich im Bereich des Plattenteils 28 anschließender Durchmessererweiterung 30 sowie die radialen winkelförmigen Einschnitte 36 und die nutförmigen radialen Ausnehmungen 38 - setzen eine exakte Einhaltung enger Bearbeitungstoleranzen voraus. Dieser Forderung wird die Ankerplatte 25 dadurch optimal gerecht, dass sie als metallisches Spritzgußteil im sogenannten MIM-Verfahren (MIM = Metal Injection Molding) hergestellt ist. Dieses Verfahren erlaubt eine so maßgenaue Fertigung der Ankerplatte 25, einschließlich der genannten konstruktiven Einzelheiten, dass eine aufwendige Nachbearbeitung durch Drehen und Fräsen entbehrlich wird. Lediglich eine anschließende Feinbearbeitung durch Schleifen ist zu empfehlen, etwa um eine verbesserte Gradbildung zu erzielen.

[0018] Zweckmässigerweise erfolgt nach dem Spritzgießvorgang eine Sinterung und anschließende Wärmebehandlung. Hierdurch läßt sich die Festigkeit bzw. Härte der Ankerplatte 25 ohne Schwierigkeiten dem jeweiligen Anwendungszweck anpassen.

Ansprüche

1. Ankerplatte eines Schaltmagneten, insbesondere für Diesel-Injektoren (sogenannte CR-Injektoren), mit einem im wesentlichen kreisscheibenförmigen, radiale Aussparungen (36, 38) aufweisenden Plattenteil (28) und einem sich daran anschliessenden Hülsenteil (26) mit durchgehender zentrischer Führungsbohrung (27), die in Montagestellung der Ankerplatte (25) von einem Ankerbolzen (18) des Schaltmagneten durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (25), einschließlich der radialen Aussparungen (36, 38) in dem Plattenteil (28) und der zentrischen Führungsbohrung (27, 30), als MIM-Spritzgußteil (MIM= Metal Injection Molding) ausgebildet ist.

2. Ankerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als radiale Aussparungen winkelförmige Einschnitte (36) vorgesehen sind, die sich - ausgehend vom Rand des Plattenteils (28) - zum Zentrum hin gleichmäßig verjüngen.

3. Ankerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die winkelförmigen Einschnitte (36) an ihren radial innenliegenden Spitzen (37) jeweils in nutförmige radiale Ausnehmungen (38) übergehen, die in eine stufenförmige Erweiterung (30) der zentralen Führungsbohrung (27) einmünden.

4. Ankerplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die winkelförmigen Einschnitte (36) in gleichmäßigen Winkelabständen im Plattenteil (28) angeordnet sind.

5. Ankerplatte nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die winkelförmigen Einschnitte (36) jeweils einen Öffnungswinkel (α) von 90° oder im wesentlichen 90° bilden.

6. Ankerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei in Winkelabständen von 120° zueinander angeordnete winkelförmige Einschnitte (36) vorgesehen sind.

7. Ankerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Ausnehmungen (38) einen von radial aussen nach innen gleichmäßig ansteigenden Nutgrund (39) aufweisen.

8. Verfahren zur Herstellung einer Ankerplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (25) nach dem MIM-Spritzgießvorgang gesintert wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Ankerplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (25) nach dem MIM-Spritzgießvorgang und - gegebenenfalls - nach dem anschliessenden Sintervorgang wärmebehandelt wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer Ankerplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (25) nach dem MIM-Spritzgießvorgang und - gegebenenfalls - nach dem anschliessenden Sinter- und/oder Wärmebehandlungsvorgang durch Hartdrehen und/oder Schleifen endbearbeitet wird.

Zeichnung