CN101438050A - 具有材料锁合的衔铁连接的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造一衔铁组件(24)的方法及一衔铁组件(24)。该衔铁组件(24)用在一用于操作燃料喷射器(10)的电磁阀(14)中。该电磁阀(14)包括一可通电的电磁线圈(22)。在一衔铁销(28)或一液压开关元件(28)的圆周(52)上制造一外轮廓结构(44；54，58，60)，在所述外轮廓结构(44；54，58，60)的区域中通过MIM方法(Metal－Injected Molding：金属注射成形)构造一衔铁板(26)。

Description

具有材料锁合的衔铁连接的电磁阀
背景技术
DE 196 50 865 A1涉及一种电磁阀，它的衔铁由多部分构成及具有一个衔铁盘及一个衔铁销。衔铁销在一个滑块中被导向。为了在电磁阀闭合后衔铁盘的继续振动，在衔铁上设有一个阻尼装置。借助该装置可准确地保持电磁阀所需的的短的开关时间。该电磁阀被确定用在具有高压存储喷射系统(共轨)的喷射装置中。作为DE 196 50 865 A1中最接近的解决方案，衔铁板在衔铁销上被导向。衔铁板一方面由一个复位弹簧加载及另一方面由调节盘保持，该调节盘被置入衔铁销圆周上的空槽中。
根据DE 199 32 781 A1的解决方案提出一种衔铁组件，其中衔铁板通过一个导向销被固定在衔铁销上。导向销在一个构造在衔铁销上的衔铁板的引导区段上的长形孔中被导向，以致衔铁板相对于衔铁销的圆周表面带有间隙地被接收。
出于成本及结构空间的原因在高压存储喷射系统(共轨)中使用电磁阀作为执行机构。电磁阀的磁路由一个安装在一磁芯内的电磁线圈及一个衔铁组成，该衔铁与待移动的开关元件相连接。对于衔铁与开关元件之间的连接存在多个可能性。根据DE 196 50 865 A1衔铁板的衔铁销可安装在以上所述的保持盘上。由于在保持盘、衔铁板端面中的空槽及在衔铁销圆周上加工出的用于接收保持盘的空槽之间不可避免的间隙，产生了对电磁阀动态性能的不利影响。
在其中衔铁板及衔铁销由同一材料制造的单件式构成的衔铁组件上存在着缺点，即所选择的材料代表所关注的磨损要求与磁回路的磁路设计之间的折衷。其中衔铁组件具有一个可相对衔铁销运动的衔铁板的衔铁组件的形锁合连接的两件式方案在于，衔铁板被压配合在衔铁销上或在衔铁板与衔铁销之间形成一种拉花铆钉连接(
Figure A200780016222D0004103150QIETU
-Verbindung)。该方案的缺点在于在形锁合连接前对衔铁板及衔铁销部件的精确几何结构的要求。两件式衔铁组件的衔铁板与衔铁销之间的连接可能性也可通过材料锁合的连接方法、例如焊接或粘接来得到。这些连接可能性的缺点一方面在于组装麻烦，另一方面在于可实现的强度小及最后在于有限的精确度，在该精确度下能形成这种连接。
在两件式构成的衔铁组件上，即当衔铁组件由两个分开的件、即衔铁板及衔铁销组成时，通常其优点在于：用于磁路的材料、即衔铁板的材料及衔铁销所承担的密封功能的材料可根据各自的要求最佳地选择。因此一直致力于在考虑上述边界条件下使用两件式的衔铁组件，该两件式的衔铁组件根据相应的功能，在材料方面最佳地做出选择。
发明内容
根据本发明提出了：在直接地释放或关闭气液连接的衔铁销或开关元件中间通过MIM技术(Metal-Injected Molding：金属注射成形)来构造一个属于电磁阀的磁路的衔铁板。为此例如在衔铁销的圆周上或在液压开关元件的圆周上与衔铁板连接的部位的区域中构造沟或槽的构型的凹陷。这些凹陷可在与衔铁销或液压开关元件的圆周外部几何结构互补的衔铁板的孔的区域中，其中衔铁板被衔铁销或液压开关元件穿过。
衔铁销或液压开关元件的外圆周面的几何结构可简单地在对公差要求小的原始工件中制造。在电磁阀中在功能方面所需的剩余空气隙可在MIM模具中调节及在金属注射成形期间、即在注射金属材料熔液期间形成，而当衔铁板与衔铁销或液压开关元件通过MIM方法连接时，不需要用所需的精加工如精磨来调节衔铁板端面上的剩余空气间隙。理想地，作为磁路组成部分的衔铁板相对衔铁销或液压开关元件的通常被作成平面的端面下降地构成，以便在穿过衔铁板的衔铁销或液压开关元件与衔铁板之间得到一个阶台，该阶台确定了与磁芯相对的衔铁板的端面与磁芯的端面之间的剩余空气隙，其中，该铁芯与该衔铁板相对。
衔铁销或液压开关元件的材料可根据磨损的观点最优地来选择。对于衔铁板则优选地选择一磁性材料，以便施加高的磁力及避免涡流。在衔铁板中可成型出几何结构可任意选择的孔或空槽，以减小质量和使通流性能最优，所述孔或空槽无需衔铁板的精加工便可构成。对于根据本发明提出的电磁阀使用在燃料喷射器上的情况，其中，该燃料喷射器的接收电磁阀的空腔用作被控制流出控制室的燃料控制量的低压侧的回流部分，通过这种孔或空槽可使燃料喷射器中从可压力卸载的控制室中流出的控制容积无大的流动阻力地流到低压侧的回流部分中。
衔铁销或液压开关元件与成型的衔铁板之间的、通过MIM方法建立的连接将接收当液压开关元件或衔铁销用设置在该液压开关元件或衔铁销上的关闭件撞击在阀座上时出现的加速力。视制造过程及出现的加速力的数值而定，可在衔铁销或液压开关元件上构造多个空槽、槽或一个或多个环圈、或带有侧凹的几何结构，并在穿过衔铁板的孔或钻孔的内表面上互补地构造多个空槽、槽或一个或多个环圈、或带有侧凹的几何结构，以便能可靠地吸收加速力。使用MIM方法允许以有利的方式使由金属材料组成的金属部件构造在由与该金属材料不同的材料制成的部件上，使得这些彼此要接合的零件可在考虑各自最优的、与使用目的相协调的材料特性的条件下来选择。
附图说明
图1表示根据本发明提出的在压力平衡的2＝2阀上的一个衔铁组件内的连接的第一实施方案，
图2.1，2.2，2.3及2.4表示衔铁组件的MIM连接的各个不同实施方案，
图3表示根据本发明提出的衔铁组件在一个向外打开的阀(A阀)上的应用，
图4表示根据本发明提出的一个衔铁组件的MIM连接在一个套筒阀上的应用。
具体实施方式
由根据图1的视图可看到一个压力平衡的2/2阀，借助该2/2阀可操作一个燃料喷射器，该2/2阀的衔铁组件具有一个衔铁板及一个衔铁销或一个液压开关元件，该衔铁板借助MIM连接成型在该衔铁销上。
由根据图1的视图可看到，在这里仅部分地表示的燃料喷射器10具有一个喷射器体12。燃料喷射器10包括一个电磁阀14。该电磁阀14包括一个磁罐16，在该磁罐中安装有一个电磁线圈22。磁罐16被一通孔18穿过，该通孔用于接收关闭弹簧20。
一衔铁组件24位于磁罐16的下面，该衔铁组件包括一衔铁板26。衔铁板26可成型在一衔铁销上或成型在一液压开关元件28上。衔铁板26与衔铁销28或液压开关元件28之间的固定通过一种MIM连接30(Metal-Injected Molding：金属注射成形)来实现。
衔铁组件24的衔铁销28或液压开关元件28被接收在喷射器体12的一孔32中。视实施方案而定，例如对于衔铁组件24的衔铁板26与液压开关元件28相连接的情况，液压开关元件28的下端面与一构造在喷射器体12中的座36配合作用。喷射器体12中有一液压室40，在该液压室中例如一压力卸载管路38用于实现一个操作燃料喷射器10的喷射阀的控制室的压力卸载。
当图1中所示的燃料喷射器10被接通电流时，成型在衔铁销28或液压开关元件28的圆周上的衔铁板26被电磁线圈22吸引，在衔铁销28或液压开关元件28的下端面上的阀座被打开。由此产生液压室40的压力卸载，使得一控制量通过压力卸载管路38、液压室40以及打开的阀座36排出到喷射器12的一个低压侧的回流部分34中。
反之，如果电磁线圈22的电流被断开，则衔铁组件24被由磁罐16包围的关闭弹簧20压到阀座36上，使得在使控制室卸载的压力卸载管路38与低压侧回流部分34之间的流通连接被喷射器体12中关闭的阀座36断开。
由根据图2.1，2.2，2.3及2.4的视图可得知衔铁组件内的所述MIM连接的各个实施方案。
由图2.1可知，衔铁销28或液压开关元件28具有一圆周52。在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上成型有衔铁组件24的衔铁板26的区域中具有一外轮廓结构44。视衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上所选择的外轮廓结构44的构型而定，得到衔铁板26与衔铁销28或液压开关元件28的形锁合的连接46。在衔铁板26成型时，借助MIM方法通过衔铁板26在衔铁销28或液压开关元件28上的成型产生出一形锁合的连接46。衔铁组件24的衔铁板26优选这样地成型在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上，即在衔铁板26的端面50与衔铁销28或液压开关元件28的端面之间得到一个超出高度48，该超出高度确定了衔铁板26的端面50与被磁芯16包围的电磁线圈22的下端面之间的剩余空气隙。
对于衔铁板26优选一种磁性材料，以便得到大的磁力及小的涡流损耗，而制造衔铁销28或液压开关元件28的材料则在最佳磨损方面优化地被选择。衔铁板26通过MIM方法在构造MIM连接30的情况下被成型在衔铁销28上，在这种情况下，精加工成本取得最低。
由根据图2.2的视图可得到衔铁组件24的MIM连接的一变换的实施方案。
由根据图2.2的视图可得知：一圆周槽54延伸在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上。与衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上的圆周槽54的深度互补地，在衔铁板26成型时构成了一突起56。在衔铁板26成型后在突起56与衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上的圆周槽54之间得到MIM连接30。这些构件彼此形锁合地接合。
在衔铁组件24的图2.2所示的实施方案中，在衔铁板26的端面50与衔铁销28或液压开关元件28的端面之间也得到一超出高度48，在衔铁组件24的组装好的状态中，该超出高度确定了衔铁板26的端面50与被磁罐16包围的电磁线圈22的端面之间的剩余空气隙。
图2.3表示具有MIM连接的衔铁组件的另一实施方案。
根据该实施方案，在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上构成一环圈58。在衔铁板26成型时，该在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上凸出的环圈58构成衔铁板26的内侧上的一个相应构型的槽。并且在图2.3所示的实施方案中，在MIM模具中也调节出在衔铁销28或液压开关元件28的端面与衔铁板26的端面50之间的超出高度48，使得在衔铁板26成型在衔铁销28或液压开关元件28上时通过环圈58的相应的轴向布置可在衔铁板26与电磁线圈22之间得到一个剩余空气隙。
图2.4表示根据本发明提出的衔铁组件的一个变型实施方案，其中，在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上构建有至少一个侧凹60。在衔铁板26通过MIM方法成型时，在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上的侧凹被制造衔铁板26的材料围绕。在衔铁板26与衔铁销28或液压开关元件28之间构成了形锁合的连接46，该连接可承受高的加速力。
在图2.1至2.4所示的衔铁组件24的实施方案中其特征都在于衔铁板26与衔铁销28或液压开关元件28之间的MIM连接30。衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上的外轮廓结构44可简单地在对公差要求小的原始件中制造。剩余空气隙的构成可通过在MIM模具中衔铁板26的端面50与衔铁销28或液压开关元件28的端面之间的超出高度48来调节及在MIM过程中，即在注射或施加液态金属材料时，在衔铁板26成型时在制造MIM连接30的框架中来产生。衔铁销28或液压开关元件28的材料在磨损特性方面被最佳地设计，而成型在衔铁销28或液压开关元件28上的衔铁板26则在材料的磁特性方面最佳地选择。虽然在图2.1至2.4中未示出，为了减小衔铁板26的质量可使该衔铁板设有通口、通孔或空槽，借助它们一方面达到衔铁板26的质量的减小及另一方面可优化由控制室中受控制流出的控制量的排流。
图3表示在一个向外打开的阀(A阀)上的、根据本发明提出的衔铁组件。
由根据图3的视图可看出，燃料喷射器10包括喷射器体12，电磁阀14被接收在该喷射器体中。根据图3的视图，衔铁组件24包括衔铁板26，该衔铁板通过MIM连接30与衔铁销28或液压开关元件28形锁合地连接。在衔铁销28或液压开关元件28的圆周上构造有一个配合面，该配合面与喷射器体12的座36配合作用。根据图3的视图的衔铁组件24在电磁线圈22通电流时被向外打开，该电磁线圈被磁罐16包围。为此在衔铁销28或液压开关元件28的圆周52上构造有一个圆周缩小部分66，用于一在图3中未示出的、但构造在喷射器体12中的控制室卸载压力的卸载管路38通入该圆周缩小部分的区域中。如果阀座在电磁线圈22通电流及衔铁组件24向上运动时被打开，则控制容积通过卸载管路38、通过由衔铁销28或液压开关元件28的圆周上的圆周缩小部分66构成的空腔以及通过打开的阀座36流出到低压侧的回流部分34中。另一回流部分位于喷射器体12中孔32的下端部上，通过该回流部分排出一导向泄漏量，在该孔32中，衔铁销28或液压开关元件28小公差地被导向。由根据图3的实施方案还可看出，衔铁销28或液压开关元件28的上端面与一个止挡62配合作用，该止挡限制了衔铁组件24的打开行程。在根据图3的视图中该行程止挡62构造在磁罐16的下端面上。
图4表示在一个套筒阀上的根据本发明提出的衔铁组件的另一实施方案。
由根据图4的视图可看到一个燃料喷射器10，为了喷射器体12中的控制室的一压力卸载管路38的压力卸载，燃料喷射器具有一个套筒阀。在该实施方案中，衔铁组件24包括一个阀套筒68，该阀套筒与衔铁板26通过MIM连接30相接合。在阀套筒38内部容纳有一个通过关闭弹簧20加载的圆柱形阀体70。通过关闭弹簧20对实施成圆柱形的阀体70加载。
在磁罐16的电磁线圈22通电流时，衔铁板26的端面50被吸引，使得阀套筒68从喷射器体12的上侧面上的阀座36上抬起。由此构造在喷射器体12中的控制室的卸载管路38的出口74被压力卸载，因为构造在阀套筒68的下端面上的咬合边缘76从喷射器体12的平面侧上抬起。根据图4的实施方案，压力卸载管路38的出口位置74例如可汇合在燃料喷射器10的喷射器体12的平面侧上的一个拱形的突起72上。如果阀套筒68的咬合边缘76从拱形的突起720起向上移，则从卸载管路38流出的控制量在侧面上向着低压侧的回流部分34从燃料喷射器10的喷射器体12中排出。

Claims (10)

1.一种制造用于包括一可通电的电磁线圈(22)的电磁阀(14)的一衔铁组件(24)的方法，具有以下方法步骤：
a)在一衔铁销(28)或一液压开关元件(28)的圆周(52)上产生一外轮廓结构(44；54，58，60)，
b)在所述外轮廓结构(44；54，58，60)的区域中通过MIM方法(Metal-Injected Molding：金属注射成形)构造一衔铁板(26)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据方法步骤a)，在所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的所述圆周(52)上构造至少一个槽(54)或沟道。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据方法步骤a)，在所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的所述圆周(52)上构造至少一个环圈(58)或侧凹(60)。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据方法步骤b)，在所述衔铁盘(26)的材料与所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的圆周(52)的所述外轮廓结构(44；54，58，60)之间产生形锁合的连接。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据方法步骤b)，在所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的端面与所述衔铁板(26)的一端面(50)之间产生一确定一剩余空气隙的超出高度(48)。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于：根据方法步骤b)，在所述衔铁盘(26)中制造通孔或空槽。
7.用于电磁阀(14)的、具有一衔铁板(26)及一衔铁销(28)或一液压开关元件(28)的衔铁组件(24)，其特征在于：该衔铁板(26)通过MIM方法成型在该衔铁销(28)或液压开关元件(28)的圆周(52)上的一外轮廓结构(44；54，58，60)的区域中。
8.根据权利要求7的衔铁组件(24)，其特征在于：所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的圆周(52)具有至少一个沟道或至少一个槽形的凹陷(54)。
9.根据权利要求7的衔铁组件(24)，其特征在于：在所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)的所述圆周上(52)构造了至少一个突出超过该圆周(52)的突起(58，60)。
10.根据权利要求7的衔铁组件(24)，其特征在于：所述衔铁板(26)由一磁性材料制成，所述衔铁销(28)或液压开关元件(28)由一抗磨损最佳化的材料制成。
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