CN102383994B - 塑料-金属-连接装置及具有该塑料-金属-连接装置的燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，其特征在于：设置有一个具有一铁心(2)、一电磁线圈(1)、一衔铁(27)及一可运动的阀针(19)及一阀座架(16)的磁回路，该阀针具有一与一固定的阀座(30)配合作用的阀闭合体(21)，其中，该阀座(30)成型在一阀座体(29)上，该阀座体(29)被置入到所述阀座架中。该燃料喷射阀的至少一个金属部件在其外圆周上设置有一类似锯齿的结构(63a-f)，用于与一由塑料制作的相应部件建立固定的连接。这些塑料部件可以是连接接管(51)、阀座架(16)、线圈架(3)及阀针(19)的连接管(23)。该燃料喷射阀尤其适于用在混和气压缩的、外源点火的内燃机的燃料喷射装置中。

Description

塑料-金属-连接装置及具有该塑料-金属-连接装置的燃料喷射阀

本案为申请日为2006年10月30日、申请号为200680048536.4、发明名称为“塑料-金属-连接装置及具有该塑料-金属-连接装置的燃料喷射阀”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种塑料-金属-连接装置及一种具有该塑料-金属-连接装置的燃料喷射阀。

背景技术

图1中表示出现有技术中的一个公知的燃料喷射阀，它具有一个内部金属导流部件及同时为壳体部件的三部分的传统结构。该内部阀管由一个构成内磁极的输入接管，一个非磁性的中间件及一个接收阀座的阀座架构成。在阀座架中设有一个轴向可运动的阀针，该阀针包括一个衔铁及一个球状的阀闭合体以及一个使衔铁与阀闭合体连接的连接管。阀针的这三个零件借助材料锁合的接合方法，尤其焊接彼此固定地连接。

由DE 40 08 675 A1公知了这样一个燃料喷射阀形式的可电磁操作的阀。内部阀管构成整个喷射阀的基本构架及在其由三个零件组成的整体中具有主要的支撑功能。非磁性的中间件通过焊缝既密封且固定地与输入管相连结又与阀座架相连接。一个电磁线圈的绕组置入在一个由塑料制作的线圈架中，该线圈架在圆周方向上也包围着用作内磁极的输入管的一部分及也包围了中间件。在阀座架中设有一个轴向可运动的阀针，该阀针包括一个套管形的衔铁及一个球状的阀闭合体以及一个使套管形衔铁与阀闭合体连接的连接管。连接管借助焊缝与衔铁及也与阀闭合体固定地连接。阀闭合体与一个金属阀座体的截锥形延伸的阀座面配合作用。阀座体借助焊缝与阀座架固定地连接。

由DE 195 03 224 A1公知了另一电磁操作的燃料喷射阀形式的阀。该燃料喷射阀由一个与阀座配合作用的球状阀闭合体组成，该阀闭合体被设置在一个塑料管形式的闭合体架上，而在塑料管上与阀闭合体相对的端部上固定着一个衔铁。这些部件一起构成一个轴向可运动的阀针。塑料管的下端部构造成球罩形，其中在该凹槽中通过插接连接形锁合地固定住阀闭合体。塑料管在下部凹槽的区域中有弹性地构成，因为保持夹必需围作用着阀闭合体。球状的阀闭合体可由钢，陶瓷或塑料制成。阀闭合体与一个金属阀座体的截锥形延伸的阀座面配合作用。阀座体借助焊缝与阀座架固定地连接。

发明内容

按照本发明，提出了一种燃料喷射阀，具有一阀纵向轴线、一可被激励的执行机构及一可运动的操作部件，该操作部件具有一与一固定的阀座配合作用的阀闭合体，其中，所述阀座在一阀座体上被成型出，其中，该燃料喷射阀的至少一个金属部件在其外圆周上具有一类似锯齿的结构，用于与一由塑料制作的相关联部件建立固定的连接，及其中，该可被激励的执行机构是一电磁回路，该电磁回路包括一电磁线圈、一铁心及一衔铁，及一个阀针为该燃料喷射阀的所述可运动的操作部件，其中：该铁心设置有至少一个类似锯齿的结构，借助该类似锯齿的结构可与一连接接管和/或与一线圈架建立固定的连接，和/或所述衔铁具有一类似锯齿的结构，所述阀针的一连接管为了固定的连接与该类似锯齿的结构相关联，和/或设置有一用于使所述电磁线圈附近的磁回路闭合的金属的中间件，其中，该中间件设置有至少一个类似锯齿的结构，借助该类似锯齿的结构可与所述线圈架和/或与一阀座架建立固定的连接，和/或所述阀座体设置有一类似锯齿的结构，借助该类似锯齿的结构可与一阀座架建立固定的连接，其中，这些部件、即连接接管、阀座架、线圈架及所述阀针的连接管中的至少一个由塑料制造。

按照本发明，还提出了一种在一金属部件与一由塑料制作的部件之间的塑料-金属-连接装置，其中，所述金属部件为了形成可靠的固定连接与所述由塑料制作的部件相关联及所述金属部件被压入所述由塑料制作的部件中，其中，至少在所述金属部件上在与所述由塑料制作的部件的重叠区域中设置有一类似锯齿的结构，其中：在所述类似锯齿的结构上构造有另一轮廓化的区域，并且所述轮廓化的区域构造成滚花结构，该滚花结构由在所述类似锯齿的结构的两个端部的至少一个上的多个平行的并且分布在圆周上的沟槽或刻痕或材料壁构成，所述沟槽或刻痕或材料壁是竖直的或倾斜的。

根据本发明上述技术方案的塑料-金属-连接装置具有其优点，即可成本上有利地制造并仍可保证自动地安装。塑料/金属压配合连接装置能特别保险及可靠地这样来产生：在待连接的各个部件的重叠区域中至少在金属部件上优化地构造一个类似锯齿的结构。金属部件的类似锯齿的结构侵入对应的部件的塑料中及使该部件弹性地变形，由此进行塑料的张弛以进入到类似锯齿的结构中。根据本发明的结构保证了防止由于逆着安装方向的抽拉使连接松脱的高度可靠性及此外提供了很高的抗扭转性，当两个对应的部件必需相互保持在一个确定的转动位置上时，这是特别值得期望的。此外在安装时排除了切屑的形成。

通过下面说明中所述的措施可得到上述技术方案中给出的塑料-金属-连接装置的有利的进一步构型及改进。

根据本发明上述技术方案的燃料喷射阀具有这样的优点，即可实现多个单个部件的简单及成本上有利的及由此实现整个阀的制造与自动化装配，因为可放弃使用材料锁合的接合方法、如具有热变形缺点的焊接及放弃使用费事的形锁合的连接技术。而在一个金属部件方及一个由塑料制作的部件方之间可使用特别有利的压配合连接，该压配合连接可简单地及非常保险及可靠地构建。此外根据本发明的结构具有减小固体声响的优点及由此相对公知方案可减小噪音的发生。

当在待连接的各个部件的重叠区域中至少在金属部件上优化地构成一个类似锯齿的结构时，该塑料-金属-连接装置可特别保险及可靠地被建立。金属部件的类似锯齿的结构被挤入对应的部件的塑料中及该部件弹性地变形，由此进行塑料的张弛以进入到类似锯齿的结构中。

通过下面说明中所述的措施可得到上述技术方案中给出的燃料喷射阀的有利的进一步构型及改进。

特别有利的是，除线圈架及电接头外，连接接管、阀座架及阀针都由塑料制造，然后它们各与燃料喷射阀的金属部件固定地连接。以此方式可明显地减小燃料喷射阀的质量。由这些部件质量的减小得到的优点是，改善了阀的动态特性及减小噪音的发生。

此外有利的是，在类似锯齿的结构上构造有另一轮廓化的区域。该轮廓化的区域被构造成滚花结构该滚花结构由多个平行的并且分布在圆周上的沟槽或刻痕(Riefe)或材料壁(Aufwurf)构成，所述沟槽或刻痕或材料壁是竖直的或倾斜的。借助该轮廓化的区域将以有利的方式保证：金属部件形锁合地并绝对抗相对转动地固定在套筒形状的塑料部件中。在此情况下，这种轮廓化的区域可设置在金属部件的类似锯齿的结构的两个端部上。

附图说明

在附图中简化地表示出本发明的实施例及在以下的说明中对其进行详细的说明。附图表示：

图1：根据现有技术的一个实施形式的燃料喷射阀，

图2：根据本发明的在燃料喷射阀的具有多个分别在两个部件之间的固定的塑料-金属-连接装置的燃料喷射阀，

图3：塑料-金属-连接装置的另外的第一实施例的细节图，

图4：塑料-金属-连接装置的另外的第二实施例，及

图5：塑料-金属-连接装置的另外的第三实施例。

具体实施方式

为了更好地理解本发明在图1中表示出一个根据现有技术的公知实施形式的燃料喷射阀。图1中以例子表示的用于混合气压缩的、外部点火的内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射阀形式的电磁操作的阀具有一个被电磁线圈1包围的、作为燃料输入接管及内磁极的铁心2，这里该铁心例如构造成管状及在其整个长度上具有一个恒定的外径。一个在径向上分级的线圈架3接收电磁线圈1的一个绕组及结合铁心2可实现喷射阀在电磁线圈1的区域中紧凑的结构。

一个管状的非磁性的金属中间件12相对阀中间轴线10同心地与铁心2的铁心下端部9例如通过焊接密封地连接及在此情况下在轴向上部分地包围该铁心端部9。分级的线圈架3部分地搭接铁心2及用一个具有较大直径的阶台15至少部分地在轴向上搭接中间件12。在线圈架3及中间件12的下游延伸着一个管状的、与中间件12固定地连接的阀座架16。在阀座架16中延伸着一个纵向孔17，该纵向孔相对阀纵向轴线10同心地构成。在纵向孔17中设有一个管状的阀针19，该阀针在其下游端部20与一个球状的阀闭合体21例如通过焊接相连接，在该阀闭合体的圆周上设有例如五个削平的部分22，用于燃料流过。阀针19为燃料喷射阀的一个可运动的操作部件。

该喷射阀的操作以公知的方式通过电磁来实现。为了阀针19的轴向运动及由此抵抗一个复位弹簧25的弹簧力打开喷射阀或关闭喷射阀使用了具有电磁线圈1、铁心2及衔铁27的电磁回路。衔铁27与阀针19的背离阀闭合体21的端部通过一个焊缝28连接及向着铁心2定向。在阀座架16的位于下游的背离铁心2的端部中，在纵向孔17中通过焊接密封地安装了一个圆柱形的金属阀座体29，其具有一个固定的阀座30。

阀座体29的一个导向孔32用于在阀针19与衔铁27沿阀纵向轴线10的轴向移动期间导向阀闭合体21。球状的阀闭合体21与在流动方向上截锥形缩小的阀座体29的阀座配合作用。阀座体29在其背离阀闭合体21的端部与一个例如构成罐形的喷孔盘34同心地及固定地连接。在喷孔盘34的基件中延伸着至少一个喷孔，例如延伸着四个通过侵蚀或冲压形成的喷孔39。

带有罐形喷孔盘34的阀座体29的插入深度确定阀针19的行程的预调节。这里在电磁线圈1未被激励的情况下阀针19的一个终端位置通过阀闭合体21接触在阀座体29的阀座上来确定，而在电磁阀1激励时阀针19的另一终端位置通过衔铁27接触在铁心端部9上来给出。

在铁心2的一个相对阀纵向轴线10同心地延伸的导流孔46中插入的一个调整套管48-该调整套管例如由卷起的弹簧钢片构成-用于调整靠放在调整套管48上的一个复位弹簧25的弹簧预载荷，该复位弹簧又用其对立端支撑在阀针19上。该喷射阀基本上由一个塑料压力注塑包封部分50包围。例如一个共同注塑成形的电接头52属于该塑料压力注塑包封部分50。一个燃料过滤器61在铁心2的输入侧端部55上伸入到该铁心的导流孔46中及用于滤除这样的燃料组分：这些燃料组分由于其尺寸会阻塞或损坏喷射阀。

图2中表示一个根据本发明的燃料喷射阀的实施例。该燃料喷射阀用特别简单及轻的结构来实施。为此该燃料喷射阀的多个部件例如由塑料或由陶瓷材料来制造，由此可实现燃料喷射阀的质量的减小。在根据图1的公知燃料喷射阀上仅是设有接头52的塑料压力注塑包封部分50及线圈架3由塑料制成，而在本发明的实施例中例如还有部件：阀座架16及阀针19由塑料成型出。因此不再谈论传统意义上的燃料喷射阀的塑料压力注塑包封部分，因为多个构成阀壳体的部件本身直接由塑料来制造。一个由塑料制作的连接接管51构成了例如燃料喷射阀的入流通道及在此情况下容纳燃料过滤器61。线圈架3例如被这样地构成，即从该线圈架一体地一起形成电接头52。

在所示的实施例中阀针19由三个零件组成，它们一起构成了部件阀针19。例如构造成车削件的衔铁27在这里构成第一零件，而球状的阀闭合体21为阀针19的第二零件。一个使衔铁27与阀闭合体21连接的连接管23则作为闭合体承载件。连接管23例如借助塑料注塑来制造及具有一个内部纵向孔，由该纵向孔中引出多个横向孔。这些横向孔可选择地设有由塑料或金属作的过滤织物80，该筛网在连接管23的压力注塑过程中作为置入件被一起安装。

衔铁27在向着阀闭合体21的下端部上具有一个类似锯齿的带有“圣诞树型廓”的结构63a。该结构63a与塑料制作的连接管23的扩宽的上端部相关联。

为了在衔铁27与连接管23之间建立固定的连接，衔铁27用其结构63a压入连接管23内，即以这样的方式：结构63a固定地、可靠地及扭转止动地钩在连接管23的端部中并撑开。为了接收阀闭合体21，连接管23设有一个弯曲的及球罩形的凹槽78。凹槽78的弯曲的接收面理想地具有比球状阀闭合体21的直径稍微小些的直径，由此在阀闭合体21装上后在施加一个小的接触力的情况下可在连接管23与阀闭合体21之间形成力锁合的连接。尽管阀闭合体21“松动地”被保持在连接管23上，当电磁线圈1通电流时阀闭合体21通过连接管23保险地、可靠地及可重复再现地由阀座体29的阀座30上拉起。作为构成整球的阀闭合体21的材料可提供陶瓷材料，例如Si₃N₄。但阀闭合体21可为金属的或陶瓷的或由塑料制成。

可与具有“圣诞树型廓”的构成在衔铁27上的类似锯齿的结构63a对比地，为了在由金属与塑料制作的燃料喷射阀部件之间建立可靠的连接可设置其它的类似锯齿的结构63。例如铁心在其两个轴向端部上各具有一个类似锯齿的结构63b，63c，它们用于：在压入铁心2的情况下不仅保证对塑料制作的接管51的既保险又可靠的固定连接，而且也保证对塑料制作的线圈架3的既保险又可靠的固定连接。通过将铁心2压入接管51及线圈架3中，金属部件铁心2的类似锯齿的结构63b，63c侵入各个相应的接合配合部分的塑料中，塑料随即张弛，以致保证这些部件之间的既安全又可靠的固定连接。

两个另外的具有“圣诞树型廓”的类似锯齿的结构63d，63e被设置在导磁的金属中间件13上，该中间件在线圈架3的下面被设置衔铁27轴向延伸的区域中。该环形的中间件13例如构造成T形的侧面轮廓，其中T侧面轮廓的两个臂具有结构63d，63e及由此用于与线圈架3及与阀座架16的可靠的固定连接。中间件13的T侧面轮廓的径向向外伸的第三臂与一个代表外部磁部件的磁罐14相连接，通过该磁罐使磁路闭合。

至少在中间件13与线圈架3或阀座架16的一定的重叠区域中，线圈架3及阀座架16的内壁成型出有些错开的、基本上平的表面。线圈架3及阀座架16的这些表面与中间件13上设计成类似锯齿的结构63d，63e相关联。中间件13为了形成与线圈架3及阀座架16的固定连接而被压入到该线圈架3及阀座架16中，即以这样的方式，即结构63d，63e固定地、可靠地及抗相对转动地钩入线圈架3及阀座架16的表面中并撑开。通过线圈架3及阀座架16上的相应阶台64，65可以确定中间件13在这些部件中的压入深度，在压入状态中中间件13则贴靠在这些阶台上。轴向可运动的衔铁27的导向例如在中间件13的内孔66中实现。

在由塑料组成的阀座架16的下端部中安装有由金属或陶瓷材料组成的阀座体29。陶瓷材料Si₃N4用作阀座体29的材料。这种材料仅具有一个由通常所使用的钢制作的尺寸相当的部件的大约1/3的质量。并且阀座体29在其外圆周上构造有类似锯齿的结构63f，该结构也可被称为“圣诞树型廓”。为了产生阀座体29与阀座架16之间固定的连接，阀座体29用其结构63f压入到阀座架16中，即以这样的方式，即结构63f固定地、可靠地及抗相对转动地钩入阀座架16的下端部上并且撑开。阀座体29的类似锯齿的结构63f也侵入到阀座架16的材料中及使该阀座架弹性地变形，由此进行塑料的张弛以进入到类似锯齿的结构63f中。

在图3，4及5中各以细节图表示出塑料-金属-连接装置的其它三个实施例。这些连接区域可以设置在燃料喷射阀的任何部位上，在这些部位上，为了固定的连接由塑料及金属作的部件彼此相关联。除图2中已给出的仅以类似锯齿的结构63为特征的塑料-金属-连接装置外，在图3及4中所示的塑料金属连接装置还具有另一个轮廓化的区域70。该轮廓化的区域70例如构造成滚花结构，该滚花结构通过多个平行的、分布在圆周上的竖直的或倾斜的沟槽、刻痕或材料壁构成。借助该轮廓化的区域70将以有利的方式保证：金属部件形锁合地并绝对抗相对转动地固定在套筒形状的塑料部件中。在此情况下，该轮廓化的区域70可设置在金属部件的类似锯齿的结构63的两个端部上，如图3及4中所示。

图5中以一个细节图表示一个塑料-金属-连接装置的变换实施例。在此情况下，该类似锯齿的结构63总是通过圆柱形区段73而间断。这种具有位于其中间的区段73的结构63也可附加地设置一轮廓化的区域70。

类似锯齿的结构63的齿形状可构造成末端直接为尖的、倾斜及竖直地带有弯折部分地延伸或弯曲地延伸到末端或这些方式的组合。类似锯齿的结构63分别由多个相继地形成的、环绕的齿构成。尤其在一个结构63上设置2至15个环绕的齿。

结构63向着各个圆柱形区段73可锐边地或平缓过渡地构成(图5)。

作为具有电磁线圈1、铁心2、中间件13、磁罐14及衔铁27的磁回路的、燃料喷射阀的可激励的执行机构也可实施成压电的或磁致伸缩的执行机构。

Claims (6)

1.燃料喷射阀，具有一阀纵向轴线（10）、一可被激励的执行机构（1，2，13，14，27）及一可运动的操作部件（19），该操作部件具有一与一固定的阀座（30）配合作用的阀闭合体（21），其中，所述阀座（30）在一阀座体（29）上被成型出，其中，该燃料喷射阀的至少一个金属部件在其外圆周上具有一类似锯齿的结构（63a-f），用于与一由塑料制作的相关联部件建立固定的连接，及其中，该可被激励的执行机构是一电磁回路，该电磁回路包括一电磁线圈（1）、一铁心（2）及一衔铁（27），及一个阀针（19）为该燃料喷射阀的所述可运动的操作部件，其特征在于：该铁心（2）设置有至少一个类似锯齿的结构（63b，63c），借助该类似锯齿的结构可与一连接接管（51）和/或与一线圈架（3）建立固定的连接，和/或

所述衔铁（27）具有一类似锯齿的结构（63a），所述阀针（19）的一连接管（23）为了固定的连接与该类似锯齿的结构相关联，和/或

设置有一用于使所述电磁线圈（1）附近的磁回路闭合的金属的中间件（13），其中，该中间件（13）设置有至少一个类似锯齿的结构（63d，63e），借助该类似锯齿的结构可与所述线圈架（3）和/或与一阀座架（16）建立固定的连接，和/或

所述阀座体（29）设置有一类似锯齿的结构（63f），借助该类似锯齿的结构可与一阀座架（16）建立固定的连接，

其中，这些部件、即连接接管（51）、阀座架（16）、线圈架（3）及所述阀针（19）的连接管（23）中的至少一个由塑料制造，

其中，为了固定的连接，所述相关联的金属部件以所述类似锯齿的结构（63a-f）被压入到由塑料制作的相应部件中。

2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述中间件（13）构造成T形的侧面轮廓及在至少一个臂上具有所述类似锯齿的结构（63d，63e）。

3.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：多个环绕的齿相继地构成所述类似锯齿的结构（63a-f）。

4.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：在所述类似锯齿的结构（63a-f）上构造有另一轮廓化的区域（70），该轮廓化的区域构造成滚花结构。

5.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：所述类似锯齿的结构（63a-f）的齿形状构造成末端直接为尖的或者构造成倾斜及竖直地带有弯折部分地延伸到末端或弯曲地延伸到末端。

6.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述燃料喷射阀是用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀。