CN108138733A - 用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢及计量流体的喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢（10），其中，磁体电枢（10）能够沿轴线A在移动方向上移动，并且包括多个彼此连接的层叠件（14），其中，层叠件（14）垂直于轴线A定向并且在磁体电枢（10）的移动方向上堆叠以形成具有底部侧和顶部侧的层叠件堆叠，以及其中，每个层叠件（14）具有至少一个凹部（16），该凹部朝向层叠件（14）的边缘（17）开放，其中，层叠件（14）设置在层叠件堆内以使得凹部（16）形成至少一个从底部侧延伸通过层叠件堆体到达顶部侧的管道（18）。本发明还涉及一种用于计量流体的喷射阀，其包括具有该层叠式磁体电枢（10）的电磁致动装置。

Description

用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢及计量流体的喷射阀

技术领域

本发明涉及一种用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢，并且涉及一种用于计量流体的喷射阀，所述喷射阀包括具有所述类型的层叠式磁体电枢的电磁致动装置。

背景技术

喷射阀用于流体的受控计量，例如，燃料喷射到内燃机的进气道或燃烧室中。喷射阀可以借助于电磁致动装置来控制，用于该目的的电磁致动装置具有能够电激励的线圈并且具有由铁磁性材料制成的磁体电枢。当电压被施加至线圈时，磁场形成在线圈的内部中，借助于磁场的作用，铁磁性磁体电枢能够移动。与磁体电枢耦合的是阀针，借助于线圈磁场和磁体电枢之间的磁性相互作用，阀针能够移动到打开喷射阀的出口的位置或者移动到关闭所述出口的位置，使得待计量的流体（例如，燃料）能够以受控的方式排出。

EP 1 070 198 B1已经公开了一种具有层叠电枢的电磁致动器，该电磁致动器被构造为由多个固定互连的层叠板组成的层叠芯部，其中，层叠板设置在两个覆盖层叠件之间并且垂直于其定向。其缺点在于这种装置的制造繁琐。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种能够便宜且容易地制造并且同时表现出良好的磁性和/或液压特性的叠层磁体电枢。 本发明的另外的目标包括以便宜的方式提供包括具有层叠式磁体电枢的电磁致动装置的喷射阀。

所述目标通过根据权利要求1所述的层叠式磁体电枢以及根据权利要求10所述的喷射阀而实现。

本发明的有利实施例和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的第一方面，具体说明了用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢，其中，该磁体电枢能够沿轴线A在移动方向上位移，该磁体电枢包括多个相互连接的层叠件，其中，该层叠件垂直于轴线A定向并且在磁体电枢的移动方向上堆叠以便形成具有底部侧和顶部侧的层叠件堆体。在此，每个层叠件具有至少一个凹部，该凹部朝向层叠件的边缘开放，其中，该层叠件设置在层叠件堆体内，使得通过凹部形成至少一个管道，该管道从底部侧延伸通过层叠件堆体到达顶部侧。

换言之，根据本发明，规定磁体电枢由多个层叠件制成，这些层叠件在磁体电枢的移动方向上彼此堆叠。因此，各个层叠件的平面（也就是说特别是主范围平面）垂直于磁体电枢的移动方向，或者各个层叠件的表面法线平行于磁体电枢的移动方向。层叠件特别是平坦的盘，有时也称为平面平行板。

在当前背景下，层叠件“成层以便形成层叠件堆体”的事实特别地意指层叠件堆体由层叠件组成。换言之，层叠件彼此叠置以便形成层叠件堆体，也就是说它们在轴线方向上彼此相继，使得在每种情况下两个连续的层叠件彼此相邻，具体地特别是它们的主表面彼此面对。主表面特别地是彼此面对并且平行于主范围平面的相应层叠件的那些表面。换言之，层叠件的主表面是相应地朝向层叠件堆体的顶部侧和底部侧在轴向方向上限定层叠件的其表面部分。

每个层叠件具有至少一个凹部，该凹部朝向层叠件的边缘开放并且用于抑制或至少减少层叠件中的涡流。这里，各个层叠件被设置成一个在另一个之后，使得通过该凹部形成从底部侧延伸通过层叠件堆体到达顶部侧的至少一个管道。这是重要的，因为在根据本发明的用在喷射阀的磁体电枢的情况中，必须提供用于计量的流体的通道。例如，各个层叠件可以设置成使得它们的凹部全部和完全重叠。以此方式，在层叠件堆体内形成由每个层叠件的凹部的数量确定的多个管道，用于计量的流体能够流动通过该管道。借助于一个或多个管道，能够在磁体电枢的区域中实现特别大的液压直径。

在当前背景下，“层叠件的边缘”应理解为意指围绕层叠件的圆周表面。特别地，圆周表面在远离轴线A的径向方向上限定该层叠件。在当前背景下，层叠件的凹部“朝向层叠件件的边缘开放”的事实特别地意指环绕层叠件的圆周表面具有开口，相应的凹部从该开口径向地向内延伸进入该层叠件中。

在本发明的一个实施例中，层叠件中的凹部具有槽状形式。这里，例如槽可以设置成从层叠件的边缘朝向中心径向地延伸。

在替代实施例中，层叠件中的凹部也可以从层叠件的边缘开始大致呈圆形，由此可以形成用于计量的流体的特别好的通道。也可以想到圆形凹部和槽的组合，其中，例如从层叠体的边缘向内（即，径向地向内）延伸的槽变宽以便形成圆形凹部。基本上也可以想到凹部的任何其他期望的设计，只要能实现流体所需的通道并且同时实现各个层叠件的足够的稳定性。

根据本发明的用于磁体电枢的层叠件的数量优选地在5至15个之间。

根据本发明的另外的方面，可以提供的是，层叠件堆体在顶部侧和/或底部侧上具有片状金属盘，该片状金属盘由具有比层叠件更大的硬度的材料制成。在磁体电枢的移动期间，例如，为了阻止磁体电枢的移动，设置在层叠件堆体内的最外面的层叠件抵靠在周围的部件上，并且因此经受特别高的磨损。通过在顶部侧和/或底部侧额外地使用相对高硬度的片状金属盘，能够有利地影响磁体电枢的磨损趋势，并且另外能够省略通常的镀铬工艺。作为用于相对硬的片状金属盘的材料，例如可以使用SS302型的硬质高级钢。

在一个实施例中，各个层叠件通过聚合而连接，例如，通过熔焊，特别是激光熔焊、钎焊或类似连接技术。为此目的，各个层叠件以期望的设置方式彼此堆叠，并且多个焊缝以在层叠件的圆周上分布的方式被施加到如此构造的磁体电枢的外壁。各个层叠件的聚合连接也可以基本上通过粘合结合而实现。

各个层叠件的连接也可以通过力配合和/或形状配合来实现。

根据本发明的另外的方面，每个层叠件具有2至10个朝向层叠件的边缘开放的凹部。关于凹部的数量及其尺寸，基本上必须考虑的是，一方面，必须实现用于计量的流体的流动通过；另一方面，必须保持足够的层叠件面积以便确保各个层叠件的稳定性以及线圈的磁场和磁体电枢之间的充分的磁性相互作用。凹部的数量因此也可以取决于其尺寸。

同样可以想象的是，不是层叠件堆体内的所有层叠件都具有相同数量和/或形状的朝向边缘开放的凹部。然而，必须始终确保的是，为了流体的流动通过，通过所设置的凹部形成至少一个从底部侧延伸通过层叠件堆体到达顶部侧的管道。层压件的凹部可以布置成在层压件的区域上均匀或不均匀地分布。

另外也是这样的情况，即已经堆叠而形成磁体电枢的各个层叠件本身不必强制性地具有相同的形状。因此也可以在层叠件堆体内设置具有相对小面积的层叠件，由此有利地减小了磁体电枢的整体重量。在这种情况下，面积大小的减小例如可以借助于层叠件内的中心凹部而实现，使得层叠件具有相对的圆环形的形式。然而，这里必须始终确保的是，保持足够的材料以便保证层叠件的稳定性并且保证磁性耦合。

以此方式设置的中心凹部也可以在层叠件堆体内进一步变宽，也就是说，中心凹部的直径可以在堆体方向上从一个层叠件到下一个层叠件增加或减小。最后，借助于各个层叠件由不同直径的多个圆环组成也可以实现磁体电枢的重量的减轻，这些圆环借助于辐状连接板连接至彼此，其中，朝向边缘开放的凹部可以基本上设置在任何圆环中。

根据本发明的一个方面，各个层叠件通过从对应的片状金属板冲压而成。

根据本发明的另外的实施例，层叠件可以在层叠件堆体内相对于彼此偏移地设置，使得通过凹部形成从底部侧到顶部侧以连续的方式延伸的至少一个螺旋形管道。螺旋形或螺旋状管道在这里和下文中要被理解为意指管道的轮廓遵循螺旋线或螺旋线的至少一部分。换言之，在本发明的该实施例中，各个层叠件的凹部并未放置在精确重叠的状态，而是叠堆内的连续层叠件被设置成相对于彼此旋转偏移角度α，使得它们的凹部在每种情况中仅部分地重叠，并且通过凹部整体以这种方式形成的管道具有螺旋状构型。

根据本发明的另外的方面，具体说明了一种用于计量流体的喷射阀，该喷射阀包括具有所描述的层叠式磁体电枢的电磁致动装置。

附图说明

下面将在示例性实施例的基础上并且参照附图更详细地描述本发明。在附图中：

图1示意性地示出了根据现有技术的喷射阀的截面图;

图2示出了根据本发明的实施例的磁体电枢的层叠件的平面图;

图3示出了根据本发明的实施例的磁性芯部的层叠式磁体电枢的示意性侧视图。

具体实施方式

图1示出了从现有技术中已知的喷射阀1，诸如，例如用于将燃料喷射到内燃机的进气道或燃烧室中的喷射阀。

喷射阀1具有流体入口端1a和流体出口端1b，并且包括围绕腔体3的阀壳体2。阀针4设置在腔体3内。阀针4能够相对于阀壳体2沿着轴线A位移。阀针4在其面朝喷射阀1的流体出口端1b的端部上具有形式为球体的闭合元件5，阀针4能够利用该闭合元件5容纳在阀座6中。阀座6具有开口7，开口7能够通过阀针4的闭合元件5打开或关闭。如果阀针4移动到其打开开口7的位置处，则用于计量的流体能够通过开口7从喷射阀1排出。如果阀针4位于其关闭开口7的位置，则没有流体能够从喷射阀1排出。

借助于阀弹簧8，阀针4能够被预加载到其关闭开口7的位置中，使得阀针4与其形式为球体的闭合元件5一起被推入阀 座6中并且关闭开口7。为了调节阀弹簧8的所需弹簧应力，校准单元12被设置。

为了将阀针4移动到其打开开口7的位置，喷射阀1具有电磁致动装置，该电磁致动装置包括磁体线圈9和磁体电枢10。磁体线圈9同心地围绕阀壳体2的一部分。作为磁体线圈9的电激励的结果，在磁体线圈9的内部形成磁场，磁场的定向能够额外地借助于极靴11而被影响。由铁磁性材料构成的磁体电枢10在阀壳体2内设置在腔体3中，并且机械地联接到阀针4。所述磁体点数与所述阀针一样或者与所述阀针一起能够在由轴线A预定的移动方向上相对于阀壳体2沿着所述轴线位移。当磁体线圈9被电激励时，由于与线圈中形成的磁场的磁性相互作用，磁体电枢10以及机械联接至其的阀针4在与阀弹簧8的应力相反的喷射阀1的流体入口端1a的方向上移动，并且因此阀座6中的开口7被打开以用于流体的流动通过。

为了闭合喷射阀1，磁体线圈9的电激励结束，并且阀针4被阀弹簧8的弹力再次推入阀座6中。

在图1中，延伸通过磁体电枢10的两个管道13被示出。 所述管道用于流体（在该情况中为燃料）从流体入口端1a的区域通过磁体电枢10流入流体出口端1b的区域。

例如，从现有技术中已知的磁体电枢（例如，图1中的磁体电枢10）通过烧结技术而形成，或者被形成为由杆件车削并且钻削的实体部件。根据本发明的一个方面，相反地规定磁体电枢10被构造为由各个层叠件14构成的层叠式磁体电枢，图2示出了根据本发明的实施例的一个层叠件14。圆形层叠件14通过从对应的片状金属板冲压而获得。

如从图3所示的层叠式磁体电枢10的示例性实施例的侧视图中能够看到，七个层叠件14彼此堆叠以形成所述磁体电枢。 层叠件14以形状配合的方式沿着轴线A彼此相继，使得相继的层叠件14的彼此面对的主表面彼此相邻。

另外，层叠件14借助于激光焊接工艺连接至彼此，其中，为此目的，多个焊缝19以在其圆周上分布的方式被施加到磁体电枢10的外壁上。在激光焊接工艺已经实施之后，层叠件14因此也借助于成品电枢中的焊缝19而聚合连接。焊缝19在轴向方向上延伸穿过多个层叠件14;在目前的情况中，焊缝19平行于轴线A延伸并且将所有层叠件14连接至彼此。

各个层叠件14在每种情况中具有一个中心圆形凹部15，阀针4能够通过该凹部被引导。凹部15在所有层叠件14中相同地定位，使得当各个层叠件14彼此堆叠以便形成磁体电枢10时，用于阀针4的中心容纳管道被形成。阀针4在所述凹部15的区域中连接至层叠件14，由此实现阀针4与磁体电枢10之间的上述机械联接。

因此各个层叠件14在磁体电枢10的移动方向上彼此堆叠，也就是说，层叠件14基本上垂直于主轴线A定向。层叠件14的主表面的表面法线平行于轴线A。

除了中心凹部15之外，图2中所示的层叠件14还具有四个另外的凹部16，这些凹部被设置成均匀地分布在层叠件14的圆周上并且朝向层叠件14的边缘17开放。也就是说，凹部16在径向向外的方向上通向形成边缘17的相应层叠件的圆周表面。

从层叠件14的边缘17出发，凹部16最初具有槽状形式，然后在凹部15的方向上以圆形方式变宽。凹部16首先用于燃料在喷射阀1内的流动通过，但是它们其次还具有抑制或者至少减小由于磁体线圈9中的磁场的积聚和消耗而在磁体电枢10的层叠件14中感应产生的涡流的功能。

可以以各种方式实现各个层叠件14的堆叠以便形成层叠式磁体电枢10。因此，相同的层叠件14可以彼此堆叠以使得它们的凹部16全部重叠。以此方式，在层叠件堆体内，凹部16形成四个管道18，管道18平行于由凹部15形成的中心管道而延伸通过磁体电枢10。这种堆叠由图3的侧视图示出。然而，层叠件14的堆叠也可以被实现成使得两个连续的层叠件14被设置成在每种情况下相对于彼此关于它们的凹部16略微偏移。这里，偏移设置应该被理解为意指堆体内的一个层叠件14被设置成相对于前一个层叠件14旋转一旋转角度α。示例性的旋转角度α在图2中示出。另外，通过示例的方式，对于一个凹部16，用虚线示出了由于旋转通过该角度α而位移的相邻层叠件14中的对应凹部160的位置。

由各个旋转相互偏移的凹部16,160形成的管道18然后以相对螺旋形的方式延伸通过磁体电枢10。这里必须考虑的是，旋转角度α必须始终被选择成使得连续的层叠件14的凹部16至少具有足够大以用于燃料的流动通过的重叠部。

Claims (10)

1.一种用于电磁致动装置的层叠式磁体电枢（10），其中，所述磁体电枢（10）能够沿轴线A在移动方向上位移，所述磁体电枢（10）包括多个相互连接的层叠件（14），其特征在于，所述层叠件（14）垂直于所述轴线A定向并且在所述磁体电枢（10）的移动方向上堆叠以便形成具有底部侧和顶部侧的层叠件堆体，并且其特征在于，所述层叠件（14）具有至少一个凹部（16），所述凹部（16）朝向所述层叠件（14）的边缘（17）开放，其中，所述层叠件（14）设置在所述层叠件堆体内以使得借助于所述凹部（16）形成至少一个管道（18），所述至少一个管道（18）从所述底部侧延伸通过所述层叠件堆体到达所述顶部侧。

2.根据权利要求1所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述至少一个凹部（16）具有槽状形式。

3.根据权利要求1所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述至少一个凹部（16）具有圆形形式，或者所述至少一个凹部（16）从所述层叠件（14）的所述边缘（17）开始初始地以槽状形式径向地向内延伸并且随后以圆形形式变宽。

4.根据权利要求1至3所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，5至15个（包括端点）层叠件（14）堆叠形成所述层叠件堆体。

5.根据权利要求1至4所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述层叠件堆体在所述顶部侧和/或所述底部侧上具有片状金属盘，所述片状金属盘由具有比所述层叠件（14）更大的硬度的材料制成。

6.根据权利要求1至5所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述层叠件（14）以聚合和/或力配合和/或形状配合的方式连接至彼此以便形成所述层叠件堆体。

7.根据权利要求1至6所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，每个层叠件（14）具有2至10个（包括端点）凹部（16），所述凹部（16）朝向所述层叠件（14）的所述边缘（17）开放。

8.根据权利要求1至7所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述层叠件（14）由片状金属板通过冲压获得。

9.根据权利要求1至8所述的层叠式磁体电枢（10），其特征在于，所述层叠件（14）在所述层叠件堆体内相对于彼此偏移设置，使得通过所述凹部（16）形成至少一个连续的螺旋形管道（18）。

10.一种用于计量流体的喷射阀（1），所述喷射阀（1）包括具有根据权利要求1至9所述的层叠式磁体电枢（10）的电磁致动装置。