DE3445721A1

DE3445721A1 - Magnetventil

Info

Publication number: DE3445721A1
Application number: DE19843445721
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki Chiyoda; Takeo Kushida; Keiichi Higashimatsuyama Saitama Yamada
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1985-07-04
Also published as: JPS60129483A; GB2153907A; GB8430978D0

Description

Anwaltsakte: 33 872

Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, und betrifft insbesondere ein Magnetventil mit einem Ein-Aus-Schalter, welcher durch ein Ventil und einen zugeordneten Ventilsitz

gebildet ist.
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Um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches den öffnungs-/Schließzustand einer Ventilvorrichtung anzeigt, werden bisher in großem Umfang Ma'gnetventile verwendet, in welchen ein Ein-Aus-Schalter durch ein Ventil und den zugeordneten Ventilsitz gebildet ist. Ein solches Magnetventil wird beispielsweise benötigt, um eine Magnetventil-Ansteuerschaltung zu bilden, in welcher der an das Magnetventil angelegte Ansteuerimpuls entsprechend dem Zeitpunkt des öffens/ Schließens des Magnetventils korrigiert wird, um den öffnungs-/Schließzeitpunkt des Magnetventils mit einem Sollzeitpunkt in Übereinstimmung zu bringen.

Als eine solche Ventilvorrichtung ist beispielsweise in der US-PS 4.111 178 (entsprechend der DE-OS 2 743 447) ein Kraftstoffeinspritzventil beschrieben, in welchem ein mechanischer Schalter durch ein Nadelventil und einen Düsenkörper gebildet ist, um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches den Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzbeginns und des Einspritzendes entsprechend der Bewegung des Nadelventils anzuzeigen. In dem beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil sind ein Düsenkörper und ein Nadelventil, das sich glatt in einer Führungsbohrung in dem Düsenkörper bewegt, aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, und die Außenfläche des Nadelventils ist mit einer keramisch isolierenden Schutzschicht mit einer Dicke zwischen etwa 0,2μ und 0,3μ oder mit einer Isolierschicht bedeckt, welche durch Aufdampfen von Aluminiumoxid gebildet ist.

1 Wenn jedoch die dünne keramische Schicht als Isolierschicht verwendet wird, ist die Haltbarkeit unzureichend, und wenn die durch Aufdampfen von Aluminiumoxid gebildete Isolierschicht verwendet wird, schält sich die Isolierschicht leicht von der Außenfläche des Nadelventils ab. In beiden Fällen ist folglich eine sichere Benutzung über längere Zeitabschnitte nicht möglich.

Durch die Erfindung soll daher ein Magnetventil mit einem Ein-Aus-Schalter geschaffen werden, welcher durch ein Ventil und einen zugeordneten Ventilsitz gebildet ist, wobei der isolierte Zustand zwischen dem Ventil und der Führungsfläche des Teils zum Führen des Ventils in einem dauerhaften und haltbaren Zustand über einen langen Zeitabschnitt erhalten 15werden kann. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Magnetventil durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Isolierschicht dadurch ausgebildet werden, daß die Außenfläche des Ventils einem Isolierverfahren unterzogen wird, bei welchem das galvanische Abscheideverfahren (ionplating method) angewendet wird. Wenn eine Isolierschicht

25aus SiO₅ u.a. auf der Außenfläche des Ventils mittels des galvanischen Abscheideverfahrens ausgebildet ist,da das ionisierte Material infolge der angelegten Spannung mit hoher kinetischer Energie mit dem Ventil verbunden ist, wird die Isolierschicht mit einer hohen Konzentration ausgebildet

30und ist fest mit dem Grundmetall, nämlich dem Ventil.verbunden. Folglich hat die Isolierschicht eine hohe Lebensdauer und behält ihre Isolierwirkung über lange Zeit bei. Ferner kann durch das galvanische Abscheideverfahren die Dicke der Isolierschicht verhältnismäßig leicht gesteuert werden, in-

35dem der Pegel der angelegten Spannung und die Dauer eingestellt wird, über welche die Spannung angelegt wird, so daß die Qualität der Isolierschicht ohne Schwierigkeit zuverlässig

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gesteuert werden kann. Im Ergebnis kann daher das Ventil mit einer hohen Maßhaltigkeit hergestellt werden.

Die Isolierschicht kann auch als eine keramische Hülse ausgebildet werden, welche auf der Oberfläche des Ventils sitzt, oder sie kann auf der Oberfläche des Ventils mit Hilfe eines Isolierharzes mit einer hohen Haltbarkeit ausgebildet werden. Beispielsweise kann als ein solches Harz Poljphenylensulfid (PPS) verwendet werden.

Da gemäß der Erfindung eine Isolierschicht aus einem Isoliermaterial mit einer hohen Haltbarkeit auf der Außenfläche des Ventils vorgesehen ist, kann ein Magnetventil erhalten werden, das bei einer langen Lebensdauer einen hochzuverlässigen Schalter aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Magnetventils

gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivisehe Ansicht eines Ventils und einer zuge

ordneten Isolierschicht für das Magnetventil der Fig. 1 und

Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines weiteren Ventils und einer zugeordneten Iso

lierschicht für das Magnetventil in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Magnetventils gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Magnetventil 1 weist einen unteren Gehäuseteil 2, ein Ventil 3 aus einem leitenden Material, wie Stahl, und einen Antriebs- bzw. Ansteuerabschnitt 4 auf, welcher fest an dem

unteren Gehäuseteil 2 angebracht ist und elektromagnetisch .das Ventil 3 antreibt. In dem unteren Gehäuseteil 3, welcher aus einem leitenden Material hergestellt ist, sind ein Ventilsitz 5, auf welchem das Ventil 3 sitzt, eine Auslaß-Öffnung 7, welche über den Ventilsitz 5 mit einer Kammer 6 in Verbindung steht, und eine Einlaßöffnung 8 ausgebildet, welche mit der Kammer 6 in Verbindung steht.

Eine oberer Gehäuseteil 9 des Antriebsabschnitts 4 ist mit dem unteren Gehäuseteil 3 durch eine (nicht dargestellte) Befestigungseinrichtung verbunden, und durch einen dazwischen vorgesehenen O-Ring 10 ist ein flüssigkeitsdichter Zustand zwischen dem oberen und untere,n Gehäuseteil 2 bzw. 9 erhalten; hierdurch ist dann ein Gehäuse 30 des Magnetventils 1 gebildet. Eine Magnetwicklung 12, welche auf einen Spulenkörper

11 gewickelt ist, ist in dem oberen Gehäuseteil 9 gehaltert, und das Ventil 3 ist verschiebbar gehalten und durch ein zylindrisches Führungsteil 13 geführt, welches aus einem nichtmagnetischen Metall, wie Messing, hergestellt ist und in dem mittleren Teil des Spulenkörpers 11 angeordnet ist.

Eine Elektrode 15 ist durch eine Isolierbuchse 12 in den oberen Endteil des oberen Gehäuseteils 9 eingesetzt. Ein Ende der Elektrode 15 ist mit einem Leitungsdraht 16 verbunden, und das andere Ende der Elektrode 15 liegt an einer Dehnungsschraubenfeder 17 an, welche in einem konkaven Teil 3b des Ventils 3 aufgenommen ist. Das Ventil 3 wird durch die Schraubenfeder 17 nach unten gedrückt, und der kegelförmige Teil 3a des Ventils. 3 wird an den Ventilsitz 5 gedrückt, wenn kein Ansteuerstrom durch die Magnetwicklung

12 fließt, um das Magnetventil 1 zu schließen. Wenn dagegen der Ansteuerstrom hindurchfließt und die Magnetwicklung 12 erregt, wirkt die elektromagnetische Kraft auf das Ventil 3, wodurch dieses dann entgegen der Kraft der Schraubenfeder 17 nach oben bewegt wird. Folglich wird dann der kegelförmige Teil 3a des Ventils 3 von dem Ventilsitz 5 getrennt, und das Magnetventil 1 wird geöffnet.

Da sowohl das Ventil 3 als auch die Schraubenfeder 17 aus elektrisch leitenden bzw. leitfähigen Materialien hergestellt sind/ kann durch die Schraubenfeder 17 ein elektrischer Kontakt zwischen dem Ventil 3 und der Elektrode 15 aufrecht erhalten werden.

Um mittels des Ventils 3 und des Ventilsitzes 5 einen Schalter zu bilden, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß, wenn das Magnetventil 1 schließt, das Ventil 3 an dem Magnetsitz 5 in Anlage kommt, und wenn es öffnet, das Ventil 3 von dem Ventilsitz 5 trennt, ist eine Isolierschicht 18 an der zylindrischen Außenfläche 3c des Ventils 3 ausgebildet, um einen nichtleitenden Zustand zwischen dem Ventil 3 und der Führungsoberfläche 13a des Führungsteils 13 zu schaffen, welches mit dem oberen Gehäuseteil 9 elektrisch verbunden ist.

Wenn folglich die Isolierschicht 18 auf der Außenfläche 3c des Ventils 3 ausgebildet ist, um den elektrisch nichtleitenden Zustand zwischen dem Führungsteil 13 und dem Ventil 3 zu schaffen, kann der nichtleitende Zustand zwischen dem Ventil 3 und dem oberen Gehäuseteil 9 auch geschaffen werden, wenn das Magnetventil 1 geöffnet ist, so daß dann das Ventil 3 von dem Ventilsitz 5 getrennt ist. Somit ist der untere Gehäuseteil 2 elektrisch von dem Leitungsdraht 16 getrennt, wenn das Magnetventil 1 offen ist. Dagegen ist der untere Gehäuseteil 2 elektrisch mit dem Leitungsdraht 16 verbunden, wenn das Magnetventil 1 geschlossen ist. Das heißt, durch das Ventil 3 und den zugeordneten Ventilsitz 5 ist ein Schalter gebildet, welcher entsprechend dem offenen oder geschlossenen Zustand des Magnetventils 1 an- oder ausgeschaltet ist.

In der dargestellten Ausführungsform ist einFlanschteil 14a an dem unteren Endteil der Isolierhülse 14 ausgebildet, um zu verhindern, daß die obere Endfläche des Ventils 3 mit dem oberen Gehäuseteil 9 in Kontakt kommt, wenn das Ventil 3

■ —δι zur Zeit einer Erregung des Magnetventils 14 angehoben wird. Andererseits kann natürlich«auch eine Isolierschicht an der oberen Endfläche 3d des Ventils 3 vorgesehen werden.

Die Isolierschicht 18 kann dadurch ausgebildet werden, daß beispielsweise mittels des galvanischen Abscheideverfahrens/ welche eine Art eines physikalischen AufdampfVerfahrens ist, eine Schicht SiO₂ auf der Außenfläche 3c aufgebracht werden. Wenn das galvanische Abscheideverfahren angewendet wird, um die Außenfläche 3c des Ventils 3 mit einem Isoliermaterial, wie SiO_, Al₃O₃ u.a. zu beschichten, wird die Isolierschicht 18 mit einer hohen Dichtigkeit oder Konzentration ausgebildet und ist fest mit dem Ventil 3 verbunden. Folglich hat die Isolierschicht 18 eine hohe Haltbarkeit und· ihre Isolierwirkung bleibt über einen langen Zeitraum erhalten.

Als Material für die Isolierschicht 18 sind anstelle von SiO₂ oder Al₃O-. auch Isoliermaterialien, wie Ta₃O-, Si-N., AlN, ZrO₃ verwendbar.

Um ein elektrisches Signal zu erhalten, das die Zeit anzeigt, bei welcher das Magnetventil 1 geöffnet oder geschlossen wird, wird der untere Gehäuseteil 2 geerdet, und der Leitungsdraht 16 wird über einen Widerstand 31 mit einer Spannungsquelle 3 2 verbunden. Bei dieser Schaltungsanordnung wird ein Spannungssignal an dem Widerstand 31 nur dann erzeugt, wenn das Ventil 3 auf dem Ventilsitz 5 aufsitzt. Das heißt, da das Ventil 3 und der Ventilsitz 5 einen Ein-Aus-Schalter bilden, welcher geschlossen ist, wenn das Magnetventil 1 geschlossen ist, fließt der Strom von der Spannungsquelle 32 über den Widerstand 31, und ein Spannungsabfall vorbestimmter Größe entsteht an dem Widerstand 31. Andererseits wird die elektrische Verbindung zwischen dem Ventil 3 und dem Ventilsitz 5, das heißt zwischen dem Ventil 5 und dem unteren Gehäuseteil 2 unterbrochen, wenn das Magnetventil 1 durch die Erregung der Magnetwicklung 11 geöffent ist und der Stromfluß über den Widerstand 31

— ΟΙ null wird, so daß die Spannung an dem Widerstand 31 ebenfalls null wird. Folglich kann sowohl der offene als auch der geschlossene Zustand des Magnetventils 1 aus der Spannung an dem Widerstand 31 festgestellt werden.

Die Isolierschicht 18 kann stattdessen durch das durch Hochfrequenz erregte, galvanische Abscheideverfahren, durch das Cluster-Ionenstrahlverfahren, durch das Auswahlstrahl-Schmelzverfahren, durch das Hohlkathodenverfahren u.a. ausgebildet werden. Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Isolierschicht 1 durch das galvanische Abscheideverfahren gebildet ist, kann stattdessen die Isolierschicht 18 durch Einbauen bzw.. Einbringen einer keramischen Hülse oder Buchse auf dem Ventil 3 geschaffen werden.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung.der Isolierschicht für das Ventil 3 dargestellt, In diesem Fall ist die Isolierschicht, um die elektrische Isolierung zwischen dem Ventil 3 und dem Führungsteil 13 herzustellen, durch eine zylindrische keramische Hülse oder Buchse 41 gebildet, welche auf der Außenfläche des Teils des Ventils 3 mit dem großen Durchmesser sitzt und an diesem beispielsweise mittels eines entsprechenden Klebstoffs befestigt ist. Wenn die keramische Hülse oder Buchse 41 anstelle der Isolierschicht 18 der Fig. 3 als Isolierschicht verwendet wird, ist die Ausbildung der Isolierschicht an dem Ventil 3 leichter gemacht.ein Verschleiß der Isolierschicht ist gemindert, und es kann eine ausreichende Glätte zwischen dem Führungsteil 13 und der keramischen Hülse oder Buchse 41 erhalten werden.

Da die keramische Buchse oder Hülse 41 erheblich dicker ist als eine reine keramische Schicht, hat sie eine ausgezeichnete Haltbarkeit, so daß die Zuverlässigkeit des Isolierteils beträchtlich verbessert ist und dessen Lebensdauer extrem lang wird.

In Fig. 3 ist noch eine weitere Abwandlung der Isolier-

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-ιοί schicht für das Ventil 3 der Fig. 1 dargestellt. Eine Isolierschicht 43 aus einem hoehdauerhaften Isolierharz bildet an der Außenfläche 3c des Ventils 3 eine Einheit/ wie in Fig. 3 dargestellt ist, um die Außenfläche 3c des Teils des Ventils 3 mit dem großen Durchmesser bezüglich der Führungsfläche 13a des Führungsteils 13 zu isolieren. Vertiefungen

21 und 22 sind im mittleren Teil des Teils des Ventils 3 mit dem großen Durchmesser festgelegt. Wenn folglich die Isolierschicht 43 integriert an dem Ventil 3 ausgebildet wird, ist sie nicht nur an der äußeren Fläche 3c des Ventils 3 ausgebildet, sondern dringt auch in die Vertiefungen 21 und

22 ein. Im Ergebnis ist dann die Isolierschicht 43 vollständig in dem Ventil 3 in der, Weise integriert, daß sie sich nicht um das Ventil 3 herum bewegen kann. Als Isolierharz für das Isolierteil 43 kann beispielsweise ein Harz mit einer hohen Haltbarkeit, wie Polyphenylensulfid (PPS), verwendet werden.

Wenn die Isolierschicht aus einem Isolierharz, wie PoIyphenylensulfid hergestellt ist, erfährtsie nur einen geringen Verschleiß und schafft eine ausreichende Glätte bei einer Bewegung zwischen dem Ventil 3 und dem Führungsteil

Ende der Beschreibung
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Claims

BERG · STA.PF: · SCHWABE -.-SANDMAIR ' PAIiNTANWAkTE : ~' MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 3 4 4-5721 Anwaltsakte: 33 872 ■1||fft Diesel Kiki Ca, Ltd. Tokyo /Japan Magnetventil , Patentansprüche

1. Magnetventil, gekennzeichnet durch ein Ventil (3) aus einem leitenden Material; durch ein leitendes Gehäuse (2,4) mit einer Führungseinrichtung zum Führen des Ventils (3) und mit einem dem Ventil (3) zugeordneten Ventilsitz (5), und durch eine Isolierschicht (18), welche zwischen dem Ventil (3) und der Führungseinrichtung (13) vorgesehen ist, um so einen^Schalter zu bilden, welcher eingeschaltet ist, wenn das Ventil (3) auf dem Ventilsitz (5) aufsitzt, und welcher ausgeschaltet ist, wenn das Ventil (3) von dem Ventilsitz (5) getrennt ist, wobei die Isolierschicht (18) aus einem hochhaltbaren und dauerhaften Isoliermaterial hergestellt ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (18) auf der Außenfläche (3c) des Ventils (3) durch ein physikalisches Bedampfungsverfahren ausgebildet ist.

VIl/XX/Ktz - 2 -

• (089) 98 82 72 - 74 Telex: 5 24 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700 202 70)

Telegramme (cable): Telekopierer: (089)983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

BERGSTAPFPATENT München Kalie lnfotec 6350 Gr. Il + III Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

O 4 4 O / I -2-

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das physikalische Bedampfungsverfahren ein galvanisches Abscheideverfahren ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) aus Stahl hergestellt ist, und daß eine SiO^-Schicht auf der Außenfläche des Ventils (3) durch ein galvanisches Abscheideverfahren ausgebildet ist.
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5. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht eine keramische Hülse oder Buchse (41) ist, welche auf der Außenfläche des Ventils (3) sitzt.

6. Magnetventil nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus einem hochhaltbaren und dauerhaften Isolierharz (43) gebildet ist.

7. Magnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierharz (43) fest integriert mit dem Ventil (3) auf dessen Außenfläche ausgebildet ist.

8. Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η 25z e i c h η e t, daß zumindest ein konkaver Teil (21,22) zum Aufnehmen eines Teils des Isolierharzes (43). wenn das Isolierharz (41) auf die Außenfläche des Ventils (3) aufgebracht ist, an der Außenfläche dee Ventils (3) .vorgesehen ist, wodurch verhindert ist, daß. sich die Isolierschicht auf der Außenfläche 30des' Ventils bewegt.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Isolierharz Polyphenylensulfid (PPS) ist.