DE3506978A1

DE3506978A1 - Ventileinheit

Info

Publication number: DE3506978A1
Application number: DE19853506978
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiko Higashimatsuyama Saitama Abe
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1985-09-12
Also published as: JPH0312663B2; GB2154658B; JPS60182351A; DE3506978C2; GB2154658A; KR850006598A; KR900008966B1; US4784178A; GB8505041D0

Description

Anwaltsakte: 34 270

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit und speziell eine Ventileinheit mit einem EIN-AUS-Schalter, der aus einem Ventil und einem zugeordneten Ventilsitz besteht.

Gemäß dem Stand der Technik sind Ventileinheiten, bei denen ein EIN-AUS-Schalter aus einem Ventil und einem zugeordneten Ventilsitz bestehen, um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches den Öffnungs/Schließzustand einer Ventileinheit angibt, weit verbreitet. Eine derartige Ventileinheit wird beispielsweise dafür benötigt, um eine Ventileinheit-Treiberschaltung zu bilden, bei welcher der der Ventileinheit zugeführte Treiberimpuls abhängig von der Zeitsteuerung des Öffnens/Schließens der Ventileinheit korrigiert wird, um dadurch die Offen/Schließ-Zeitsteuerung der Ventileinheit mit einer Ziel-Zeitsteuerung koinzident zu machen. Eine derartige Ventileinheit wird auch zur Bildung eines Brennstoffeinspritzventils benötigt, welche ein elektrisches Signal erzeugen kann, das die Einspritz-Zeitsteuerung des Brennstoffs angibt.

Eine derartige Ventileinheit ist beispielsweise in der US-PS 41 11 178 (entspricht der DE-OS 27 48 447) als Brennstoffeinspritzventil beschrieben, bei welchem ein mechanischer Schalter aus einem Nadelventil und einem Düsenkörper gebildet ist, um ein elektrisches Signal zu erhalten, welches die Zeitsteuerung des Anfangs der Brennstoffeinspritzung und die Zeitsteuerung des

Endes der Brennstoffeinspritzung abhängig von der Bewegung des Nadelventils angibt. Bei dem genannten Brennstoffeinspritzventil sind ein Düsenkörper und ein Nadelventil, wobei das Nadelventil weich und glatt in der Führungsöffnung des Düsenkörpers bewegbar ist, aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und die Außenfläche des Nadelventils ist mit einem isolierenden keramischen Film mit einer Dicke zwischen ca.0,2 /am und 0,3 /um bedeckt oder mit einem Isolierfilm bedeckt, der durch Kathodenzerstäubung von Aluminiumoxid hergestellt wird.

Wenn jedoch der dünne Keramikfilm als Isolierfilm verwendet wird, so ist dessen Haltbarkeit nicht ausreichend und wenn ein Isolierfilm verwendet wird, der durch Kathodenzerstäubung von Aluminiumoxid gebildet wird, als Isolierfilm verwendet wird, besteht die Gefahr des Abschälens von der Außenfläche des Nadelventils. In beiden Fällen ist demzufolge die Verwendung der Ventileinheit über längere Zeitperioden ausgeschlossen.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine verbesserte Ventileinheit mit einem EIN-AUS-Schalter geschaffen werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ventileinheit mit einem EIN-AUS-Schalter zu schaffen, die aus einem Ventil und einem zugeordneten Ventilsitz besteht, bei welcher der Isolierzustand zwischen Ventil und Führungsfläche des Teiles zur Führung des Ventils über eine lange Zeitperiode mit hoher Haltbarkeit in stabilem Zustand gehalten werden kann.

Gemäß einem Merkmal nach der vorliegenden Erfindung wird eine Ventileinheit mit einem Schalter geschaffen, die ein elektrisch leitendes Ventil enthält, das verschiebbar innerhalb der Führungsöffnung angeordnet ist, die in einem elektrisch leitenden Teil gebildet ist, wobei eine Schicht auf der Umfangsflache des Ventils ausgebildet ist, um einen elektrisch isolierten

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Zustand zwischen dem Ventil und dem genannten Teil aufrecht zu erhalten, so daß dadurch ein Schalter gebildet wird, um elektrisch das genannte Teil und das Ventil miteinander zu verbinden, wenn das Ventil zum Anschlag an einen zugeordneten Ventilsitz gebracht wird, der in dem genannten Teil ausgebildet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht aus einer Verbindung hergestellt ist, die dadurch erhalten wird, indem ein spezifisches Metall mit einem Reaktionsgas zur Reaktion gebracht wird, wobei diese Schicht durch ein physikalisches Aufdampfverfahren wie ein Ionenbeschichtungsverfahren in solcher Weise hergestellt wird, daß der elektrische Widerstand der Schicht progressiv von der Innenfläche, die am dichtesten beim Ventil liegt zur Außenfläche hin zunimmt, welche dazu bestimmt ist, eine Berührung mit der Wand der Führungsöffnung oder Führungsbohrung herzustellen.

Die genannte Schicht kann unmittelbar durch ein physikalisches Aufdampfverfahren hergestellt werden, wobei ein ionisiertes Metall wie beispielsweise Zr, Cr oder Al, welches von einer Verdampfungsquelle verdampft wird, mit einem Reaktionsgas zur Reaktion gebracht wird, wie beispielsweise mit O„, N~ oder C^H„, wobei sich die resultierende Verbindung dann auf der Fläche des Ventils niederschlägt. Speziell kann dieses Ionenauftragsverfahren oder Ionenaufplattierungsverfahren derart durchgeführt werden, indem allmählich die Konzentration des Reaktionsgases erhöht wird, um dadurch eine Schicht mit allmählich zunehmendem elektrischen Widerstand auszubilden.

Wenn beispielsweise Zirkon (Zr) als Metall verwendet wird, und O als Reaktionsgas verwendet wird, läßt sich die genannte Schicht wie folgt herstellen. Das Ventil bzw. Ventilteil wird in einer Verdampfungskammer angeordnet, die dann vor der Ausbildung der Schicht evakuiert wird. Als nächstes wird dann entsprechend dem Ionenaufplattierungsverfahren Zr verdampft und

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es werden die resultierenden Zr Ionen auf dem Ventilteil niedergeschlagen, um dadurch eine Metall-(Zr) Zone zu bilden. Anschließend wird dann in die Kammer O~ eingeleitet und zwar derart, daß allmählich die Konzentration von O_? in der Kammer in einer vorgeschriebenen Folge erhöht wird. Als Ergebnis wird eine Übergangszone mit sich allmählich ändernder Zusammensetzung gebildet, die sich von einer nicht- stöchiometrischen Zusammensetzung, die sich als ZrO„_ bezeichnen läßt, bis zu einer

stöchiometrischen Zusammensetzung ZrCL· an der Außenfläche ändert, Die Menge des Sauerstoffs der genannten Schicht nimmt somit von der Ventilseite her zu, d.h. also von der Innenseite her zur Führungsöffnung oder Fuhrungsbohrungsseite, d.h. der Außenfläche hin zu.

Die Zone auf der Ventilseite, die keinen oder nur wenig Sauerstoff enthält haftet sehr fest an dem Metall des Ventils bzw. Ventilteil. Als Ergebnis wird somit eine ausgezeichnete Verbindung bzw. Hafteigenschaft zwischen der filmartigen Schicht, die als Isolierschicht wirkt, und dem Ventilteil realisiert.

Da andererseits die Außenfläche der genannten Schicht aus einem harten Isoliermaterial besteht, ergibt sich auch eine elektrische Isolation zwischen dem genannten Teil und dem Ventilteil in ausreichender Weise. Es ist somit möglich, eine Schicht herzustellen, die sowohl ausgezeichnete Isoliereigenschaft und elektrischen Widerstand als auch verschleißfest ist und widerstandsfähig gegen ein Abschälen ist.

Die Schicht kann durch das herkömmliche Ionenauftragsverfahren bzw. Ionengalvanisierungsverfahren (ion-plating method) hergestellt werden, welches lediglich derart abgewandelt wird, daß ("lie Konzentration des Reaktionsgases gesteuert wird, so daß es dadurch einfach wird, eine Schicht herzustellen, die eine

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ausgezeichnete Härte und Haltbarkeit besitzt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche die Zusammensetzung der Schicht wiedergibt, die auf dem Ventil bzw. Ventilteil ausgebildet wird, welches in Fig.1 gezeigt ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer lonenbehandlung oder BeSchichtungseinheit, um die in Fig.1 gezeigte Schicht herzustellen; und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem Düsenhalter 2, einem plattenförmigen Teil 3 und einer Düse 4, die in eine hülsenförmige Mutter 5 eingeschraubt sind. Die Düse 4 besteht aus einem Düsenteil 6 und einem Nadelventil 8, welches in einer Führungsöffnung 7 angeordnet ist, so daß sie glatt und behinderungsfrei in dieser verschiebbar ist. Ein konisches Teil 9, welches als Ventilteil dient, ist am Endabschnitt des Nadelventils 8 ausgebildet und ferner ist ein Ventilsitz 10, dessen Gestalt dem konischen Teil 9 angepaßt ist, in dem Düsenteil 6 ausgebildet. In dem Düsenteil 6 ist ferner eine Kammer ausgebildet nahe dem Ventilsitz 10 und die Kammer 11 steht strömungsmäßig mit einem Brennstoffkanal 12 in Verbindung.

Das Nadelventil 8 ist aus Stahl hergestellt und ist elektrisch mit einem leitenden Federsitz 14 über einen leitenden Stift

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verbunden, wenn sich das Brennstoffeinspritzventil 1 in der geschlossenen Stellung befindet.

In einer Federkammer 15, die in dem Düsenhalter 2 ausgebildet ist, ist eine Schraubenfeder 16 angeordnet und ein Endabschnitt der Schraubenfeder 16 wird durch einen Schulterabschnitt 20 über ein scheibenförmiges Teil 19 abgestützt, wobei der Schulterabschnitt in der Federkammer 15 ausgebildet ist und wobei der scheibenförmige Abschnitt am unteren Ende einer Elektrode 18 ausgebildet ist, die durch eine Isolierhülse 17 ragt und in Form eines Press-Sitzes festgehalten ist, während das andere Ende der Schraubenfeder 16 durch den Federsitz 14 abgestützt wird. Die Isolierhülse 17 ist zu dem Zweck vorgesehen, den leitenden Düsenhalter 2 gegenüber der Elektrode 18 elektrisch zu isolieren und kann in eine Öffnung 21 des Düsenhalters 2 in einem engen Sitz oder mit einem gewissen Spielraum eingesetzt werden. Mit 22 und 23 sind O-Ringe bezeichnet, um dadurch einen öldichten Zustand aufrecht zu erhalten.

Die Schraubenfeder 16 ist ferner aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Stahl hergestellt, so daß die Elektrode 18 und das Nadelventil 8 in einen elektrischen Verbindungszustand über den Stift 13, den Federsitz 14 und die Schraubenfeder 16 gelangen. Um zu verhindern, daß die Schraubenfeder 16 einen elektrischen Kontakt mit dem Düsenhalter 2 erreicht, ist eine Isolierhülse 24 vorgesehen, die speziell bei einem kleinen Brennstoffeinspritzventil erforderlich ist und zwar aufgrund des geringen Abstandes zwischen der Schraubenfeder und der Wandfläche der Federkammer 15. Das Düsenteil 6, das plattenförmige Teil 3, die hülsenförmige Mutter 5 und der Düsenhalter 2 sind ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt.

Um eine elektrische Isolation zwischen der Außenfläche 8a des

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Abschnitts des Nadelventils 8 mit dem größeren Durchmesser und der Innenfläche der Führungsöffnung oder der Führungsbohrung des Düsenteiles 6 aufrecht zu erhalten, ist das Nadelventil 8 mit einer dünnen Schicht 26 beschichtet, die mit Hilfe des Ionenauftragsverfahrens bzw. IonenaufdampfVerfahrens hergestellt werden kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Schicht 26 aus einer Zusammensetzung, die mit ZrCL· wiedergegeben werden kann, wobei sich χ von Null in der Nähe der Außenfläche bis auf 2 in der Nähe des Nadelventils 8 ändert. Mit anderen Worten ist die Schicht 26 aus Zirkondioxid (ZrO₂) in der Nähe der Außenfläche hergestellt, besteht aus einer Zr Verbindung, deren Sauerstoffgehalt θ nach innen hin zum Zwischenbereich allmählich abnimmt, und besteht rein aus Zr in der Nähe des Nadelventils 8. Dies ist in Fig.2 graphisch dargestellt, wobei Fig. 2 eine Schicht 26 betrifft, die im Bereich I nur aus Metall (Zr) besteht, also von t = O an der Fläche des Nadelventils bis t = t₁, und die aus ZrO₂ in der Zone II besteht, also von t = t„ bis t = t an der Außenfläche.

Zwischen den Zonen I und II befindet sich eine Übergangszone III, die definiert ist durch t.< t;t,. In der Zone III ist die

Schicht 26 aus einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung zusammengesetzt, die wiedergegeben werden kann durch ZrO₀_ , wobei sich χ von 2 bis 0 ändert. Als Ergebnis wird der elektrische Widerstand der Schicht 26 progressiv mit zunehmendem Abstand vom Nadelventil 8 höher und zwar mit zunehmender Nähe bzw. Annäherung zur Wand der Führungsöffnung 7.

Wenn die Schicht 26 so ausgebildet ist, daß sie die in Fig.2 veranschaulichte Struktur hat, so haftet der Bereich I, d.h. also der Metallbereich oder die Metallschicht fest an dem Metall des

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Nadelventils 8, während jedoch eine hohe Isolation zwischen dem Nadelventil 8 und dem Düsenteil 6 erreicht wird und auch ein ausgezeichneter Widerstand gegenüber einem Abrieb durch die Zone II garantiert werden, d.h. also der ZrO~-Zone. Darüber hinaus sind die Zonen I und II, die von unterschiedlicher Natur sind, fest über die Übergangszone III miteinander verbunden. Demzufolge hat die gesamte Schicht 26 als ganzes gesehen einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber einer Abschälung und gegenüber einem Abrieb, so daß also erfindungsgemäß ein Brennstoffeinspritzventil realisiert werden kann, welches einen Schalter mit ausgezeichneter Haltbarkeit enthält.

Es soll nun im folgenden unter Hinweis auf Fig.3 ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht 26 mit der Querschnittsstruktur nach Fig.2 auf der Fläche des Nadelventils 8 beschrieben werden.

Hierzu wird das Nadelventil 8 in eine Vakuumkammer 31 gelegt und wird über einen Schalter SW mit dem negativen Pol bzw. Elektrode einer hohen Gleichspannungsquelle 32 verbunden. Es wird eine Verdampfungsquelle bzw.Verdampfungsgefäß 34 in eine Zwischenwand 33 eingesetzt und wird mit dem positiven Pol bzw. Elektrode der hohen Gleichspannungsquelle 32 verbunden. In dem Verdampfungsgefäß 34 ist eine Menge von Zr angeordnet, die durch Beschüß mit Elektronen von einer Elektronenkanone 35 geschmolzen und verdampft wird. Die Kammer 31 wird evakuiert und wird auf einem vorgeschriebenen Vakuumdruck mit Hilfe einer Vakuumpumpe gehalten.

Nach dem Erreichen des vorgeschriebenen Vakuumwertes innerhalb der Vakuumkammer 31 wird Ar Gas von einem Zylinder 40 über ein Ventil 39 eingeleitet. Es wird dann der Schalter SW geschlossen, um die Gleichspannung zwischen dem Nadelventil 8 und dem Verdampfungsgefäß 34 anzulegen, wodurch sich eine Glimmentladung zur Reinigung des Inneren der Kammer 31 einstellt. Nach der Beendigung

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des Reinigungsvorganges wird das Zr verdampft und die resultierenden Zr Ionen werden auf der Fläche des Nadelventils 8 mit Hilfe einer hohen negativen Spannung niedergeschlagen,die zu diesem Zeitpunkt an das Nadelventil 8 angelegt wird.

Als Ergebnis wird dann die Zone oder Bereich I ausgebildet. Obwohl dies nicht veranschaulicht ist, kann auch eine Ionisierung des Zr mit Hilfe eines Hochfrequenzverfahrens oder eines thermionischen Verfahrens erreicht werden. Wenn die Zone I in der vorgeschriebenen Dicke ausgebildet wurde, wird ein Ventil 37 geöffnet und es wird dann Sauerstoff (das Reaktionsgas) allmählich in die Vakuumkammer 31 von dem Zylinder 38 aus eingeleitet. Durch diesen Vorgang wird damit begonnen die Übergangszone III, die mit ZrO₂ bezeichnet wird, auf der Zone I auszubilden. Es wird dann der Partialdruck des Reaktionsgases innerhalb der Vakuumkammer 31 derart gesteuert, daß dieser allmählich mit der Zeit zunimmt, um dadurch eine Übergangszone III auszubilden, die einen Gradienten des Sauerstoffgehaltes enthält, wie er in Fig.2 veranschaulicht ist. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Zusammensetzung des niedergeschlagenen Materials schließlich zu ZrO₂ wird, so daß dann die Zone II in einer vorgeschriebenen Dicke auf der Übergangszone III ausgebildet wird.

Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, wird rein durch Steuern des Partialdruckes des Reaktionsgases die Ausbildung einer Schicht 26 ermöglicht, deren Struktur in Fig.2 veranschaulicht ist und zwar unter Anwendung des herkömmlichen Ionenauftrags-oder AufdampfVerfahrens.

Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel wird Zr als Verdampfungsmaterial· verwendet, während O₂ als Reaktionsgas verwendet wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Materialien

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für die Herstellung der genannten Schicht nicht auf diese Elemente beschränkt sind und daß andere nicht organische isolierende Materialien ebenso gut verwendet werden können. Demzufolge können Al, Cr, Si oder ein ähnliches Element als Verdampfungsmaterial verwendet werden, während N₂, C₃H oder ein ähnliches Gas als Reaktionsgas verwendet werden kann.

Wenn die Schicht 26 mit Hilfe des Ionenauftrags-oder Verdampfungsverfahrens hergestellt wird, wie dies beschrieben wurde, kann die Prozeßtemperatur während des Niederschlagens abgesenkt werden, z.B. auf weniger als 550⁰C, so daß das Nadelventil, welches vor der Ausbildung der Schicht 26 wärmebehandelt wurde, nicht mechanische Spannungen entwickelt und auch nicht getempert wird.

Darüber hinaus wird durch die vorliegende Erfindung auch ein einschneidender Vorteil dahingehend erreicht, daß keine Gefahr einer Umweltverschmutzung entsteht, da der Beschxchtungsprozeß in einem trocknen System innerhalb der Vakuumkammer durchgeführt wird.

Die Ventileinheit mit einem Schalter nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschränkt.Die vorliegende Erfindung läßt sich ebenso gut beispielsweise bei verschiedenen Solenoidventilen realisieren.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die vorliegende Erfindung bei einem Solenoidventil zur Anwendung gelangt. Ein Solenoidventil 61 besitzt ein unteres Gehäuse 62, ein Ventil 63 aus einem leitenden Material wie beispielsweise aus Stahl und einen Treiberabschnitt 64, der an dem unteren Gehäuse 62 befestigt ist und der elektromagnetisch das Ventil 63 treibt. Das untere Gehäuse 62, welches aus einem leitenden Material besteht, ist mit einem Ventilsitz 65 ausgestattet, auf welchem

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das Ventil 63 aufsitzen kann, und umfaßt eine Auslaßöffnung 67, die strömungsmäßig über den Ventilsitz 65 mit einer Kammer 66 in Verbindung steht, und umfaßt schließlich eine Einlaßöffnung 68, die strömungsmäßig mit der Kammer 66 in Verbindung steht.

Das obere Gehäuse 69 des Treiberabschnitts 64 ist an dem unteren Gehäuse 62 mit Hilfe einer geeigneten Befestigungsvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt und es wird ein flüssigkeitsdichter Zustand zwischen dem unteren Gehäuse 62 und dem oberen Gehäuse mit Hilfe eines O-Ringes 70 hergestellt, der zwischen den Gehäuseteilen angeordnet ist, so daß dadurch ein Gesamtgehäuse 80 des Solenoidventils 61 gebildet wird. Eine Solenoidwicklung 72, die auf einem Spulenkörper 71 gewickelt ist, ist innerhalb des oberen Gehäuses 69 montiert und ferner ist das Ventil 63 verschiebbar durch ein zylindrisches Führungsteil 73 gehaltert und geführt, welches aus einem nicht magnetischen Metall wie beispielsweise Messing besteht und im zentralen Abschnitt des Spulenkörpers 71 angeordnet ist.

Ferner ist eine Elektrode 75 über eine Isolierhülse 74 in den oberen Endabschnitt des oberen Gehäuses 69 eingesetzt bzw. eingepaßt. Ein Ende der Elektrode 75 ist mit einem Verbindungsdraht verbunden, während das andere Ende der Elektrode 75 Kontakt mit einer Expansions-Schraubenfeder 77 hat, die in einem konkaven Abschnitt 63b des Ventils 63 aufgenommen ist. Das Ventil 63 wird durch die Schraubenfeder 77 nach unten gedrückt und der Spitzenabschnitt 63a des Ventils 63 wird gegen den Ventilsitz 65 gedrückt, wenn kein Treiberstrom durch die Solenoidspule 72 fließt, um das Solenoidventil 61 zu schließen. Wenn andererseits ein Treiberstrom durch die Solenoidspule 72 fließt und diese erregt, so wirkteine elektromagnetische Kraft auf das Ventil 63 und bewirkt, daß dieses nach oben gegen die Kraft der Schraubenfeder 77 bewegt wird. Als Ergebnis wird der Spitzenabschnitt 63a

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des Ventils 63 vom Ventilsitz 65 abgehoben und das Solenoidventil 61 wird geöffnet.

Da sowohl das Ventil 63 als auch die Schraubenfeder 77 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sind, kann der elektrische Kontaktzustand zwischen dem Ventil 63 und der Elektrode 75 mit Hilfe der Schraubenfeder 77 aufrecht erhalten werden.

Um mit Hilfe des Ventils 63 und des Ventilsitzes 65 einen Schalter zu bilden und zwar unter Anwendung der Tatsache, daß dann, wenn das Solenoidventil 61 schließt, das Ventil 63 in Berührung mit dem Ventilsitz 65 gelangt und wenn es öffnet, das Ventil 63 von dem Ventilsitz 65 abgehoben wird oder getrennt wird, wird erfindungsgemäß eine dünne Schicht 78 auf der Außenfläche 63c des Ventils 63 ausgebildet, um einen nicht leitenden Zustand zwischen Ventil 63 und der Führungsfläche 73a des Führungsteiles 73 herzustellen, welches elektrisch mit dem oberen Gehäuse 69 verbunden ist.

Wenn somit die Schicht 78 auf der Außenfläche 63c des Ventils ausgebildet ist, um einen elektrisch nicht leitenden Zustand zwischen dem Führungsteil 73 und dem Ventil 63 herzustellen, läßt sich auch ein nicht leitender Zustand zwischen dem Ventil und dem oberen Gehäuse 69 herstellen, wenn das Solenoidventil geöffnet wird, so daß das Ventil 63 von dem Ventilsitz 65 getrennt wird. Es wird daher das untere Gehäuse 62 elektrisch von dem Verbindungsdraht 76 getrennt, wenn das Solenoidventil geöffnet wird. Andererseits wird das untere Gehäuse 62 elektrisch mit dem Verbindungsdraht 76 verbunden, wenn das Solenoidventil geschlossen wird. Es wird somit durch das Ventilteil 63 und den zugeordneten Ventilsitz 65 ein Schalter gebildet, der EIN und AUS geschaltet werden kann und zwar abhängig vom öffnen oder Schließen des Solenoidventils 61.

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Bei dieser Ausführungsform ist ein Flanschabschnitt 74a am unteren Endabschnitt der isolierhülse 74 ausgebildet, um zu verhindern, daß die obere Endfläche des Ventils 63 in Berührung mit dem oberen Gehäuse 69 gelangt, wenn das Ventil 63 zum Zeitpunkt der Erregung der Solenoidwicklung 72 angehoben wird. Alternativ kann natürlich auch eine Isolierschicht an der oberen Endfläche 63d des Ventils bzw. Ventilteils 63 vorgesehen werden.

Die Schicht 78 auf dem Ventilteil 63 kann durch das Ionenauftragsverfahren bzw. Ionenaufdampfverfahren (ion-plating method) ähnlich im Falle der Schicht 26, die in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es ebenso möglich eine dünne Schicht auszubilden, die dann ihres ausgezeichneten Widerstandes gegenüber einem Abschälen oder einem Abrieb, eine wesentlich verbesserte Haltbarkeit hat.

Speziell besteht die dünne Schicht 78 des Ventils 64 aus einer Schicht, die aus einer Verbindung eines spezifischen Metalls und eines Reaktionsgases besteht, und die mit Hilfe eines pyhsikalischen Aufdampfverfahrens auf der Außenfläche des Ventilteils durch die Metallzone, die durch das spezifische Metall gebildet ist, ausgebildet wird. Darüber hinaus wird die Schicht so hergestellt, daß ihr elektrischer Widerstand allmählich zur Außenfläche hin zunimmt. Als Ergebnis kann der äußere Abschnitt der Schicht, der als Isolierabschnitt wirkt, in Form einer harten Isolierschicht ausgebildet werden, die einen guten Widerstand gegen Abrieb aufweist, während die innerste Seite der Schicht aus der Metallzone gebildet wird, mit dem Ergebnis, daß die Schicht fest an dem Ventilteil über die Metallzone anhaftet, so daß dadurch eine Isolierschicht realisiert wird, die einen guten Widerstand gegen Abrieb und Abschälen aufweist.

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Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, kann die Schicht einfach durch Anwendung eines physikalischen Aufdampfverfahrens hergestellt werden und es läßt sich dadurch eine Ventileinheit mit einer Schalterfunktion realisieren, die Eigenschaften entsprechend einer ausgezeichneten Verschleißfestigkeit und Festigkeit gegenüber einem Abschälen aufweist, wobei die Herstellungskosten niedrig liegen.

Darüber hinaus läßt sich erfindungsgemäß die Dicke der Zonen I und II in geeigneter Weise bestimmen, um dadurch deren jeweilige Aufgabe bzw. Zweck zu erreichen. Demzufolge können die Dickenwerte in geeigneter Weise abhängig von der Auslegung oder den Konstruktionseigenschaften für jede spezifische Ventileinheit bestimmt werden.

Da ferner der Isolierwiderstand des äußersten Abschnitts der übergangszone im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige der Zone II, kann demzufolge in einigen Fällen die Zone II möglicherweise weggelassen werden.

Da schließlich die Eigenschaft des innersten Abschnitt der Übergangszone III als im wesentlichen gleich derjenigen der Metallzone I betrachtet werden kann, ist es in einigen Fällen möglich, die Dicke der Zone I bis auf Null zu reduzieren.

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Claims

SCHWABE - : S&HBMAiR : ■[ MARX

STUNTZSTRASSE 16 · 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte: 34 270 27. Februar 1985

VENTILEINHEIT

Patentansprüche

11J Ventileinheit mit einem Schalter, bestehend aus einem elektrisch leitenden Ventilteil, welches gleitfähig in einer Führungsöffnung bewegbar ist, welche in einem elektrisch leitenden Teil ausgebildet ist, und aus einer Schicht, um zwischen dem Ventilteil und dem elektrisch leitenden Teil einen elektrisch isolierenden Zustand aufrecht zu erhalten, um dadurch einen Schalter zu bilden, wobei ein elektrisch leitender Zustand zwischen dem Ventilteil und dem elektrisch leitenden Teil hergestellt wird, wenn das Ventilteil auf einem Ventilsitz aufsitzt, der diesem Ventilteil zugeordnet ist, und wobei ein elektrischer Isolierzustand zwischen dem Ventilteil und dem elektrisch leitenden Teil hergestellt wird, wenn das Ventilteil

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* (089) 988272-74 Telekopierer: (089) 983049 Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

Telex: 524560 Swan d KaIIe Infotec 6350 Gr. II + III Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

von dem Ventilsitz abgehoben wird, dadurch gekennzeichnet , daß die genannte Schicht (26; 78) aus einer Zusammensetzung hergestellt ist , die ein spezifisches Metall und ein spezifisches Reaktionsgas enthält,und daß die Schicht (26; 78) auf die äußere Umfangsflache des Ventilteils (8; 63) derart aufgetragen ist , daß ihr elektrischer Widerstand progressiv von der inneren Fläche, die dem Ventilteil (8;63) am nächsten liegt zur äußeren Fläche hin zunimmt, die dazu bestimmt ist in Berührung mit der Wand der Führungsöffnung (7;73a) zu treten.
2. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schicht (26; 78) durch ein physikalisches Aufdampfverfahren hergestellt ist.
3. Ventileinheit nach Anspruch, 2, dadurch gekennzeich net, daß das physikalische Aufdampfverfahren aus einem Ionenauftragsverfahren (ion-plating method) besteht.
4. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die innerste Fläche der Schicht (26; 78) aus dem spezifischen Metall gebildet ist.
5. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich· net, daß die äußerste Fläche der Schicht (26; 78) aus der vollständigen Verbindung gebildet ist, die durch Reaktion zwischen dem spezifischen Metall und dem spezifischen Reaktionsgas erhalten wird.
6. Ventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich· net, daß die innerste Fläche der Schicht (26; 78) aus dem spezifischen Metall gebildet ist.

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7. Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennze ichn e t, daß der Zwischenabschnitt (III) der Schicht (26; 78) zwischen der äußeren und der inneren Fläche aus einer nichtstoechiometrischen Zusammensetzung des spezifischen Metalls und des spezifischen Reaktionsgases gebildet ist.
8. Ventileinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall aus der Gruppe, bestehend aus Zr, Cr und Al ausgewählt ist.
9. Ventileinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Reaktionsgas aus der Gruppe, bestehend aus O₂, N» und C₃H₂ ausgewählt ist.
10. Ventileinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht (26; 78) eine Übergangszone (III) aufweist, deren elektrischer Widerstand sich progressiv in Richtung der Dicke der Schicht ändert, und eine Metallzone (I) mit vorgeschriebener Dicke aufweist, die aus dem spezifischen Metall hergestellt ist.
11. Ventileinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (26; 78) durch ein Ionenauftragsverfahren hergestellt ist.
12. Ventileinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des spezifischen Gases während der Ausbildung der Schicht (26; 78) gesteuert ist.
13. Ventileinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht (26; 78) eine Isolierzone (II) mit einer vorgeschriebenen Dicke an der Außenfläche der Übergangszone (III) aufweist, und daß die Isolierzone (II) aus der vollständigen Verbindung gebildet ist, die durch Reaktion zwischen dem spezifischen Metall und dem spezifischen Reaktionsgas erhalten wird.

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14. Ventileinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennze ich net, daß die Schicht (26; 78) durch ein Ionenauftragsverfahren hergestellt ist.
15. Ventileinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der Partialdruck des spezifischen Reaktionsgases progressiv während der Ausbildung der Schicht (26; 78) verändert wird.