JP2009533590A - 電磁弁用の電磁石構造群 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁弁用の電磁石構造群（２０）であって、内極（１１）と外極（２２）とコイル（２１）とを有しており、前記コイル（２１）が内極（１１）と外極（２２）との間に配置されている形式のものに関する。本発明によれば、前記コイル（２１）が内極（１１）に直接巻き付けられている。本発明に従って電磁石構造群（２０）は、電磁弁内で閉鎖エレメントを操作するために使用される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、電磁弁用の電磁石構造群に関する。

電磁弁は、例えば、燃料インジェクタの噴射弁の開閉運動を制御するために設けられる。この場合、電磁弁は１つの電磁石構造群を有しており、この電磁石構造群は、内極と外極と、この内極と外極との間に配置されたコイルとを有している。従来技術に従って製造された電磁石構造群においては、コイルが電気的に絶縁されたマグネットコアに巻き付けられる。コイルはコイル支持体と共に、マグネットコア内の環状の溝内に挿入される。この場合、マグネットコアの軸線に向けられた溝の壁部が内極を形成し、これに向き合う壁部が外極を形成する。溝の幅は、内側に位置するコイル支持体においてコイルの各巻線と外極との間にギャップが形成されるように選択されている。従来技術において公知なように、このような電磁石構造群の欠点は、特に燃料インジェクタ内に挿入するために大きい構造スペースを必要とするという点にある。電磁石構造群は、電磁弁のために直径が定められている。しかも、絶縁された材料より製造されたコイル支持体に基づいて限定的な熱伝導率しか得られない。特に迅速に切り換えられる電磁弁においては、これによってコイルの過熱が生ぜしめられる。しかも小さい構造スペース、及びコイル支持体の寸法に基づいて、少ない数の巻条しか可能ではない。巻条の数を増やすと、コイルの直径を大きくする必要があり、これによって電磁石構造群の寸法が大きくなる。

発明の開示
１つの内極と１つの外極と１つのコイルを有し、内極と該極との間にコイルが配置されている、本発明に従って構成された電磁弁用の電磁石構造群においては、コイルが内極に直接巻き付けられるようになっている。コイルを内極に直接巻き付けることによって、従来技術により公知のコイル支持体の解決策における構造スペースは、省かれる。これによって、電磁石構造群の楮スペースは低減される。しかも、磁気力を強くするために、同じ構造スペースで巻条の数を多くすることができる。

内極が導電性の材料より成っている場合は、短絡を避けるために、内極はコイルに向いた側が電気的に絶縁されたコーティングにより被覆されている。コーティングは、有利な形式でパリレン・コーティング（Parylene-Beschichtung）である。この場合、高い絶縁耐力及び低い誘電率を有する非常に良好な電気的絶縁を保証する、不活性かつ疎水性の、光学的に透明なポリマーコーティングが用いられる。コーティングは０．２μｍの層厚から既に微孔は存在しない。コーティングは一般的に真空中で気相から凝縮によって塗布される。これによって、液体をベースとした方法によって施すことができない領域及び構造も得られる。本発明に従って内極に施される層厚は、有利な形式で約１０μｍである。次いでコイルが内極のコーティング部分に直接巻き付けられる。コーティングの層厚が薄いことに基づいて、電磁弁を切換える際に発生する熱が内極を介して導出される。

内極には、有利な形式で外方に突き出す拡張部が形成されており、この拡張部は、前記外極内に押し込まれ、それによってコイルと外極との間にギャップが形成されている。これによって、コイルと外極との間に短絡が発生することは避けられる。

コイルと電圧源とを接続するために、コイルに有利にはコンタクトラグが形成されている。コンタクトラグを電圧源に接続できるようにするために、有利な実施例では、外方に突き出す拡張部内で内極に切欠が形成されており、該切欠内に少なくとも１つのコンタクトラグが受容されている。この場合、各コンタクトラグのために個別の切欠を設けるか、又はすべてのコンタクトラグを同じ切欠を通してガイドすることが可能である。コンタクトラグが内極及び外極と接触しないように、又はコンタクトラグ同士が互いに接触しないように、注意する必要がある。

コンタクトラグは有利な形式で、それぞれコンタクトピンに接続されており、外コンタクトピンを介して電磁石構造群が電圧源に接触せしめられる。この場合、コンタクトピンは、電気的に互いに絶縁されてピンホルダ内に受容されており、該ピンホルダが、外方に突き出す拡張部の切欠内に受容されている。電気的な絶縁は有利な形式で、前記ピンホルダが電気的に絶縁された材料より製造されていることによって得られる。ピンホルダが電気的に絶縁された材料より製造されていなければ、ピンホルダが電気的に絶縁されたコーティングを備えている。

本発明に従って構成された電磁石構造群は、有利には、電磁弁内で閉鎖エレメントを操作するために使用される。有利な実施例では、本発明に従って構成された電磁石構造群を備えた電磁弁が燃料インジェクタに使用される。

以下に図面を用いて本発明を具体的に説明する。

図１は、従来技術による電磁石構造群の断面図、
図２は、内極の斜視図、
図３は、本発明に従って構成された電磁石構造群の断面図、
図４は、コイル及びコンタクトピンの平面図、
図５は、コイルの電気接続部の詳細を示す斜視図、
図６は、コンタクトピンを備えた、被覆された内極の斜視図、
図７は、組み立てられた電磁石構造群の斜視図である。

実施例
図１は、従来技術による電磁石構造群を示す。

従来技術による電磁石構造群１は、磁気コア２を有しており、該磁気コア２内に溝３が形成されている。溝３内にコイル４が受容されていて、このコイル４は、コイル支持体５に巻き付けられている。この場合、コイル支持体５は、有利には電気的に絶縁された材料より成っており、これによってコイル４と磁気コア２との間の電気的な接続は生じない。外周部には、コイル４と溝３の壁部との間にギャップ６が形成されている。このギャップによって、コイル４と磁気コア２との間で短絡が発生する。コイル４の電圧供給は、コンタクトピン７を介して行われる。コンタクトピン７は、このコンタクトピン７にそれぞれ巻き付けられているコンタクトラグ８を用いて、コイル４に接続されている。コンタクトピン７にコンタクトラグ７を巻き付けるために、溶接スリーブ９が配置されている。コンタクトラグ８がコンタクトピン７から外れることは、溶接スリーブ９によって避けられる。

コイル４が巻き付けられているコイル支持体５によって、電磁構造群１内に付加的な構造スペースが必要とされる。これによって、電磁構造群１の必要な直径が増大される。これは特に、構造スペースができるだけ小さい電磁弁を使用する場合に、不都合である。

図２は、本発明に従って構成された内極の斜視図が示されている。

本発明に従って構成された内極１１には、外方に突き出す拡張部１２が形成されている。外方に突き出す拡張部１２内に切欠１３が形成されている。また内極１１は円筒形体１４を有しており、この円筒形体１４に、図２は図示されていないコイルが巻き付けられる。コイルと円筒形体１４との間に短絡が発生するのを避けるために、円筒形体１４はコーティング（被覆）される。コーティングは有利な形式でパリレン（Parylene）によって行われる。これによって、十分な電気的な絶縁を保証するためには、約１０μｍの厚さを有するコーティングで十分である。しかしながら、コーティングの厚さが非常に薄いことによって、熱的な絶縁作用は非常に小さいので、電磁構造群の運転中にコイル内に生ぜしめられる熱が、内極を介して導出され得る円筒形体１４内に孔１５が設けられており、電磁構造群が電磁弁を操作するための使用される場合、前記孔１５内に例えば弁ばねがガイドされる。

図３は、本発明に従って構成された電磁構造群の断面図が示されている。

本発明に従って構成された電磁構造群２０は内極１１を有しており、この内極１１の、コーティングされた円筒形体１４にコイル２１が巻き付けられている。この場合、コイル２１の直径は、外方に突き出す拡張部１２の外径よりも小さい。このような形式で、外極２２を、外方に突き出す拡張部１２に被せ嵌めた後で、コイル２１と外極２２との間のギャップ２３が形成される。

コイル２１への電圧供給は、コンタクトピン２５に接続されているコンタクトラグ２４を介して行われる。コンタクトラグ２４をコンタクトピン２５に接続するために、コンタクトラグ２４がコンタクトピン２５に巻き付けられ、次いで溶接スリーブ２６によって包囲される。溶接スリーブ２６の堅固な固定は、溶接スリーブ２６が巻線（この巻線によってコンタクトラグ２４がコンタクトピン２５に固定されている）に、例えば抵抗溶接で固定される、ことによって得られる。しかしながら別の形式で溶接スリーブを固定することも可能である。例えば押し潰しによって固定してもよい。コンタクトピン２５はピンホルダ２７内に受容されている。電流がコンタクトピン２５から内極１１へ又は外極２２へ流れるのを避けるために、ピンホルダ２７は有利な形式で絶縁された材料より形成されている。有利な材料はプラスチックであるが、ピンホルダ２７を導電性材料より形成し、このピンホルダ２７に絶縁された層を備えるようにしてもよい。

図３に示した実施例では、内極の高さｈは外極の高さＨよりも小さい。これによって、内極１１の円筒形体１４と図示していない可動子との間の残留空気ギャップを調節することができる。

図４は、コイルとコンタクトピンとを備えた本発明による内極の平面図である。

図４に示した平面図では、外方に突き出す、内極１１の拡張部１２の外径ｄが、コイル２１の外径Ｄよりも大きいことが分かる。ギャップ２３の幅は、外方に突き出す拡張部１２の外径ｄとコイル２１の外径Ｄとの間の差から得られる。

さらに図４に示した平面図から明らかなように、コイル２１に電圧を供給するために２つのコンタクトピン２５が設けられている。コイル２１とコンタクトピン２５とを接触させるために、コンタクトラグ２４がコンタクトピン２５に巻き付けられ、次いで溶接スリーブ２６によって包囲される。溶接スリーブ２６は、堅固な結合を得るために、巻き付けられたコンタクトラグ２４の周囲に抵抗溶接によって溶接される。

図５は、コンタクトピンとコンタクトラグとを有するピンホルダの斜視図を示す。

図５には、コンタクトラグ２４がコンタクトピン２５の周囲にどのように巻き付けられているかが示されている。コンタクトピン２５の周囲にコンタクトラグ２４を巻き付けることによって、コンタクトピン２５は、本来の素材結合（stoffschluessige Verbindung；材料同士の結合）又は形状結合（formschluessige Verbindung；形状による束縛）の前に予め固定される。堅固な電気的な接続は、有利な形式で抵抗溶接によって得られる。

図示の実施例では、コンタクトピン２５がピンホルダ２７の受容部２８内に保持されている。この場合、受容部２８の直径は、コンタクトピン２５の直径よりも小さいので、コンタクトピンは受容部２８内で緊締される。受容部２８に舌片２９が形成されており、この舌片２９内でコンタクトピン２５がガイドされる。それと同時に、舌片２９は、外極２２に対して電気的に絶縁するために用いられる。

ピンホルダ２７は、外方に突き出す拡張部１２の切欠１３内に受容されている。図５には図示されていない外極２２内に内極１１を組み付けることができるようにするために、外側面３０が最大で、外方に突き出す拡張部１２と同じ直径を有するようにする必要がある。

図６は、本発明に従って構成された、コイル及びコンタクトピン２を備えた内極の斜視図を示す。

図６に示した斜視図によれば、ピンホルダ２７の外側面が、内極１１の外方に突き出す拡張部１２を越えて突き出していないことが分かる。外側面３０を、外方に突き出す拡張部１２と同じ程度だけ、コイル２１の外径を越えて突き出すように構成してもよい。

図６に示されているように、コンタクトピン２５に巻き付けられたコンタクトラグ２４は溶接スリーブ２６によって包囲されている。図６に示されているように、溶接スリーブ２６は、頑丈な結合を得るために、コンタクトラグ２４の巻線上に組み付けられる。

図７には、組み付け完成された電磁石構造群が示されている。

組み付け完成された電磁石構造群２０においては、コイル２１が巻き付けられている内極１１が、外方に突き出す拡張部１２によって外極２２内に押し込まれている。外方に突き出す拡張部１２を外極２２内に押し込むことによって、頑丈な結合が得られる。

本発明に従って構成された電磁石構造群２０を製造するために、有利にはまず高い透過性を有する抵抗材料、有利には軟磁性の粉末結合材料（Pulververbundwerkstoff）から内極１１をプレスによって製造する。次の段階で、内極１１に電気的に絶縁されたコーティングを備える。このために有利にはパリレンが使用される。コーティング終了後に、外方に突き出す拡張部１２の外径ｄを研削する。次いで内極１１の円筒形体１４にコイル２１を巻き付ける。コイルを巻き付けた後で、コイルは、ピンホルダ２７内に受容されたコンタクトピン２５に接触せしめられる。

外極２２は、第１段階で、内径と、内極１１に嵌合させるための当接面及びストッパ面が研削される。次いで、別の段階で前記当接面及びストッパ面にクロムめっきが施される。次いで内極１１が外極２２内に押し込まれる。

有利な実施例では、内極１１とコイル２１とを組み合わせ、またコンタクトピン２５を外極２２と組み合わせた後で、電磁石構造群２０全体がプラスチック、有利には熱可塑性プラスチックによって射出成形で埋め込まれるか、又は反応性樹脂（Reaktionsharz）によって埋め込まれる。

従来技術による電磁石構造群の断面図である。 内極の斜視図である。 本発明に従って構成された電磁石構造群の断面図である。 コイル及びコンタクトピンの平面図である。 コイルの電気接続部の詳細を示す斜視図である。 コンタクトピンを備えた、被覆された内極の斜視図である。 組み立てられた電磁石構造群の斜視図である。

符号の説明

１ 磁石構造群、 ２ 磁石コア、 ３ 溝、 ４ コイル、 ５ コイル支持体、 ６ ギャップ、 ７ コンタクトピン、 ８ コンタクトラグ、 ９ 溶接スリーブ、 １１ 内極、 １２ 半径方向に突き出す拡張部、 １３ 切欠、 １４ 円筒形体、 １５ 孔、 ２０ 電磁石構造群、 ２１ コイル、 ２２ 外極、 ２４ コンタクトラグ、 ２５ コンタクトピン、 ２６ 溶接スリーブ、 ２７ ピンホルダ、 ２８ 受容部、 ２９ 舌片、 ３０ 外側面

Claims (10)

1. 電磁弁用の電磁石構造群であって、内極（１１）と外極（２２）とコイル（２１）とを有しており、前記コイル（２１）が内極（１１）と外極（２２）との間に配置されている形式のものにおいて、
   前記コイル（２１）が内極（１１）に直接巻き付けられていることを特徴とする、電磁弁用の磁石構造群。
2. 前記内極（１１）がコーティングされている、請求項１記載の電磁石構造群。
3. 前記コーティングがパリレン・コーティングである、請求項２記載の電磁石構造群。
4. 内極（１１）に、外方に突き出す拡張部（１２）が形成されており、該拡張部（１２）が前記外極（２２）内に押し込まれ、それによってコイル（２１）と外極（２２）との間にギャップ（２３）が形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁石構造群。
5. 外方に突き出す拡張部（１２）内で内極（１１）に切欠（１３）が形成されており、該切欠（１３）内に少なくとも１つのコンタクトラグ（２４）が受容されている、請求項４記載の電磁石構造群。
6. 前記コンタクトラグ（２４）がそれぞれコンタクトピン（２５）に接続されていて、該コンタクトピン（２５）を介して電磁石構造群（２０）が電圧源に接触せしめられる、請求項５記載の電磁石構造群。
7. コンタクトピン（２５）が電気的に互いに絶縁されてピンホルダ（２７）内に受容されており、該ピンホルダ（２７）が、外方に突き出す拡張部（１２）の切欠（１３）内に受容されている、請求項６記載の電磁石構造群。
8. 前記ピンホルダ（２７）が電気的に絶縁された材料より製造されている、請求項７記載の電磁石構造群。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の電磁石構造群の使用法において、
   電磁弁内の閉鎖エレメントを操作するために使用する、電磁石構造群の使用法。
10. 前記電磁弁を燃料インジェクタに使用する、請求項９記載の使用法。

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