KR100524215B1

KR100524215B1 - 밸브용 자기 코일을 제조하는 제조 방법과 자기 코일을 갖는 밸브

Info

Publication number: KR100524215B1
Application number: KR10-1999-7001575A
Authority: KR
Inventors: 놀러클라우스; 마이어디터
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2005-11-01
Also published as: EP0922287A1; DE59809336D1; JP2001500321A; KR20000068358A; EP0922287B1; DE19727414A1; US20030189183A1; US6702253B2; WO1999000804A1

Abstract

밸브의 자기 코일을 제조하기 위한 본 발명에 따른 제조 방법은, 먼저 밸브용 금속 베이스 바디(2)가 제공되며, 그 후에 전기절연 권선 지지부(50)가 베이스 바디(2)의 외벽상에 돌출되며, 이 권선 지지부(50)에 자기 코일(1)의 권선부(4)가 폐쇄되어 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 형성된 자기 코일은 연소기관에 삽입된 연료 분사 밸브에 특히 적합하지만, 다른 모든 자기 밸브에도 적합하다.

Description

밸브용 자기 코일을 제조하는 제조 방법과 자기 코일을 갖는 밸브{METHOD FOR PRODUCING A MAGNETIC COIL FOR A VALVE AND VALVE WITH A MAGNETIC COIL}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 밸브용 자기 코일을 제조하기 위한 제조 방법과 청구범위 제 9 항의 전제부에 따른 자기 코일을 갖는 밸브에 관한 것이다.

JP 51-113160에는 매트릭스 프린터의 인쇄 니들용 제어 자석으로서 사용될 수 있는 전자석이 공지되어 있다. 상기 전자석은 두 개의 자극 부재를 구비하고, 상기 두 개의 자극 부재는 중간 링에 의해 자기적으로 서로 분리되어 있다. 자극 부재들 및 중간 링은 함께 거의 일정한 외경을 갖는 하나의 금속 베이스 바디를 형성하나, 상기 베이스 바디는 최종적으로 개별 부품들이 서로 견고히 연결되지 않은 세 개의 부분으로 구현된다. 전자석의 조립시, 두 개의 자극 부재 및 중간 링은 서로 견고히 결합되지 않은 개별 부품들로서 샤프트 위에 설치되며, 이어서 열가소성 재료로 사출된다. 세 개의 개별 부품들이 연결 부재와 함께 사출됨으로써, 비로서 상기 부품들은 서로 고정된다. 따라서, 연결 부재는 코일 바디로서 자기 코일의 권선을 수용할 수 있도록 외부로 돌출된 2개의 부위가 형성된다.US PS 제 4,610,080호에는, 전자기 작동 밸브가 공지되어 있는데, 그와 같은 밸브는 특히 자기 코일을 갖는 전자기 회로를 구비하며, 상기 자기 코일의 여기에 의해 밸브 부재가 밸브를 개방하거나 폐쇄하도록 작동될 수 있다. 자기 코일은 지지 부재와 보호 부재로서 플라스틱으로 이루어진 코일 바디가 권체를 수용하도록 형성되며, 상기 권체는 공지된 코일 와이어로 형성된다. 코일 바디와 권선체로 구성된 미리 제조된 어셈블리는, 내극으로서 사용되는 밸브 내부 도관이 코일 바디의 내부 구멍 내에 삽입되어 자기 코일이 내극을 원주방향으로 완전히 둘러싸도록 밸브 내부에 조립된다. 이때 코일 바디는 밀봉링에 의해 밸브 내부 도관상에 장착된다.

EP-PS 제 0 513 037 호와, GB-OS 제 2 212 982 호와, DE-GM 제 295 14 315 호에는, 코일 바디와 매설식 권선체로 구성된 전자기 작동식 밸브용 자기 코일의 서브-어셈블리를 미리 제조하는 것이 공지되어 있다. 미리 제조된 서브-어셈블리들은 자기 회로의 내부 밸브 부품상에 항상 유사한 방법으로 조립된다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 자기 코일 장치를 포함하는 밸브.

도 2a 및 도 2b는 내부 밸브 부품상에 자기 코일을 장착하기 위한 제 1 실시예.

도 3a 및 도 3b는 내부 밸브 부품상에 자기 코일을 장착하기 위한 제 2 실시예.

청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 밸브용 자기 코일의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은, 밸브를 작은 크기로 콤팩트한 구성으로 간단히 제조할 수 있다는 장점을 갖는다. 바람직하게는, 밸브의 내부 베이스 바디(밸브 내부 도관, 내극)상에 권선 지지부를 직접 장착함으로써 설치 공간이 절감되는데, 그 이유는 권선 지지부의 반경 방향 벽두께가 매우 얇게 형성될 수 있기 때문이다. 또한, 이로써 전체적으로 밸브의 외경을 감소시킬 수 있다. 코일 바디상에 코일 와이어를 장착하여 독자적인 서브-어셈블리를 형성하기 위한 별도의 조립 장치는 생략될 수 있는데, 그 이유는 권선부가 베이스 바디에 이미 설치된 권선 지지부에 조립되기 때문이다. 따라서 비용이 절감된다.

바람직하게는, 종속항에 제시된 조치를 통하여 청구범위 제 1 항에서 언급한 방법의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.

바람직하게는, 권체가 축방향으로 확대되거나 미끄러져 빠져나오는 것을 방지하는 축방향 권선 제한부를 가지는 링형상 코일 수용부가 베이스 바디 또는 사출 성형된 권선 지지부상에 직접 형성된다.

청구범위 제 9 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 밸브는 매우 작고 콤팩트한 구성을 가지므로, 예를 들어 내연기관에 상기 밸브를 설치할 때 감소된 조립 공간을 필요로 한다. 권선 지지부를 얇은 벽으로 형성하면, 재료를 절감할 수 있다. 또한, 밸브 크기의 감소와 더불어 중량 감소가 이루어진다.종속항에서 구현된 조치에 의해 청구범위 제 9 항에서 제시된 밸브의 바람직한 실시 및 개선이 가능해진다.

본 발명의 실시예는 도면에 간략하게 도시하며 이하에서 설명한다.

도 1에서 예시적으로 그리고 부분적으로 간략하게 도시된, 본 발명에 따른 또는 본 발명에 따라 제조된, 혼합기 압축형 스파크 점화식 내연기관의 연료 분사장치용 전자기 작동식 분사 밸브 형태의 밸브는, 자기 코일(1)로 둘러싸인, 관형 금속 베이스 바디(2)를 갖는다. 상기 베이스 바디(2)는 자기 회로의 내극으로서 그리고 연료 유입부 또는 연료 관류부로서 및 밸브 시트 지지체로서 사용되며, 밸브 내부 도관을 형성한다. 이 밸브는 다양한 구성을 가지며 본 발명에 따른 자기 코일(1)을 가질 수 있는 자기 밸브의 예로 설명된다. 베이스 바디(2)는 다중 계단형으로 형성되며 자기 코일(1)의 상류측으로 반경 방향으로 계단형으로 형성되므로, 베이스 바디(2)의 상부 덮개부(3)는 자기 코일(1)을 부분적으로 반경 방향으로 둘러싸며, 자기 코일(1)의 영역에서 분사 밸브의 특히 콤팩트한 구성을 가능하게 한다. 자기 코일(1)은, 외부 슬리브형의, 예를 들어 외극으로서 강자성 밸브 셸(5)에 의해 둘러싸이며, 이 밸브 셸(5)은 자기 코일(1)을 원주 방향으로 완전하게 둘러싸며, 밸브 셸의 상단부는 예를 들어 용접 비드(6)를 통하여 베이스 바디(2)의 덮개부(3)에 견고하게 결합된다. 자기 회로를 폐쇄하기 위해서, 베이스 바디(2)는 자기 코일(1)의 하류쪽에서 마찬가지로 계단형으로 형성되며, 그 결과 자기 코일(1)을 덮개부(3)와 유사하게 축방향으로 제한하는 가이드 섹션(8)이 형성되며, 가이드 섹션(8)은 자기 코일(1)을 아래쪽으로 또는 하류 방향으로 제한한다. 덮개부(3), 가이드 섹션(8) 및 베이스 바디(2)의 길게 연장된 내부 부분은, 자기 코일(1)의 고유 권선부(4)가 삽입되는 링형상의 챔버형 코일 수용부(9)를 제한한다. 밸브 셸(5)은 외부에 대해 코일 수용부(9)를 폐쇄한다.

베이스 바디(2)는 밸브 종축(10)과 동심으로 연장되는 세로 구멍(11)을 포함한다. 상기 구멍은 상류쪽 영역(11a)에서는 연료유동 통로로서 그리고 하류쪽 영역(11b)에서는 추가적으로 적어도 부분적으로 밸브 종축(10)을 따라 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들(12)용 안내구멍으로서 사용된다. 영역(11b)은 영역(11a)보다 더 큰 직경을 가지는데, 그 이유는 자기 코일(1)의 축방향 연장 영역에서 단차부(13)가 세로구멍(11) 내에 형성되기 때문이다. 단차부(13)의 바로 하류쪽에서 베이스 바디(2)의 주변에는 자기 코일(1)로 둘러싸인 얇은 벽의 자기 스로틀 위치(16)가 제공된다.

예를 들어, 가이드 섹션(8)의 하류쪽에서 베이스 바디(2)는 밸브 시트 지지체로서의 기능을 가지는데, 그 이유는 세로구멍(11)의 영역(11b)의 하류쪽 단부에 고정 밸브 시트면(15)을 밸브 시트로서 포함하는 밸브 시트 바디(14)가 장착되기 때문이다. 이 밸브 시트 바디(14)는, 예를 들어 레이저에 의하여 형성된 용접 비드에 의해 베이스 바디(2)에 견고하게 결합된다. 그 외에 아마추어(17)와 구형 밸브 폐쇄체(18)로 형성된 밸브 니들(12)을 수용하기 위하여 세로구멍(11)의 하부영역(11b)을 이용한다. 밸브 시트 바디(14)의 하류쪽 단부면에서 평면 분사 홀 디스크(20)가 예컨대 오목부에 배치되며, 이때 밸브 시트 바디(14)와 분사홀 디스크(20)는, 예를 들어 주변 용접 비드(21)를 통하여 견고하게 결합된다. 폐쇄체 지지체로서 사용되는 아마추어(17)의, 분사홀 디스크(20)를 향한 하류측 단부는 예를 들어 용접 비드에 의해 구형 밸브 폐쇄체(18)와 견고하게 결합된다.

분사 밸브는 공지된 방식으로, 전자기식으로 작동된다. 밸브 니들(12)의 축방향 이동과 이로 인한 복원 스프링(25)의 힘에 대항해서 분사 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해 자기 코일(1)과, 내부 베이스 바디(2)와, 외부 밸브 셸(5)과, 아마추어(17)를 구비한 전자기 회로가 사용된다. 아마추어(17)는 베이스 바디(2)상에 상응하게 정렬된다. 복원 스프링(25)은 세로구멍(11) 내에 예를 들어 단차부(13)의 하류측 및 상류측에, 즉 두 개의 영역(11a, 11b)에 뻗어있다.

구형 밸브 폐쇄체(18)는 유동 방향으로 원뿔대형상으로 가늘어지는, 밸브 시트 바디(14)의 밸브 시트면(15)과 협동하며, 이 밸브 시트면은 축방향으로 안내구멍의 하류측으로 밸브 시트 바디(14) 내에 형성된다. 분사홀 디스크(20)는 적어도 하나의, 예를 들어 펀칭이나 부식을 통하여 형성된 4개의 분사구들(27)을 포함한다.

분사 밸브에서 밸브 시트 바디(14)의 삽입 깊이는 특히 밸브 니들(12)의 행정에 있어서 결정적이다. 밸브 니들(12)의 하나의 단부 위치는 자기 코일(1)이 여기되지 않을 때 밸브 폐쇄체(18)가 밸브 시트 바디(14)의 밸브 시트면(15)에 접함으로써 정해지는 한편, 밸브 니들(12)의 반대편 단부 위치는 자기 코일(1)의 여기 시에 아마추어(17)가 베이스 바디(2)의 단차부(13)에 접함으로써 주어진다. 행정의 조정은 밸브 시트 바디(14)의 축방향 변위를 통하여 이루어지며, 상기 밸브 시트 바디는 예를 들어 원하는 위치에 따라 후속해서 베이스 바디(2)와 결합된다.

복원 스프링(25) 외에 조절용 슬리브(29)가 세로구멍(11)의 상부 영역(11a) 내로 삽입된다. 조절용 슬리브(29)는 이 조절용 슬리브(29)에 접하는 복원 스프링(25)의 스프링 예비 응력을 조절하는데 이용되며, 상기 복원 스프링의 대향 측면들은 폐쇄체 지지체(17)에서 내부 오목부(31)의 베이스 영역(30)에 지지되며, 이 조절용 슬리브(29)에 의해 다이나믹한 분사량의 조절이 이루어진다.

아마추어(17)는, 예를 들어 자기 스로틀 위치(16)의 축방향 연장 영역에서 외주상에 링형상의 상부 안내면(32)을 가지며, 이 안내면은 세로구멍(11)에서 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들(12)을 안내한다. 아마추어(17)는 단차부(13)측 상부 정지면(33)을 가지며, 이 정지면은 마모 보호층을 구비하며, 예를 들어 크롬으로 코팅된다. 오목부(31)의 베이스 영역(30)으로부터 시작하며 밸브 폐쇄체(18)까지 연장된 관통구(34)가 폐쇄체 지지체(17) 내에 형성된다. 밸브 폐쇄체(18) 근처에서 다수의 분기구(35)가 관통구(34)로부터 분기되어, 폐쇄체 지지체(17)의 외부 경계까지 연장된다. 폐쇄체 지지체(17)의 이러한 형성에 의해 밸브 시트면(15)에 공급되어야 하는 연료는 오목부(31)와 관통구(34) 및 분기구(35)를 통하여 원활하게 유동될 수 있다. 분기구(35)의 형상은 자유롭게(예를 들어 원형, 타원형, 또는 다각형 횡단면) 형성될 수 있으며, 반경방향으로 또는 경사지게 뻗어있다.

상술한 구성의 밸브는 매우 콤팩트한 구성을 특징으로 하고, 따라서 매우 작고 취급이 용이한 부품이 형성되며, 상기 부품의 밸브 셸(5)은 예를 들어 약 11 내지 14 mm의 외경을 갖는다. 상술한 부품은 작용부(40)라 하는 예비조립된 독립적 어셈블리를 형성한다. 완전히 조절되고 조립된 작용부(40)는, 예를 들어 여기서 덮개부(3)의 상부 단부면(42)을 가지며, 상기 단부면 위로 예컨대 두 개의 접촉핀(43)이 돌출되어 있다. 전기 접속 부재로서 사용되는 전기 접촉핀(43)을 통하여 자기 코일(1)의 권선부(4)가 전기 접촉되어 여기된다.

이러한 작용부(40)에는 도시하지 않은 연결부가 접속 가능하며, 상기 연결부는 특히 분사 밸브 전체의 전기 및 유압 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 완전히 조립된 분사 밸브에 있어서, 도시하지 않은 연결부와 작용부(40)의 유압식 결합은, 연료의 원활한 유동을 보장하도록 두 어셈블리의 유동 구멍들이 서로를 향하도록 제공됨으로써 이루어진다. 이때, 예를 들어 작용부(40)의 단부면(42)은 연결부의 하부 단부면에 직접 접하며 상기 연결부에 의해 견고하게 결합된다. 작용부(40)상에 연결부를 조립할 때, 단부면(42) 위로 또한 덮개부(3) 위로 돌출하는 베이스 바디(2)의 접합관(45)은 결합 안정성을 증가시키기 위하여 연결부의 유동 구멍 내로 돌출할 수 있다. 결합 영역에서 확실한 밀봉을 위해, 예를 들어 덮개부(3)의 단부면(42)상에 놓여 접합관(45)을 둘러싸는 밀봉링(46)이 제공된다. 전기접속 부재로서 사용되는 접촉핀(43)은 완전히 조립된 밸브에서 연결부의 대응 전기접속 부재와 확실하게 전기 접속된다.

본 발명에 따른 자기 코일(1)의 구성을 설명하기 위해서, 이하의 도면에서 베이스 바디(2)를 자기 코일(1)의 영역에서 완전히 또는 부분적으로 도시한다. 여기서 도 2a와 도 2b는 도 1에서 이미 언급한 베이스 바디(2)를 도시하고, 더 정확하게 말하자면 한편으로는 자기 코일(1)의 권선부(4)를 삽입하기 이전 그리고 다른 한편으로는 자기 코일(1)의 권선부(4)를 삽입한 이후의 상태를 도시한다. 권선부(4)는 본 발명에 따른 자기 코일(1)의 구성시, 공지된 밸브에서와 같이 미리 제조된 어셈블리로서 권체와 함께 조립된 코일 바디상에서 실행되는 것이 아니라, 베이스 바디(2) 또는 내극 또는 밸브 내부 도관에 제공된 권선 지지부(50)에서 실행되며, 상기 권선 지지부는 예를 들어 박층(50a)으로서 접착 방식으로 베이스 바디(2)의 벽을 따라 코일 수용부(9)를 코팅한다. 박층(50a)이 베이스 바디(2)의 표면에 접착되고, 이 경우 예컨대 자기 스로틀 위치(16)를 형성하기 위해 필요한 코일 수용부(9)의 링홈(51)을 완전히 채운다. 플라스틱으로 구성된 박층(50a)은, 이후에 코일 수용부(9)에 장착되는 권선부(4)를 베이스 바디(2)에 대해 전기 절연하기 위해 사용된다. 예를 들어 증착, 스프레이, 분말 코팅, 도장 또는 다른 코팅 방법을 통하여 코일 수용부(9)에 박층(50a)이 제공된다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 먼저 베이스 바디(2)에 권선 지지부(50)가 설치된 후에 자기 코일(1)의 권선부(4)가 삽입된다. 이를 위해, 코팅된 코일 수용부(9)에 코일 와이어가 감기며, 이때 마찬가지로 박층(50a)이 제공된 덮개부(3)와 가이드 섹션(8)은 권선부(4)의 축방향 확대 또는 이탈을 방지하는 권취 제한부로서 사용된다.

도 3a와 도 3b에서 제 2 실시예를 도시하며, 이 실시예에서도 자기 코일(1)의 고유의 권선부(4)가 삽입되기 전에, 절연 권선 지지부(50b)가 밸브의 베이스 바디(2)상에 접착 방식으로 제공된다. 계단형으로 형성된 플라스틱 권선 지지부(50b)는, 예를 들어 밸브의 박벽의 링형 베이스 바디(2; 밸브 내부 도관, 내극)상에서 직접 사출성형 된다. 이때 권선 지지부(50b)는, 베이스 바디(2)의 벽에 직접 밀착된 관형 지지부 섹션(53)으로 이루어진다. 이후에 권선부(4)를 축방향으로 제한하기 위해서, 지지부 섹션(53)으로부터 연장되어 상기 지지부 섹션(53)과 동일한 플라스틱 사출성형 과정으로 형성된 반경 방향으로 연장된, 두 개의 칼라 섹션(54)이 사용된다. 또한, 자기 스로틀 위치(16)가 마찬가지로 함께 사출성형 되는데, 그 이유는 베이스 바디(2)의 링홈(51)이 플라스틱으로 채워지기 때문이다. 얇은 벽의 자기 스로틀 위치(16)의 사출성형은 이러한 민감한 영역에서 기계적 강도를 향상시킨다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 자기 코일(1)을 전기적으로 접촉시키기 위하여 접촉핀(43)이 권선 지지부(50b) 내에 직접 사출성형 될 수 있다. 한편, 접촉핀(43)이 추후에 권선부(4)와 함께 설치되는 도시되지 않은 다른 방법이 제공된다. 권선부(4)를 설치함으로써 코일 와이어 단부는 당연히 접촉핀(43)에 접촉되어야 한다.

도 3b에 따라, 먼저 베이스 바디(2)상에 권선 지지부(50b)를 고정한 후에, 자기 코일(1)의 권선부(4)가 권선 지지부(50b) 내로 삽입된다. 즉, 코일 바디와 권선부로 이루어진, 베이스 바디(2)상에 완전하게 설치된 어셈블리는 존재하지 않는다. 대신에 권선부(4)는 추후에 제공된다. 바람직하게, 권선 지지부(50b)의 직접 사출 성형 또는 박층(50a)의 제공을 통하여 설치공간이 감소되는데, 그 이유는 권선 지지부(50b)의 반경 방향 벽두께는 감소하거나 또는 박층(50a)이 매우 얇게 형성될 수 있기 때문이다. 마찬가지로 베이스 바디(2)상에 권선 지지부(50b)를 포지티브 결합으로 설치하는 것도 고려할 수 있다.

Claims

밸브용 자기 코일을 제조하는 제조 방법에 있어서,

a) 내부 세로구멍(11)을 구비한 밸브의 금속 내부 베이스 바디(2)를 형성하는 단계와;

b) 전기 절연 권선 지지부(50)를 상기 베이스 바디(2)의 외벽에 제공하는 단계; 및

c) 자기 코일(1)의 권선부(4)를 상기 권선 지지부(50) 내에 삽입하는 단계를 포함하며,

상기 베이스 바디(2)는 그것에 상기 권선부(4)를 수용하기 위한 링형 코일 수용부(9)가 형성되도록 구성되고, 상기 코일 수용부의 벽에는 권선 지지부(50)가 접착 박층(50a)으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브용 자기 코일 제조 방법.
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제 1 항에 있어서, 상기 박층(50a)은 전기 절연 물질의 증착, 분말 코팅, 도장 또는 스프레이 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브용 자기 코일 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 코팅 물질로서는 플라스틱이 사용되는 것을 특징으로 하는 밸브용 자기 코일 제조 방법.
제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(2)의 자기 스로틀 위치(16)를 형성하기 위해, 상기 코일 수용부(9)에 제공된 링홈(51)도 또한 상기 박층(50a)으로 채워지는 것을 특징으로 하는 밸브용 자기 코일 제조 방법.
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내부 세로구멍(11)을 갖는 금속 내부 베이스 바디(2)를 둘러싸며, 전기 절연 권선 지지부(50) 및 권선부(4)를 갖는 자기 코일을 구비하고, 상기 권선부(4)가 상기 베이스 바디(2)상에 미리 제공된 권선 지지부(50)상에 감겨지는, 밸브에 있어서,

상기 베이스 바디(2)는 상기 자기 코일(1)의 상기 권선부(4)를 수용하는 링형 코일 수용부(9)가 상기 베이스 바디에 형성되도록 구성되고, 상기 코일 수용부의 벽에는 권선 지지부(50)가 접착 박층(50a)으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브.
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제 9 항에 있어서, 상기 박층(50a)은 전기 절연 물질의 증착, 분말 코팅, 도장 또는 스프레이에 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 코팅 물질은 플라스틱인 것을 특징으로 하는 밸브.
제 9 항, 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 바디(2)의 자기 스로틀 위치(16)를 형성하기 위해, 코일 수용부(9)에 제공된 링홈(51)도 또한 상기 박층(50a)으로 채워지는 것을 특징으로 하는 밸브.
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