KR102556566B1 - 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법 - Google Patents

가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102556566B1
KR102556566B1 KR1020160017692A KR20160017692A KR102556566B1 KR 102556566 B1 KR102556566 B1 KR 102556566B1 KR 1020160017692 A KR1020160017692 A KR 1020160017692A KR 20160017692 A KR20160017692 A KR 20160017692A KR 102556566 B1 KR102556566 B1 KR 102556566B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve seat
contact area
blocking body
shut
injection valve
Prior art date
Application number
KR1020160017692A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160101680A (ko
Inventor
토르스텐 바우어
카이 가르퉁
페터 란트
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20160101680A publication Critical patent/KR20160101680A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102556566B1 publication Critical patent/KR102556566B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42—Valve seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/188—Spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/0642—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto
    • F02M51/0646—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being a short body, e.g. sphere or cube
    • F02M51/065—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being a short body, e.g. sphere or cube the valve being spherical or partly spherical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1873—Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0651—One-way valve the fluid passing through the solenoid coil
    • F02M2051/06—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02—Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

차단 바디 및 밸브 시트를 포함하는, 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브가 제안되고, 상기 차단 바디는 상기 차단 바디가 상기 밸브 시트로부터 이격되는 개방 위치와 상기 차단 바디의 차단 바디-접촉 영역이 상기 밸브 시트의 밸브 시트-접촉 영역에 밀봉 방식으로 접촉하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 차단 바디-접촉 영역 및/또는 상기 밸브 시트-접촉 영역은 상기 차단 바디-접촉 영역과 상기 밸브 시트-접촉 영역 사이의 마찰을 증가시키는 마이크로 구조를 포함한다.

Description

가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법 {INJECTION VALVE FOR A GASEOUS OR LIQUID MEDIUM AND METHOD FOR PRODUCING SAID INJECTION VALVE}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브, 및 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브의 제조 방법에 관한 것이다.
전술한 방식의 분사 밸브들은 매체들의 계량을 위해 사용될 수 있다. 이러한 분사 밸브들은 바람직하게는 내연 기관의 연료 시스템 내에서 내연 기관의 연소실 또는 흡입 채널 내로 연료를 분사하기 위해 사용된다. 일반적으로, 이러한 분사 밸브들은 차단 바디 및 밸브 시트를 포함한다. 차단 바디는 일반적으로 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 개방 위치에서 차단 바디는 밸브 시트로부터 이격되므로, 매체가 밸브를 통해 흐를 수 있다. 폐쇄 위치에서 차단 바디의 차단 바디-접촉 영역은 일반적으로 밸브 시트의 밸브 시트-접촉 영역에 밀봉 방식으로 접촉하므로, 연소실 또는 흡입 채널 내로 매체의 유출이 완전히 저지된다.
차단 바디와 밸브 시트가 반복적으로 접촉되고 마찰로 인해 마모되기 때문에, 이러한 분사 밸브들의 수명은 차단 바디 및 밸브 시트의 마모에 매우 의존적이다. 이러한 마모 현상을 줄이기 위해 차단 바디 및/또는 밸브 시트를 경화시키거나 또는 차단 바디 및/또는 밸브 시트에 내마모성 코팅을 제공하는 것이 공지되어 있다. 하지만, 이러한 조치들에 의해 달성 가능한 수명 연장은 제한적이다.
본 발명의 과제는 분사 밸브의 수명을 더 연장하는 것이다.
독립 청구항들의 특징들을 가진 본 발명에 따른 분사 밸브 및 본 발명에 따른 분사 밸브의 제조 방법에서는, 종래 기술과는 달리, 차단 바디-접촉 영역과 밸브 시트-접촉 영역 사이의 마찰이 차단 바디-접촉 영역 및/또는 밸브 시트-접촉 영역 내의 마이크로 구조에 의해 증가한다. 따라서, 밸브의 개방 및/또는 폐쇄시 밸브 시트에 대한 차단 바디의 미끄러짐 운동이 감소된다. 이러한 미끄러짐 운동의 감소는 차단 바디 및/또는 밸브 시트 상의 마모 현상을 감소시키고, 이로써 밸브 전체의 수명이 연장된다.
바람직하게는 차단 바디-접촉 영역뿐 아니라 밸브 시트-접촉 영역도 마찰을 증가시키는 마이크로 구조를 포함하므로, 차단 바디-접촉 영역의 마이크로 구조 및 밸브 시트-접촉 영역의 마이크로 구조가 폐쇄 위치에서 상호 작용한다. 특히 바람직하게는 마이크로 구조에 의해 차단 바디-접촉 영역 내의 차단 바디의 거칠기 및 밸브 시트-접촉 영역 내의 밸브 시트의 거칠기가 커지므로, 마이크로 구조들이 폐쇄 위치에서 서로 맞물릴 수 있고, 특히 서로 치합될 수 있다. 이로써, 차단 바디 및 밸브 시트의 바람직하지 않은 상대 운동이 더 감소될 수 있으므로, 밸브의 수명이 재차 연장된다. 또한, 차단 바디 및 밸브 시트의 마이크로 구조들의 치합에 의해 폐쇄 위치에서 밀봉 시트 내 높은 접촉 영역 비율 및 개선된 밀봉 효과가 달성될 수 있다.
차단 바디는 차단 바디-접촉 영역의 외부에 마이크로 구조 없이 형성될 수 있다. 또한, 밸브 시트는 밸브 시트-접촉 영역의 외부에 마이크로 구조 없이 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들, 그리고 도면들을 참조한 상세한 설명에 나타난다.
바람직한 실시예에 따라, 마이크로 구조는 볼록한 구조 요소들을 포함하므로, 차단 바디-접촉 영역 또는 밸브 시트-접촉 영역의 거칠기가 커진다. 볼록한 구조 요소들은 폐쇄 위치에서 대향 배치되는 접촉 영역과 맞물리고 이로써 차단 바디와 밸브 시트 사이의 마찰이 증가될 수 있다.
바람직하게는, 마이크로 구조가 평행하게 정렬되는, 실질적으로 선형의 돌출부로서 형성된 구조 요소들을 포함한다. 구조 요소들은 릿지(ridge)로서 형성될 수 있고, 상기 릿지들은 디치들(ditch)에 의해 서로 분리된다. 평행하게 정렬되는, 실질적으로는 선형인 돌출부를 포함하는 마이크로 구조들은 예컨대 레이저 방사선에 의한 차단 바디 또는 밸브 시트의 표면의 가공에 의해 제조될 수 있다.
이와 관련해서, 마이크로 구조는 레이저 유도식 주기적 표면 구조들로서 형성되는 구조 요소들을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 마이크로 구조들은 자기 조직화(self-organized) 리플-구조들이라고도 한다. 구조 요소들은 사용되는 레이저 광의 파장보다 작거나 또는 동일한 치수들 및/또는 간격들을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 마이크로 구조는 차단 요소의 이동 방향, 특히 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 이동의 이동 방향에 대해 횡방향으로 정렬되는, 차단 바디 또는 밸브 시트로부터 멀어지는 방향으로 돌출한 구조 요소들을 포함한다. 구조 요소들의 이러한 배치에 의해 폐쇄 위치에서 밸브의 밀봉 효과가 개선될 수 있다. 특히 바람직한 밀봉 효과는 구조 요소들이 차단 요소의 이동 방향에 대해 수직으로 정렬되는, 차단 바디 또는 밸브 시트로부터 멀어지는 방향으로 돌출하는 경우 달성된다.
바람직한 실시예에 따라, 마이크로 구조는 원형이고 동심으로 배치되는 돌출부들로서 형성되는 구조 요소들을 포함하고, 상기 돌출부들은 평편하게 된 횡단면을 가지고, 이로써 마이크로 구조의 다수의 구조 요소들이 폐쇄 위치에서 분사 밸브의 각각의 다른 요소 -차단 바디 또는 밸브 시트-의 접촉면에 접촉할 수 있게 된다. 예컨대 밸브 시트-접촉 영역 내에 원형이고 동심으로 배치되는 돌출부들로서 형성되고 평편하게 된 횡단면을 가지는 구조 요소들을 포함하는 마이크로 구조가 제공되는 경우, 차단 바디-접촉 영역이 마이크로 구조를 포함하지 않으면, 상기 구조 요소들은 폐쇄 위치에서도 차단 바디-접촉 영역의 다수의 지점들에 접촉할 수 있다. 이런 점에서, 마이크로 구조는 래버린스 시일을 형성하고, 이로써 폐쇄 위치에서 분사 밸브의 밀봉성이 향상된다.
마이크로 구조가 150㎛보다 작은 간격으로 서로 배치되는 구조 요소들을 포함하므로, 차단 바디의 폐쇄 위치에서 구조 요소들 사이의 영역 내에 입자가 수용될 수 있는 것이 바람직하다. 구조 요소들 사이에 입자의 수용에 의해, 상기 입자에 의한 밸브 시트-접촉 영역 및/또는 차단 바디-접촉 영역의 손상 위험이 줄어들 수 있다. 이러한 손상의 방지와 관련해서, 구조 요소들의 간격이 30㎛ 내지 150㎛의 범위, 바람직하게는 50㎛ 내지 100㎛의 범위, 특히 바람직하게는 60㎛ 내지 80㎛의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.
바람직한 실시예에 따라, 마이크로 구조는 5㎛보다 작은, 바람직하게는 1㎛보다 작은 간격으로 서로 배치되는 구조 요소들을 포함하고, 이로써 밀봉 효과의 개선이 달성될 수 있다.
마이크로 구조는 구조 요소들을 포함하고, 구조 요소들의 높이 대 구조 요소들의 간격의 비가 0.2 내지 1의 범위, 바람직하게는 0.3 내지 0.6의 범위에 있는, 실시예가 바람직하다. 구조 요소들의 이러한 치수화에 의해 밀봉 효과가 높으면서 특히 미미한 마모를 가능하게 하는, 차단 바디 및 밸브 시트의 마찰 계수가 설정될 수 있다.
본 발명은 구형 또는 콘형으로 형성된 차단 바디 및 깔대기형 밸브 시트를 포함하는 분사 밸브에 바람직하게 적용된다. 구형 차단 바디의 경우 차단 바디-접촉 영역은 바람직하게는 구형 층(spherical layer)의 쉘(shell)의 형태로 형성된다. 콘형 차단 바디는 원뿔대의 쉘에 상응하는 차단 바디-접촉 영역을 포함한다. 깔대기형 밸브 시트의 경우, 밸브 시트-접촉 영역은 원형 링의 형태 또는 원뿔대의 쉘의 형태로 형성될 수 있다.
방법의 바람직한 실시예에 따라, 마이크로 구조는 레이저, 특히 레이저의 간섭 패턴을 이용한 차단 바디-접촉 영역 및/또는 밸브 시트-접촉 영역의 가공에 의해 형성되므로, 마이크로 구조는 높은 정확도로 제조될 수 있다. 특히 바람직하게는 펨토세컨드 레이저가 사용될 수 있다. 대안으로는 차단 바디-접촉 영역 및/또는 밸브 시트-접촉 영역의 마이크로 구조의 형성이 브러싱(brushing), 호우닝, 샌드 블라스팅에 의해 이루어질 수 있다.
방법의 대안적 실시예에 따라, 마이크로 구조는 캐스팅 방법, 특히 다이 캐스팅 방법에 의해 형성된다.
이와 관련해서, 제 1 단계에서 구조 요소들이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 구조 요소들은 예컨대 꼭지점을 갖는 횡단면을 갖는다. 바람직하게는 이러한 구조 요소들이 제 1 단계에 후속하는 제 2 단계에서 절삭 공정을 통해 평편해지고, 이로써 평편하게 된 횡단면을 갖는 구조 요소들이 형성된다.
본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되고 하기에서 더 자세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 분사 밸브의 제 1 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 분사 밸브의 차단 바디 및 밸브 시트의 개략도이다.
도 3은 제 1 실시예의 차단 바디 및 밸브 시트의 마이크로 구조들의 개략도이다.
도 4 및 도 5는 제 1 실시예에 따른 분사 밸브를 제조하기 위한 장치를 도시한다.
도 6은 분사 밸브의 제 2 실시예의 차단 바디 및 밸브 시트의 개략도이다.
도 7은 제 2 실시예의 밸브 시트의 마이크로 구조의 개략도이다.
도 1에는 혼합물 압축식, 외부 점화형 내연 기관에 사용되는, 전자기적으로 작동 가능한 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브(1)가 도시된다. 분사 밸브(1)는 구형 차단 바디(2)를 포함하고, 상기 차단 바디는 전자기 액추에이터에 의해 깔대기형 밸브 시트(3)에 대해 이동 가능하게 배치된다. 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)는 특히 경화된 강으로 형성된다. 밸브 시트(3) 내의 개구(10)를 통해 매체가 내연 기관의 연소실 또는 흡입 채널 내로 분사될 수 있다. 도 1의 도시와 달리, 밸브 시트(3)는 다수의 개구들을 포함할 수 있다.
분사 밸브(1)의 전자기 액추에이터는 자기 코일(4) 및 상기 자기 코일(4)과 상호 작용하는 아마추어(5)를 포함한다. 아마추어(5)는 밸브 니들(6)을 통해 차단 바디(2)와 연결된다. 차단 바디(2)는 아마추어(5)와 함께 이동 방향(100)으로 이동 가능하고, 상기 이동 방향은 아마추어(5)와 차단 바디(2) 사이의 가상 연결선에 대해 평행하게 정렬된다. 차단 바디(2)는 밸브 니들(6)에 작용하는 스프링(7)에 의해 도 1에 도시된 폐쇄 위치의 방향으로 압축 응력을 받는다. 폐쇄 위치에서 차단 바디(2)는 개구(10)를 통한 매체의 배출을 방지한다.
분사 밸브(1)를 개방하기 위해 그리고 이로써 스프링(7)의 힘에 대항해서 밸브 시트(3)로부터 차단 바디(2)를 상승시키기 위해, 전자기 액추에이터는 자기 코일(4)과 함께, 그리고 아마추어(5)와 함께 활성화된다. 전자기 액추에이터의 비활성화시 차단 바디(2)는 스프링(7)의 힘에 의해 다시 밸브 시트(3)의 방향으로 움직 인다. 즉, 분사 밸브(1)가 폐쇄된다. 이러한 점에서, 차단 바디(2)는 전자기 액추에이터 및 스프링(7)의 상호 작용을 통해 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.
도 2에는 밸브 시트(3)의 영역 내의 분사 밸브(1)의 개략도가 도시되고, 구형 차단 바디(2)는 깔대기형 밸브 시트(3)로부터 상승된 개방 위치에 있고, 상기 개방 위치에서 매체가 개구(10)를 통해 분사된다. 분사 밸브(1)가 폐쇄되면, 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)는 서로 밀봉 방식으로 접촉하고, 차단 바디(2)의 차단 바디-접촉 영역(8)은 밸브 시트(3)의 밸브 시트-접촉 영역(9)과 접촉한다. 차단 바디-접촉 영역(8)은 구형 층의 쉘의 형태를 가지는 한편, 차단 바디-접촉 영역(9)은 원뿔대의 쉘의 형태로 형성된다.
분사 밸브(1)의 수명을 연장하기 위해, 차단 바디-접촉 영역(8) 및/또는 밸브 시트-접촉 영역(9)은 차단 바디-접촉 영역(8)과 밸브 시트-접촉 영역(9) 사이의 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)를 포함한다. 마이크로 구조(11)에 의해 마찰 상대의 마찰 계수가 적어도 국소적으로 증가된다. 이러한 마찰 계수의 증가에 의해 밸브 시트(3)에 대한 차단 바디(2)의 미끄러짐 운동 그리고 이로써 마찰 경로가 감소하고, 이는 분사 밸브(1) 내의 마모 부피를 감소시킨다. 따라서, 차단 바디(2)가 밸브 시트(3)에 대한 상대 운동시 겪는 저항이 증가한다.
제 1 실시예에서 차단 바디-접촉 영역(8) 뿐만 아니라 밸브 시트-접촉 영역(9) 내에도 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)가 배치되므로, 폐쇄 위치에서 차단 바디-접촉 영역(8)과 밸브 시트-접촉 영역(9)의 치합이 이루어진다. 그러나, 차단 바디(2)와 밸브 시트(3) 사이의 마찰을 증가시키기 위해, 차단 바디-접촉 영역(8) 또는 밸브 시트-접촉 영역(9) 중 하나만이 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)를 포함하는 것으로도 충분하다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 마이크로 구조들(11)은 규칙적인 간격(101)으로 배치된 다수의 볼록한 구조 요소들(12)을 포함한다. 차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9)의 마이크로 구조의 개별 구조 요소들(12) 사이의 간격은 5㎛보다 작고, 바람직하게는 1㎛보다 작다. 구조 요소들(12)의 높이(102)는 구조 요소들(12)의 높이(102) 대 간격(101)의 비가 0.2 내지 1의 범위, 바람직하게는 0.3 내지 0.6의 범위 내에 있도록 선택된다.
구조 요소들(12)은 평행하게 정렬되는, 실질적으로 선형의, 릿지 형태의 돌출부들로서 형성된다. 상기 릿지들은 디치들에 의해 서로 분리된다. 이러한 릿지(ridge)-디치(ditch)-마이크로 구조들(11)은 레이저 방사선을 이용한 표면 가공에 의해 형성될 수 있고, 이는 하기에 더 상세히 기술된다.
폐쇄 위치에서 분사 밸브의 밀봉 효과를 높이기 위해, 구조 요소들(12)은 차단 바디(2)의 이동 방향(100)에 대해 횡방향으로 정렬되는, 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)로부터 멀어지는 방향으로 돌출한다. 차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9)의 구조 요소들(11)은 상보적으로 형성되므로, 차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9)의 구조 요소들(11)은 폐쇄 위치에서 서로 치합된다. 서로 치합되지 않는 차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9)에 비해, 치합의 경우 훨씬 더 작은 마찰 경로에서 마찰 작업(work of friction)이 감소된다.
전술한 분사 밸브를 제조하기 위해, 도 4 및 도 5를 참조로 하기에 설명되는 제조 방법이 적용된다.
차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9) 내의 마이크로 구조들(11)은 레이저 유도식, 주기적 표면 구조들로서 형성된다. 마이크로 구조들(11)을 형성하기 위해, 레이저 재료 가공에 의해 자기 조직화 리플-구조들이 형성된다. 차단 바디-접촉 영역(8) 및 밸브 시트-접촉 영역(9)은 레이저 소스로부터 나온 선형으로 편광된 초단파 레이저 펄스, 특히 펨토세컨드-레이저 펄스로 조사된다. 레이저 소스의 선형으로 편광된 레이저 펄스는 차단 바디(2) 또는 밸브 시트(3)의 표면들의 결함들 상에서 산란되므로, 반사 펄스가 형성된다. 따라서, 레이저 소스의 레이저 펄스와 반사 펄스 사이에 간섭이 나타나고, 이로써 차단 바디(2) 또는 밸브 시트(3)의 표면들 상에 실질적으로 평행하게 연장되는 라인들로 이루어진 패턴이 형성된다. 보강 간섭의 지점들 상에서 차단 바디(2) 또는 밸브 시트(3)의 표면들 내로의 에너지 도입이 증가되므로, 재료 변형, 예컨대 표면의 국소 용융이 나타난다.
패턴의 라인들의 정렬 및 형성된 마이크로 구조(11)의 구조 요소들(12)의 정렬은 레이저 펄스의 편광면의 방향에 의해 설정된다. 구조 요소들(12)의 간격(101)은 레이저 펄스의 파장의 선택을 통해 설정될 수 있고, 상기 간격은 전형적으로 사용된 파장의 0.6 내지 0.9 배의 범위 내에 놓인다. 예컨대, 780nm, 1030nm 또는 1510nm의 파장들이 사용된다. 구조 요소들(12)의 높이(102)를 설정하기 위해, 레이저 펄스 조사의 강도 및/또는 지속 시간이 변경된다.
도 4에는 구형 차단 바디(2)의 가공이 예시적으로 도시되고, 구형 차단 바디(2)는 가공 동안 고정되고, 레이저 빔(15)은 차단 바디(2)의 표면 위로 이동된다. 레이저 소스는 선형으로 편광된 레이저 광(13)을 발생시키고, 상기 레이저 광은 위상 지연 요소로서 작용하는 λ/2-디스크(14) 상에 부딪친다. λ/2-디스크(14)의 정렬에 의해 레이저 빔(15)의 편광면의 정렬이 설정된다. 마이크로 구조(11)의 형성을 위해 레이저 빔(15)이 차단 바디(2)의 표면 위로 이동되고, 레이저 빔(15)의 편광면이 트래킹된다.
도 5에는 분사 밸브(1)의 제조 방법의 대안적 실시예가 도시되고, 구형 차단 바디(2)는 가공 동안 회전된다. 이와 반대로 레이저 빔(15)은 위치 고정 상태로 유지된다. 차단 바디(2)는 가이드 플레이트로서 설치되는 지지부(16) 내에 지지된다. 지지부(16)는 회전 축(103)을 중심으로 회전되고 차단 바디(2)로 회전 운동을 전달한다. 지지부의 회전 구동 장치는 서로 반대로 구동되는 두 개의 구동 샤프트들(17, 18)을 포함하고, 상기 구동 샤프트들은 지지부(16)를 회전시킨다. 이로써, 구형 차단 바디(2)는 회전 축(103)을 중심으로 회전되고 차단 바디-접촉 영역(8)은 레이저의 고정식 가공 구역(19)을 통해 안내된다. 이로써, 마이크로 구조(11)의 형성이 이루어진다.
도 6에는 제 2 실시예에 따른 밸브 시트(3)의 영역 내의 분사 밸브(1)의 개략도가 도시된다. 분사 밸브(1)는 구형 차단 바디(2) 및 깔대기형 밸브 시트(3)를 포함한다. 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)는 특히 경화된 강으로 형성된다. 도 6에서 차단 바디는 상승된 개방 위치에 있고, 상기 개방 위치에서 매체가 밸브 시트(3)의 개구(10)를 통해 분사된다. 도 7에는 분사 밸브(1)의 폐쇄 위치가 도시되고, 상기 폐쇄 위치에서 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)는 서로 밀봉 방식으로 접촉하고, 차단 바디(2)의 차단 바디-접촉 영역(8)은 밸브 시트(3)의 밸브 시트-접촉 영역(9)과 접촉한다. 차단 바디-접촉 영역(8)은 구형 층의 쉘의 형태를 가지는 한편, 차단 바디-접촉 영역(9)은 원뿔대의 쉘의 형태로 형성된다.
제 2 실시예에 따른 분사 밸브(1)의 경우, 밸브 시트-접촉 영역(9)은 차단 바디-접촉 영역(8)과 밸브 시트-접촉 영역(9) 사이의 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)를 포함하는 반면, 차단 바디-접촉 영역(8)은 마이크로 구조 없이 형성된다. 밸브 시트-접촉 영역(9)의 마이크로 구조(11)는 동심으로 배치되는, 원형 돌출부들로서 형성된 다수의 구조 요소들(12)을 포함한다. 구조 요소들(12)이 평편하게 된 횡단면을 가지므로, 구조 요소들(12)은 밸브 시트(3)로부터 돌출한 커버 면을 포함하고, 상기 커버 면은 차단 바디-접촉 영역(9)과 접촉될 수 있다. 이러한 기하학적 구조에 의해, 굽은 차단 바디-접촉 영역(9)이 폐쇄 위치에서 더 많은 구조 요소들(12)에 접촉하고, 이로써 다중 밀봉이 래버린스 시일 방식으로 달성되는 것이 가능하다.
구조 요소들(12)은 30㎛ 내지 150㎛의 범위, 바람직하게는 50㎛ 내지 100㎛의 범위, 특히 바람직하게는 60㎛ 내지 80㎛의 범위에 있는 간격들(101)로 배치된다. 구조 요소들(12)은 차단 요소(2)의 이동 방향(100)에 대해 횡방향으로 정렬되는 밸브 시트(3)로부터 멀어지는 방향으로 돌출한다.
제 2 실시예에 따른 분사 밸브(1)의 제조시, 먼저 밸브 시트-접촉 영역(9) 내에 동심으로 배치되는 원형 돌출부들이 생성된다. 돌출부들은 굽거나 또는 뾰족한 정점을 가진 횡단면을 갖는다. 상기 정점은 후속 단계에서, 예컨대 정점이 절삭 공정에 의해 부분적으로 제거됨으로써, 평편해진다.
가스 또는 액체 매체용 전술한 분사 밸브(1)에서 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)가 제공된다. 차단 바디(2)는 차단 바디(2)가 밸브 시트(3)로부터 이격되는 개방 위치와, 차단 바디(2)의 차단 바디-접촉 영역(8)이 밸브 시트(3)의 밸브 시트-접촉 영역(9)에 밀봉 방식으로 접촉하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하고, 차단 바디-접촉 영역 (8) 및/또는 밸브 시트-접촉 영역(9) 내에 차단 바디-접촉 영역(8)과 밸브 시트- 접촉 영역(9) 사이의 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)가 제공된다. 이로써, 분사 밸브(1)의 수명이 연장된다.
1 분사 밸브
2 차단 바디
3 밸브 시트
4 자기 코일
5 아마추어
6 밸브 니들
7 스프링
8 차단 바디-접촉 영역
9 밸브 시트-접촉 영역
10 개구
11 마이크로 구조
12 구조 요소
13 레이저 광
14 λ/2-디스크
15 레이저 빔
16 지지부
17, 18 구동 샤프트
19 가공 구역
100 이동 방향
101 간격
102 높이
103 회전축

Claims (10)

  1. 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)를 포함하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브로서, 상기 차단 바디(2)는 상기 차단 바디(2)가 상기 밸브 시트(3)로부터 이격되는 개방 위치와, 상기 차단 바디(2)의 차단 바디-접촉 영역(8)이 상기 밸브 시트(3)의 밸브 시트-접촉 영역(9)에 밀봉 방식으로 접촉하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한, 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 시트-접촉 영역(9)은 상기 차단 바디-접촉 영역(8)과 상기 밸브 시트-접촉 영역(9) 사이의 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)를 포함하고, 상기 마이크로 구조(11)는 평평한 횡단면을 갖는, 원형의 그리고 동심으로 배치된 돌출부들로서 형성되고, 상기 차단 바디-접촉 영역(8)은 마이크로 구조 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 구조(11)의 구조 요소들(12)은 상기 차단 바디(2)의 이동 방향에 대해 횡방향으로 정렬되는 방향으로 상기 밸브 시트(3)로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 구조(11)의 구조 요소들(12)은 서로 150㎛보다 작은 간격(101)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차단 바디(2)는 구형 또는 콘형으로 형성되고, 상기 밸브 시트(3)는 깔대기형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 구조 요소들(12)이 돌출하는 방향은 상기 차단 바디(2)의 이동 방향(100)에 대해 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 간격(101)은 5㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 간격(101)은 1 ㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브.
  8. 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브(1)의 제조 방법으로서, 차단 바디(2) 및 밸브 시트(3)는, 상기 차단 바디(2)가 상기 밸브 시트(3)로부터 이격되는 개방 위치와 상기 차단 바디(2)의 차단 바디-접촉 영역(8)이 상기 밸브 시트(3)의 밸브 시트-접촉 영역(9)에 밀봉 방식으로 접촉하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하도록 배치되는, 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브의 제조 방법에 있어서,
    상기 밸브 시트-접촉 영역(9) 내에 마찰을 증가시키는 마이크로 구조(11)가 형성되고, 상기 마이크로 구조(11)는 볼록한 구조 요소들(12)을 포함하고, 상기 마이크로 구조(11)는 평평한 횡단면을 갖는, 원형의 그리고 동심으로 배치된 돌출부들로서 형성되고, 상기 차단 바디-접촉 영역(8)은 마이크로 구조 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 또는 액체 매체를 위한 분사 밸브의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020160017692A 2015-02-17 2016-02-16 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법 KR102556566B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015202824 2015-02-17
DE102015202824.0 2015-02-17
DE102015206467.0 2015-04-10
DE102015206467.0A DE102015206467A1 (de) 2015-02-17 2015-04-10 Einspritzventil für ein gasförmiges oder flüssiges Medium und Verfahren zur Herstellung eines solchen Einspritzventils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160101680A KR20160101680A (ko) 2016-08-25
KR102556566B1 true KR102556566B1 (ko) 2023-07-18

Family

ID=56552492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160017692A KR102556566B1 (ko) 2015-02-17 2016-02-16 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102556566B1 (ko)
CN (1) CN106121885B (ko)
DE (1) DE102015206467A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6722469B2 (ja) * 2016-02-26 2020-07-15 株式会社ケーヒン 弁装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061291A1 (de) 2002-12-24 2004-07-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
CN1755098A (zh) * 2004-09-29 2006-04-05 罗伯特·博世有限公司 燃料喷射阀

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10232050A1 (de) * 2002-07-16 2004-02-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10245573A1 (de) * 2002-09-27 2004-04-08 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10322826A1 (de) * 2003-05-19 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061291A1 (de) 2002-12-24 2004-07-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
CN1755098A (zh) * 2004-09-29 2006-04-05 罗伯特·博世有限公司 燃料喷射阀

Also Published As

Publication number Publication date
CN106121885A (zh) 2016-11-16
CN106121885B (zh) 2021-10-22
DE102015206467A1 (de) 2016-08-18
KR20160101680A (ko) 2016-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5954312A (en) Groove means in a fuel injector valve seat
DE69402835T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil
US5732888A (en) Electromagnetically operable valve
US4218021A (en) Electromagnetic fuel injector
DE3230844C2 (ko)
JP2007187167A (ja) 電磁操作式の弁
KR102556566B1 (ko) 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법
DE102014217507A1 (de) Ventil und Verfahren zur Herstellung eines Ventils
US8261446B2 (en) Injector seat that includes a coined seal band with radius
JP2006500514A (ja) 内燃機関用の燃料噴射弁
JP2011125914A (ja) 周期構造の形成方法及び周期構造を有する燃料噴射装置
DE10052485B4 (de) Brennstoffeinspritzventil
US20110005077A1 (en) Method of Machining Orifice and Press-Working Method
JP2007507638A (ja) 圧印シールバンドを有する噴射器シール
JP2005533222A (ja) 内燃機関用の燃料噴射弁
KR20020054351A (ko) 연료 분사 밸브의 밸브 시트 바디 제조 방법
DE102010064097A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Ventil
CN105370445B (zh) 密封面上具有确定的微结构的气体喷射器
DE10204656A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2013072205A1 (de) Magnetventil mit einer magnetbaugruppe
DE10118276A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102017218224A1 (de) Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil
DE10050751A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1381824B1 (de) Vermessen von mikrogalvanisch hergestellten bauteilen durch schnittbauteile über lackstege
US20200030823A1 (en) Multi-dimple orifice disc for a fluid injector, and methods for constructing and utilizing same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant