專利名稱：具有材料鎖合的銜鐵連接的電磁閥的制作方法
具有材料鎖合的銜鐵連接的電磁閥
背景技術(shù)：
DE 196 50 865 Al涉及一種電磁閥，它的銜鐵由多部分構(gòu)成及具有一個(gè) 銜鐵盤及一個(gè)銜鐵銷。銜鐵銷在一個(gè)滑塊中被導(dǎo)向。為了在電磁閥閉合后 銜鐵盤的繼續(xù)振動(dòng)，在銜鐵上設(shè)有一個(gè)阻尼裝置。借助該裝置可準(zhǔn)確地保 持電磁閥所需的的短的開關(guān)時(shí)間。該電磁閥被確定用在具有高壓存儲(chǔ)噴射 系統(tǒng)(共軌)的噴射裝置中。作為DE 196 50 865A1中最接近的解決方案， 銜鐵板在銜鐵銷上被導(dǎo)向。銜鐵板一方面由一個(gè)復(fù)位彈簧加載及另一方面 由調(diào)節(jié)盤保持，該調(diào)節(jié)盤被置入銜鐵銷圓周上的空槽中。
根據(jù)DE 199 32 781 Al的解決方案提出一種銜鐵組件，其中銜鐵板通 過一個(gè)導(dǎo)向銷被固定在銜鐵銷上。導(dǎo)向銷在一個(gè)構(gòu)造在銜鐵銷上的銜鐵板 的引導(dǎo)區(qū)段上的長(zhǎng)形孔中被導(dǎo)向，以致銜鐵板相對(duì)于銜鐵銷的圓周表面帶 有間隙地被接收。
出于成本及結(jié)構(gòu)空間的原因在高壓存儲(chǔ)噴射系統(tǒng)(共軌)中使用電磁 閥作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電磁閥的磁路由一個(gè)安裝在一磁芯內(nèi)的電磁線圈及一個(gè) 銜鐵組成，該銜鐵與待移動(dòng)的開關(guān)元件相連接。對(duì)于銜鐵與開關(guān)元件之間 的連接存在多個(gè)可能性。根據(jù)DE 196 50 865 Al銜鐵板的銜鐵銷可安裝在 以上所述的保持盤上。由于在保持盤、銜鐵板端面中的空槽及在銜鐵銷圓 周上加工出的用于接收保持盤的空槽之間不可避免的間隙，產(chǎn)生了對(duì)電磁 閥動(dòng)態(tài)性能的不利影響。
在其中銜鐵板及銜鐵銷由同一材料制造的單件式構(gòu)成的銜鐵組件上存 在著缺點(diǎn)，即所選擇的材料代表所關(guān)注的磨損要求與磁回路的磁路設(shè)計(jì)之 間的折衷。其中銜鐵組件具有一個(gè)可相對(duì)銜鐵銷運(yùn)動(dòng)的銜鐵板的銜鐵組件 的形鎖合連接的兩件式方案在于，銜鐵板被壓配合在銜鐵銷上或在銜鐵板 與銜鐵銷之間形成一種拉花鉚釘連接(ScMlniet-Verbindimg)。該方案的缺 點(diǎn)在于在形鎖合連接前對(duì)銜鐵板及銜鐵銷部件的精確幾何結(jié)構(gòu)的要求。兩 件式銜鐵組件的銜鐵板與銜鐵銷之間的連接可能性也可通過材料鎖合的連接方法、例如焊接或粘接來得到。這些連接可能性的缺點(diǎn)一方面在于組裝 麻煩，另一方面在于可實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)度小及最后在于有限的精確度，在該精確 度下能形成這種連接。
在兩件式構(gòu)成的銜鐵組件上，即當(dāng)銜鐵組件由兩個(gè)分開的件、即銜鐵 板及銜鐵銷組成時(shí)，通常其優(yōu)點(diǎn)在于用于磁路的材料、即銜鐵板的材料 及銜鐵銷所承擔(dān)的密封功能的材料可根據(jù)各自的要求最佳地選擇。因此一 直致力于在考慮上述邊界條件下使用兩件式的銜鐵組件，該兩件式的銜鐵 組件根據(jù)相應(yīng)的功能，在材料方面最佳地做出選擇。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提出了在直接地釋放或關(guān)閉氣液連接的銜鐵銷或開關(guān)元
件中間通過MIM技術(shù)(Metal-Injected Molding:金屬注射成形)來構(gòu)造一 個(gè)屬于電磁閥的磁路的銜鐵板。為此例如在銜鐵銷的圓周上或在液壓開關(guān) 元件的圓周上與銜鐵板連接的部位的區(qū)域中構(gòu)造溝或槽的構(gòu)型的凹陷。這 些凹陷可在與銜鐵銷或液壓開關(guān)元件的圓周外部幾何結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的銜鐵板的 孔的區(qū)域中，其中銜鐵板被銜鐵銷或液壓開關(guān)元件穿過。
銜鐵銷或液壓開關(guān)元件的外圓周面的幾何結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單地在對(duì)公差要求 小的原始工件中制造。在電磁閥中在功能方面所需的剩余空氣隙可在MIM 模具中調(diào)節(jié)及在金屬注射成形期間、即在注射金屬材料熔液期間形成，而 當(dāng)銜鐵板與銜鐵銷或液壓開關(guān)元件通過MIM方法連接時(shí)，不需要用所需的 精加工如精磨來調(diào)節(jié)銜鐵板端面上的剩余空氣間隙。理想地，作為磁路組 成部分的銜鐵板相對(duì)銜鐵銷或液壓開關(guān)元件的通常被作成平面的端面下降 地構(gòu)成，以便在穿過銜鐵板的銜鐵銷或液壓開關(guān)元件與銜鐵板之間得到一 個(gè)階臺(tái)，該階臺(tái)確定了與磁芯相對(duì)的銜鐵板的端面與磁芯的端面之間的剩 余空氣隙，其中，該鐵芯與該銜鐵板相對(duì)。
銜鐵銷或液壓開關(guān)元件的材料可根據(jù)磨損的觀點(diǎn)最優(yōu)地來選擇。對(duì)于 銜鐵板則優(yōu)選地選擇一磁性材料，以便施加高的磁力及避免渦流。在銜鐵 板中可成型出幾何結(jié)構(gòu)可任意選擇的孔或空槽，以減小質(zhì)量和使通流性能 最優(yōu)，所述孔或空槽無需銜鐵板的精加工便可構(gòu)成。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明提出 的電磁閥使用在燃料噴射器上的情況，其中，該燃料噴射器的接收電磁閥的空腔用作被控制流出控制室的燃料控制量的低壓側(cè)的回流部分，通過這 種孔或空槽可使燃料噴射器中從可壓力卸載的控制室中流出的控制容積無 大的流動(dòng)阻力地流到低壓側(cè)的回流部分中。
銜鐵銷或液壓開關(guān)元件與成型的銜鐵板之間的、通過MIM方法建立的
連接將接收當(dāng)液壓開關(guān)元件或銜鐵銷用設(shè)置在該液壓開關(guān)元件或銜鐵銷上 的關(guān)閉件撞擊在閥座上時(shí)出現(xiàn)的加速力。視制造過程及出現(xiàn)的加速力的數(shù) 值而定，可在銜鐵銷或液壓開關(guān)元件上構(gòu)造多個(gè)空槽、槽或一個(gè)或多個(gè)環(huán) 圈、或帶有側(cè)凹的幾何結(jié)構(gòu)，并在穿過銜鐵板的孔或鉆孔的內(nèi)表面上互補(bǔ) 地構(gòu)造多個(gè)空槽、槽或一個(gè)或多個(gè)環(huán)圈、或帶有側(cè)凹的幾何結(jié)構(gòu)，以便能
可靠地吸收加速力。使用MIM方法允許以有利的方式使由金屬材料組成的 金屬部件構(gòu)造在由與該金屬材料不同的材料制成的部件上，使得這些彼此 要接合的零件可在考慮各自最優(yōu)的、與使用目的相協(xié)調(diào)的材料特性的條件 下來選擇。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明提出的在壓力平衡的2=2閥上的一個(gè)銜鐵組件內(nèi)
的連接的第一實(shí)施方案，
圖2.1， 2.2， 2.3及2.4表示銜鐵組件的MIM連接的各個(gè)不同實(shí)施方案， 圖3表示根據(jù)本發(fā)明提出的銜鐵組件在一個(gè)向外打開的閥(A閥)上
的應(yīng)用，
圖4表示根據(jù)本發(fā)明提出的一個(gè)銜鐵組件的MIM連接在一個(gè)套筒閥上 的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
由根據(jù)圖1的視圖可看到一個(gè)壓力平衡的2/2閥，借助該2/2閥可操作 一個(gè)燃料噴射器，該2/2閥的銜鐵組件具有一個(gè)銜鐵板及一個(gè)銜鐵銷或一 個(gè)液壓開關(guān)元件，該銜鐵板借助MIM連接成型在該銜鐵銷上。
由根據(jù)圖1的視圖可看到，在這里僅部分地表示的燃料噴射器10具有 一個(gè)噴射器體12。燃料噴射器10包括一個(gè)電磁閥14。該電磁閥14包括一 個(gè)磁罐16，在該磁罐中安裝有一個(gè)電磁線圈22。磁罐16被一通孔18穿過，該通孔用于接收關(guān)閉彈簧20。
一銜鐵組件24位于磁罐16的下面，該銜鐵組件包括一銜鐵板26。銜 鐵板26可成型在一銜鐵銷上或成型在一液壓開關(guān)元件28上。銜鐵板26與 銜鐵銷28或液壓幵關(guān)元件28之間的固定通過一種MIM連接30 (Metal-Injected Moding:金屬注射成形)來實(shí)現(xiàn)。
銜鐵組件24的銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28被接收在噴射器體12的 一孔32中。視實(shí)施方案而定，例如對(duì)于銜鐵組件24的銜鐵板26與液壓開 關(guān)元件28相連接的情況，液壓開關(guān)元件28的下端面與一構(gòu)造在噴射器體 12中的座36配合作用。噴射器體12中有一液壓室40，在該液壓室中例如 一壓力卸載管路38用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作燃料噴射器10的噴射閥的控制室的 壓力卸載。
當(dāng)圖1中所示的燃料噴射器10被接通電流時(shí)，成型在銜鐵銷28或液 壓開關(guān)元件28的圓周上的銜鐵板26被電磁線圈22吸引，在銜鐵銷28或 液壓開關(guān)元件28的下端面上的閥座被打開。由此產(chǎn)生液壓室40的壓力卸 載，使得一控制量通過壓力卸載管路38、液壓室40以及打開的閥座36排 出到噴射器12的一個(gè)低壓側(cè)的回流部分34中。
反之，如果電磁線圈22的電流被斷開，則銜鐵組件24被由磁罐16包 圍的關(guān)閉彈簧20壓到閥座36上，使得在使控制室卸載的壓力卸載管路38 與低壓側(cè)回流部分34之間的流通連接被噴射器體12中關(guān)閉的閥座36斷開。
由根據(jù)圖2.1， 2.2， 2.3及2.4的視圖可得知銜鐵組件內(nèi)的所述MIM連
接的各個(gè)實(shí)施方案。
由圖2.1可知，銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28具有一圓周52。在銜鐵 銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上成型有銜鐵組件24的銜鐵板26的區(qū) 域中具有一外輪廓結(jié)構(gòu)44。視銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上所 選擇的外輪廓結(jié)構(gòu)44的構(gòu)型而定，得到銜鐵板26與銜鐵銷28或液壓開關(guān) 元件28的形鎖合的連接46。在銜鐵板26成型時(shí)，借助MIM方法通過銜 鐵板26在銜鐵銷28或液壓幵關(guān)元件28上的成型產(chǎn)生出一形鎖合的連接 46。銜鐵組件24的銜鐵板26優(yōu)選這樣地成型在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件 28的圓周52上，即在銜鐵板26的端面50與銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28 的端面之間得到一個(gè)超出高度48，該超出高度確定了銜鐵板26的端面50與被磁芯16包圍的電磁線圈22的下端面之間的剩余空氣隙。
對(duì)于銜鐵板26優(yōu)選一種磁性材料，以便得到大的磁力及小的渦流損耗，
而制造銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的材料則在最佳磨損方面優(yōu)化地被選
擇。銜鐵板26通過MIM方法在構(gòu)造MIM連接30的情況下被成型在銜鐵
銷28上，在這種情況下，精加工成本取得最低。
由根據(jù)圖2.2的視圖可得到銜鐵組件24的MIM連接的一變換的實(shí)施方案。
由根據(jù)圖2.2的視圖可得知 一圓周槽54延伸在銜鐵銷28或液壓開關(guān) 元件28的圓周52上。與銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上的圓周 槽54的深度互補(bǔ)地，在銜鐵板26成型時(shí)構(gòu)成了一突起56。在銜鐵板26 成型后在突起56與銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上的圓周槽54 之間得到MIM連接30。這些構(gòu)件彼此形鎖合地接合。
在銜鐵組件24的圖2.2所示的實(shí)施方案中，在銜鐵板26的端面50與 銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的端面之間也得到一超出高度48，在銜鐵組 件24的組裝好的狀態(tài)中，該超出高度確定了銜鐵板26的端面50與被磁罐 16包圍的電磁線圈22的端面之間的剩余空氣隙。
圖2.3表示具有MIM連接的銜鐵組件的另一實(shí)施方案。
根據(jù)該實(shí)施方案，在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上構(gòu)成一 環(huán)圈58。在銜鐵板26成型時(shí)，該在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周 52上凸出的環(huán)圈58構(gòu)成銜鐵板26的內(nèi)側(cè)上的一個(gè)相應(yīng)構(gòu)型的槽。并且在 圖2.3所示的實(shí)施方案中，在MIM模具中也調(diào)節(jié)出在銜鐵銷28或液壓開 關(guān)元件28的端面與銜鐵板26的端面50之間的超出高度48，使得在銜鐵板 26成型在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28上時(shí)通過環(huán)圈58的相應(yīng)的軸向布置 可在銜鐵板26與電磁線圈22之間得到一個(gè)剩余空氣隙。
圖2.4表示根據(jù)本發(fā)明提出的銜鐵組件的一個(gè)變型實(shí)施方案，其中，在 銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上構(gòu)建有至少一個(gè)側(cè)凹60。在銜鐵 板26通過MIM方法成型時(shí)，在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周52上 的側(cè)凹被制造銜鐵板26的材料圍繞。在銜鐵板26與銜鐵銷28或液壓開關(guān) 元件28之間構(gòu)成了形鎖合的連接46，該連接可承受高的加速力。
在圖2.1至2.4所示的銜鐵組件24的實(shí)施方案中其特征都在于銜鐵板26與銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28之間的MIM連接30。銜鐵銷28或液壓 開關(guān)元件28的圓周52上的外輪廓結(jié)構(gòu)44可簡(jiǎn)單地在對(duì)公差要求小的原始 件中制造。剩余空氣隙的構(gòu)成可通過在MIM模具中銜鐵板26的端面50與 銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的端面之間的超出高度48來調(diào)節(jié)及在MIM 過程中，即在注射或施加液態(tài)金屬材料時(shí)，在銜鐵板26成型時(shí)在制造MIM 連接30的框架中來產(chǎn)生。銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的材料在磨損特性 方面被最佳地設(shè)計(jì)，而成型在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28上的銜鐵板26 則在材料的磁特性方面最佳地選擇。雖然在圖2.1至2.4中未示出，為了減 小銜鐵板26的質(zhì)量可使該銜鐵板設(shè)有通口、通孔或空槽，借助它們一方面 達(dá)到銜鐵板26的質(zhì)量的減小及另一方面可優(yōu)化由控制室中受控制流出的控 制量的排流。
圖3表示在一個(gè)向外打開的閥(A閥)上的、根據(jù)本發(fā)明提出的銜鐵 組件。
由根據(jù)圖3的視圖可看出，燃料噴射器10包括噴射器體12,電磁閥 14被接收在該噴射器體中。根據(jù)圖3的視圖，銜鐵組件24包括銜鐵板26， 該銜鐵板通過MIM連接30與銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28形鎖合地連接。 在銜鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的圓周上構(gòu)造有一個(gè)配合面，該配合面與 噴射器體12的座36配合作用。根據(jù)圖3的視圖的銜鐵組件24在電磁線圈 22通電流時(shí)被向外打開，該電磁線圈被磁罐16包圍。為此在銜鐵銷28或 液壓開關(guān)元件28的圓周52上構(gòu)造有一個(gè)圓周縮小部分66，用于一在圖3 中未示出的、但構(gòu)造在噴射器體12中的控制室卸載壓力的卸載管路38通 入該圓周縮小部分的區(qū)域中。如果閥座在電磁線圈22通電流及銜鐵組件24 向上運(yùn)動(dòng)時(shí)被打開，則控制容積通過卸載管路38、通過由銜鐵銷28或液壓 開關(guān)元件28的圓周上的圓周縮小部分66構(gòu)成的空腔以及通過打開的閥座 36流出到低壓側(cè)的回流部分34中。另一回流部分位于噴射器體12中孔32 的下端部上，通過該回流部分排出一導(dǎo)向泄漏量，在該孔32中，銜鐵銷28 或液壓開關(guān)元件28小公差地被導(dǎo)向。由根據(jù)圖3的實(shí)施方案還可看出，銜 鐵銷28或液壓開關(guān)元件28的上端面與一個(gè)止擋62配合作用，該止擋限制 了銜鐵組件24的打開行程。在根據(jù)圖3的視圖中該行程止擋62構(gòu)造在磁 罐16的下端面上。圖4表示在一個(gè)套筒閥上的根據(jù)本發(fā)明提出的銜鐵組件的另一實(shí)施方案。
由根據(jù)圖4的視圖可看到一個(gè)燃料噴射器IO，為了噴射器體12中的控 制室的一壓力卸載管路38的壓力卸載，燃料噴射器具有一個(gè)套筒閥。在該 實(shí)施方案中，銜鐵組件24包括一個(gè)閥套筒68，該閥套筒與銜鐵板26通過 MIM連接30相接合。在閥套筒38內(nèi)部容納有一個(gè)通過關(guān)閉彈簧20加載 的圓柱形閥體70。通過關(guān)閉彈簧20對(duì)實(shí)施成圓柱形的閥體70加載。
在磁罐16的電磁線圈22通電流時(shí)，銜鐵板26的端面50被吸引，使 得閥套筒68從噴射器體12的上側(cè)面上的閥座36上抬起。由此構(gòu)造在噴射 器體12中的控制室的卸載管路38的出口 74被壓力卸載，因?yàn)闃?gòu)造在閥套 筒68的下端面上的咬合邊緣76從噴射器體12的平面?zhèn)壬咸?。根?jù)圖4 的實(shí)施方案，壓力卸載管路38的出口位置74例如可匯合在燃料噴射器10 的噴射器體12的平面?zhèn)壬系囊粋€(gè)拱形的突起72上。如果閥套筒68的咬合 邊緣76從拱形的突起720起向上移，則從卸載管路38流出的控制量在側(cè) 面上向著低壓側(cè)的回流部分34從燃料噴射器10的噴射器體12中排出。
權(quán)利要求
1. 一種制造用于包括一可通電的電磁線圈(22)的電磁閥(14)的一銜鐵組件(24)的方法，具有以下方法步驟a)在一銜鐵銷(28)或一液壓開關(guān)元件(28)的圓周(52)上產(chǎn)生一外輪廓結(jié)構(gòu)(44；54，58，60)，b)在所述外輪廓結(jié)構(gòu)(44；54，58，60)的區(qū)域中通過MIM方法(Metal-Injected Molding金屬注射成形)構(gòu)造一銜鐵板(26)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)方法步驟a)，在所述銜 鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的所述圓周(52)上構(gòu)造至少一個(gè)槽(54) 或溝道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)方法步驟a)，在所述銜 鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的所述圓周(52)上構(gòu)造至少一個(gè)環(huán)圈(58)或側(cè)凹(60)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)方法步驟b)，在所述銜 鐵盤(26)的材料與所述銜鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的圓周(52) 的所述外輪廓結(jié)構(gòu)(44; 54， 58， 60)之間產(chǎn)生形鎖合的連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)方法步驟b),在所述銜 鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的端面與所述銜鐵板(26)的一端面(50) 之間產(chǎn)生一確定一剩余空氣隙的超出高度(48)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)方法步驟b)，在所述銜 鐵盤(26)中制造通孔或空槽。
7. 用于電磁閥(14)的、具有一銜鐵板(26)及一銜鐵銷(28)或一液 壓開關(guān)元件(28)的銜鐵組件(24)，其特征在于該銜鐵板(26)通過 MIM方法成型在該銜鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的圓周(52)上的 一外輪廓結(jié)構(gòu)(44; 54， 58， 60)的區(qū)域中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的銜鐵組件(24)，其特征在于所述銜鐵銷(28) 或液壓開關(guān)元件(28)的圓周(52)具有至少一個(gè)溝道或至少一個(gè)槽形的 凹陷(54)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的銜鐵組件(24)，其特征在于在所述銜鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)的所述圓周上(52)構(gòu)造了至少一個(gè)突出超過該圓 周(52)的突起(58， 60)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的銜鐵組件(24)，其特征在于所述銜鐵板(26) 由一磁性材料制成，所述銜鐵銷(28)或液壓開關(guān)元件(28)由一抗磨損 最佳化的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造一銜鐵組件(24)的方法及一銜鐵組件(24)。該銜鐵組件(24)用在一用于操作燃料噴射器(10)的電磁閥(14)中。該電磁閥(14)包括一可通電的電磁線圈(22)。在一銜鐵銷(28)或一液壓開關(guān)元件(28)的圓周(52)上制造一外輪廓結(jié)構(gòu)(44；54，58，60)，在所述外輪廓結(jié)構(gòu)(44；54，58，60)的區(qū)域中通過MIM方法(Metal-Injected Molding金屬注射成形)構(gòu)造一銜鐵板(26)。
文檔編號(hào)F02M61/16GK101438050SQ200780016222
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月4日
發(fā)明者F·伯金, M·呂克勒, M·施內(nèi)爾, N·羅德里格斯-阿馬亞, P·阿利奧 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司