用于计量流体的阀的制作方法

用于计量流体的阀
1.本技术是申请号为201880030629.7、申请日为2018年5月3日、发明名称为“用于计量流体的阀”的发明申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于计量流体的阀、尤其是用于内燃机的燃料喷射阀。专门地，本发明涉及用于机动车燃料喷射设备的喷射器领域，在所述喷射器中优选将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。


背景技术：

3.由de 10 2013 222 613 a1已知一种用于计量流体的阀。已知的阀具有电磁铁，用于操纵控制计量开口的阀针。电磁铁用于操纵能够在阀针上移动的衔铁。在此，衔铁具有邻接到阀针上的孔，该孔形成用于预升程弹簧(vorhubfeder)的弹簧接收部。


技术实现要素：

4.本发明提出一种用于计量流体的阀，尤其是用于内燃机的燃料喷射阀，所述阀具有电磁促动器，所述电磁促动器具有布置在衔铁室中的衔铁，并且具有被所述促动器借助所述衔铁能够操纵的阀针，其中，所述衔铁在所述阀针上被导向，其中，在所述阀针上布置有在运行中与所述衔铁的第一端侧共同作用的第一止挡元件和在运行中与所述衔铁的第二端侧共同作用的第二止挡元件，所述第一止挡元件和第二止挡元件限制所述衔铁相对于所述阀针的运动，并且其中，所述衔铁具有朝所述衔铁的第一端侧敞开的弹簧接收部，在所述弹簧接收部中放入支撑在所述第一止挡元件上的弹簧，其中，所述衔铁具有至少一个流体通道，所述流体通道能够在运行中实现引导流体在所述衔铁室的邻接到所述衔铁的第一端侧上的第一区域和所述衔铁室的邻接到所述衔铁的第二端侧上的第二区域之间通过，所述流体通道至少部分地包含所述弹簧接收部并且所述流体通道沿着从所述第一端侧朝向所述第二端侧取向并且相对于纵轴线的同轴方向至少区段地径向向外延伸，其中，所述流体通道具有至少一个倾斜孔，所述倾斜孔沿着所述同轴方向至少径向向外延伸，其中，所述倾斜孔与所述弹簧接收部相交，使得所述弹簧接收部的底部被所述倾斜孔切开。
5.根据本发明的阀具有以下优点：能够实现改善的构型和工作方式。在此，可以专门地实现衔铁和阀针之间的改善的导向，尤其实现衔铁的减振和稳定，并且同时实现将流体有利地引导穿过衔铁室。
6.下面给出的阀的有利扩展方案。
7.在用于计量流体的阀中，用作电磁铁的衔铁不与阀针固定地连接，而是活动地支承在止挡部之间。这样的止挡部可以构造在止挡元件上，所述止挡元件可以作为止挡套筒和/或止挡环被实现。然而，止挡元件也可以与阀针一体式地构造。衔铁在静止状态下经由弹簧被调节到相对于阀针位置固定的止挡部上，使得衔铁贴靠在那里。然后，在操控阀针时，整个衔铁自由行程可用作加速段，其中，弹簧在加速期间被缩短。衔铁自由行程可以通
过衔铁和两个止挡部之间的轴向间隙被预给定。
8.衔铁和阀针之间的导向长度可以被增大，其方式是：通过不邻接到阀针上的环形槽构型弹簧接收部。在此，弹簧接收部仍然能够以有利的方式靠近纵轴线地构型，即具有与纵轴线的小的径向距离，以便在阀的相应地构型的情况下能够实现将流体从衔铁室的第一区域有利地导入到弹簧接收部中。
9.在由具有直通流孔的衔铁与布置在阀针上的、具有大外径的止挡部的组合中可以考虑：在通流孔和构型在相应止挡元件上的止挡面(止挡部)之间发生重叠。由此，失去在衔铁和与此相关的止挡元件之间的减振面的一部分。此外，自由的通流横截面在衔铁的端部位态的区域中在止挡元件上也减小。
10.产生的状况虽然在操纵过程中在衔铁从相应的止挡元件脱离时具有低粘附效应的优点，但也导致用于衰减碰撞或者用于衔铁稳定所希望的阻尼被减小。专门地，在关闭阀时，这可能导致，在所希望的操控时间方面为了充分稳定衔铁而需要过长的时间。因此，在可能非常短的、例如少于1.2ms的暂停时间方面(如该暂停时间在多次喷射时可以是希望的)，靠近阀针构型的、穿过衔铁的直通流孔产生显著的缺点。
11.通过所提出的流体通道能够以有利的方式实现将流体有利地引导穿过衔铁室并且同时减小对减振性能的损害，这尤其对于在关闭阀时衔铁的稳定是有利的。由此也可以通过止挡面在止挡元件上的结构构型以至少很大程度上不影响将流体引导穿过衔铁的方式实现预给定或调整所希望的阻尼。
12.在一个扩展方案中，流体通道的第一开口的与纵轴线在径向上距离最远地外置的点比流体通道的第二开口的与纵轴线在径向上距离最远地外置的点更靠近纵轴线，该扩展方案具有以下优点：在衔铁的第一端侧上能够以有利的方式将流体靠近纵轴线地导入到流体通道中，而在衔铁的第二端侧上能够将流体通道的开口移位到更远离阀针的区域中。在该扩展方案中尤其得到以下优点：可以减小或完全避免在衔铁的第二端侧上的流体通道的开口与在第二止挡元件上的止挡面的重叠。专门地，流体通道的第二开口的最远地内置的点可以在径向上位于第二止挡元件的止挡面内。相应的优点可以在该扩展方案中实现，其中，流体通道的第一开口的面重心比流体通道的第二开口的面重心更靠近纵轴线。
13.此外，根据一个扩展方案，所述流体通道在所述衔铁的出口面上朝向所述衔铁室的第二区域穿出并且所述流体通道的轴线垂直于所述出口面取向，所述流体通道沿着所述轴线在所述衔铁的出口面上穿出。这具有以下优点：流体通道的可制造性能够借助孔实现或者改善。对此有利的措施在以下扩展方案中给出，即所述出口面位于相对于所述纵轴线环绕的环形面中并且所述环形面构型为相对于所述纵轴线旋转对称的锥形外周面的部分面或者构型为垂直于所述纵轴线取向的圆盘的部分面。
14.根据一个扩展方案，所述流体通道沿着所述同轴方向连续地径向向外延伸，其具有以下优点：一方面，可以实现流体通道的在流体技术上有利的构型。另一方面，必要时可以实现流体通道的在制造技术上有利的构型，如这尤其根据以下扩展方案是可能的，即所述流体通道具有至少一个倾斜孔，所述倾斜孔沿着所述同轴方向至少径向向外延伸。在此，根据一个扩展方案，所述倾斜孔从所述衔铁的第一端侧延伸到所述衔铁的第二端侧，由此能够以有利的方式实现在倾斜角度方面的优化，倾斜孔的轴线相对于纵轴线倾斜所述倾斜角度，其中，所述倾斜角度例如在给出用于在衔铁的第二端侧上的开口的规定情况下可以
优化地保持得小。由此，对于引导流体可用的横截面还可以沿着同轴方向在穿过衔铁的整个走势上由于倾斜孔的构型而增大，如果这在相应的应用情况下是有意义的话。
15.在一个扩展方案中，所述倾斜孔与所述弹簧接收部相交。由此能够以有利的方式将可能在放入弹簧(衔铁自由行程弹簧)时剩余的空间一起用于引导流体。在此，根据一个扩展方案，所述倾斜孔与所述弹簧接收部这样地相交，使得所述弹簧接收部的底部被所述倾斜孔切开。由此尤其能够实现沿着弹簧接收部的沿着纵轴线的整个延伸部使用该弹簧接收部。
16.在一个扩展方案中，所述流体通道具有从所述衔铁的第一端侧出发沿所述同轴方向延伸的第一同轴盲孔和从所述衔铁的第二端侧出发反向于所述同轴方向延伸的第二同轴盲孔，所述第一同轴盲孔和第二同轴盲孔在所述衔铁内相交，并且所述第二同轴盲孔比所述第一同轴盲孔相对于所述纵轴线在径向上更位于外侧。流体通道能够以有利的方式通过在制造技术上简单地待实现的同轴盲孔来构型。
17.因此，能够以有利的方式实现位于衔铁中的衔铁自由行程弹簧与衔铁的组合，所述衔铁具有径向向外延伸的流体通道、尤其倾斜孔。该组合能够实现，可以在止挡元件和衔铁之间实现最大的减振面。在此专门地可以避免由于与相应开口的重叠而减小减振面。因为在构型阀时优选设置多个流体通道，这些流体通道优选代替传统的通流孔来实现，所以能够产生对阀的工作方式的显著影响，尤其产生明显改善的阻尼。例如可以实现两个至十个流体通道，尤其两个至六个流体通道。在此，这样的流体通道可以至少部分地共同包含弹簧接收部。由此也可以改善通流性能。然而，原则上也可以考虑仅具有唯一流体通道或与至少一个提出的具有至少一个传统通孔的流体通道的组合。
18.因此专门地，能够实现以下构型，在该构型中，在相关止挡元件上的止挡面方面，在至少一个流体通道的一个相关开口或多个相关开口和止挡元件上的止挡面之间不再发生重叠。由此提供最大的减振面。
附图说明
19.在下面的说明中参照附图详细地阐述本发明的优选实施例，在附图中，相应的元件设有相一致的附图标记。附图示出了：
20.图1相应于第一实施例的阀的局部的示意性截面图；
21.图2相应于第二实施例的阀的局部的示意性截面图；
22.图3相应于第三实施例的阀的局部的示意性截面图；和
23.图4相应于第四实施例的阀的局部的示意性截面图。
具体实施方式
24.图1以局部的示意性截面图示出相应于第一实施例的用于计量流体的阀1。阀1尤其可以构造为燃料喷射阀1。优选的应用情况是这样的燃料喷射设备，在该燃料喷射设备中，这种燃料喷射阀1构造为高压喷射阀1并且用于将燃料直接喷射到内燃机的配属的燃烧室中。在此可以使用液态或气态燃料作为燃料。相应地，阀1适用于计量液态或气态流体。
25.阀1具有壳体(阀壳体)2，在该壳体中位置固定地布置有内极3。在该实施例中布置在壳体2内的阀针5相对于壳体2沿着纵轴线4被导向。
26.在阀针5上布置有衔铁(磁性衔铁)6。此外，在阀针5上布置有一个止挡元件7和另一止挡元件8。在止挡元件7,8上形成止挡面7',8'。在此，衔铁6在被操纵时沿着纵轴线4相对于阀针5在止挡元件7,8之间运动，其中，衔铁自由行程9是预给定的。纵轴线4在这里可以被称为阀针5的纵轴线4或者衔铁5的纵轴线4。衔铁6、内极3以及未示出的电磁线圈是电磁促动器10的组成部分。在阀针5上构造有阀关闭体11，该阀关闭体与阀座面12共同作用形成密封座。在操纵衔铁6时，该衔铁朝内极3方向被加速。当衔铁6止挡在止挡元件7的止挡部7'上并且由此操纵阀针5时，燃料可以经由打开的密封座和至少一个喷嘴开口13被喷射到一个室、尤其燃烧室中。
27.阀1具有复位弹簧14，该复位弹簧将阀针5通过止挡元件7移位到其初始位态中，密封座在该初始位态中关闭。
28.衔铁6基于具有通孔21的柱形基本形状20，其中，衔铁6在通孔21处在阀针5上被导向。在此，衔铁6的基本形状20在衔铁6的面向内极3的第一端侧22和衔铁6的背离内极3的第二端侧23之间具有长度24。衔铁6布置在衔铁室16中。在此，第一端侧22邻接到衔铁室16的第一区域17上。此外，第二端侧23邻接到衔铁室16的第二区域18上。在运行中能够实现将燃料在该衔铁长度24的至少一部分上通过至少一个流体通道15引导穿过该衔铁。
29.衔铁6具有弹簧接收部25。在此，流体通道15包含弹簧接收部25。因此，流体通道15至少经由弹簧接收部25的一部分导向。弹簧接收部25在衔铁6的端侧22上敞开。弹簧支撑面26由弹簧接收部25的底部26构成，在所述弹簧支撑面上支撑有部分地布置在弹簧接收部25中的弹簧27。此外，弹簧27还支撑在止挡件7的止挡面7'上。在操纵衔铁6时，弹簧27相对于其初始长度被缩短，其中，该弹簧可以完全沉入到弹簧接收部25中。
30.此外，在该实施例中，弹簧27还构型有被磨削的弹簧端部43、44。由此还得到更好的支撑。此外，得到减小的磨损以及在一侧在弹簧支撑面26上并且在另一侧在止挡元件7的止挡部7'上产生到衔铁6中的更均匀的力引入。
31.在该实施例中，在衔铁6上构造有导向突起28。由此，衔铁6在阀针5上的导向长度等于衔铁6在其端侧22、23之间的长度24。
32.在该实施例中，阀针5相对于纵轴线4或相对于壳体2的导向通过止挡元件7产生。在此，止挡元件7在导向区域30中在内极3的内孔31处被导向。在一个改变的构型中，阀针5的导向附加地或替代地也可以通过衔铁6实现。在此，衔铁6的外侧32至少部分地达到壳体2的内侧33上。在该构型中，代替导向区域30可以在止挡元件7和内极3之间实现环形间隙。
33.在该实施例中，流体通道15具有倾斜孔50。在此，流体通道15优选具有恰好一个倾斜孔50。流体通道15经由倾斜孔50和弹簧接收部25的至少一部分51导向。
34.在该实施例中，在与阀针5在阀1打开时被操纵的打开方向52相反的取向上产生相对于纵轴线4同轴的方向19，该方向从第一端侧22朝向第二端侧23取向。
35.倾斜孔50在衔铁6中这样地构型，使得该倾斜孔沿着同轴方向19径向向外、即从纵轴线4离开地延伸，其中，在附图平面内在同轴方向19和倾斜孔50的轴线53之间产生倾斜角54。然而，倾斜孔50的构型不限于轴线53位于与阀针5的纵轴线4相同的平面内，如在所示的实施例中具有由附图平面给定的平面的这种情况。
36.此外，在该实施例中，倾斜孔50还从衔铁6的第一端侧22延伸至衔铁6的第二端侧23。在此，流体通道15的邻接到第一区域17上的第一开口55位于端侧22中，而邻接到第二区
域18上的第二开口56位于第二端侧23中。通过从衔铁6的第一端侧22延伸至第二端侧23的倾斜孔50能够在第一区域17和第二区域18之间实现有利的液压式连通。通过第一开口55到靠近纵轴线4的靠近轴线定位可以实现流体、尤其燃料从内极3的内孔31以有利的方式流入到流体通道15中。由于流体通道15的第二开口56相对于纵轴线4的远离轴线布置，第二端侧23的内侧部分57(衔铁6在该内侧部分上与第二止挡面8'共同作用)相应于预给定的且必要时大的第二止挡面8’而足够大地被预给定，而第二开口56不位于该内侧部分57中或者说流体通道15不切开第二端侧23的该内侧部分57。由此可以在第二止挡面8'和第二端侧23之间实现大的减振面。
37.因为倾斜孔50以有利的方式在弹簧接收部25的整个长度58上沿着纵轴线4与弹簧接收部25相交，所以得到有利的流动性能和流体通道15的相对于弹簧接收部25进一步增大的第一开口55。在此专门地，点60还位于弹簧接收部25外，在该点处第一开口55在径向上与纵轴线4距离最大地间隔开。相反地，点61还位于弹簧接收部55的边缘上，在该点处第一开口55与纵轴线4具有最小间距。此外，在第二开口56处还产生点62、63，其中，点62与纵轴线4最远间隔开地位于第二开口56的边缘上，并且其中，点63与纵轴线4最小间隔开地位于第二开口56的边缘上。点62在径向上观察比点60离纵轴线4更远。此外，第二开口56的点63在径向上观察比在第一开口55的边缘上的点61更远离纵轴线4。此外，第一开口55的面重心64在径向上比第二开口的面重心65更靠近纵轴线4。
38.此外，在该实施例中，倾斜孔50还这样地构型，使得弹簧接收部25的底部26被倾斜孔50切开。因此，弹簧接收部25能够以有利的方式被用于引导燃料并且在其整个长度58上被集成到流体通道15中。
39.图2以局部的示意性截面图示出相应于第二实施例的阀1。在该实施例中，第二开口56或者衔铁6的第二端侧23上的部分面56'垂直于倾斜孔50的轴线53取向，第二开口56位于所述第二端侧中。在此，衔铁6的部分面56'可以通过一个环绕的槽85或各个下沉孔构型。专门地，部分面56'首先可以在衔铁6的第二端侧23上构型，然后，可以从第二端侧23出发钻出倾斜孔50。这能够实现钻头尖端成直角地碰触到衔铁6的部分面56'上。因此，相对于根据图1所说明的第一实施例尤其得到在制造方面优化的变型，该变型尤其用于改进钻孔。由此也可以避免钻头的断裂，因为钻孔不会倾斜于表面进行。
40.在此，关于在衔铁6上待实现的多个倾斜孔，这些倾斜孔相应于倾斜孔50构型，尤其通过绕着纵轴线4环绕的槽构型出部分面56'尤其是有利的，各个倾斜孔50在周边上分布地从所述环绕的槽出发。
41.图3以局部的示意性截面图示出相应于第三实施例的阀1。在该实施例中，在衔铁6上构型有倒棱66，该倒棱在第二端侧23的外径42处切割该第二端侧。倒棱66于是位于衔铁6的第二端侧23和外侧32之间。优选地，倒棱66相对于倾斜孔50的轴线53成直角地构型。该构型一方面具有以下优点：如相应地根据图2所说明的那样实现了制造方面的优化。此外，第二端侧23的内侧部分57可以最大地构型，衔铁6与止挡面8'在该内侧部分上共同作用。由此得到特别大的结构设计自由度。因此，在相应的应用情况中可以实现非常大的液压阻尼。
42.图4以局部的示意性截面图示出相应于第四实施例的阀1。在该实施例中，流体通道15具有第一同轴盲孔71和第二同轴盲孔72。第一同轴盲孔71从第一端侧22出发沿同轴方向19延伸。第二同轴盲孔72从第二端侧23出发反向于同轴方向19延伸。在衔铁6内，两个盲
孔71、72彼此相交。在此，沿着纵轴线4观察，相交区域73可以靠近弹簧接收部25的底部26布置。由此产生有利的流动性能。在将流体引导穿过衔铁6时可以利用盲孔71、72和弹簧接收部25的至少一部分51。由此，在该实施例中，弹簧接收部25也能够以有利的方式至少部分地被集成到流体通道15中。在相交区域73中，沿同轴方向19观察，流体沿着纵轴线4径向向外被导向。由此也得到将流体从内极3的内孔31出发有利地导入到流体通道15中并且同时得到在第二止挡元件8上的有利的阻尼。
43.因此，尤其有利的是，流体通道15的第一开口55的与纵轴线4在径向上距离最远地外置的点60比流体通道15的第二开口56的与纵轴线4在径向上距离最远地外置的点62更靠近纵轴线4。此外有利的是，流体通道15的第一开口55的面重心64比流体通道15的第二开口56的面重心65更靠近纵轴线4。
44.在尤其根据图2至4所说明的前述实施例中能够以有利的方式实现：流体通道15在衔铁6的出口面80上朝向衔铁室16的第二区域18穿出，其中，流体通道15的轴线81垂直于出口面80取向，流体通道15沿着该轴线在衔铁6的出口面80上穿出。此外，由此可以是，流体通道15从该侧起构造有能够垂直于出口面80被加工到衔铁中的孔，这改善了可制造性。在此，出口面80可以位于相对于纵轴线4环绕的环形面82中，其中，环形面82构型为相对于纵轴线4旋转对称的锥体外周面83的部分面82，或构型为垂直于纵轴线4取向的圆盘84的部分面82。这例如通过构型环绕的槽85或倒棱66是可能的。
45.本发明不限于所说明的实施例。