特許 5788090 電磁弁のための一体的な構成部分、並びに、電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5788090

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】電磁弁のための一体的な構成部分、並びに、電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20150910BHJP

   F02M 51/06 20060101ALI20150910BHJP

   H01F 7/127 20060101ALI20150910BHJP

   H01F 7/16 20060101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/06 305G

   F02M51/06 U

   F16K31/06 305D

   F16K31/06 305E

   H01F7/16 Q

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-516239(P2014-516239)

(86)(22)【出願日】2012年5月8日

(65)【公表番号】特表2014-526017(P2014-526017A)

(43)【公表日】2014年10月2日

(86)【国際出願番号】EP2012058437

(87)【国際公開番号】WO2013000611

(87)【国際公開日】20130103

【審査請求日】2013年12月20日

(31)【優先権主張番号】102011078255.9

(32)【優先日】2011年6月29日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102011088463.7

(32)【優先日】2011年12月14日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501125231

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス・シュミット

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン・グラナー

(72)【発明者】

【氏名】マティアス・シューマッヒャー

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス・ブルクハルト

(72)【発明者】

【氏名】ライナー・ヴァルター

(72)【発明者】

【氏名】ラルフ・エンゲルベルク

(72)【発明者】

【氏名】ヨッヒェン・ラガー

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０１３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０８３３６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−０８９７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２８４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３９５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６１８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４８３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３５８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１５１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ７／１６

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁弁のための一体的な構成部分であって、
内極（３）と、
マグネットスリーブ（４）と、
非磁性の分離スリーブ（５）と、
を有しており、
前記内極（３）と前記マグネットスリーブ（４）と前記分離スリーブ（５）とが、前記一体的な構成部分内に組み込まれており、
前記分離スリーブ（５）が第１の軸方向端部に半径方向外方に向けられた第１の壁部領域（５１、５７）を有し、第２の軸方向端部に半径方向外方に向けられた第２の壁部領域（５２、５８）を有していることを特徴とする、一体的な構成部分。

【請求項2】

巻線（７）がさらに設けられており、該巻線（７）が、前記第１および第２の壁部領域（５１，５２）間に形成された収容スペース（６）内に配置されている、請求項１に記載の構成部分。

【請求項3】

前記内極（３）が、前記第１の壁部領域（５７）と前記第２の壁部領域（５８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の構成部分。

【請求項4】

前記分離スリーブ（５）の壁部領域（５７，５８）のうちの１つが、弁体のストッパ（５６）または、弁体に接続された構成部分を形成していることを特徴とする、請求項３に記載の構成部分。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の構成部分を有している、電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一体的な構成部分特に弁構成部分、マグネットアクチュエータ、特に構成部分の部品点数が減少された電磁弁、並びに構成部分を簡単かつ安価に製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電磁弁は、背景技術により様々な構成のものが公知である。最近の噴射装置においては、しばしば電磁弁が使用されており、このような電磁弁は、特に短い切換時間並びに同品質の開閉特性を可能にするために、できるだけ高性能の磁気回路を有していなければならない。

【0003】

特許文献１によれば、弁座支持体を有する噴射弁が公知であり、この弁座支持体は、一体的な構成部分として製造されていて、磁性材料若しくは非磁性材料より成る第１および第２の領域を有している。弁座支持体は、例えばＭＩＭ法（Ｍｅｔａｌｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｍｏｌｄｉｎｇ：金属射出成形）により製造される。この場合、２つの領域のためにそれぞれ金属材料が使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００９０４６４６６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、製造コストをさらに低減できるような、噴射弁若しくは噴射弁を製造するための方法が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

これに対して、請求項１の特徴を有する本発明による一体的な構成部分は、製造コストがさらに著しく低減され得る、高性能の磁気回路を有するマグネットアクチュエータが提供される、という利点を有している。また本発明の構成部分によって、構成部分の部品点数はさらに減少されている。本発明によれば、高性能の磁気回路によって、短い切換時間およびマグネットアクチュエータの同品質の開放特性および閉鎖特性が実現される。これは本発明によれば、一体的な構成部分が、内極を備えた少なくとも１つの電磁アクチュエータと、マグネットスリーブと、非磁性の分離スリーブとを有していることによって、得られる。この場合、内極とマグネットスリーブと分離スリーブとは、１つの一体的な構成部分に組み込まれている。これによって、内極、マグネットスリーブおよび分離スリーブの部分間に、素材結合が得られる。これによって、特にマグネットアクチュエータのための組立時間もさらに短縮される。この場合、非磁性の分離スリーブは、外部に対する流体密性と共に、渦電流を最小限にすることも保証する。特に、分離スリーブの外側に配置された巻線は、一般的に構成部分を著しく腐食する燃料から遮断して保持され得る。

【0007】

従属請求項には、本発明の好適な実施態様が記載されている。

【0008】

さらに、一体的な構成部分はハウジングを有しており、このハウジングは、追加的に一体的な構成部分内に組み込まれている。これによって、構成部分の部品点数はさらに減少され、さらに費用のかからない製造が得られる。

【0009】

特に好適には、内極が複数のセグメントに分割されており、この場合、内極の各セグメントは、非導電性の材料より成る分離スリーブに配置されたセグメント分割領域によって形成されている。この場合、特に不都合な渦電流の形成がさらに減少される。

【0010】

本発明の好適な実施態様によれば、ハウジングが、一体的な構成部分を接続するための、軸方向に突き出す接続フランジを有している。これによって、一体的な構成部分は、簡単かつ確実に別の構成部分、例えば噴射弁の構成部分に接続することができる。

【0011】

本発明の別の好適な実施例によれば、内極は、半径方向外方に向けられた、非導電性のセグメント分割領域を備えたフランジを有している。これによって、渦電流はさらに減少される。

【0012】

さらに好適には非磁性の分離スリーブがその外周面に、巻線を収容するための異形成形部を有している。これによって分離スリーブは、巻線を固定する追加的な機能を有している。異形成形部は、例えば溝および／または隆起部を設けることによって形成されてよい。従って、一体的な構成部分内にさらに、コイル巻線のための巻線支持体が組み込まれる。

【0013】

好適な形式で、分離スリーブは第１の端部に、半径方向外方に向けられた第１の壁部領域を有していて、第２の端部に、半径方向外方に向けられた第２の壁部領域を有している。これによって、２つの壁部領域間に、巻線のための収容スペースが得られるので、巻線は迅速かつ簡単に、壁部領域間で分離スリーブに巻きつけられる。場合によっては、有利にはカバーするために、さらに１つの好適にはスリットの付けられたスリーブが巻線に被せ嵌められてよい。

【0014】

本発明の選択的な実施態様によれば、分離スリーブの２つの壁部領域間に、一体的な構成部分の内極が配置されている。これによって、内極の特別に保護された配置が得られる。特に、内極の磁石材料は、腐食性の媒体例えば燃料に対して保護されている。これによって、磁石材料として例えば純鉄を使用することができる。さらに、軸方向で外方に向けられた、分離スリーブの面は、ストッパ面として、例えば電磁弁の可動子のストッパのために使用される。

【0015】

また本発明は、電磁弁、特に噴射弁、並びに特に電磁弁のための一体的な構成部分を製造するための方法に関し、この場合、一体的な構成部分は、２成分粉末射出成形法により製造される。この場合、材料の選択に応じて、分離スリーブを製造するために非磁性材料を射出成形する第１のＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ：金属射出成形）ステップが実施され、別の部分つまり内極、マグネットスリーブを射出成形するために第２のＭＩＭステップが実施される。選択的に、分離スリーブを製造するためにセラミック材料を射出成形するためのＣＩＭステップ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ：セラミック射出成形）が実施され、一体的な構成部分のその他の部分を製造するためにＭＩＭステップが実施されてよい。この場合、２成分粉末射出成形法は、コアおよび／またはスライダ等を使用して１回のステップで実施されるか、または複数のステップで実施される。次いで、射出成形ステップ後に、化学的および／または熱的な解離並びに焼結ステップが実施される。これによって本発明によれば、非常に簡単かつ安価に実施可能な方法が提供され、この方法によって、１つの一体的な弁構成部分内における、非磁性材料例えばオーステナイト鋼またはセラミック、および磁性材料および／または磁化可能な材料例えば純鉄を含有する一体的な構成部分が提供される。この場合、種々異なる材料間においてそれぞれ１つの素材結合が形成されるので、一体的な構成部分におけるシールの問題が生じることはない。これによって、特に腐食性媒体例えば燃料に対するシール性が、簡単かつ安価な手段によって保証される。さらに好適には、構成部分が比較的高い温度を有する焼結ステップ後に所定の冷却が行われることで、磁性材料の所望の磁気特性が得られる。特に、本来の焼結および冷却プロセス中に所定の冷却を組み込むことによって、背景技術において従来必要とされていた、所定の冷却前の磁石材料の磁気的な最終焼きなましを省くことができる。これによって追加的な作業ステップが節約される。

【0016】

本発明による構成部分は、特に車両での燃料噴射における噴射弁として使用される。

【0017】

以下に本発明の好適な実施例を添付の図面を用いて詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図2】本発明の第２実施例による、マグネットアクチュエータのための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図3】本発明の第３実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図4】本発明の第４実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図5】取り付けられた巻線を有する、図４に示した一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図6】本発明の第５実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図7】図６の一体的な構成部分の、Ｖ−Ｖ線に沿った概略的な断面図である。

【図8】本発明の第６実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【図9】本発明の第７実施例による、噴射弁のための一体的な構成部分の概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に図１を参照して、本発明の第１実施例による、一体的な弁構成部分１として設けられた一体的な構成部分の詳細を説明する。

【0020】

図１に示されているように、一体的な弁構成部分１は、金属材料より製造された弁ハウジング２と、磁化可能な材料より製造された円柱形の内極３とを有している。また、一体的な弁構成部分１は、導磁性材料より成るマグネットスリーブ４と、非磁性材料例えばオーステナイト材料またはセラミックより成る円柱形の分離スリーブ５とを有している。Ｘ−Ｘ線により一体的な弁構成部分１の軸線が示されていて、この軸線方向で、図示していないニードルのニードルストロークが実行可能である。

【0021】

さらに、分離スリーブ５と弁ハウジング２との間に、巻線（図示せず）を収容するための収容スペース６が設けられている。符号２０は、接続フランジを示す。

【0022】

従って、本発明による一体的な弁構成部分１においては、非磁性の分離スリーブ５が組み込まれており、前記部分領域間、つまり弁ハウジング２、内極３、マグネットスリーブ４および分離スリーブ５を含む部分領域間に、それぞれ１つの素材結合が存在する。一体的な弁構成部分は、２成分粉末射出成形法により製造される。非磁性の分離スリーブ５を組み込むことによって、分離スリーブ内での磁気損失が避けられる。磁束線は、可動子と内極との間に延在し、分離スリーブを越えて延在することはない。これによって、高性能で非常に安価に製造可能な、電磁弁のための磁気回路が提供される。非磁性の分離スリーブ５を一体的な弁構成部分１内に組み込むことによって、一体的な弁構成部分１内に磁気的な分離の機能も組み込まれる。内極３の磁石材料は、磁石効果を最適化するために、好適にはできるだけ高い飽和誘導を有するように構成されている。また、このような一体的な弁構成部分はさらに、個別の部分間の燃料密および高圧密な接続を提供し、このために、例えば溶接等の高価な接続技術を必要とすることはない。この場合、気密な接続は、２成分粉末射出成形法によって得られる。

【0023】

図２から図８は本発明の選択的な実施態様を示し、この場合、同じ部分若しくは機能的に同じ部分には、第１実施例と同じ符号が付けられている。

【0024】

図２は、一体的な構成部分１の第２実施例を示し、この第２実施例において、ハウジング無しの一体的な構成部分が設けられている。従って、一体的な構成部分は、導磁性材料より成る円柱形のマグネットスリーブ４と、非磁性の円柱形の分離スリーブ５と、円柱形の内極３とを有しているだけである。図２に示されているように、分離スリーブ５は、内極３の端面側の一端部に配置されているので、一体的な構成部分１は一定の外径を有している。

【0025】

図３は第３実施例を示し、この第３実施例において、内極３は、外方に向けられた半径方向フランジ３０を有しており、この半径方向フランジ３０は、内極３の円柱形の本体から半径方向外方に突き出している。この半径方向フランジ３０は、各セグメント間に、非導電性の部分領域が設けられることによって、場合によってはセグメントに分割されていてもよい。このような一体的な構成部分１の構成により、さらなる改良、つまり発生する渦電流の減少が得られる。この実施例では、弁ハウジングは２つの円柱形の部分領域２および２０を有している。

【0026】

図４および図５は第４実施例を示し、この第４実施例において、非磁性の分離スリーブ５は、円柱形のベース領域を有し、また第１の軸方向端部に半径方向外方に向けられた第１の壁部領域５１を有している。さらに分離スリーブ５は、第２の軸方向端部に、半径方向外方に向けられた第２の壁部領域５２を有している。従って、軸方向Ｘ−Ｘで、２つの壁部領域５１，５２間に、巻線７を収容するための収容スペース６が得られる（図４および図５参照）。巻線７が、壁部領域５１，５２間で分離スリーブ５の外周面に巻きつけられた後に、巻線７をカバーするカバースリーブ８が被せ嵌められる。弁ハウジング２の一部は、内極３と一体的に形成されており、弁ハウジングの他の部分は別個のカバースリーブ８によって提供される。円柱形の内極は、分離スリーブ５の半径方向内側に配置されている。

【0027】

図６および図７に示された第５実施例は、概ね前記第４実施例に相当し、この場合、さらに追加的に円柱形の内極３内に多数のセグメント分割領域５３，５４が設けられており、これらのセグメント分割領域５３，５４は、非導電性の材料より製造されている。これらのセグメント分割領域５３，５４は、軸線方向Ｘ−Ｘに延在する壁部領域として設けられており、これらの壁部領域は、分離スリーブ５の内周面に一体的に、半径方向内方に延在するように構成されている。これによって、内極３は、複数のセグメント３ａ，３ｂ，３ｃに分割され、またこれによって運転中に渦電流の発生は最小限にされる。これによって、より高性能の磁気回路が得られる。

【0028】

図８は、一体的な構成部分１の第６実施例を示し、この第６実施例において、非磁性材料より製造された分離スリーブ５は、半径方向外方へ向けられた第１の壁部領域５７と第２の壁部領域５８とを有している。しかしながらこの第６実施例では、軸方向で２つの壁部領域５７，５８間に形成されたスペース内に、内極３が収容されかつベース領域５０の半径方向外側に配置されている。これによって内極３は、図８に示されているように、３つの側面が分離スリーブ５によって包囲されている。内極３の半径方向外側と弁ハウジング２との間に、やはり図示していない巻線を収容するための収容スペース６が設けられている。従って、分離スリーブ５は、磁気的な分離の機能の他にさらに、内極３を腐食させる媒体例えば燃料に対する保護を提供する。これによって、内極３のための磁石材料は、最大飽和誘導を有するように構成される。さらに、分離スリーブ５のための材料選択に基づいて、弁体のためのストッパ面５６および、弁体に接続された構成部分が設けられていてよい。これによって、特に弁体のストッパのための別個の構成部分は省くことができる。このような一体的な構成部分１の実施例によって、特に噴射弁のための非常にコンパクトな構成が実現される。

【0029】

図９は本発明の第７実施例を示し、この第７実施例は、非磁性材料より成る分離スリーブ５を有しており、この分離スリーブ５の外周面に異形成形部５５が形成されている。異形成形部５５は、巻線（図示せず）を収容するための、環状に延在する多数の溝と隆起部とを有している。従って、非磁性の分離スリーブ５に巻線支持体がさらに組み込まれているので、噴射弁のための部品点数は、巻線支持体が組み込まれていることによってさらに減少される。このような形式の組み込まれた巻線支持体は、第６実施例を除くその他の実施例においても、設けることができる。

【0030】

記載したすべての実施例において、一体的な内極３を備えた構成も、または複数のセグメントに分割された内極を備えた構成も実施可能であることを、付言しておく。

【0031】

また、記載したすべての実施例は、電磁弁においても、その他の技術分野においても、マグネットアクチュエータとして使用可能であることを、付言しておく。

【符号の説明】

【0032】

１ 弁構成部分
２ 弁ハウジング、部分領域
３ 内極
３ａ，３ｂ，３ｃ セグメント
４ マグネットスリーブ
５ 分離スリーブ
６ 収容スペース
７ 巻線
８ カバースリーブ
２０ 接続フランジ、部分領域
３０ 半径方向フランジ
５１ 第１の壁部領域
５２ 第２の壁部領域
５３，５４ セグメント分割領域
５５ 異形成形部
５６ ストッパ面
５７ 第１の壁部領域
５８ 第２の壁部領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】