CN107542612B - 用于喷射阀的阀组件以及喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于喷射阀的阀组件以及喷射阀。所公开的用于喷射阀(1)的阀组件(3)包括具有空腔(9)的阀体(4)、在空腔(9)中可轴向移动的阀针(11)、衔铁(23)，阀针(11)固定地连接到保持元件(24)，该保持元件(24)在径向方向上延伸并且设置在阀针(11)的背离流体出口部分(7)的轴向区域中，衔铁(23)能够在阀针(11)上滑动并通过保持元件(24)作用在阀针(11)上。锥形弹簧(30)设置在保持元件(24)和衔铁(23)的面向保持元件(24)的顶部侧(28)之间，从而偏压衔铁(23)远离保持元件(24)。

Description

用于喷射阀的阀组件以及喷射阀

技术领域

本公开涉及一种用于喷射阀的阀组件以及一种喷射阀，例如，车辆的燃料喷射阀。本公开具体涉及螺线管喷射阀。

背景技术

即使在高燃料压力的情况下，这种喷射阀也必须能够供给流体。确保这点的一种设计为“自由升降(free-lift)”设计。根据该设计，电磁致动器单元的衔铁(armature)在其与阀针接合以打开喷射器之前行经约“预行程间隙”。因此，动能在实际打开之前得以累积。

“自由升降”-概念使用所谓的自由升降弹簧，其偏压衔铁远离固定到阀针的上保持元件。当致动器单元被激励时，衔铁在与上保持元件接合以移动阀针之前抵抗该弹簧的负载行进。通常，衔铁在与阀针接合之前移动越远，其积聚的动能越多。因此，为了管控高燃料压力，大弹簧行程是有利的。

另一方面，紧凑型喷射器是有利的，因为在汽车应用中空间紧张。因此，一个解决方案是将自由升降弹簧设置在衔铁的凹槽中。然而，这减少了阀针的引导长度，并且可能导致功能问题和磨损。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种用于喷射阀的阀组件，其克服了上述困难并提供了在高的最大压力下的稳定生能。

利用根据独立权利要求的阀组件实现了该目的。

有利的实施例和改进在从属权利要求、以下描述和附图中详述。

根据一个方面，提供了一种用于喷射阀的阀组件，其包括具有中心纵向轴线的阀体，阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的空腔。阀组件还包括可在空腔中轴向移动的阀针。特别地，阀针可相对于阀体以往复方式位移。阀针可操作以在关闭位置防止流体流过流体出口部分，并且在另外的位置释放流体流过流体出口部分。

阀针固定地连接到保持元件，保持元件在径向方向上从阀针延伸，并且设置在阀针的背离流体出口部分的轴向区域中。在本文中，这包括保持元件与阀针成单一件并从阀针的轴在径向向外方向上突出的实施例。

阀组件还包括用于电磁致动器单元的衔铁。衔铁可以在空腔中轴向移动；具体地，其可以相对于阀体以往复方式轴向位移。

衔铁包括中心轴向开口，阀针延伸穿过该中心轴向开口。以这种方式，衔铁可以通过形状配合连接到阀针。衔铁和阀针之间的形状配合连接仅限制了衔铁在径向方向上的移动。衔铁能够在阀针上滑动，即，它也可相对于阀针以往复方式轴向位移。

衔铁通过上保持元件作用在阀针上。特别地，衔铁可操作为以形状配合连接方式与保持元件接合，以便使阀针远离关闭位置轴向位移。

锥形弹簧围绕中心纵向轴线设置在保持元件和衔铁的面向上保持元件的顶部侧之间，从而偏压衔铁远离上保持元件。

该阀组件的优点在于，锥形弹簧的几乎整个长度可以用于全容量(fullcapacity)，因为当弹簧被压缩时，锥形弹簧的线圈可以卷绕到彼此内，结果是在最大压缩的情况下，锥形弹簧的高度可以仅仅是，例如约弹簧丝直径的两倍。因此，尽管可用空间是有限的，但是使用锥形弹簧也可以实现大的弹簧行程。因此，产生了一种适用于供给高压燃料的特别紧凑的自由升降喷射器。

在一个实施例中，阀组件包括下保持元件，该下保持元件在衔铁的远离保持元件的一侧上固定到阀针。因此，保持元件在下文中也被表示为上保持元件。在适宜的改进中，锥形弹簧偏压衔铁以使其与下保持元件接触。

在一个实施例中，衔铁具有平坦表面，该平坦表面可操作为以形状配合连接方式与上保持元件接合，特别是用于使阀针远离关闭位置轴向位移。在一个改进中，平坦表面还构成用于锥形弹簧的支座。平坦表面优选地垂直于纵向轴线延伸。以这种方式，可以实现衔铁的简单几何结构和/或锥形弹簧与衔铁的容易的组装。

在一个实施例中，上保持元件包括套筒部分和颈圈部分，该套筒部分与锥形弹簧轴向重叠，该颈圈部分在径向向外方向上突出超过套筒部分并且构成用于锥形弹簧的支座。优选地，衔铁与套筒部分以形状配合连接方式接合，用于作用在阀针上以轴向移动该阀针。有利地，保持元件具有简单的形状，同时可靠地提供所有必要的功能。

根据一个实施例，锥形弹簧的线圈的直径每匝至少增加2d，其中d是弹簧丝的直径。该实施例的优点在于，每个线圈可以卷绕到前一线圈内，使得完全压缩的弹簧仅略高于一个弹簧丝的直径d，即大约是直径d的两倍。

根据一个实施例，锥形弹簧的线圈的直径在弹簧的面向上保持元件的第一端处最小，并且在面向衔铁的第二端处最大，并且在朝向衔铁的方向上增大。线圈的直径可以在此之间均匀地增大。

根据该实施例，弹簧定向为使得小直径的线圈向上面向上保持元件。因此，防止单个线圈被推入到上保持元件和衔铁之间的间隙内，这可能导致阻碍衔铁的运动。

根据一个实施例，衔铁包括多个通孔，这些通孔形成流体入口部分和流体出口部分之间的流体通道，其中通孔的第一端暴露于衔铁的由锥形弹簧覆盖的区域的外侧的顶部侧上。

由锥形弹簧覆盖的区域被理解为衔铁顶部侧的一部分，当弹簧被压缩时，弹簧的线圈卷绕在该部分上，即，衔铁的靠近阀针且直到锥形弹簧半径的内环形部分。换句话说，通孔相对于锥形弹簧在径向向外方向上偏移，在一个实施例中，至少在包括衔铁的上述平坦表面的平面中偏移。

根据该实施例，通孔在该区域外侧终止，使得锥形弹簧不会阻止流过通孔的流体。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有上述阀组件的喷射阀，还包括电磁致动器单元。电磁致动器单元可以适宜地包括衔铁。电磁致动器单元具体地包括绕组(coil)，其可以被激励以感生出作用在阀组件的衔铁上的磁场，以在朝向上保持元件的轴向方向上移动衔铁。喷射阀可以特别是车辆的燃料喷射阀。

附图说明

通过下面结合示意图描述的示例性实施例，用于喷射阀的阀组件、流体喷射阀和制造流体喷射阀的方法的另外的优点、有利实施例和改进将得以阐明。

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有阀组件的喷射阀的截面图，并且

图2示出了图1的细节。

具体实施方式

图1示出了特别适合于向内燃机供给燃料的喷射阀1。喷射阀1具体包括阀组件3。所述阀组件3包括具有中心纵向轴线L的阀体4。壳体6部分地设置在阀体4周围。

阀体4包括空腔9。空腔9具有流体出口部分7。流体出口部分7与设置在阀体4中的流体入口部分5连通。流体入口部分5和流体出口部分7特别地位于阀体4的相对的轴向端处。空腔9接收阀针11。阀针11包括针轴15和焊接到针轴15的尖端的密封球13。

在阀针11的关闭位置，其密封地倚靠在具有至少一个喷射嘴的支座板17上。预加载的校准弹簧18在朝向关闭位置的轴向方向上在阀针11上施加力。流体出口部分7设置在支座板17附近。

在阀针11的关闭位置中，流体被防止流经至少一个喷射嘴。喷射嘴可以是例如喷射孔。然而，它也可以是适于供给流体的一些其它类型。

阀组件3设置有电磁致动器单元19。电磁致动器单元19包括绕组21，绕组21优选地设置在壳体6内侧。此外，电磁致动器单元19包括衔铁23。壳体6、阀体4的多个部分和衔铁23形成电磁回路。致动器单元19还包括极片25。

衔铁23可以在空腔9中轴向移动并通过形状配合固定到阀针11，该连接防止衔铁23相对于阀针11在径向方向上移动。阀针11延伸穿过衔铁23中的中心轴向开口。衔铁23可相对于阀针11轴向移动，即，它可以在阀针11上滑动。

在阀针11的轴向端处，阀针11包括上保持元件24。上保持元件24具有套筒部分(在下文中表示为基部部分27)，该套筒部分围绕阀针11的轴向端周向延伸，并且上保持元件24还包括在径向方向上远离阀针11延伸的颈圈部分26，使得其在径向向外方向上突出超过基部部分27。上保持元件24为一体形成的单件式部件。在该实施例中，上保持元件24是分离件，但是被固定地连接到阀针11的轴向端。在另外的实施例中，上保持元件24可以与阀针11形成为单一件。

在上保持元件24和衔铁23的面向上保持元件24的顶部侧28之间，锥形弹簧30围绕中心纵向轴线L并围绕上保持元件24的基部部分27设置，从而偏压衔铁23远离上保持元件24。

锥形弹簧30利用其第一端倚靠在衔铁23的顶部侧28上的衔铁23的平坦表面上，该第一端具有大的直径。锥形弹簧30利用其第二端抵靠上保持元件24的颈圈26，该第二端具有小直径。

锥形弹簧30包括多个线圈，其直径每匝至少增加2d，其中d是弹簧丝的直径。因此，弹簧30可以被紧紧地压缩，从而占据相对小的空间。因此，锥形弹簧30的弹簧行程相对大。

锥形弹簧30能够在衔铁23和上保持元件24之间传递力。弹簧30的阻尼效应使得在阀针11的打开或关闭过程期间，衔铁23和/或阀针11上的磨损效应可保持较小。

在阀1的关闭位置中，上保持元件24和衔铁23之间存在间隙，也称为自由升降间隙。当绕组21被激励时，衔铁23受到磁力并朝极片25向上滑动，从而在轴向方向上远离流体出口部分7移动，进而压缩锥形弹簧30。

只有在已经行经间隙之后并且在已经吸收动能之后，锥形弹簧30安置在其上的衔铁23的平坦表面撞击上保持元件24的基部部分27，并且经由与上保持元件24以这种方式建立的形状配合连接而与其一起接收阀针11。随后，阀针11在轴向方向上移动离开阀1的关闭位置。当衔铁23开始向上行进时，在衔铁23与盘形元件43之间形成间隙，该盘形元件43在衔铁23的远离上保持元件24的一侧上固定地连接到阀针11。盘形元件43构成下保持元件，其限制衔铁23相对于阀针11在远离上保持元件24的方向上的轴向位移。

当绕组21被去激励时，校准弹簧18能够迫使阀针11在轴向方向上移动到其关闭位置。在关闭瞬时的结束处，当阀针11撞击支座板17时，衔铁23从上保持元件24脱离并朝盘形元件43向下行进，从而关闭衔铁23与盘形元件43之间的间隙。

图2示出了喷射阀1的细节。衔铁23包括多个通孔32，其在流体入口部分5和流体出口部分7之间形成流体通道。通孔32的第一端34暴露在衔铁23的由锥形弹簧30覆盖的区域36的外侧的顶部侧28上。由锥形弹簧30覆盖的区域36为顶部侧28的内部区域，锥形弹簧30的线圈设置于该内部区域。因此，区域36是环形的，围绕上保持元件24的基部部分27延伸并且具有锥形弹簧30的最大线圈的外直径。

Claims (7)

1.一种用于喷射阀（1）的阀组件（3），所述阀组件（3）包括

- 具有中心纵向轴线的阀体（4），所述阀体（4）包括具有流体入口部分（5）和流体出口部分（7）的空腔（9），

- 在所述空腔（9）中能够轴向移动的阀针（11），所述阀针（11）在关闭位置防止流体流过所述流体出口部分（7），并在另外的位置释放流体流过所述流体出口部分（7），所述阀针（11）固定地连接到保持元件（24），所述保持元件（24）在径向方向上延伸，并且设置在所述阀针（11）的背离所述流体出口部分（7）的轴向区域中，

- 用于电磁致动器单元（19）的衔铁（23），所述衔铁（23）能够在所述空腔（9）中轴向移动，所述衔铁（23）包括中心轴向开口，所述阀针（11）延伸穿过所述中心轴向开口，所述衔铁（23）能够在所述阀针（11）上滑动并通过所述保持元件（24）作用在所述阀针（11）上，

其中，锥形弹簧（30）围绕所述中心纵向轴线设置在所述保持元件（24）和所述衔铁（23）的面向所述保持元件（24）的顶部侧（28）之间，从而偏压所述衔铁（23）远离所述保持元件（24）。

2.根据权利要求1所述的阀组件（3），其中，所述衔铁（23）具有平坦表面，所述平坦表面能够操作为以形状配合连接方式与所述保持元件（24）接合，并且构成用于所述锥形弹簧（30）的支座。

3.根据权利要求1或2所述的阀组件（3），其中，所述保持元件（24）包括套筒部分和颈圈部分，所述套筒部分与所述锥形弹簧（30）轴向重叠，所述颈圈部分在径向向外方向上突出超过所述套筒部分并且构成用于所述锥形弹簧（30）的支座。

4.根据权利要求1或2所述的阀组件（3），

其中，所述锥形弹簧（30）的线圈的直径每匝至少增加2d，其中d是弹簧丝的直径。

5.根据权利要求1或2所述的阀组件（3），

其中，所述锥形弹簧（30）的线圈的直径在所述锥形弹簧（30）的面向所述保持元件（24）的第一端处最小，且在面向所述衔铁（23）的第二端处最大，并且在朝向所述衔铁（23）的方向上增大。

6.根据权利要求1或2所述的阀组件（3），

其中，所述衔铁（23）包括在所述流体入口部分（5）和所述流体出口部分（7）之间形成流体通道的多个通孔（32），其中，所述通孔（32）的第一端（34）暴露于所述衔铁（23）的由所述锥形弹簧（30）覆盖的区域（36）的外侧的所述顶部侧（28）上。

7.一种喷射阀（1），具有根据权利要求1至6中任一项所述的阀组件（3），所述喷射阀（1）还包括电磁致动器单元。

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