(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子（３）を有する電磁アクチュエータを含む電磁操作型のバルブであって、
前記電磁アクチュエータの前記電機子（３）は、軟磁性材料から成る複数の扇形部（４）と、複数の絶縁性の分離ウェブ（５）とを有し、
各２つの隣接する前記扇形部（４）間にそれぞれ前記分離ウェブ（５）が配置されており、該分離ウェブ（５）は、各２つの隣接する扇形部（４）を電気的に相互に完全に分離する、バルブにおいて、
前記電機子（３）は中央に貫通口（６）を有し、
前記貫通口（６）内にバルブニードルが配置されており、
前記扇形部（４）は、相互間に前記分離ウェブ（５）を介在させて周方向に並べられており、
前記分離ウェブ（５）は、セラミックを含む材料から作製されており、
前記電機子（３）の扇形部（４）に燃料開口（７）が設けられている
ことを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記電機子（３）は、４つの前記扇形部（４）と４つの前記分離ウェブ（５）とを有する、
請求項１記載のバルブ。
【請求項３】
前記電機子（３）の軟磁性の前記扇形部（４）は金属射出成形法（ＭＩＭ＝Metal Injection Moulding）によって作製されている、
請求項１または２記載のバルブ。
【請求項４】
前記バルブは燃料噴射弁である、
請求項１から３までのいずれか１項記載のバルブ。
【請求項５】
電磁アクチュエータの電機子（３）の製造方法であって、
前記電機子（３）を、軟磁性材料から成る複数の扇形部（４）を有する部品グループと、複数の絶縁性の分離ウェブ（５）を有する部品グループとである２つの異なる部品グループから作製する、製造方法において、
第１のステップにおいて、両部品グループのうち第１の部品グループを作製して、該第１の部品グループを射出成形工具内に配置し、第２のステップにおいて両部品グループのうち第２の部品グループを射出成形し、
前記第２のステップにおいて、
・前記第１の部品グループが前記絶縁性の分離ウェブ（５）である場合、該絶縁性の分離ウェブ（５）を前記射出成形工具内に機械的に保持し、金属射出成形法によって前記軟磁性の扇形部（４）を該分離ウェブ（５）間に射出成形し、
・前記第１の部品グループが前記軟磁性の扇形部（４）である場合、該軟磁性の扇形部（４）を磁力によって前記射出成形工具内に保持し、セラミック射出成形法によって前記分離ウェブ（５）を該軟磁性の扇形部（４）間に射出成形する
ことを特徴とする、製造方法。
【請求項６】
前記第１の部品グループおよび／または前記第２の部品グループを、粉末射出成形法によって作製する、
請求項５記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
先行技術
本発明は、電磁アクチュエータを有する電磁操作型バルブと、電磁アクチュエータの部品の製造方法とに関する。前記電磁操作型バルブはとりわけ燃料噴射弁であり、前記電磁アクチュエータの部品はたとえば電機子である。
【０００２】
従来技術の高圧噴射弁は基本的に、コイルと電磁アクチュエータの部品とを有する従来の電磁切換弁として構成されている。電磁アクチュエータの部品はたとえば電機子、内部磁極、外部磁極等であり、軟磁性のインゴット材料から旋削部品として製造される。この材料の電気的特性と、電磁アクチュエータの部品の３６０°閉じられた輪郭とにより、動作中に磁界が形成したり消失すると渦電流損失が発生し、それにより、燃料噴射弁の切換時間ないしはダイナミクスが低下してしまう。
【０００３】
発明の開示
それに対し、請求項１に記載の構成を備えた、本発明の電磁操作型バルブは、電磁アクチュエータのたとえば電機子および／または内部磁極および／または外部磁極等である部品が、磁界が変化したときの渦電流損失を格段に低減し該バルブの切換時間を格段に短縮できるという利点を有する。このことは本発明では、前記バルブの前記電磁アクチュエータの少なくとも１つの部品が、軟磁性の材料から成る複数の扇形部と、複数の絶縁性の分離ウェブとを有し、各２つの隣接する扇形部間にそれぞれ１つの分離ウェブが設けられており、各１つの分離ウェブは、各２つの隣接する扇形部を相互に完全に電気的に分離する構成によって実現される。したがって前記電磁アクチュエータの部品は、少なくとも２つの軟磁性の扇形部と、２つの絶縁性の分離ウェブとを有する。
【０００４】
本発明の有利な実施形態が従属請求項に記載されている。
【０００５】
有利には、前記分離ウェブは、セラミックを含む材料から作製される。前記セラミック材料の非導電性の特性により、電磁アクチュエータの部品の個々の相互に接する扇形部の確実な電気的分離ないしは絶縁が保証される。
【０００６】
さらに有利には、前記バルブの電磁アクチュエータの少なくとも１つの部品は、ちょうど４つの扇形部と４つの分離ウェブとを有する。このことにより、少数の扇形部と分離ウェブだけで、磁界が変化したときの渦電流損失を格段に低減することができる。
【０００７】
別の有利な実施形態では、前記分離ウェブの幅は、隣接する扇形部が相互に電気的に確実に分離されるぎりぎりの幅に選択される。分離ウェブの幅および材料の割合をこのように低減することにより、電機子の軟磁性材料の損失が僅かのみになり、このことにより、磁気回路の強度が実質的に一定に維持されるのが保証される。
【０００８】
有利には、電磁アクチュエータの少なくとも１つの部品はＰＩＭ法（粉末射出成形法）によって作製される。旋削工程の代わりにこのような多材質粉末射出工程を用いることにより、電磁アクチュエータの部品を短い製造時間と低い製品個体コストで簡単に製造することができる。本発明の方法の一実施形態では、第１のステップにおいて絶縁性の分離ウェブを作製し、その後、該絶縁性の分離ウェブを工具に機械的に保持し、次に、軟磁性材料から成る扇形部を射出成形することができる。その代わりに代替的に、第１のステップにおいて軟磁性の扇形部を作製することもできる。その次に、前記扇形部を工具に配置し、磁界を用いて該扇形部を定位置に保持し、次のステップにおいて該軟磁性の扇形部の相互間のスペースに前記分離ウェブを射出成形する。このようにして本発明では、軟磁性の扇形部の相互間に非導電性である薄い壁の分離ウェブを有する、電磁アクチュエータ用の部品を、低コストで製造することができる。このことにより、磁界形成および磁界消失に抗する渦電流の形成を小さくすることができる。その際には、実現可能な磁力に悪影響を及ぼす磁性材料体積の損失が小さくなるように、前記分離ウェブを可能な限り薄肉で形成しなければならない。本発明の方法は初めて、上述の場合に比較的多くの要求が課される製法を製造技術的に実用化する。というのも、他方の部材を射出工程によって作製できるようにするためには、分離ウェブ相互間ないしは軟磁性の扇形部相互間に間隔をおいてこれらを保持しなければならないからである。それゆえ本発明では、電磁アクチュエータのたとえば電機子、磁極コアないしは内部磁極、またはバルブジャケットないしは外部磁極（継鉄部材）等である１つまたは複数の部品の多材質ＰＩＭ法により作製することができる。その際に特に有利には、軟磁性の扇形部を金属射出法（ＭＩＭ＝Metal Injection Moulding）により作製することができる。絶縁性の分離ウェブは有利には、セラミック射出成形法（ＣＩＭ法、ＣＩＭ＝Ceramic Injection Moulding）によって作製することができる。軟磁性の扇形部は磁力によって射出成形工具内に位置決めすることができるので、軟磁性の扇形部の相互間には、絶縁性の分離ウェブを射出成形するためのスペースが得られる。前記分離ウェブは、射出成形工具内に機械的に保持することができる。このことにより、非常に経済的な製造方法を実現することができる。
【０００９】
軟磁性材料から成る多数の扇形部と多数の絶縁性の分離ウェブとを有する電磁アクチュエータの部品をＰＩＭ法によって製造するための本発明の方法により、切換時間、とりわけ遮断時間が格段に短縮された部品を経済的に製造することができ、このことにより、たとえば車両において使用する場合には、燃焼室内に噴射すべき燃料量が格段に低減する。このように噴射量が低減することにより、エンジンのアイドリング特性が改善され、燃料噴射弁の複数回の噴射を改善することができる。このことにより、エンジンの排ガス特性が格段に改善される。
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、電機子を例に、本発明の実施例を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料噴射弁の電機子の概略的な断面図である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の電機子の斜視図である。
【００１２】
発明を実施するための形態
以下、図１，２を参照して、本発明の有利な実施例の、燃料を噴射するための燃料噴射弁と、該燃料噴射弁１の電磁アクチュエータの電機子の製造方法とを詳細に説明する。
【００１３】
図１の斜視図から分かるように前記燃料噴射弁は、電機子３と磁極コア３１と、継鉄部材であるバルブジャケット３２と、該電機子３を包囲するコイル２とを有する、電磁アクチュエータ１を含む。軟磁性材料から作製された電機子３は中央に、軸方向Ａに配置された貫通口６を有し、該貫通口６内に、図中にないバルブニードルが配置される。さらに前記電機子３は、軸方向Ａに延在する４つの燃料開口７を有し、各燃料開口７はそれぞれ、４つの扇形部４のうち１つに設けられている。さらに図２に示されているように、各扇形部４は周方向に、前記電機子３の体積の実質的に１／４を有する。それぞれ２つの隣接する扇形部４間に、セラミック材料から成る絶縁性の分離ウェブ５が配置されており、各分離ウェブ５は、相互に隣接する扇形部４を電気的に相互に分離ないしは絶縁する。扇形部４ないしは分離ウェブ５の数は、図中の実施形態と異なって、燃料噴射弁１における電機子３の所望の動作に応じて適切に変更することができるが、分離ウェブは少なくとも２つ設けられる。
【００１４】
前記電磁アクチュエータの部品の製造は、多材質粉末射出成形法（ＰＩＭ法）によって行われる。その際には、たとえば電機子等である部品を製造することができる方法として、２つの択一的方法がある。前記部品は２つの部品グループから、すなわち扇形部４と分離ウェブ５とから構成されるので、第１のステップでは、前記両部品グループのうち第１の部品グループを、有利には射出法によって作製することができる。その際には、前記第１の部品グループを次のステップにおいて射出成形工具内に位置決めし、次に、第２の部品グループを射出法によって、前記第１の部品グループの間のスペースに射出成形する。前記第１の部品グループが絶縁性の分離ウェブ５である場合、この絶縁性の分離ウェブ５は射出成形工具内に機械的に保持され、その後、金属射出成形法によって該分離ウェブ５間に前記軟磁性の扇形部４を射出成形する。前記第１の部品グループが前記軟磁性の扇形部４である場合、該扇形部４を金属射出成形法によって作製した後、射出成形工具内に磁界によって保持する。その後、前記軟磁性の扇形部４の相互間のスペース内に、前記分離ウェブ５をセラミック射出成形法によって射出成形する。射出成形法として有利には、粉末射出成形法が用いられる。
【００１５】
上述の本発明のバルブと、電磁アクチュエータの部品を製造する本発明の製造方法とにより、渦電流損失が低減し、このことによってとりわけ、高圧噴射弁において望まれ必要とされるダイナミクス特性が格段に改善され、このダイナミクス特性の改善により、エンジンの燃料消費およびエミッション特性が著しく改善される。
【図１】
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【図２】
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