CN1967000A - 摩擦***及具有这种摩擦***的用于控制流体的阀 - Google Patents

摩擦***及具有这种摩擦***的用于控制流体的阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种摩擦***，包括一个第一摩擦方(9)及一个第二摩擦方(10)，其中，该第一摩擦方(9)和/或该第二摩擦方(10)包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层(11；14)及一个外部的滑动层(12；15)，其中，该外部的滑动层(12；15)是固体润滑剂层。此外，本发明还涉及一种用于控制流体、尤其是用于控制气体的阀，该阀具有根据本发明的摩擦***。

Description

摩擦***及具有这种摩擦***的用于控制流体的阀
技术领域
本发明涉及干式摩擦***及具有这种摩擦***的用于控制流体、尤其是用于控制气体的阀。本发明还涉及具有这种阀的内燃机。
背景技术
摩擦***(Tribosysteme)包括第一摩擦方及第二摩擦方，这些摩擦方彼此相对运动，其中产生摩擦。在干式摩擦***中，两个摩擦方在无液态润滑剂的情况下相互摩擦。对于干式摩擦***例如已公知了使用固体材料润滑媒介。这些摩擦***例如出现在阀中。
用于控制流体的阀例如已在内燃机中作为喷射阀公知。除了公知的液态燃料外，最近例如在燃料电池中或在气体发动机中还越来越多地使用气体作为燃料。在此经常使用由用于液态燃料的内燃机所公知的阀。但在使用气体作为燃料时，由于气态燃料的非润滑特性，在此尤其是产生摩擦问题，这些摩擦问题致使阀寿命短。
由DE 103 22 916 A1公知了一种用于控制流体的阀，在该阀中，在衔铁上在该衔铁的背离阀关闭件的一侧上具有一个用铬制成的涂层。该涂层尤其降低了衔铁与极芯的碰撞区域上的磨损。
发明内容
根据本发明，提出了一种摩擦***，该摩擦***包括一个第一摩擦方及一个第二摩擦方，其中，第一摩擦方和/或第二摩擦方包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层及一个外部的滑动层，该外部的滑动层是固体润滑剂层。
根据本发明，提出了一种用于控制流体的阀，该阀包括：一个用于操作一个衔铁的电磁操作单元，该衔铁操作一个阀关闭件；一个阀座及一个阀孔，其中，阀关闭件与阀座这样共同作用，使得通过阀孔的流体可被控制，衔铁包括一个第一导向区域，一个与衔铁相邻的部件包括一个第二导向区域，在第一与第二导向区域之间构成一个所述类型的摩擦***。
根据本发明，还提出了一种内燃机，该内燃机包括所述类型的阀。
相比之下，根据本发明的摩擦***具有其优点：即使不使用液态润滑媒介时也可保证足够的润滑。该摩擦***在此构造简单并且可简单且成本低廉地制造。根据本发明，该摩擦***包括一个第一摩擦方及一个第二摩擦方，其中，第一摩擦方和/或第二摩擦方包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层及一个外部的滑动层。外部的滑动层是固体润滑剂层。因此，外部的滑动层被涂覆在一个硬的基层上，由此，硬的基层支持固体润滑剂层。
下述内容属于本发明的技术方案。
固体润滑剂层尤其优选是一个碳层、例如石磨，或一个润滑漆层，或一个二硫化钼层或一个包含PTFE的层。
硬的基层优选是基材的一个硬化的边缘区域层。该基材优选是软磁性基材。
作为替换方案，硬的基层优选是一个涂覆在基材上的层。该涂覆在基材上的硬的基层优选是一个铬层或包含铬的层，或一个硼化物层，或一个包含硼的层或一个化学镍层。
此外优选的是，用于控制流体的阀包括根据本发明的摩擦***。根据本发明的用于控制流体的阀具有优点，即该阀具有高的持久稳定性。根据本发明在此得到特别小的导向磨损。此外，所产生的横向力根据本发明可借助于非磁性的分隔层来降低。这根据本发明这样来达到：设置有用软磁性材料制成的衔铁的第一导向区域，该第一导向区域与一个相邻部件的第二导向区域构成一个摩擦***，其中，第一和/或第二导向区域包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层及外部的滑动层。因此，根据本发明，至少一个摩擦方具有一个双层的层，其中，一个基层具有足够的硬度，在该硬的基层上涂覆有一个外部的滑动层。由此可以通过该硬的基层对在润滑技术上起作用的外部的滑动层可靠地提供根据本发明的支持作用。该双层的层可相对简单且成本低廉地提供，由此尤其是在用气态介质使用该阀的情况下达到显著延长的阀寿命。由此，根据本发明，由于附加的部件硬度，衔铁上的导向磨损可显著地降低。另一个优点产生于：硬的基层不可被磁化或仅可在很小程度上被磁化。由此，该硬的基层是一个磁“气隙”，即一个基本上非磁性的区域，该区域在电磁阀中减小横向磁力。
优选该阀的一个导向区域构造成双层的层，另一个导向区域优选构造成一个具有小摩擦系数的单层的层。由此在这两个导向区域之间获得一个摩擦副，该摩擦副可成本特别低廉地提供，因为这些导向区域中仅一个构造成双层的层，并且该摩擦副具有改善的磨损特性。
该阀的用于对衔铁导向的第二导向区域优选设置在一个圆柱状部件的内侧面上。该圆柱状部件在此优选经历精整过程，由此，该圆柱状部件具有精确的内部尺寸。
此外，优选在衔铁上直接地或一体地构造有一个阀关闭件。由此可得到一个特别紧凑的阀。
被根据本发明的阀控制的流体优选是一种气态介质，尤其是用于借助于燃料电池或气体发动机来驱动机动车的气态介质。当然，该阀也可在固定的设备中使用。
有利的是，衔铁的所述第一导向区域包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层及外部的滑动层，第二导向区域包括一个具有小摩擦系数的单层的层。
有利的是，第二导向区域通过一个用固体润滑剂制成的单层的滑动层构成。
有利的是，与衔铁相邻的、具有第二导向区域的所述部件是一个圆柱状部件。
有利的是，衔铁用一种软磁性基材制成，该硬的基层通过软磁性基材的硬化制成。
有利的是，在衔铁上一体地构造有一个阀关闭件，该阀关闭件尤其具有一个密封元件。
附图说明
下面参照附图来详细描述本发明的实施例。附图表示：
图1根据本发明第一实施例的阀的一部分的示意性剖面图，
图2根据本发明第二实施例的阀的一部分的示意性剖面图，及
图3根据本发明第三实施例的阀的一部分的示意性剖面图。
具体实施方式
图1表示根据本发明第一实施例的阀1的一部分，该阀具有根据本发明的干式摩擦***。阀1是一个电磁阀，它包括一个未示出的具有衔铁2的电磁操作单元。衔铁2用软磁性基材制成，安置在一个圆柱状的导向部件3中。圆柱状的导向部件3可以是一个深拉伸的套筒或一个无缝拉伸的管。衔铁2还与一个阀关闭件4构成整体，在该阀关闭件的端面上设置有一个密封元件5。如由图1中的双箭头A所示，衔铁2可相对圆柱状的导向部件3在阀的轴向方向X-X上直线地往复运动。在此情况下，通过该直线往复运动，衔铁2可释放或关闭一个阀孔7，其方式是阀关闭件4与阀座6共同作用。
在图1中所示的打开状态中，流体可从一个压力室8通过阀孔7例如喷射到一个内燃机的燃烧室中。
此外，在衔铁2的外圆周上还构造有一个第一导向区域9(第一摩擦方)，为了对衔铁2导向，该第一导向区域与圆柱状的导向部件3的内侧面上的第二导向区域10(第二摩擦方)共同作用。如从图1中可看到的那样，衔铁2上的第一导向区域9通过一个硬的基层11及一个外部的滑动层12构成。该硬的基层11是衔铁的软磁性基材的一个硬化的边缘区域层。在该第一实施例中，外部的滑动层12是用石墨制成的具有小于或等于10μm的厚度的固体润滑剂层。具有硬的基层11及外部的滑动层12的第一导向区域9在此沿着衔铁2的整个圆周构造。应注意的是，在衔铁上也可设置多个分开的导向区域，在这些导向区域上各构造有双层的层。第二导向区域10通过圆柱状的导向部件3的内壁面构成。通过使用里面的硬化的基层11及涂覆在该基层上的外部的滑动层12，即使在振动加速度高的情况下也可获得阀的改善的持久稳定性。此外还可保证较小的导向磨损。本发明的根据该第一实施例的阀1在此特别适用于气态介质，在这些气态介质中由于干燥的气体而存在很小的润滑作用。此外，通过硬化的基层11保证：由于不可磁化的硬化的基层而出现很小的横向力，由此，衔铁2的倾斜位置显著地减小。由此也可保证衔铁2的更有利的打开特性及闭合特性。此外，里面的硬化的基层在此还为在润滑技术上起作用的外部的滑动层12提供支撑作用。
下面参照图2来描述根据本发明的第二实施例的阀1，其中，与第一实施例中相同的或功能上相同的部分用相同的参考标号来标记。
第二实施例基本上相应于第一实施例，其中，与第一实施例不同，在圆柱状的导向部件3上在该圆柱状的导向部件的内部的第二导向区域10上设置有一个附加的滑动层13。滑动层13在轴向方向X-X上构造在衔铁2的行程的整个长度上并且构造在导向部件3的整个内圆周上。在该实施例中，第二滑动层13是固体润滑剂。衔铁2上的第一导向区域9如第一实施例中那样通过一个双层的层构成，其中，在硬化的基层11上也设置有一个固体润滑剂层作为滑动层12。因此，该第二实施例的摩擦***一方面包括双层的层，该双层的层由硬化的基层及固体润滑剂组成，另一方面包括由固体润滑剂组成的层。该固体润滑剂层例如用石墨制成或是润滑漆。
下面参照图3来描述根据本发明第三实施例的阀1，其中，与以上实施例中相同的或功能上相同的部分用相同的参考标号来标记。
与以上实施例不同，在根据第三实施例的阀1中，不仅在衔铁2上构造有一个双层的层，该双层的层由硬的基层11及滑动层12组成，而且在圆柱状的导向部件3上构造有一个双层的层，该双层的层具有硬的基层14及滑动层15。由此，根据第三实施例的摩擦***包括一个由两个双层的层组成滑动副。在此情况下，在衔铁2上构造有一个硬化的基层11及一个滑动层12，在圆柱状的导向部件3上构造有一个硬化的基层14及一个外部的滑动层15。基层11及14可以是基材的硬化的外部层或作为硬的基层涂覆在基材上并且例如用铬或者化学镍制成。
应注意的是，在所描述的所有实施例中，为了进一步改善摩擦系数，尤其是所述圆柱状的导向部件3可借助于精整过程来达到精确的尺寸。该精整过程例如可通过一个球或销的挤压来进行。由此尤其可补偿圆柱状的导向部件上的外部的层的分散度。

Claims (14)

1.摩擦***，包括一个第一摩擦方(9)及一个第二摩擦方(10)，其中，该第一摩擦方(9)和/或该第二摩擦方(10)包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层(11；14)及一个外部的滑动层(12；15)，该外部的滑动层(12；15)是固体润滑剂层。
2.根据权利要求1的摩擦***，其特征在于：该固体润滑剂层是一个碳层或一个润滑漆层或一个二硫化钼层或一个包含PTFE的层。
3.根据以上权利要求中一项的摩擦***，其特征在于：该硬的基层是基材的一个硬化的边缘区域层。
4.根据权利要求1或2的摩擦***，其特征在于：该硬的基层是一个涂覆在基材上的层。
5.根据权利要求4的摩擦***，其特征在于：该涂覆在基材上的硬的基层是一个铬层或包含铬的层，或一个硼化物层，或一个包含硼的层，或一个化学镍层。
6.用于控制流体的阀，包括：一个用于操作一个衔铁(2)的电磁操作单元，该衔铁操作一个阀关闭件(4)；一个阀座(6)及一个阀孔(7)，其中，该阀关闭件(4)与该阀座(6)这样共同作用，使得通过该阀孔(7)的流体可被控制，该衔铁(2)包括一个第一导向区域(9)，一个与该衔铁(2)相邻的部件(3)包括一个第二导向区域(10)，在第一与第二导向区域(9，10)之间构成一个根据以上权利要求中一项的摩擦***。
7.根据权利要求6的阀，其特征在于：该衔铁(2)的所述第一导向区域(9)包括一个双层的层，该双层的层具有硬的基层及外部的滑动层，该第二导向区域(10)包括一个具有小摩擦系数的单层的层。
8.根据权利要求7的阀，其特征在于：该第二导向区域(10)通过一个用固体润滑剂制成的单层的滑动层(13)构成。
9.根据权利要求6至8中一项的阀，其特征在于：与该衔铁(2)相邻的、具有该第二导向区域(10)的所述部件(3)是一个圆柱状部件(3)。
10.根据权利要求9的阀，其特征在于：该圆柱状部件经历精整过程。
11.根据权利要求6至10中一项的阀，其特征在于：该衔铁(2)用一种软磁性基材制成，该硬的基层通过该软磁性基材的硬化制成。
12.根据权利要求6至11中一项的阀，其特征在于：在该衔铁(2)上一体地构造有一个阀关闭件(4)，该阀关闭件尤其具有一个密封元件(5)。
13.根据权利要求6至12中一项的阀，其特征在于：该流体是一种气态介质。
14.内燃机，它包括根据权利要求6至13中一项的阀。
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