Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PRODUCTION METHOD FOR A PERFORATED DISK FOR DISCHARGING A FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/070188
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a production method for a perforated disk, which is provided for discharging a fluid and which, in particular, serves as a nozzle disk during the injection of fuel into the cylinders of an internal combustion engine. The invention provides that this perforated disk is comprised of a supporting body (11) that is preferably provided with a galvanic coating (21a, 21b) on both sides. Before the galvanic coating, a channel system (24) is formed by forming a negative structure, e.g. from a photo-resist, that fills the volume of the canal system. The production method is advantageous in that by producing the supporting disk (11), for example, by stamping, the time required for galvanically producing the layer of the perforated disk (23) can be saved, whereby advantageously enabling a reduction in the manufacturing time for the perforated disk. A simultaneous coating can ensue on the supporting body while forming the galvanic layers (21a, 21b) on both sides of the supporting disk (11).

Inventors:
FRICKE CHRISTIAN (DE)
KRUEGER URSUS (DE)
DE VOGELAERE MARC (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/000525
Publication Date:
August 19, 2004
Filing Date:
January 22, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
FRICKE CHRISTIAN (DE)
KRUEGER URSUS (DE)
DE VOGELAERE MARC (DE)
International Classes:
B05B1/34; C25D1/08; F02M61/16; F02M61/18; F02M; (IPC1-7): F02M/
Domestic Patent References:
WO2004070199A12004-08-19
Foreign References:
DE3524411A11987-01-15
DE19523915A11997-01-02
DE4042125A11992-07-02
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Herstellungsverfahren für eine mindestens zweilagige Loch scheibe (23) zum Ausstoßen eines Fluids mit einem die Loch scheibe unter Bildung von Durchtrittsöffnungen (22) durchset zenden Kanalsystem (24), wobei bei dem Herstellungsverfahren als Tragkörper für eine galvanische Beschichtung eine ge lochte Tragscheibe (11) bereitgestellt wird, die gelochte Tragscheibe (11) vor der galvanischen Be schichtung mit einer Verfüllmasse (13) ausgefüllt wird und die Tragscheibe unter Bildung der Lochscheibe galvanisch beschichtet wird, so dass die Tragscheibe eine Lage der Lochscheibe bildet, dadurch gekennzeichnet, dass auf die gelochte Tragscheibe (11) zumindest im Bereich der Verfüllmasse (13) eine Galvanikstartschicht (15a, 15b) für das galvanische Beschichten aufgebracht wird.
2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gelochte Tragscheibe (11) aus einem Halbzeug mit ei ner der Scheibenhöhe der gelochten Tragscheibe (11) entspre chenden Dicke ausgestanzt wird.
3. Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtempfindliche Schicht (16a, 16b) auf die ge lochte Tragscheibe (11) und/oder die Galvanikstartschicht (15a, 15b) aufgebracht wird und eine Negativstruktur (20a, 20b) für das Kanalsystem durch Belichten der lichtempfindli chen Schicht (16a, 16b) und anschließendes Entfernen der un belichteten Teile dieser Schicht (16a, 16b) gebildet wird.
4. Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie mit einer lichtempfindlichen Lage (28) und einer metallischen Lage (27), insbesondere eine RCFolie, mit der metallischen Lage (27) auf die gelochte Tragscheibe (11) aufgebracht wird und eine Negativstruktur für das Kanalsystem durch Belichten der lichtempfindlichen Lage (28) und an schließendes Entfernen der unbelichteten Teile dieser Lage (28) gebildet wird.
5. Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der gelochten Tragscheibe (11) eine galvanische Beschichtung erfolgt.
6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Beschichtung auf beiden Seiten der ge lochten Tragscheibe (11) in parallel ablaufenden Fertigungs schritten gleichzeitig erfolgt.
7. Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lochscheibe eine zusätzliche Schicht (25) mit einer Siebstruktur aufgebracht wird.
Description:
Beschreibung Herstellungsverfahren für eine Lochscheibe zum Ausstoßen ei- nes Fluids Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine mindestens zweilagige Lochscheibe zum Ausstoßen eines Fluids mit einem die Lochscheibe unter Bildung von Durchtrittsöff- nungen durchsetzenden Kanalsystem, während dem ein Tragkörper unter Bildung der Lochscheibe galvanisch beschichtet wird.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 07 277 AI bekannt. Danach wird ei- ne Lochscheibe durch galvanische Herstellung mehrerer aufein- ander folgender Lagen erzeugt. Die erste Lage wird auf einem zur galvanischen Abscheidung geeigneten Tragkörper abgeschie- den. Die folgenden Lagen werden jeweils auf der vorhergehen- den Lage abgeschieden.

Die jeweilige Herstellung der einzelnen Lagen erfolgt in sich entsprechenden Fertigungsschritten. Soweit ein für die galva- nische Herstellung der Lage geeigneter Untergrund nicht vor- handen ist, wird zunächst eine Galvanikstartschicht erzeugt.

Auf dieser Schicht wird ein Fotolack aufgebracht, der im Be- reich eines unter Bildung von Durchtrittsöffnungen für das Fluid die Lage durchsetzenden, zu. bildenden Kanalsystems ver- festigt und in den Restbereichen wieder entfernt wird. An- schließend wird die zu erzeugende Lage der Lochscheibe galva- nisch abgeschieden, wobei das Volumen des zu bildenden Kanal- systems durch den entwickelten Fotolack ausgefüllt bleibt.

Ist die letzte Lage der Lochscheibe abgeschieden, wird die Lochscheibe vom Tragkörper getrennt und das Kanalsystem in

der Lochscheibe durch Entfernen des Fotolackes und eventuel- ler Galvanikstartschichten im Bereich des Kanalsystems frei- gelegt.

Die so erzeugte Lochscheibe kommt bevorzugt als Düsenplatte in einem Einspritzventil für den Kraftstoff einer Brennkraft- maschine zum Einsatz. Mittels der Geometrie der in der Loch- scheibe vorgesehenen Kanäle lässt sich der eingespritzte Kraftstoff in bestimmte, für die Verbrennung günstige Bewe- gungszustände versetzen, bei denen der Zylinder möglichst gleichmäßig mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch beaufschlagt wird. Aber auch andere Anwendungen für Lochscheiben sind denkbar, beispielsweise als Lackierdüse zum gleichmäßigen Auftrag einer Lackschicht auf eine Oberfläche.

Gemäß dem deutschen Patent DE 35 24 411 C2 wird als Tragkör- per eine gelochte Tragscheibe verwendet, die eine Lage der Lochscheibe bildet. Dies bedeutet, dass die Tragscheibe nach der galvanischen Herstellung der weiteren Lage nicht von die- ser abgelöst wird, sondern vielmehr eine der Lagen der Loch- scheibe ersetzt, so dass diese nicht galvanisch hergestellt werden muss. Herstellungsbedingt geht der Querschnitt der in der Lochscheibe befindlichen Durchtrittsöffnung fluchtend, d. h. ohne Querschnittssprünge, in die durch die weitere Lage gebildete Durchtrittsöffnung über.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem galvanischen Herstel- lungsverfahren für Lochscheiben zum Ausstoßen eines Fluids, bei dem eine gelochte Tragscheibe als Tragkörper dient, den herstellungsbedingten Gestaltungsspielraum für die Durch- trittsöffnungen zu vergrößern.

Erfindungsgemäß wird auf die gelochte Tragscheibe zumindest im Bereich der Verfüllmasse eine Galvanikstartschicht für das

galvanische Beschichten aufgebracht. Das Aufbringen einer Galvanikstartschicht ist nur in den Bereichen notwendig, in denen der Untergrund nicht elektrisch leitend ist und eine galvanische Schicht aufgebaut werden soll. Ist die Verfüll- masse beispielsweise aus einem Kunststoff, so muss z. B. die galvanische Startschicht zumindest in den Bereichen aufge- bracht werden, in denen die dem Tragkörper folgende Lage der Lochscheibe die Durchgänge der gelochten Tragscheibe überde- cken soll.

Es ist vorgesehen, dass die gelochte Tragscheibe vor der gal- vanischen Beschichtung mit einer Verfüllmasse ausgefüllt wird. Die Verfüllmasse bildet im Bereich der Löcher damit ei- nen Untergrund für nachfolgende Lagen der Lochscheibe. Daher lassen sich die folgenden Lagen vorteilhaft mit besonders ho- her Präzision herstellen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die gelochte Tragscheibe aus einem Halbzeug mit einer der Scheibenhöhe der gelochten Tragscheibe entsprechenden Dicke ausgestanzt. Bei dem Stanzverfahren handelt es sich vorteil- haft um ein Verfahren, welches bei der Serienherstellung be- sonders wirtschaftlich ist. Es lassen sich vorteilhaft auch Materialien wie z. B. Edelstahl für die gelochte Tragscheibe verwenden, welche sich galvanisch nicht abscheiden lassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine lichtempfindliche Schicht auf die gelochte Tragscheibe und/oder die Galvanikstartschicht aufgebracht und eine Nega- tivstruktur für das Kanalsystem durch Belichten der lichtemp- findlichen Schicht und anschließendes Entfernen der unbelich- teten Teile der Schicht gebildet. Die Negativstruktur füllt das Kanalsystem während der galvanischen Bildung der zu bil-

denden Lage der Lochscheibe aus, so dass das Kanalsystem di- rekt bei der galvanischen Herstellung der Lage gebildet wird, ohne dass eine Nachbearbeitung der Lage notwendig wäre. Durch Verwendung einer lichtempfindlichen Schicht, insbesondere Fo- tolack, lässt sich die Negativstruktur mittels aus der Lei- terplattenfertigung bekannter Techniken vorteilhaft einfach und sehr präzise herstellen.

Alternativ kann vorteilhaft auch eine Folie mit einer licht- empfindlichen Lage und einer metallischen Lage, insbesondere eine RC-Folie, mit der metallischen Lage auf die gelochte Tragscheibe aufgebracht werden und eine Negativstruktur für das Kanalsystem durch Belichten der lichtempfindlichen Lage und anschließendes Entfernen der unbelichteten Teile dieser Lage gebildet werden. Bei den genannten Folien wie RC-Folien handelt es sich um weit verbreitete und daher kostengünstige Halbzeuge, welche vorteilhaft in einem einfachen Fertigungs- schritt auf die gelochte Tragscheibe aufgebracht werden kön- nen. Da die metallische Lage bereits fest mit der lichtemp- findlichen Lager verbunden ist, kann vorteilhaft auch das Verfüllen der Tragscheibe entfallen, da die Folie eine genü- gende Eigenstabilität aufweist, um die Löcher in der geloch- ten Tragscheibe zu überbrücken. Selbstverständlich können auch weitere Lagen der Lochscheibe, die nicht direkt an die gelochte Tragscheibe grenzen, mittels lichtempfindlicher Schichten oder Folien mit lichtempfindlichen Lagen gebildet werden.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorge- sehen, dass auf beiden Seiten der gelochten Tragscheibe eine galvanische Beschichtung erfolgt. Bei dieser Ausgestaltung der Lochscheibe ist die gelochte Tragscheibe beidseitig mit galvanischen Schichten versehen, in denen die Kanalstruktur

vorteilhaft mit besonderer Genauigkeit gefertigt werden kann.

Diese Schichten bilden den Einlass sowie die bevorzugt düsen- förmigen Auslässe für das auszustoßende Fluid, so dass mit der Lochscheibe das Fluid mit hoher Präzision ausgestoßen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die galvanische Beschich- tung auf beiden Seiten der gelochten Tragscheibe in parallel ablaufenden Fertigungsschritten gleichzeitig erfolgt. Hier- durch kann die Fertigungszeit für die Lochscheibe vorteilhaft weiter verringert werden, indem die Lochscheibe in einem gal- vanischen Bad gleichzeitig mit beiden Schichten versehen wird. Eine weitere Effizienzsteigung lässt sich erzielen, wenn auch die Fertigungsschritte der galvanischen Beschich- tung, die dem eigentlichen Metallabscheiden vorgelagert sind, also das eventuelle Aufbringen einer Galvanikstartschicht und das Aufbringen und Entwickeln von lichtempfindlichen Schich- ten, in parallel ablaufenden Fertigungsschritten vorgenommen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen Figur la bis g schematisch die Fertigungsschritte eines Aus- führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ver- fahrens zur Bildung einer Lochscheibe und Figur 2 eine alternative Ausgestaltung der Verfah- rensschritte b und c gemäß Figur 1.

In Figur la ist eine gelochte Tragscheibe 11 im Schnitt dar- gestellt, wobei diese Tragscheibe und das einzige Durchgangs-

loch 12 beispielsweise aus einem Edelstahlband gestanzt wur- den.

Das Durchgangsloch 12 gemäß Figur la kann gemäß Figur 1b mit einer Verfüllmasse 13 aus Kunststoff ausgefüllt werden, wo- durch auf beiden Seiten der gelochten Tragscheibe 11 je eine geschlossene Tragfläche 14a, 14b für den Aufbau weiterer Schichten gebildet wird.

Wie Figur Ic zu entnehmen ist, wird die gelochte Tragscheibe anschließend beidseitig zunächst mit je einer Galvanikstart- schicht 15a, 15b und einer lichtempfindlichen Schicht 16a, 16b für den Aufbau weiterer Schichten gebildet wird.

Wie Figur Ic zu entnehmen ist, wird die gelochte Tragscheibe anschließend beidseitig zunächst mit je einer Galvanikstart- schicht 15a, 15b und einer lichtempfindlichen Schicht 16a, 16b versehen.

Wie in Figur ld angedeutet, können die lichtempfindlichen Schichten 16a, 16b beispielsweise durch Auflegen einer Maske 17 und Belichten beispielsweise mittels Weißlicht 18 oder auch ohne Zwischenschaltung einer Maske direkt mit einem La- serstrahl 19 entwickelt werden.

Wie Figur le zu entnehmen ist, können nicht belichtete Teile der lichtempfindlichen Schichen 16a, 16b entfernt werden, wo- durch Negativstrukturen 20a, 20b aus den entwickelten Teilen der Schichten 16a, 16b gebildet werden. Diese Negativstruktu- ren sollen in den zu bildenden Galvanikschichten 21a, 21b (vgl. Figur lf) das Volumen für ein Kanalsystem einnehmen.

Die zu bildenden Galvanikschichten 21a, 21b entsprechen in

ihrer Dicke den jeweiligen lichtempfindlichen Schichten 16a, 16b.

Nach Beendigung der galvanischen Beschichtung werden die Ne- gativstrukturen 20a, 20b die Verfüllmasse 13 sowie die Galva- nikstartschichten 15a, 15b im Bereich der Verfüllmasse 13 bzw. der Negativstrukturen 20a, 20b beispielsweise durch eine Ätzbehandlung entfernt. Dieser Vorgang wird auch als Resist- Strip bezeichnet. Im Bereich der Verfüllmasse 13 sowie den Negativstrukturen 20a, 20b entsteht damit ein Hohlraum, der ein unter Bildung von Durchtrittsöffnungen 22 für ein Fluid ein die fertig gestellte Lochscheibe 23 durchsetzendes Kanal- system 24 bildet. Ergänzend kann auf die Lochscheibe eine zu- sätzliche Schicht 25 mit einer Siebstruktur aufgebracht wer- den, die zur Filterung des durch die Lochscheibe 23 geführten Fluids dient, um ein eventuelles Verstopfen der Kanalstruktur 24 zu verhindern.

Die Tragscheibe 11 gemäß Figur 2 ist genauso aufgebaut wie die Tragscheibe gemäß Figur 1. Alternativ zu den Galva- nikstartschichten 15a, 15b und lichtempfindlichen Schichten 16a, 16b gemäß Figur 1 ist auf die Tragscheibe 11 gemäß Figur 2 eine Folie 26, bestehend aus einer metallischen Lage 27 und einer lichtempfindlichen Lage 28, aufgebracht. Die metalli- sche Lage 27 übernimmt dabei die Funktion der Galvanikstart- schicht 15a und die lichtempfindliche Lage 28 die Funktion der lichtempfindlichen Schicht 16a gemäß der Figur 1. Auf ei- ne Verfüllmasse kann bei diesem Ausführungsbeispiel verzich- tet werden, da die Folie 26 eine genügende Steifigkeit auf- weist, um das Durchgangsloch 12 zu überbrücken.