專利名稱：借助多元材料mim制造的電磁閥的磁極鐵心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的噴射閥，尤其是用于機動車中內(nèi)燃機的燃料噴射裝置的噴射閥及涉及根據(jù)權(quán)利要求7的前序部分的用于制造噴射閥的方法。
背景技術(shù)：
噴射閥已普遍地被公知。例如由印刷文獻DE 10 2004 058 803 Al公開了ー個具有閥座架的噴射閥，它設(shè)有一個位于閥座架端部上的、圍繞閥孔的閥座，設(shè)有ー個同軸線地布置在閥座架中的、可移動地被導向的閥針，該閥針在其向著閥座的針端部帶有ー個為了關(guān)閉及釋放閥孔與閥座相互配合的閥閉合件，設(shè)有ー個用于閥針升降操作的電磁鐵，該電磁鐵具有ー個內(nèi)部的空心圓柱形的磁芯、ー個外部的磁罐、一個位于它們之間的連接在一個連接插頭上的磁線圈及一個位于磁芯對面的銜鐵，該銜鐵被設(shè)置在閥針的背離閥閉合件的針端部上，其中閥孔及閥座被構(gòu)成在整體的閥座架自身上，其中閥針軸向上可移動的導 向配置給閥座架，其中磁線圈及連接插頭通過塑料壓カ注塑包封組合成一個單獨的線圈部件。此外由印刷文獻DE 42 30 376 Cl及DE 44 15 850 Al得知銜鐵區(qū)段及閥針的閥套筒區(qū)段通過壓鑄及接著根據(jù)金屬噴射模制(MIM)方法整體地制造。閥座架通過非磁性的中間段例如借助焊接固定在空心圓柱形的磁芯上。此外由印刷文獻DE 10 2005 036 950 Al得知使用各具有ー個MM方法的兩個方法過程來構(gòu)成由兩部分組成的作為金屬構(gòu)件的模制部件。由印刷文獻DE 10 2005 052252 Al得知一個構(gòu)成閥殼體的構(gòu)件借助金屬噴射模制方法來成型。由印刷文獻US 2009/0127354 Al公知了ー個噴射閥，其中一個管及一個殼體被制成整體構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的噴射閥及根據(jù)ー個并列獨立權(quán)利要求的本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有其優(yōu)點，即在由銜鐵、磁芯、磁罐及磁線圈組成的磁回路中的磁短路引起的損耗磁通保持相對地小及由此可達到盡可能高的用于閥針升降操作的磁力或盡可能高的保持力。由此可達到相對高的閥動カ性能。本發(fā)明的有利構(gòu)型及進ー步構(gòu)成可由從屬權(quán)利要求及參照附圖的說明中得知。根據(jù)本發(fā)明的一個構(gòu)型提出管借助金屬注射模制方法(MIM)并優(yōu)選地借助2成分MM方法來制造。通過MM方法的應(yīng)用可相對顯著地降低制造成本。借助MM方法能夠制造復合及復雜的幾何形狀及可使不同的材料制成ー個整體構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的另ー構(gòu)型提出管及磁芯被制成整體的構(gòu)件。通過該整體的結(jié)構(gòu)方式則借助MIM技術(shù)顯著地簡化了制造。由此可減少制造程序及可得到成本的顯著節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明的另ー構(gòu)型提出磁芯在軸向上向著銜鐵的表面上具有第三材料，其中該第三材料基本上具有ー個相對大的硬度。一個硬的表面將導致相對高的耐磨損強度，由于銜鐵沖擊在磁芯上該耐磨損強度是必要的根據(jù)本發(fā)明的另ー構(gòu)型提出磁芯在軸向上向著銜鐵的表面上具有ー個造型，優(yōu)選地具有ー個斜坡。通過該構(gòu)型或斜坡能以有利的方式作到防止銜鐵與磁芯之間的液力粘附及由此使噴射閥的動カ顯著地提高。根據(jù)本發(fā)明的另ー構(gòu)型提出管在第一管區(qū)域中具有一個徑向法蘭盤，其中管及徑向法蘭盤借助MIM方法被制造成整體的構(gòu)件。通過該整體的結(jié)構(gòu)方式則借助MIM技術(shù)顯著地簡化了制造。由此可減少制造程序及可得到成本的顯著節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明的另ー構(gòu)型提出管在磁線圈的線圈繞組的區(qū)域中具有另ー造型。通過該另一造型能以有利的方式作到使磁線圈的線圈繞組安裝在管上。該結(jié)構(gòu)可相對地節(jié)省空間。本發(fā)明的另ー主題是用于制造噴射閥的方法。通過該方法能以有利的方式作到在由銜鐵、磁芯、磁罐及磁線圈組成的磁回路中的磁短路引起的損耗磁通保持相對地小及由此可達到盡可能高的用于閥針升降操作的磁力或盡可能高的保持力。由此可達到相對高的閥動カ性能。根據(jù)本發(fā)明的一個構(gòu)型提出管，一個徑向法蘭盤及磁芯借助MM技術(shù)被制造成ー個整體構(gòu)件。通過MM方法的應(yīng)用可相對顯著地降低制造成本。借助MM方法能夠制造復合及復雜的幾何形狀及可使不同的材料制成ー個整體構(gòu)件。在附圖中表示出本發(fā)明的實施例及在以下的說明中詳細地對其描述。


圖I :根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的ー個噴射閥的概要視圖，圖2 :根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的一個管的概要視圖，圖3 :根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的一個管的概要視圖，圖4 :用于制造根據(jù)本發(fā)明的管的一個壓鑄模具的概要視圖，及圖5 :根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的ー個噴射閥的電磁鐵回路的概要視圖。
具體實施例在各個附圖中相同的部分設(shè)有相同的標號及由此通常僅一次性地定義或提及。在圖I中以縱截面概要表示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴射閥被用于機動車內(nèi)的內(nèi)燃機的燃料噴射裝置中。它具有一個閥座架11，一個同軸線地設(shè)置在閥座架11中的閥針12，一個用于操作閥針12的電磁鐵13及ー個用于輸入燃料的接管14。在制造閥座架11時在其底部成型出或構(gòu)型出一個閥孔15及ー個圍繞該閥孔的閥座6。在閥座架11的底部在背離閥座16的外側(cè)上成型有ー個與閥孔15同軸線的孔ロ，在該孔口中固定ー個噴孔盤17。閥座架11在其背離閥座16的端部上設(shè)有ー個環(huán)繞在外部的環(huán)形槽18?？招膱A柱形的閥針12在其背離閥座16的端部上為了燃料的進入是張開的及在其向著閥座16的另一端部上帯有一個閥閉合件19，該閥閉合件與閥座16相互配合以釋放及關(guān)閉閥孔15。為了流出燃料閥針12設(shè)有ー個穿過其圓柱壁的排出孔20。閥針12在背離閥閉合件19的端部上設(shè)有ー個銜鐵21，通過該銜鐵使閥針12在閥座架11中軸向可移動地被導向。ー個定位在閥閉合件19內(nèi)部上的平面22被用作調(diào)節(jié)閥行程用的參考面。電磁鐵13除與閥針構(gòu)成一體的銜鐵21外還包括一個位于內(nèi)部的、空心圓柱形的磁芯23, —個位于外部的磁罐24-該磁罐最好為深拉地制造的,及一個處于磁芯23與磁罐24之間的磁線圈25，該磁線圈由繞在一個線圈架上的激磁線圈組成。磁線圈25被連接到ー個連接插頭26上?？招膱A柱形的磁芯23在閥座架11的背離閥座16的端部上被壓入到該閥座架中。其壓入深度確定了閥針12的行程。磁線圈25及連接插頭26組合成一個塑料壓カ注塑包封的線圈部件27，它被套在閥座架11上。在塑料壓力注塑包封的線圈部分27上放置磁罐24，該磁罐用其罐底241包圍閥座架11及用其罐ロ邊緣處的罐殼幾乎無縫地搭接在成型于閥座架11上的徑向法蘭盤111上。徑向法蘭盤111被設(shè)置在閥針12上的銜鐵21的高度上。、
閥針12通過ー個構(gòu)成壓簧的閥閉合彈簧28用其閥閉合件19壓在閥座16上。為此閥閉合彈簧28在ー側(cè)上支撐在ー個構(gòu)在閥針12的內(nèi)部的徑向環(huán)肩121上及在另ー側(cè)上支撐在ー個調(diào)節(jié)套筒29上該調(diào)節(jié)套筒被壓入在磁芯23中。調(diào)節(jié)套筒29的壓入深度確定了閥閉合彈簧28的彈簧預(yù)偏壓及由此確定了閥針12的閉合力。當閥閉合時在銜鐵21的環(huán)形端面與磁芯23之間具有ー個工作氣隙30。磁芯23，磁罐24，磁線圈25及銜鐵21構(gòu)成ー個磁回路。接管14被制成具有一體的過濾器31的単獨的塑料壓カ注塑件。它在ー側(cè)上具有一個環(huán)形肋141及一個徑向伸出的組裝舌板142，所述環(huán)形肋與閥座架11的環(huán)形槽18形成卡合連接，組裝舌板則用作防扭轉(zhuǎn)件及用于使噴射閥位置正確地插入燃料總導管中。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的該噴射閥中，通過閥座架11具有一個窄部131(軛流部分)使磁短路削弱。在根據(jù)本發(fā)明的噴射閥上則避免了磁短路及通過簡單的制造方法形成ー個磁隔離。圖2表不根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的ー個管200的概要視圖。管200被構(gòu)成圓柱體及具有在軸向上串聯(lián)的三個管區(qū)域201，202，203。第一管區(qū)域201位于管200的ー個端部上，該端部向著閥孔15，第三管區(qū)域203被設(shè)置在管200的另一端部上，該端部背離閥孔15。第二管區(qū)域202被設(shè)置在第一與第三管區(qū)域201，203之間。管200的第一管區(qū)域201及第三管區(qū)域203由磁性的第一材料制成，這里該第一材料基本上具有導磁特性或鐵氧體的特性。管200的第二管區(qū)域202由非磁性的第二材料(磁性隔離材料)制成，這里該第ニ材料基本上不導磁或為奧氏體。該磁極管的制造例如借助ー個2成分的金屬壓鑄方法或金屬注射模制方法(MIM)來實現(xiàn)。借助MIM方法的制造提供了ー個優(yōu)點，即可制造復合的或復雜的幾何形狀。借助MIMエ藝例如可制造具有約為0. Imm的最小孔徑的孔。此外借助MIMエ藝例如可制造小于約Imm的壁厚。在此情況下制造公差相對地小。在粉末壓鑄料制造時使用膠合劑組系，以便對于壓鑄機使金屬粉末變均勻。該處理的目的是使金屬粉末顆粒用膠合劑組系包裏，防止或破壞金屬粉末顆粒的燒結(jié)及制造ー個盡可能均勻的粒料(也稱為原料(Feedstock))。作為用于金屬粉末壓鑄的原始材料例如可使用具有適當粒度的所有可燒結(jié)的粉末，如金屬，例如低合金鋼、貴金屬、硬金屬如具有12重量％的Co的碳化鎢。也可采用使用陶瓷如氧化鋯的2-K-CM (陶瓷注射模制)方法。所使用的金屬粉未的顆粒最好具有約4 至約20
的平均粒度。
為了成型將原料擠壓到被冷卻的、如被液體冷卻的(尤其通過水或油冷卻的)模具中。輸送蝸桿及輸送缸最好由相對硬的材料來制造，尤其由鋼材或由雙金屬材料來制造。在壓鑄過程后將構(gòu)件(也稱綠坯)由模具中取出。作為膠合劑組系可使用蠟材。通過相對緩慢的加熱使蠟材料由綠坯中熔化出來。該過程被稱為去膠合及這樣形成的多孔型件被稱為褐坯。此外作為膠合劑組系還可使用熱塑性材料，聚こ醇，聚羥甲基(POM)或聚こ烯醇。通過最后的燒結(jié)由褐坯得到最終產(chǎn)物。在ー個燒結(jié)爐中褐坯被加熱。其溫度最好為約1200oC至1300oC。該燒結(jié)優(yōu)選地在氮或氫的保護氣體的氣氛中更優(yōu)選地在真空中進行。
通過MM方法的使用相對地使制造成本顯著降低。借助MM方法能夠制造復合的及復雜的幾何形狀及使不同的材料制成ー個整體的構(gòu)件。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的ー個管200的概要視圖。借助MIM技木管200，徑向法蘭盤111及磁芯23可作為整體構(gòu)件來制造。管200具有第一，第二及第三管區(qū)域201，202，203。此外管200具有一個重疊區(qū)域300，在該重疊區(qū)域中非磁性的第二材料(磁性隔離材料)在徑向上位于磁芯23的磁性的第一材料上。磁芯23在向著銜鐵21的表面上例如具有一個斜坡301。該斜坡能作到防止銜鐵21在磁芯301上的液力粘附。此外通過該表面的適當構(gòu)型可對沖擊脈沖(噪音)產(chǎn)生正面影響。變換地也可以是，通過表面變粗糙、通過構(gòu)成階梯形的表面或通過磁芯23的造型表面來防止該液カ粘附。此外為了降低液カ粘附可在軸向上穿過磁芯23地設(shè)置至少ー個孔23。還可以是例如通過滲氮方法來硬化斜坡301。該硬化將提高磁芯23的表面的耐磨損強度。變換地也可借助MM技術(shù)由ー種硬材料，例如由硬金屬或陶瓷材料來制造該斜坡301。另外可借助MM技術(shù)在管200的外表面上形成另ー造型302。該另ー構(gòu)型302可用于磁線圈25的線圈繞組的安裝及由此實現(xiàn)緊湊及節(jié)省空間的制造。圖4表示用于根據(jù)本發(fā)明的管200的制造的一個壓鑄模具的概要視圖。在該模具的材料800中首先設(shè)置ー個具有輪廓部分區(qū)域803，804，805的管200的輪廓。此外該模具設(shè)有壓鑄通道801，802。為了制造管200在第一步驟中借助ー個蝸桿輸送機將非磁性粉末金屬成型料施加到壓鑄通道802中，該粉末金屬成型料基本上由ー種非磁性材料、尤其奧氏體材料(磁性隔離材料)組成。該奧氏體的粉末金屬成型料到達輪廓區(qū)域804中及構(gòu)成管200的前區(qū)域與磁芯23之間的磁性隔離部分。為了制造管200在第二步驟中借助ー個蝸桿輸送機將鐵氧體的粉末金屬成型料施加到壓鑄通道801中，該粉末金屬成型料基本上由ー種磁性材料、尤其鐵氧體材料組成。鐵氧體的粉末金屬成型料通過通道分支806與807到達輪廓區(qū)域805與803中。鐵氧體的粉末金屬成型料在輪廓區(qū)域803中構(gòu)成磁芯23及管200的后部分。鐵氧體的粉末金屬成型料在輪廓區(qū)域805中構(gòu)成管200的前部區(qū)域及徑向法蘭盤111。在粉末金屬成型料壓鑄后進行被壓鑄構(gòu)件的脫模及燒結(jié)。圖5表示圖3中第二實施例裝配成ー個完整的磁回路的概要視圖。磁罐24由外部壓配合到管200上及至少部分地包圍磁線圈25。管200具有徑向法蘭盤111及磁芯23，其中管200優(yōu)選地借助2成分MM技術(shù)制造。在第二管區(qū)域202中的磁性隔離部分通過非磁性的第二材料來實現(xiàn)。磁回路包括銜鐵21，磁線圈25，磁罐24及磁芯23。通過第二管區(qū)域202中的非磁性的第二材料可防止磁短路。
權(quán)利要求
1.噴射閥，設(shè)有ー個管(200)，一個閥孔(15)，一個在徑向上設(shè)置在管(200)內(nèi)部及可移動地被導向的閥針(12)，一個在徑向上設(shè)置在管(200)外部的磁線圈(25)，一個在徑向上設(shè)置在管(200)內(nèi)部的磁芯(23)，一個在徑向上設(shè)置在管(200)內(nèi)部的在軸向上布置在磁芯(23)對面的銜鐵(21)，其中銜鐵(21)設(shè)置在閥針(12)上，其中管(200)在第一管區(qū)域(201)中及在第三管區(qū)域(203)中由基本上磁性的第一材料制成，其中第一管區(qū)域(201)在軸向上向著閥孔(15)及第三管區(qū)域(203)在軸向上背離閥孔(15)，其中管(200)在第二管區(qū)域(202)中由基本上非磁性的第二材料制成，其中第二管區(qū)域(202)在軸向上設(shè)置在第一管區(qū)域(201)與第三管區(qū)域(203)之間，其特征在于管(200)借助金屬注射模制方法(MIM)并優(yōu)選地借助2成分MIM方法來制造。
2.根據(jù)以上權(quán)利要求的噴射閥，其特征在干管(200)及磁芯(23)被制成整體的構(gòu)件。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的噴射閥，其特征在于磁芯(23)在軸向上向著銜鐵(21)的表面上具有第三材料，其中該第三材料基本上具有ー個相對大的硬度。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的噴射閥，其特征在于磁芯(23)在軸向上向著銜鐵(21)的表面上具有ー個造型。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的噴射閥，其特征在干管(200)在第一管區(qū)域(201)中具有一個徑向法蘭盤(111)，其中管(200)及徑向法蘭盤(111)借助MM方法被制造成整體的構(gòu)件。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的噴射閥，其特征在于管(200)在磁線圈(25)的線圈繞組的區(qū)域中具有另ー造型。
7.用于制造噴射閥的方法，其中閥針(12)在管(200)內(nèi)部可移動地被導向，其中管(200)內(nèi)部設(shè)有ー個磁芯(23)，其中在管(200)內(nèi)部設(shè)有在軸向上布置在磁芯(23)對面的銜鐵(21)，其中磁芯(23)設(shè)置在閥針(12)上，其特征在于管(200)在ー個向著閥孔(15)的第一管區(qū)域(201)中由基本上磁性的第一材料制成，管(200)在ー個背離閥孔(15)的第三管區(qū)域(203)中由基本上磁性的第一材料制成；及管(200)在軸向上設(shè)置在第一管區(qū)域(201)與第三管區(qū)域(203)之間的第二管區(qū)域(202)中由基本上非磁性的第二材料制成，其中管(200)、一個徑向法蘭盤(111)及磁芯(23)借助MIM技術(shù)被制造成ー個整體構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴射閥，其具有閥孔、基本上圓柱形的管、在徑向上在該管的內(nèi)部同軸設(shè)置的及可移動地被導向的閥針、在徑向上設(shè)置在該管的外部的磁線圈、在徑向上設(shè)置在該管的內(nèi)部的磁芯、在徑向上設(shè)置在管的內(nèi)部的在軸向上布置在該磁芯對面的銜鐵，其中，該銜鐵設(shè)置在該閥針上，其特征在于，該管在第一管區(qū)域中及在第三管區(qū)域中由基本上磁性的第一材料制成，其中，該第一管區(qū)域在軸向上向著該閥孔及該第三管區(qū)域在軸向上背離該閥孔，其中該管在第二管區(qū)域中由基本上非磁性的第二材料制成，其中，該第二管區(qū)域在軸向上設(shè)置在該第一管區(qū)域與該第三管區(qū)域之間。
文檔編號F02M61/16GK102667131SQ201080058785
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者J·蘭德爾, J·拉赫爾, J·格拉納, M·邁爾 申請人:羅伯特·博世有限公司