CN102099875B - 用于电磁阀的金属复合构件 - Google Patents

Abstract

按照本发明的复合构件的特点在于，设有至少两个不同磁化的区段(61、62)，所述至少两个区段(61、62)直接相继地位于一体的构件(60)上。所述复合构件(60)的原材料是半奥氏体钢。第一区段(61)具有比相邻的第二区段(62)更高的饱和极化强度J_s，在此第二区段(62)的最小饱和极化强度J_s为0.1T至1.3T和/或最大相对磁导率μ_r为2至150。复合构件(60)特别适合应用在电磁阀中，例如也适合应用在内燃机的燃料喷射阀中。

Description

用于电磁阀的金属复合构件

技术领域

本发明涉及一种金属复合构件、尤其是用于电磁阀的金属复合构件。 

背景技术

在图1中示出由现有技术已知的燃料喷射阀，该燃料喷射阀具有内部的金属导流件的典型的三件式结构并且同时具有壳体构件。内部的阀管由一个形成内极的进入接管、一个非磁性的中间件和一个接纳阀座的阀座支架构成并且在对图1的说明中详细阐述。 

由DE 3502287A1已知一种用于制造空心圆柱形的金属壳体的方法，该壳体包括两个能磁化的壳体件和一个位于其间的将这两个壳体件磁性分隔开的非磁性的壳体区。该金属壳体在此由能磁化的坯件一体地预加工直到外径的过量尺寸，其中在壳体内壁中在所希望的中间的壳体区的宽度内刺出一环形槽。当壳体旋转时，在加热环形槽区域的情况下将不能磁化的填料填充到环形槽中并且保持壳体旋转直到填料凝固。接着对壳体外部车削直到外径的最终尺寸，从而在能磁化的壳体件之间不再存在连接。这样制造的阀壳体例如可用在用于机动车防抱死系统（ABS）的电磁阀中。 

此外，由DE 4237405C2已知用于制造内燃机喷射阀的固定芯体的方法（文献的图5）。该方法的特点在于，直接地或者经由之前的相变过程提供一体式的套筒形的、磁性的、马氏体的工件，该工件在磁性的马氏体工件的中间区段中经受局部的热处理，以将该中间区段转变成非磁性的奥氏体的中间区段。替代地，在局部热处理时在热处理的位置处添加形成借助激光熔化的奥氏体或熔化的铁素体的元素，以形成固定芯体的非磁性的、奥氏体的中间区段。 

发明内容

按照本发明的的金属复合构件具有这样的优点，即以特别简单且经济的方式和方法在一体的、例如套筒状的复合构件上实现磁分隔，该复合构 件能大批量地可靠地制造。该复合构件的特点在于，设有至少两个相邻的不同磁化的区段，其中有利的是，在复合构件中通过具有相对于第一区段降低的饱和极化强度J_s的第二区段形成的磁性节流部不是非磁性的、而是在这样的量级中是部分磁性的，该量级理想地允许将这样的复合构件应用在电磁阀中。 

此外有利的是，能实现在复合构件本身的几何结构（例如对于长度、外径、阶梯）的设计方面的高灵活性。 

通过在下面列出的措施能够实现在上面给出的磁性复合构件的有利的扩展构成和改进方案。 

特别有利的是，作为复合构件的原材料使用半奥氏体不锈钢例如17-7PH或15-8PH。通过一次或者多次热处理并且利用深度冷却在成型期间或者在成型之后使材料具有磁性。之后在一个部分区域内借助激光束、感应加热或者电子射束等进行局部热处理，这导致在冷却之后形成具有降低的饱和极化强度的第二区段。 

附图说明

本发明的实施例在附图中简化示出并且在下面的描述中详细说明。 

图1示出按照现有技术的燃料喷射阀，包括一个三件式的内部金属阀管作为壳体； 

图2示出按照本发明的由三个区段组成的第一复合构件； 

图3示出按照本发明的由三个区段组成的第二复合构件；以及 

图4示出具有按照本发明的复合构件的喷射阀的示意性的局部，以说明应用可能性。 

具体实施方式

在根据图2和3描述按照本发明的金属复合构件60、60’的特征之前，应根据图1详细说明现有技术的燃料喷射阀作为这样的复合构件60、60’的可能的应用产品。 

在图1中示例性示出的可电磁操纵的阀以用于混合增压的外点火式内燃机的燃料喷射设备的喷射阀的形式具有一个被电磁线圈1围绕的、用作燃料进口接管和内极的管状的芯体2，该芯体例如在其整个长度上具有恒定 的外径。沿径向方向成阶梯的线圈体3接纳电磁线圈1的绕组并且能够与芯体2相结合地实现喷射阀在电磁线圈1区域内的紧凑结构。 

管状的非磁性的金属中间件12与阀纵向轴线10同心地通过焊接紧密地与芯体2的下芯体端部9相连接并且在轴向上部分地围绕该芯体端部9。一管状的阀座支架16在线圈体3和中间件12下游延伸，该阀座支架固定地与中间件12相连接。在阀座支架16中设置有一可轴向运动的阀针18。在阀针18的下游端部23上设有一球状的阀关闭体24，在该阀关闭体的圆周上例如设有五个供燃料流过的削平部25。 

喷射阀的操纵以已知的方式电磁式地进行。包括电磁线圈1、芯体2和衔铁27的电磁回路用于使阀针18轴向运动并且因而用于克服复位弹簧26的弹簧力打开或关闭喷射阀。管状的衔铁27通过例如焊缝与阀针18的背离阀关闭体24的端部固定地连接并且对准芯体2。一圆柱形的阀座体29通过焊接密封地安装在阀座支架16的位于下游的、背离芯体2的端部中，该阀座体具有一固定的阀座30。 

阀针18的球形的阀关闭体24与阀座体29的沿流动方向截锥形渐缩的阀座30共同作用。阀座体29在其下端面上与例如罐状构成的喷孔盘34固定地并且密封地通过例如借助激光构成的焊缝相连接。在喷孔盘34中设有至少一个、例如四个通过腐蚀或冲裁成型出的喷出开口39。 

为了将磁通量传导到衔铁27以便在给电磁线圈1通电时优化地操纵衔铁27并且因而可靠且精确地打开和关闭阀，电磁线圈1被至少一个例如构成为弓形件并且用作铁磁元件的传导元件45包围，该传导元件在圆周方向上至少部分地包围电磁线圈1以及以它的一个端部贴靠在芯体2上并且以它的另一个端部贴靠在阀座支架16上，并且能与它们例如通过熔焊、钎焊或粘结连接。芯体2、非磁性的中间件12和阀座支架16形成一个内部的金属阀管作为基架并且因而也形成燃料喷射阀的壳体，彼此固定连接并且总体上在燃料喷射阀的整个长度上延伸。阀的所有其他功能组件设置在阀管内部或者围绕阀管设置。阀管的这种布置涉及用于能电磁操纵的组件的壳体的典型的三件式构造，如一个阀，带有两个铁磁的或能磁化的壳体区域，这两个壳体区域为了有效地传导磁力线在衔铁27的区域内借助一个非磁性的中间件12彼此磁性分隔或者至少经由一个磁性节流部位相互连接。 

喷射阀在很大程度上被塑料包封注塑部51包围，该塑料包封注塑部从 芯体2出发沿轴向方向经过电磁线圈1和所述至少一个传导元件45延伸直到阀座支架16，其中所述至少一个传导元件45完全轴向地并且在圆周方向上被覆盖。该塑料包封注塑部51例如包括一起注塑的电插头52。 

图2示出一个按照本发明的由三个区段61、62、61组成的复合构件60。但在该复合构件60中重要的是，设有至少一个能良好磁化的区段61，在该区段上直接一体地连接一个具有部分降低的饱和极化强度J_s的第二区段62。在此，具有降低的饱和极化强度J_s的所述至少一个区段62的最小饱和极化强度J_s为0.1T至1.3T和/或最大相对磁导率μ_r为2至150。 

作为复合构件60的原材料使用半奥氏体不锈钢（例如17-7PH、15-8PH）。通过一次或者多次热处理（必要时利用深度冷却）或者通过成型为例如套筒形状（必要时利用深度冷却）使材料具有磁性。之后在一个部分区域内借助激光束、感应加热或者电子射束等进行局部热处理，这导致在冷却之后形成部分磁性的区段62。 

在此，在该磁性区段61中或在两个磁性区段61中的材料的突出之处在于，该材料在残余奥氏体含量为0至50%时具有为0.8T至1.5T的饱和极化强度J_s。而具有部分降低的饱和极化强度J_s的区段62中的材料在铁素体或马氏体的含量>0时具有为至少0.1T的饱和J_s。 

在按照本发明的第二实施变型（图3）中，复合构件60’略微改动。在该复合构件60’中重要的是，设有至少一个具有部分降低的饱和极化强度J_s的区段61’，在该区段上直接一体地连接一个具有更强地降低的饱和极化强度J_s的第二区段62’。在此，具有降低的饱和极化强度J_s的所述至少一个区段61’具有0.1T至1.7T的饱和极化强度J_s，但磁感应强度为B4000≤0.3T（H=4000A/m）。具有更强地降低的饱和极化强度J_s的第二区段62’的饱和极化强度J_s为0.1T至1.3T和/或最大相对磁导率μ_r为2至150。 

在此，作为复合构件60的原材料也使用半奥氏体不锈钢（例如17-7PH、15-8PH）。通过一次或者多次热处理（必要时利用深度冷却）或者通过成型为例如套筒形状（必要时利用深度冷却）使材料具有磁性。之后在一个部分区域内借助激光束、感应加热或者电子射束等进行局部热处理，这导致在冷却之后形成区段62’。 

在此，在具有部分降低的饱和极化强度J_s的两个区段61’中的材料的突出之处在于，该材料在残余奥氏体的含量>0时具有为0.8T至1.5T的饱和 极化强度J_s。而在具有更强地降低的饱和极化强度J_s的区段62’中的材料在铁素体或马氏体的含量为>0时具有至少0.1T的饱和J_s。 

在复合构件60、60’中通过具有相对于区段61、61’降低的饱和极化强度J_s的区段62、62’形成的磁性节流部以有利的方式就此而言不是非磁性的、而是在这样的量级中是部分磁性的，该量级理想地允许将这样的复合构件60、60’应用在电磁阀中。 

图4示出具有按照本发明的复合构件60、60’的燃料喷射阀的示意的局部，该复合构件作为薄壁套筒安装在阀中并且在此径向地并在圆周方向上包围芯体2和衔铁27并且在此本身被电磁线圈1包围。显然，复合构件60的中间的区段62位于芯体2和衔铁27之间的工作气隙70的轴向延伸区域内，以便优化且有效地在磁路中传导磁力线。代替在图1中示出的弓形的传导元件45，外面的磁路构件例如构造成磁罐46，其中在磁罐46和壳体66之间的磁路经由一盖元件47闭合。金属的复合构件60不仅能用作电磁阀中的阀套筒，而且能例如用作芯体2。 

本发明不限于应用在燃料喷射阀或用于防抱死系统的电磁阀中，而是涉及不同应用领域的所有能电磁操纵的阀和通常所有在组件中的固定壳体，在所述组件中相继地需要多个不同磁性的区。按照本发明的复合构件60、60’不仅能用三个彼此相继的区段来制造，而且也能用多于三个区段来制造。 

Claims (7)

1.复合构件，包括至少两个不同磁化的区段（61、62，61’、62’），所述至少两个区段（61、62，61’、62’）直接相继地位于一体的构件（60，60’）上，其特征在于，所述复合构件（60，60’）的原材料是半奥氏体钢并且第一区段（61，61’）具有比相邻的第二区段（62，62’）更高的饱和极化强度J_s，在此所述第二区段（62，62’）形成所述复合构件（60，60’）中的、部分磁性的磁节流部并且具有0.1T至1.3T的最小饱和极化强度J_s和/或2至150的最大相对磁导率μ_r，在所述第二区段（62，62’）中的材料具有＞0的铁素体或马氏体含量。

2.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，在所述第一区段（61）中的材料在残余奥氏体含量为0至50%时具有0.8T至1.5T的饱和极化强度J_s。

3.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，所述第一区段（61’）具有0.1T至1.7T的饱和极化强度Js，但具有B4000≤0.3T的磁感应强度。

4.根据权利要求3所述的复合构件，其特征在于，在所述第一区段（61’）中的材料在残余奥氏体含量>0时具有0.8T至1.5T的饱和极化强度J_s。

5.根据权利要求1或2所述的复合构件，其特征在于，所述复合构件（60，60’）是空心圆柱形套筒状的。

6.根据权利要求1或2所述的复合构件，其特征在于，所述复合构件（60，60’）可在电磁阀中用作阀套筒或芯体（2）。

7.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，所述复合构件是用于电磁阀的复合构件。

Images