DE4237405A1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum
Zuführen von Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine und
insbesondere auf eine Struktur und ein Verfahren zum
Herstellen eines festen Kerns eines elektromagnetischen
Aktuators zum Hin- und Herbewegen einer Ventilstange.
Fig. 5 ist ein Querschnittsdiagramm einer elektronisch
gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wie
beschrieben in der japanischen geprüften
Patentveröffentlichung Nr. 54 263/1983. Der
elektromagnetische Akuator der elektronisch gesteuerten
Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einer
stationären elektromagnetischen Spule 10 und festen Kernen
11, 12 und 13, welche in einem Gehäuse angeordnet sind,
und bewegt einen beweglichen Teil 14 einheitlich mit einer
Ventilstange 15, welche koaxial mit den Kernen unter einem
Abstand zwischen der Ventilstange und den Kernen
angeordnet ist. Bei der Konstruktion der festen Kerne
haben zwei getrennte magnetische Abschnitte 12 und 13
einen nicht-magnetischen Abschnitt dazwischen, wobei sie
durch metallische Dichtungen 16 und 17 abgedichtet sind.
Dieser nicht-magnetische Abschnitt 11 hilft dabei,
magnetische Flüsse zu erhöhen, welche durch die
beweglichen Teile 14 in dem magnetischen Kreis
durchtreten, wodurch das Ansprechvermögen der Ventilstange
verbessert wird. Die herkömmlichen festen Kerne bestehen
aus drei Teilen, da die magnetischen Abschnitte 12 und 13
und der nicht-magnetische Abschnitt 12 jeweils aus einem
magnetischen Material und einem nicht-magnetischen
Material bestehen. Da Kraftstoff durch innere Abschnitte
der feststehenden Kerne mit der Funktion des Ventils
durchtreten, sind die jeweiligen Abschnitte der festen
Kerne abgedichtet. Als Verfahren zu deren Abdichtung
werden metallische Dichtungen sowie O-Ringe benutzt.
Die festen Kerne des elektromagnetischen Aktuators der
herkömmlichen elektronisch gesteuerten
Kraftstoffeinspritzvorrichtung bestehen aus drei Teilen,
und die jeweiligen Teile erfordern Anpaßstrukturen zum
genauen Integrieren dieser drei Teile. Deshalb sind die
Formen der Teile kompliziert und hohe Genauigkeit ist für
sie erforderlich. Da eine hohe Anzahl genauer Teile
erforderlich ist, sind die Kosten dieser Teile hoch. Da
weiterhin die herkömmlichen festen Kerne aus drei Teilen
bestehen, sollten diese Teile sowohl durch O-Ringe als
auch mechanische Fixierungen abgedichtet sein, oder
sollten durch Schweißen fixiert sein. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist einer intensiven
thermischen Belastung in einem Temperaturbereich von -30°C
bis 130°C bei ihrem Betrieb ausgesetzt. Dementsprechend
wird die Verschlechterung bei den O-Ringen beschleunigt
durch die wiederholte Benutzung, aufgrund des Alterns, der
Kontraktion, der Verhärtung und insbesondere dem
Ausfließen eines Weichmachers, verursacht durch
aromatische Verbindungen enthalten im Kraftstoff, und die
Dichtfähigkeit davon wird vermindert. Wenn andererseits
bei der metallischen Dichtung durch Schweißen feine Risse
oder Blaslöcher, welche nicht durch eine nichtzerstörende
Inspektion erfaßt werden können, an dem abgedichteten
Abschnitt vorhanden sind, wachsen diese Defekte durch
wiederholte Benutzung, und das Dichtvermögen wird
erniedrigt. Der unter Druck stehende Kraftstoff fließt in
einen Motorraum durch den Abschnitt, in dem das
Dichtvermögen erniedrigt ist, und kann sich entzünden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen festen
Kern für einen elektromagnetischen Aktuator einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer kleinen Anzahl
von Teilen und ohne abgedichtete Abschnitte zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
einen festen Kern für einen elektromagnetischen Aktuator
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer kleinen
Anzahl von Teilen und einer kleinen Anzahl von
geschweißten Abschnitten zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
ein Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns für einen
elektromagnetischen Aktuator, welches die
Herstellungskosten reduziert, zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach
Anspruch 1, durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
welche Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine durch Hin- und
Herbewegen einer Ventilstange durch einen
elektromagnetischen Aktuator, bestehend aus einer
elektromagnetischen Spule angeordnet in einem Gehäuse und
einem festen Kern mit magnetischen Abschnitten auf beiden
Seiten davon, wobei ein nicht-magnetischer Abschnitt
dazwischen liegt, zuführt, wobei der feste Kern aus einer
einheitlichen Struktur besteht, die nicht versehen ist mit
Verbindungs-Abschnitten zwischen den magnetischen
Abschnitten und dem nicht-magnetischen Abschnitt.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung nach
Anspruch 2 wird ein Verfahren geschaffen zum Herstellen
eines festen Kerns einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
mit den Schritten:
Durchführen einer Intensivverarbeitung an einem Werkstück aus austenitischem rostfreien Stahl dessen Gestalt in eine Gestalt des festen Kerns in einem Temperaturbereich eines metastabilen Austenits gebildet wird, welcher nicht niedriger als die martensitische Umwandlungstemperatur ist, wodurch eine erste Phase des austenitischen rostfreien Stahls in eine zweite Phase des Martensits übergeführt wird mit Magnetismus durch eine bearbeitungsinduzierte Umwandlung; und
Modifizieren einer dritten Phase eines mittleren Abschnitts des festen Kerns in die austenitische Phase durch eine Wärmebehandlung.
Durchführen einer Intensivverarbeitung an einem Werkstück aus austenitischem rostfreien Stahl dessen Gestalt in eine Gestalt des festen Kerns in einem Temperaturbereich eines metastabilen Austenits gebildet wird, welcher nicht niedriger als die martensitische Umwandlungstemperatur ist, wodurch eine erste Phase des austenitischen rostfreien Stahls in eine zweite Phase des Martensits übergeführt wird mit Magnetismus durch eine bearbeitungsinduzierte Umwandlung; und
Modifizieren einer dritten Phase eines mittleren Abschnitts des festen Kerns in die austenitische Phase durch eine Wärmebehandlung.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung nach
Anspruch 3 wird ein Verfahren geschaffen zum Herstellen
eines festen Kerns einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
mit den Schritten:
Hinzufügen geschmolzenes Austenit bildender Elemente an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus magnetischem Stahl bestehend aus einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreien Stahl oder einem martensitischen rostfreien Stahl, wodurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus magnetischem Stahl gebildet wird.
Hinzufügen geschmolzenes Austenit bildender Elemente an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus magnetischem Stahl bestehend aus einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreien Stahl oder einem martensitischen rostfreien Stahl, wodurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus magnetischem Stahl gebildet wird.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung
nach Anspruch 4 wird ein Verfahren geschaffen zum
Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Schritten:
Hinzufügen geschmolzenes Ferrit bildender Elemente an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus der magnetischen Eisen-Nickel-Legierung zu bilden.
Hinzufügen geschmolzenes Ferrit bildender Elemente an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus der magnetischen Eisen-Nickel-Legierung zu bilden.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung nach
Anspruch 5 wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
geschaffen, welche Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine
durch Hin- und Herbewegen einer Ventilstange durch einen
elektromagnetischen Aktuator, bestehend aus einer
elektromagnetischen Spule angeordnet in einem Gehäuse, und
einem festen Kern mit magnetischen Abschnitten an beiden
Seiten davon, wobei dazwischen ein nicht-magnetischer
Abschnitt liegt, zuführt, wobei die magnetischen
Abschnitte auf beiden Seiten des nicht-magnetischen
Abschnitts des festen Kerns jeweils aus verschiedenen
Materialien bestehen und der nicht-magnetische Abschnitt
aus einem abgeschiedenen Metall besteht, erzeugt durch
Verschweißen der beiden magnetischen Abschnitte.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung nach
Anspruch 6 wird ein Verfahren zum Herstellen eines festen
Kerns einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung geschaffen mit
den Schritten:
Schweißen eines ersten magnetischen Werkstücks, zusammengesetzt aus einem magnetischen Stahl einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreien Stahl oder einem martensitischen rostfreien Stahl mit einem zweiten magnetischen Werkstück, bestehend aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase an einem abgeschiedenen Metall, gebildet durch das Verschweißen, zu schaffen.
Schweißen eines ersten magnetischen Werkstücks, zusammengesetzt aus einem magnetischen Stahl einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreien Stahl oder einem martensitischen rostfreien Stahl mit einem zweiten magnetischen Werkstück, bestehend aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase an einem abgeschiedenen Metall, gebildet durch das Verschweißen, zu schaffen.
Nach einem siebten Aspekt der Erfindung nach Anspruch 7
wird ein Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6 geschaffen,
dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-magnetische
austenitische Phase durch Verschweißen des ersten
magnetischen Werkstücks mit dem zweiten magnetischen
Werkstück hergestellt wird, während die Auflösungsraten
des sowohl ersten als auch zweiten magnetischen Werkstücks
gesteuert werden, um dadurch eine Zusammensetzung des
abgeschiedenen Metalls zu steuern.
Nach dem ersten Aspekt der Erfindung ist der feste Kern
für einen elektromagnetischen Aktuator aufgebaut aus einer
integrierten Struktur, in der keine Verbindungs-Abschnitte
gebildet werden zwischen den magnetischen Abschnitten und
dem nicht-magnetischen Abschnitt. Dementsprechend gibt es
keine abgedichteten Abschnitte und eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann geschaffen werden, in
der kein Kraftstoff lecken von dem festen Kern verursacht
wird.
Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Werkstück in Form des festen Kerns magnetisch gemacht
und darauf wird der mittlere Abschnitt davon zu einem
nicht-magnetischen Abschnitt durch die Wärmebehandlung
modifiziert. Dementsprechend wird eine integrierte
Struktur geschaffen, welche aus einem einzelnen Teil
besteht, ohne einen abgedichteten Abschnitt aufweisen.
Weiterhin werden die Herstellungskosten davon stark
reduziert durch beträchtliches Reduzieren der Teilkosten
und Vereinfachen des Integrationsschritts.
Nach dem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird das Werkstück aus magnetischem Stahl mit
der Gestalt des festen Kerns lokal versehen mit einer
geschmolzenen Substanz, um dadurch eine nicht-magnetische
Phase zu schaffen.
Dementsprechend kann der feste Kern geschaffen werden,
welcher aus einen einzelnen Teil mit keinem
Verbindungs-Abschnitt besteht.
Nach dem fünften bis siebenten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird der nicht-magnetische Teil eliminiert und
die Anzahl von Teilen reduziert. Dementsprechend werden
die Teilkosten beträchtlich reduziert.
Weiterhin können durch die Reduzierung der Anzahl von
Teilen und Anzahl von Herstellungsschritten, wie z. B. dem
Integrationsschritt, der Verbindungsschritt und
dergleichen vereinfacht werden.
Eine vollständigere Beschreibung der Erfindung und viele
der begleitenden Vorteile davon werden schnell verstanden
werden durch die folgende detaillierte Beschreibung im
Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung. Die Figuren
zeigen im einzelnen:
Fig. 1 Ein Herstellungsschrittdiagramm, welches die erste
Ausführungsform des Herstellens eines festen Kerns
für einen elektromagnetischen Aktuator nach der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Querschnittsdiagramm des festen Kerns für
einen elektromagnetischen Aktuator in der ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Herstellungsschrittdiagramm, welches die
zweite Ausführungsform des Herstellens eines
festen Kerns für einen elektromagnetischen
Aktuator nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Herstellungsschrittdiagramm, welches eine
dritte Ausführungsform des Herstellens eines
festen Kerns für einen elektromagnetischen
Aktuator nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Querschnittsdiagramm, welches eine
elektronisch gesteuerte
Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt; und
Fig. 6 ein Herstellungsschrittdiagramm, welches eine
vierte Ausführungsform des Herstellens eines
festen Kerns für einen elektromagnetischen
Aktuator nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 1 ist ein Herstellungsschrittdiagramm einer
Ausführungsform des Herstellens eines festen Kerns für
einen elektromagnetischen Aktuator nach der vorliegenden
Erfindung. Zunächst wird ein Werkstück 1 aus einem
nicht-magnetischen austenitischen rostfreien Stahl (SUS
304) mit einem äußeren Durchmesser von 20 mm, einem
inneren Durchmesser von 14 mm und einer Länge von 50 mm
vorbereitet. Das Werkstück aus rostfreiem Stahl wird in
eine Gestalt eines festen Kerns mit einem Außendurchmesser
von 18 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm durch
Heißschmieden bei 250°C gebracht. Sofort danach wird das
Werkstück mit der Temperatur von 250°C schnell gekühlt in
einer wäßrigen Lösung von NaCl (22,4 Gew.%) 2 mit einer
Temperatur von -20°C. Durch die obige Behandlung wird eine
verarbeitungsinduzierte martensitische Umwandlung in dem
Erzeugnis aus austenitischem rostfreien Stahl verursacht
und das Erzeugnis wird magnetisch gemacht. Als nächstes
wird ein CO2-Laser 3, auf einen Abschnitt zum Ausbilden
des nicht-magnetischen Abschnitts gerichtet, und der
nicht-magnetische Abschnitt wird lokal erhitzt auf 900 bis
1300°C. Im beheizten Abschnitt 4 wird die martensitische
Struktur umgewandelt in die austenitische Struktur und
somit wird der beheizte Abschnitt 4 nicht-magnetisch.
Durch die obige Behandlung wird das Erzeugnis aus
austenitischem rostfreien Stahl in der Gestalt des festen
Kerns versehen mit einer Struktur und Magnetismus, wie
gezeigt in Fig. 2. Der feste Kern kann versehen werden mit
dem nicht-magnetischen Abschnitt 11 zwischen den
magnetischen Abschnitten 12 und 13, und eine integrierte
Struktur ohne geschweißte Abschnitte zwischen den
magnetischen Abschnitten und dem nicht-magnetischen
Abschnitt, wird so erhalten.
Weiterhin wird in dem obigen Beispiel SUS 304 benutzt als
nicht-magnetischer austenitischer rostfreier Stahl. Jedoch
sollte das Material bestimmt werden in Übereinstimmung mit
der erforderten Materialeigenschaft und sollte nicht auf
das obige Beispiel beschränkt sein. Die Formen des
Erzeugnisses und des festen Kerns können in angebrachter
Weise bestimmt werden.
Das Bearbeitungsverfahren und die Bearbeitungsbedingung
des festen Kerns sollten bestimmt werden in
Übereinstimmung mit der für die magnetischen Abschnitte
des festen Kerns erforderten Permeabilität und sollte
nicht auf das obige Beispiel beschränkt sein.
Weiterhin wird der CO2-Laser benutzt als Heizquelle.
Jedoch kann ein angeregter Strahl, wie z. B. von einem
YAG-Laser oder ein Elektronenstrahl oder dergleichen
benutzt werden, und der Strahl sollte nicht auf das obige
Beispiel beschränkt sein. Weiterhin sollte die
Bestrahlungsbedingung des angeregten Strahls und die
Umdrehungsanzahl des Werkstücks bestimmt werden in
Übereinstimmung mit der für den nicht-magnetischen
Abschnitt des festen Kerns erforderlichen Permeabilität
und sollte nicht auf das obige Beispiel beschränkt sein.
Fig. 3 zeigt ein Herstellungsschrittdiagramm eines
weiteren Beispiels zum Herstellen eines festen Kerns für
einen elektromagnetischen Aktuator nach der vorliegenden
Erfindung. Zunächst werden ein Werkstück 1 aus einem
magnetischen ferritischen rostfreien Stahl (SUS 405) mit
einem Außendurchmesser von 18 mm, einem Innendurchmesser
von 16 mm und einer Länge von 50 mm und ein Nickeldraht
(Reinheit nicht weniger als 99,9%) 5 vorbereitet. Als
nächstes wird, während das Werkstück 1 aus rostfreiem
Stahl gedreht wird mit einer Umdrehungszahl von 4 U/min.,
der CO2-Laser 3 auf die Mitte der äußeren Oberfläche des
Werkstücks mit einer Ausgangsleistung von 1,5 kW und dem
"ab"-Wert von 1 gerichtet, wobei der Nickeldraht 5 an den
Bestrahlungsabschnitt zugeführt wird. In dem
Bestrahlungsabschnitt des Lasers wird ein geschmolzener
Abschnitt 6 mit einer Breite von 2 mm und einer Tiefe von
1 mm in der Bewegungsrichtung des Lasers gebildet, wodurch
gleichmäßig Nickel in dem geschmolzenen Abschnitt verteilt
wird. Nach der Laserbestrahlung erhärtet der geschmolzene
Abschnitt 6 und nur die Struktur der geschmolzenen
Abschnitte wird in die austenitische Struktur umgewandelt
und wird nicht-magnetisch. Durch die obige Verarbeitung
wird der feste Kern, versehen mit einer magnetischen
Struktur mit dem nicht-magnetischen Abschnitt zwischen den
magnetischen Abschnitten.
Fig. 4 zeigt ein Herstellungsschrittdiagramm einer weiteren
Ausführungsform des Herstellens eines festen Kerns für
einen elektromagnetischen Aktuator nach der vorliegenden
Erfindung. Zunächst wird ein Werkstück 1 aus einem
magnetischen Permalloy B mit einem äußeren Durchmesser von
18 mm und einem inneren Durchmesser von 16 mm und einer
Länge von 50 mm vorbereitet. Als nächstes wird eine
Chrombelegung 7 mit einer Dicke von 0,13 mm abgeschieden
über der gesamten Oberfläche des Werkstücks aus dem
Permalloy B. Weiterhin wird, während das Permalloy B
rotiert wird mit einer Drehzahl von 4 U/min., der
CO2-Laser 3 auf die Mitte der äußeren Oberfläche des
Werkstückes mit einer Ausgangsleistung von 1,5 kW und dem
"ab"-Wert von 1 gestrahlt. In dem von dem Laser
bestrahlten Abschnitt wird ein geschmolzener Abschnitt 6
mit einer Breite von 2 mm und einer Tiefe von 1 mm in der
Bewegungsrichtung des Lasers gebildet, wodurch gleichmäßig
Chrom in dem geschmolzenen Abschnitt verteilt wird. Nach
der Laserbestrahlung verfestigt sich der geschmolzene
Abschnitt 6, und der geschmolzene Abschnitt 6 besteht aus
einer Legierung von Eisen (17 Gew.%), Chrom (35 Gew.%),
Nickel, dessen Struktur aus einer einzelnen Phase eines
Austenits besteht, und der Abschnitt wird
nicht-magnetisch. Durch die obige Behandlung wird der
feste Kern versehen mit einer magnetischen Struktur, mit
der nicht-magnetischen Struktur zwischen den magnetischen
Abschnitten.
Weiterhin wird in Beispiel 2 der magnetische ferritische
rostfreie Stahl (SUS 405) benutzt. Jedoch kann das
Material aus der Fe-Cr-Legierungsreihe oder aus einem
martensitischen rostfreiem Stahl sein. Das in Beispiel 3
benutzte Material sollte in Übereinstimmung mit der
erforderten Materialeigenschaft bestimmt werden und sollte
nicht auf das obige Beispiel beschränkt sein. Weiterhin
sollte die Zusammensetzung des nicht-magnetischen
Abschnittes nicht auf die obigen Beispiele beschränkt
sein, soweit es den Austenit bildenden Bereich betrifft.
Die Formen des Werkstücks und des festen Kerns können
angebrachterweise bestimmt werden. Ebenfalls kann der
Bereich des nicht-magnetischen Abschnitts
angebrachterweise bestimmt werden.
Der CO2-Laser wird als Heizquelle benutzt. Jedoch kann
auch ein angeregter Strahl von z. B. einem YAG-Laser oder
ein Elektronenstrahl oder ein Lichtbogen oder ein Plasma
benutzt werden und die Heizquelle sollte nicht beschränkt
sein auf das obige Beispiel. Weiterhin sollten die
Bestrahlungsbedingung des angeregten Strahls und die
Drehzahl des Werkstücks bestimmt werden in Übereinstimmung
mit der für den nicht-magnetischen Abschnitt des festen
Kerns erforderten Permeabilität und sollte nicht auf das
obige Beispiel beschränkt sein.
Im obigen Beispiel 2 wird Nickel benutzt als das
Austenit-bildende Element. Jedoch können Co, Mn, und Cu
benutzt werden und das Austenit-bildende Element sollte
nicht auf das Beispiel beschränkt sein. Weiterhin sollte
der Durchmesser des Nickeldraht bestimmt werden in
Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des
nicht-magnetischen Abschnitts und sollte nicht auf dieses
Beispiel beschränkt sein.
Im obigen Beispiel 2 wird als Zuführverfahren von Nickel
das Drahtzuführverfahren benutzt. Jedoch kann das
Belegungsverfahren und ein Pulverzuführverfahren benutzt
werden, und das Zuführverfahren sollte nicht auf dieses
Beispiel beschränkt sein. In ähnlicher Weise wird im
obigen Beispiel 3 als Zuführverfahren von Chrom das
Zuführverfahren benutzt. Jedoch sollte das Zuführverfahren
nicht auf das obige Beispiel beschränkt sein.
Wie oben beschrieben, ist daher nach der vorliegenden
Erfindung der feste Kern eines elektromagnetischen
Aktuators, konstruiert aus der integrierten Struktur ohne
Notwendigkeit von Verbindungs-Abschnitten zwischen den
magnetischen Abschnitten und dem nicht-magnetischen
Abschnitt. Deshalb werden Abdichtungen und Faktoren,
welche das Kraftstoff lecken von dem festen Kern für einen
elektromagnetischen Sensor verursachen, eliminiert und
dadurch wird die Zuverlässigkeit der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung beträchtlich erhöht.
Weiterhin wird der feste Kern erzeugt durch Durchführen
einer intensiven Verarbeitung an einem Werkstück aus
austenitischem rostfreien Stahl in die Gestalt des festen
Kerns in dem Temperaturbereich des metastabilen Austenits,
welcher nicht niedriger als die martensitische
Umwandlungstemperatur ist, wodurch die martensitische
Phase, welche magnetisch ist, erzeugt wird durch die
verarbeitungsinduzierte Umwandlung, und darauf durch
Modifizieren des mittleren Abschnitts die ursprüngliche
nicht-magnetische austenitische Phase durch die
Wärmebehandlung erzeugt wird.
Deshalb besteht die integrierte Struktur aus einem
einzelnen Teil ohne Dichtungen, wird die Anzahl von Teilen
des festen Kerns von drei auf eins reduziert, und ein
Effekt wird geschaffen, wobei die Herstellungskosten
beträchtlich gesenkt werden durch die Reduktion der
Teilkosten und Vereinfachung der Integrationsschritte.
Weiterhin kann der feste Kern erzeugt werden durch Zufügen
geschmolzenes Austenit bildender Elemente an einen lokalen
Ort eines Werkstücks aus magnetischem Stahl, bestehend aus
einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen
rostfreiem Stahl oder einem martensitischen rostfreien
Stahl durch einen angeregten Laserstrahl oder dergleichen,
wobei der geschmolzene Abschnitt in eine einzelne Phase
des nicht-magnetischen Austenits überführt wird. Auch in
diesem Fall, wie bei dem obigen Herstellungsverfahren,
besteht die integrierte Struktur aus einem einzelnen Teil,
und keine abgedichteten Abschnitte werden benötigt.
Weiterhin wird die Anzahl von Teilen des festen Kerns von
drei auf eins reduziert und ein Effekt wird geschaffen,
bei dem die Herstellungskosten beträchtlich abgesenkt
werden durch die Reduzierung der Teilkosten und die
Vereinfachung der Integrationsschritte.
Weiterhin kann der feste Kern erzeugt werden durch
Hinzufügen geschmolzenes Ferrit bildender Elemente an
einen lokalen Ort einer magnetischen
Eisen-Nickel-Legierung durch die Heizquelle eines
angeregten Strahls, um dadurch den geschmolzenen Abschnitt
in die einzelne Phase des nicht-magnetischen Austenits zu
überführen, mit einem Effekt ähnlich dem beim obigen
Herstellungsverfahren.
Fig. 6 ist ein Herstellungsschrittdiagramm, das ein
weiteres Beispiel des Herstellens eines festen Kerns für
einen elektromagnetischen Aktuator nach der vorliegenden
Erfindung zeigt. Zunächst wird ein Werkstück 101 aus
magnetischem ferritischen rostfreiem Stahl (SUS 405) mit
einem Außendurchmesser von 18 mm, einem Innendurchmesser
von 16 mm und einer Länge von 25 mm, sowie ein Werkstück 102
aus einem magnetischen Permalloy B mit den gleichen
Abmessungen vorbereitet. Als nächstes werden diese
Werkstücke Kopf-an-Kopf gebracht und, während sie mit
einer Drehzahl von 4 U/min. gedreht werden, wird ein
CO2-Laser 103 auf den Stoßabschnitt mit einer
Ausgangsleistung von 1,5 kW und dem "ab"-Wert von 1
eingestrahlt. Der Laser wird gestrahlt auf eine Position
0,3 mm weg von dem Stoßabschnitt auf der Seite des
Werkstücks aus dem rostfreien Stahl. Nach der
Laserbestrahlung sind die zwei magnetischen Werkstücke
verbunden und eine Metallabscheidung 104 ist geschaffen
mit der nicht-magnetischen Austenitstruktur. Durch die
obige Behandlung wird der feste Kern geschaffen mit einer
magnetischen Struktur mit dem nicht-magnetischen Abschnitt
zwischen den magnetischen Abschnitten.
Weiterhin werden in Beispiel 4 als die zwei magnetischen
Werkstücke 101 und 102 das Werkstück aus magnetischem
ferritischen rostfreien Stahl (SUS 405) und das Werkstück
aus dem magnetischen Permalloy B mit den gleichen
Abmessungen benutzt. Jedoch kann der magnetische
ferritische rostfreie Stahl (SUS 405) ersetzt werden durch
eine Legierung aus der Eisen-Chrom-Reihe oder einen
martensitischen rostfreiem Stahl. Das Material sollte
bestimmt werden in Übereinstimmung mit der erforderten
Materialeigenschaft und sollte nicht auf das obige
Beispiel begrenzt sein. Weiterhin sollte die
Zusammensetzung des nicht-magnetischen Abschnitts
natürlich nicht beschränkt sein auf das obige Beispiel,
soweit es in den Austenit bildenden Bereich betrifft.
Die Formen des Werkstücks und des festen Kerns können
angebrachterweise bestimmt werden. Der Bereich des
nicht-magnetischen Abschnitts kann ebenfalls
angebrachterweise bestimmt werden.
Der CO2-Laser wird benutzt als Heizquelle. Jedoch kann
auch ein angeregter Strahl, wie z. B. von einem YAG-Laser
oder einem Elektronenstrahl oder ein Lichtbogen oder ein
Plasma benutzt werden. Die Heizquelle sollte nicht auf das
obige Beispiel beschränkt sein. Die Bestrahlungsbedingung
des angeregten Strahls und die Drehzahl des Werkstücks
sollten bestimmt werden in Übereinstimmung mit der für den
nicht-magnetischen Abschnitt des festen Kerns
erforderlichen Permeabilität und sollte nicht auf das
Beispiel beschränkt sein.
Weiterhin wird der Laser eingestrahlt an der Position, die
0,3 m von dem Stoßabschnitt weg liegt, auf der Seite des
Werkstücks aus rostfreiem Stahl, und die Auflösungsraten
beider magnetischer Werkstücke werden gesteuert durch die
Position des Strahls. Jedoch sollte diese Bedingung
bestimmt werden in Übereinstimmung mit der erforderten
Zusammenstellung für die Metallablagerung und sollte nicht
auf das obige Beispiel beschränkt sein.
Wie oben erwähnt, sind nach der vorliegenden Erfindung die
magnetischen Abschnitte auf beiden Seiten des
nicht-magnetischen Abschnitts jeweils zusammengesetzt aus
verschiedenen Materialien und der feste Kern für einen
elektromagnetischen Aktuator wird geschaffen mit dem
nicht-magnetischen Abschnitt bestehend aus der
Metallablagerung, die gebildet wird durch Verschweißen der
beiden magnetischen Abschnitte. Deshalb kann ein Teil
bestehend aus dem nicht-magnetischen Material weggelassen
werden, wobei die Anzahl von Teilen von drei Teile auf
zwei Teile reduziert wird und die Teilkosten reduziert
werden.
Der feste Kern wird erzeugt durch Verschweißen des ersten
magnetischen Werkstücks bestehend aus dem magnetischen
Stahl wie z. B. einer Legierung der Eisen-Chrom-Reihe oder
dem ferritischen rostfreiem Stahl oder dem martensitischen
rostfreiem Stahl und dem zweiten magnetischen Werkstück
bestehend aus der magnetischen Legierung aus der
Eisen-Nickel-Reihe, um dadurch die nicht-magnetische
austenitische Phase an der Metallablagerung zu bilden.
Deshalb werden die Herstellungskosten reduziert durch die
Reduzierung der Teilkosten und durch Vereinfachen der
Integrationsschritte.
Weiterhin wird die nicht-magnetische austentische Phase
gebildet durch Verschweißen des ersten magnetischen
Werkstücks und des zweiten magnetischen Werkstücks unter
Steuern der Auflösungsraten von beiden, wodurch die
Zusammensetzung der Metallablagerung gesteuert wird.
Deshalb ist die nicht-magnetische Eigenschaft davon
exzellent und der Betrieb des elektromagnetischen
Aktuators wird stabiler.
Augenscheinlicherweise sind viele Modifikationen und
Variationen der vorliegenden Erfindung möglich im Sinne
der obigen technischen Lehre. Es sollte deshalb sich von
selbst verstehen, daß innerhalb des Bereichs der
anschließenden Patentansprüche die Erfindung anders als in
den obigen Ausführungsformen beschrieben, angewandt werden
kann.
Claims (7)
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche Kraftstoff an
eine Brennkraftmaschine durch Hin- und Herbewegen
einer Ventilstange durch einen elektromagnetischen
Aktuator bestehend aus einer elektromagnetischen Spule
angeordnet in einem Gehäuse und einem festen Kern mit
magnetischen Abschnitten (12, 13) an beiden Enden
davon, wobei ein nicht-magnetischer Abschnitt (11)
dazwischenliegt, zuführt, wobei der feste Kern aus
einer integrierten Struktur besteht, die nicht mit
Verbindungs-Abschnitten zwischen den magnetischen
Abschnitten (12, 13) und dem nicht-magnetischen
Abschnitt (11) versehen ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns für eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Schritten:
Durchführen einer Intensivverarbeitung an einem Werkstück aus einem austentischen rostfreiem Stahl, dessen Gestalt gebildet wird in eine Gestalt des festen Kerns in einem Temperaturbereich eines metallstabilen Austentis, welcher nicht niedriger ist als die martensitische Umwandlungstemperatur, um dadurch eine erste Phase des austenitischen rostfreiem Stahls in eine zweite Phase des Martensits überzuführen mit Magnetismus durch eine bearbeitungsinduzierte Umwandlung; und
Modifizieren einer dritten Phase in einem mittleren Abschnitt des festen Kerns in die austenitische Phase durch eine Wärmebehandlung (3).
Durchführen einer Intensivverarbeitung an einem Werkstück aus einem austentischen rostfreiem Stahl, dessen Gestalt gebildet wird in eine Gestalt des festen Kerns in einem Temperaturbereich eines metallstabilen Austentis, welcher nicht niedriger ist als die martensitische Umwandlungstemperatur, um dadurch eine erste Phase des austenitischen rostfreiem Stahls in eine zweite Phase des Martensits überzuführen mit Magnetismus durch eine bearbeitungsinduzierte Umwandlung; und
Modifizieren einer dritten Phase in einem mittleren Abschnitt des festen Kerns in die austenitische Phase durch eine Wärmebehandlung (3).
3. Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Schritten:
Hinzufügen geschmolzenes Austenit bildender Elemente (5) an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus magnetischem Stahl bestehend aus einer Legierung der Eisen-Chrom-Reihe oder einem ferritischen rostfreiem Stahl oder einem martensitischen rostfreiem Stahl, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus magnetischem Stahl zu bilden.
Hinzufügen geschmolzenes Austenit bildender Elemente (5) an einen lokalen Ort eines Werkstücks aus magnetischem Stahl bestehend aus einer Legierung der Eisen-Chrom-Reihe oder einem ferritischen rostfreiem Stahl oder einem martensitischen rostfreiem Stahl, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus magnetischem Stahl zu bilden.
4. Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Schritten:
Hinzufügen geschmolzenes Ferrit bildender Elemente (5) an einen lokalen Ort einer magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus der magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe zu bilden.
Hinzufügen geschmolzenes Ferrit bildender Elemente (5) an einen lokalen Ort einer magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase in einem mittleren Abschnitt des Werkstücks aus der magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe zu bilden.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche Kraftstoff an
eine Brennkraftmaschine durch Hin- und Herbewegen
einer Ventilstange durch einen elektromagnetischen
Aktuator bestehend aus einer elektromagnetischen Spule
angeordnet in einem Gehäuse und einem festen Kern mit
magnetischen Abschnitten (101, 102) an beiden Seiten
davon, wobei ein nicht-magnetischer Abschnitt (104)
dazwischen liegt, zuführt, wobei die magnetischen
Abschnitte auf beiden Seiten des nicht-magnetischen
Abschnitts des festen Kerns jeweils aus verschiedenen
Materialien bestehen und der nicht-magnetische
Abschnitt aus einem abgeschiedenen Metall besteht,
welcher gebildet wird durch Verschweißen der beiden
magnetischen Abschnitte (101, 102).
6. Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Schritten:
Verschweißen eines ersten magnetischen Werkstücks bestehend aus einem magnetischen Stahl einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreiem Stahl oder einem martensitischen rostfreiem Stahl mit einem zweiten magnetischen Werkstück bestehend aus einer magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase an einer Metallabscheidung, die durch das Verschweißen gebildet wird, zu schaffen.
Verschweißen eines ersten magnetischen Werkstücks bestehend aus einem magnetischen Stahl einer Eisen-Chrom-Legierung oder einem ferritischen rostfreiem Stahl oder einem martensitischen rostfreiem Stahl mit einem zweiten magnetischen Werkstück bestehend aus einer magnetischen Legierung der Eisen-Nickel-Reihe, um dadurch eine nicht-magnetische austenitische Phase an einer Metallabscheidung, die durch das Verschweißen gebildet wird, zu schaffen.
7. Verfahren zum Herstellen eines festen Kerns einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
nicht-magnetische austenitische Phase gebildet wird
durch Verschweißen des ersten magnetischen Werkstücks
mit dem zweiten magnetischen Werkstück unter Steuerung
der Auflösungsraten sowohl des ersten als auch des
zweiten magnetischen Werkstücks, um dadurch eine
Zusammensetzung des abgeschiedenen Metalls zu steuern.
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