DE4237405A1

DE4237405A1 -

Info

Publication number: DE4237405A1
Application number: DE4237405A
Authority: DE
Inventors: Shoichiro Nishitani; Masaharu Moriyasu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2012-11-06
Also published as: DE4237405C3; DE4237405C2

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.

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.

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.

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.

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

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

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).

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.

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.

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.

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.