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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geneigter
Auslassöffnungen
in einer Düsenplatte.
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In
den meisten modernen Kraftstoffanlagen von Kraftfahrzeugen werden
Kraftstoffeinspritzventile verwendet, um eine präzise Dosierung von Kraftstoff zur
Einleitung in die einzelnen Brennräume sicherzustellen. Außerdem zerstäubt das
Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff bei der Einspritzung, wobei
es den Kraftstoff in eine große
Anzahl von sehr kleinen Teilchen zerteilt, die Oberfläche des
eingespritzten Kraftstoffs vergrößert und
dem Oxidationsmittel, gewöhnlich
Umgebungsluft, ermöglicht,
sich vor der Verbrennung vollständiger
mit dem Kraftstoff zu vermischen. Die präzise Dosierung und Zerstäubung des
Kraftstoffs verringert die Verbrennungsemissionen und senkt den
Kraftstoffverbrauch des Motors.
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Bei
einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil wird normalerweise
eine Magnetspulenbaugruppe verwendet, um eine Betätigungskraft
für ein
Kraftstoffdosierventil zu erzeugen. Normalerweise ist das Kraftstoffdosierventil
ein Nadelventil mit einem stößelartigen
Schließelement,
das eine Auf- und Abbewegung ausführt zwischen einer geschlossenen
Position, in der die Nadel auf einem Ventilsitz aufsetzt, um zu
verhindern, dass Kraftstoff durch eine Düsenöffnung in den Brennraum entweicht,
und einer geöffneten
Position, in der die Nadel vom Ventilsitz abgehoben ist und damit
ermöglicht,
Kraftstoff durch die Düsenöffnung hindurch
zur Einleitung in den Brennraum auszustoßen.
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Der
durch ein Kraftstoffeinspritzventil strömende Kraftstoff tritt normalerweise
an einer Austrittsseite des Kraftstoffeinspritzventils aus. Die
Austrittsseite weist bekanntlich eine Scheibe oder Platte mit wenigstens
einer Öffnung
auf, um teilweise das Strahlbild und die Richtung des aus dem Kraftstoffeinspritzventil
austretenden Kraftstoffes zu steuern.
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Eine Öffnung,
die sich entlang einer Achse, die zu einer Fläche eines Werkstücks senkrecht
ist, erstreckt (d. h. eine rechtwinklige Öffnung), wird bekanntlich hergestellt,
indem durch das Werkstück
hindurch gebohrt oder gestanzt wird. Ein Bohrverfahren ist die elektroerosive
Bearbeitung, mit der Öffnungen mit
einem Durchmesser von 150 bis 200 Mikrometern hergestellt werden
können.
Bekanntlich besteht einer der vielen Nachteile der elektroerosiven
Bearbeitung in der Tatsache, dass die Löcher normalerweise ohne irgendeine
günstige
Eintritts- oder
Austrittsgeometrie für
die Öffnungen
ausgebildet sind, was sich auf den Strom durch die Öffnungen
auswirkt. Ein anderes Verfahren besteht in der Laserbearbeitung
der Öffnungen
auf dem Werkstück
oder der Platte. Noch ein weiteres Verfahren kann im Prägen oder
Stanzen der Öffnungen
und anschließenden
Senken jedes Randes der Öffnung
bestehen. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die Öffnungen,
die mit diesen Verfahren hergestellt wurden, keine gezielte Ausrichtung
des Kraftstoffstrahls ermöglichen,
wenn der Kraftstoff aus den Öffnungen
des Einspritzventils austritt.
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Um
dem Kraftstoffstrahl eine bestimmte Richtung zu geben, können die
Auslassöffnungen bekanntlich
in einem gewünschten
Winkel bezüglich der
Längsachse
des Kraftstoffeinspritzventils geneigt angeordnet werden. Solche
geneigten Düsenöffnungen
können
mit jedem der vorstehend genannten Verfahren hergestellt werden,
wenn auch bekanntlich mit einem wesentlich höheren Kostenaufwand als eine
rechtwinklige Öffnung.
Bei einem anderen Verfahren wird ein Teil des Werkstücks mit
einer Vertiefung versehen, an dem zuvor bereits eine rechtwinklige Öffnung mit
einem geraden kreisförmigen
Konus hergestellt wurde. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass
eine solche mit einer Vertiefung versehene Düsenplatte zu einer Vergrößerung des
Auslaufvolumens zwischen der Schließspitze des Kraftstoffeinspritzventils
und der Düsenplatte
führt.
Dieses vergrößerte Auslaufvolumen
kann dazu führen,
dass, wenn keine Einspritzung erfolgt, in dem Auslaufvolumen Kraftstoff
verbleibt, der verdampft und Verschiebungen zu einem fetteren/magereren
Gemisch hin sowie Probleme beim Heißstart verursacht, die unerwünscht sind.
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Kurz
gesagt, werden durch die vorliegende Erfindung mehrere Verfahren
zur Herstellung geneigter Öffnungen
in einem Werkstück
mit einer Vielzahl von geneigten Öffnungen bereitgestellt.
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In
JP2000343144 wird ein Verfahren zur Herstellung geneigter Öffnungen
in einem Blech beschrieben. In
US
5.881.957 und US 2001/017325 wird jeweils ein Kraftstoffeinspritzventil
beschrieben, das mit geneigten Öffnungen
versehen ist.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Öffnungen
in einem Metallblech bereitgestellt, die jeweils eine Achse aufweisen,
die bezüglich
wenigstens einer von zwei Oberflächen
eines Metallblechs, einer ersten Oberfläche oder einer zweiten Oberfläche, geneigt
ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Verfahren realisiert werden, indem das Metallblech mit einem
ersten Werkzeug in einer ersten Richtung entlang einer ersten Achse,
die zur ersten oder zur zweiten Oberfläche des Blechs senkrecht ist,
gestanzt wird, so dass eine erste Öffnung hergestellt wird, wobei
die erste Öffnung
einen Durchbruch definiert, der Wandoberflächen aufweist, die zur ersten
Achse parallel sind; und indem das Metallblech mit dem ersten Werkzeug
an der ersten Öffnung
in der ersten Richtung entlang einer zweiten Achse gestanzt wird,
die parallel zur ersten Achse und bezüglich dieser versetzt ist,
so dass eine sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche des
Metallblechs erstreckende erste Wandoberfläche der ersten Öffnung hergestellt
wird, die bezüglich
der ersten Achse geneigt ist.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird außerdem noch ein weiteres Verfahren
zur Herstellung einer Vielzahl von Öffnungen für eine Düsenplatte bereitgestellt. Die
Düsenplatte
weist eine erste Plattenoberfläche
und eine in einem Abstand zur ersten Plattenoberfläche angeordnete
zweite Plattenoberfläche
auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Verfahren realisiert werden, indem ein erster Werkzeugkopf,
ein zweiter Werkzeugkopf und eine Vielzahl von Öffnungen, die zwischen der
ersten und der zweiten Plattenoberfläche der Platte entlang einer
Längsachse
verlaufen, die zu mindestens einer der beiden Oberflächen, d.
h. der ersten und/oder der zweiten, senkrecht ist, wobei jede der Öffnungen
aus der Vielzahl von Öffnungen
Wandoberflächen
aufweist, die zur Längsachse
parallel sind und die erste und die zweite Plattenoberfläche schneiden,
so dass ein Rand der Öffnung
definiert wird indem eines der beiden Elemente, entweder der erste
Werkzeugkopf oder die Platte, in einer ersten Richtung entlang der Längsachse
bis zu einer der Plattenoberflächen,
entweder der ersten oder der zweiten, bewegt wird, an einer Stelle,
die sich an einem Rand der jeweiligen Öffnung aus der Vielzahl von Öffnungen
befindet, so dass bewirkt wird, dass sich ein erster Bereich der Wandoberflächen in
einer ersten relativ zur Längsachse
geneigten Richtung erstreckt; und indem das andere der beiden Elemente,
der zweite Werkzeugkopf bzw. die Platte, in einer zweiten Richtung
entlang der Längsachse
bis zu der anderen der Plattenoberflächen, d. h. der ersten bzw.
der zweiten, bewegt wird, an einer Stelle, die sich an einem Rand der
jeweiligen Öffnung
aus der Vielzahl von Öffnungen
befindet, so dass bewirkt wird, dass sich ein zweiter Bereich der
Wandoberflächen
in einer zweiten relativ zur Längsachse
geneigten Richtung erstreckt.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die mit in diese Anmeldung einbezogen sind und einen
Bestandteil dieser Patentbeschreibung darstellen, zeigen eine Ausführungsform
der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung
und der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung dazu,
die Merkmale dieses zweiten Teils der Erfindung zu erläutern.
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Die 1a–1c zeigen
zwei Stanzstempel und ein Werkstück,
die beim Herstellungsprozess einer bestimmten Ausführungsform
verwendet werden.
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Die 2a–2c zeigen
zwei Stanzstempel und ein Werkstück
einer anderen Ausführungsform.
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Die 3a bis 3f zeigen
das Verfahren der Herstellung einer Öffnung mit einem einzigen Stanzstempel
gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform.
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4a zeigt
einen einzelnen Bereich im Schnitt von einer Düsenplatte mit einer rechtwinkligen Öffnung.
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4b zeigt
einen einzelnen Bereich im Schnitt von einer geneigten Öffnung mit
plastischen Verformungen.
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4c zeigt
eine perspektivische Ansicht der geneigten Öffnung aus 4b mit
Hervorhebung von Oberflächenveränderungen
bei bestimmten Ausführungsformen.
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Die 4d und 4e zeigen
eine geneigte Öffnung,
die von der Öffnung
der 4b–4c durch
eine Quasi-Abwicklung
erhalten wurde.
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5 zeigt
die Düsenplatte
und die geneigte Auslassöffnung
in einem Kraftstoffeinspritzventil.
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Ausführliche Beschreibung bestimmter
Ausführungsformen
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Die 1–5 zeigen
bestimmte Ausführungsformen
des zweiten Teils der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigen
die 1a–1c eine
durch allgemein gleichzeitige Vorgänge erfolgende Herstellung
einer geneigten Auslassöffnung 14 aus
einer rechtwinkligen Auslassöffnung 12 für eine Düsenplatte 10.
Die 2a–2c zeigen
dagegen eine durch konsekutive Vorgänge erfolgende Herstellung
der geneigten Öffnung 14 aus
einer rechtwinkligen Öffnung 12 für eine Düsenplatte.
Der Begriff „Auslassöffnung" bzw. „Öffnung" wird hier in dem
Sinne verwendet, dass er einen „Durchbruch" bezeichnet, der
sich von einer ersten Oberfläche 10a bis
zu einer zweiten Oberfläche 10b eines
Elements erstreckt, das vorzugsweise eine Platte ist. Der Durchbruch
kann einen geeigneten Querschnitt aufweisen, wie zum Beispiel einen
kreisförmigen,
ovalen, rechteckigen, quadratischen oder polygonalen Querschnitt.
Vorzugsweise besitzt die Düsenplatte
einen kreisförmigen
Durchbruch mit rechtwinkligen Wandoberflächen 12a und 12b (der Öffnung 12)
und einen ovalen Durchbruch nach der Herstellung der geneigten Wandoberflächen 14a und 14b (der Öffnung 14).
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Bei
der Düsenplatte 10 kann
es sich um ein Element mit einem geeigneten Querschnitt handeln, wie
zum Beispiel um eine Platte mit einer ersten Oberfläche 10a,
die eben und vorzugsweise parallel zu einer zweiten ebenen Oberfläche 10b sein
kann; um eine Platte, die eine erste Oberfläche 10a (die eine
im Wesentlichen ebene Fläche
sein kann) aufweist, die nicht parallel zu der zweiten Oberfläche 10b (die
ebenfalls eine im Wesentlichen ebene Fläche sein kann) ist; oder um
eine Platte mit einer ersten Oberfläche 10a, die gekrümmt und
vorzugsweise parallel zu einer gekrümmten zweiten Oberfläche 10b sein
kann. Die Düsenplatte 10 kann
eine darin vorgefertigte rechtwinklige Öffnung 12 umfassen, oder
die rechtwinklige Öffnung 12 kann
vor der Herstellung der geneigten Öffnung 14 hergestellt
werden. Vorzugsweise kann die Herstellung der rechtwinkligen Öffnung vor
der Herstellung einer geneigten Öffnung
erfolgen. Die rechtwinklige Öffnung 12 kann
mittels eines geeigneten Verfahrens hergestellt werden, wie zum
Beispiel durch elektroerosive Bearbeitung, Laserbohren oder mechanisches
Bohren/Stanzen. Die Platte oder das Metallblech kann eine Dicke
von ca. 0,003–0,010
Zoll (76,2–254,0
Mikrometer) aufweisen. Die Platte kann aus einem beliebigen geeigneten
Material bestehen, wie zum Beispiel aus Metall, Verbundwerkstoff,
Monomer oder Polymer, das sich unter der Einwirkung einer Druckbelastung
verformt. Vorzugsweise kann die Düsenplatte 10 eine
Platte oder ein Blech aus nichtrostendem Stahl sein, welche(s) eine
erste und eine zweite Oberfläche 10a und 10b aufweist,
die eben und parallel sind und einen Abstand von ca. 0,006 Zoll
(152,4 Mikrometer) zueinander haben, wobei die Platte außerdem eine Öffnung 12 aufweist,
die mittels eines geeigneten Verfahrens vorgefertigt wurde, wie
zum Beispiel durch mechanisches Bohren, Stanzen, Laserbohren oder
durch elektroerosive Bearbeitung.
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Es
wird auf die 1a–1c Bezug
genommen; sie zeigen ein aus allgemein gleichzeitig erfolgenden
Vorgängen
bestehendes Verfahren, mit dem eine geneigte Öffnung 14 hergestellt
wird. Insbesondere kann eine Düsenplatte 10 mit
einer vorgefertigten Öffnung 12 mit
einem ersten vorgegebenen Querschnittsbereich A1 versehen
sein, der sich entlang einer Längsachse
A erstreckt. Der erste Querschnittsbereich A1 ist
als ein Volumenbereich zu verstehen, der auf einer der Oberflächen 302a oder 302b allgemein
quer zur Achse A angeordnet ist. Ein erster Stanzstempel 20a und
ein zweiter Stanzstempel 20b sind auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Platte 10 angeordnet, so dass eine sich entlang
des jeweiligen Werkzeugs erstreckende Längsachse im Wesentlichen parallel
zur Längsachse
A ist. Der erste Stanzstempel 20a kann mit einer ersten Spitze 22 versehen
sein, die einen geeigneten Querschnitt aufweist, wie zum Beispiel
ein Kegel, ein rechtwinkliges Dreieck oder ein Keil. Der zweite Stanzstempel 20b kann
mit einer zweiten Spitze 24 versehen sein, die einen geeigneten
Querschnitt aufweist, wie zum Beispiel ein Kegel, ein rechtwinkliges Dreieck
oder ein Keil. Vorzugsweise sind die Spitzen 22 und 24 konisch.
Außerdem
ist wünschenswert, dass
die Herstellung der Öffnung 14 nacheinander durch
die Werkzeugköpfe
erfolgen kann, in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit der Presse und von der Größe und Steigung
des Gesenks.
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Jede
der Spitzen 22 und 24 kann so ausgerichtet sein,
dass, wenn die jeweilige Spitze zur Öffnung 12 hin bewegt
wird, die betreffende Spitze an einen Teil des Randes der Öffnung 12 berühren kann (1a).
Wenn die jeweilige Spitze weiter in einer Richtung entlang der Achse
A bewegt wird (1b), werden die Wand- oder Öffnungsoberflächen 12a und 12b offensichtlich
plastisch verformt, was eine bleibende Verformung der Wand- oder Öffnungsoberflächen 14a und 14b zur
Folge hat (1c und 4b). Obwohl
die Wandoberflächen
als separate Bereiche beschrieben wurden, ist selbstverständlich jede
Oberfläche
Teil eines Bereichs, der die Öffnung definiert.
Jede der Wand- oder Öffnungsoberflächen 12a und 12b kann
zu entsprechenden Wand- oder Öffnungsoberflächen 14a und 14b verformt
werden, die bezüglich
der Längsachse
geneigt sind, oder wenigstens eine Wandoberfläche kann sowohl bezüglich der
Achse A als auch bezüglich
der anderen Wandoberfläche
geneigt sein (4b). Ferner werden die Wandoberflächen 14a, 14b vom
Stanzstempel zu einem zweiten vorgegebenen Querschnittsbereich A2 (der, wie dargestellt, allgemein quer zur
Achse A angeordnet ist) von Öffnung 14 verformt,
wobei A2 > A1 (bezogen auf den entsprechenden Bereich von Öffnung 12).
Ferner werden manche Materialien von den Wand- oder Öffnungsoberflächen 10a und 10b entfernt,
während
andere Materialien der Wand- oder Öffnungsoberflächen plastisch
verformt werden.
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Um
sicherzustellen, dass eine ausreichende Kraft auf eine der Spitzen übertragen
werden kann, so dass jede Spitze die Wand- oder Öffnungsoberflächen der Öffnung 12 plastisch
verformen kann, ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen,
dass sich wenigstens eine Spitze relativ zu der anderen Spitze im
Wesentlichen zur gleichen Zeit entlang der Längsachse bewegt, so dass die
auf eine der Spitzen übertragene Kraft
von der anderen Spitze aufgenommen werden kann.
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Die
Herstellung einer geneigten Öffnung kann
bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform, die hier in den 2a–2c dargestellt
ist, durch konsekutive Vorgänge
erfolgen. Hierbei kann ebenfalls eine Düsenplatte 10 vorzugsweise
mit einer Öffnung 12 versehen
sein, die einen rechtwinkligen Durchbruch mit kreisförmigem Querschnitt
aufweist, der sich allgemein entlang der Längsachse erstreckt, um die
Oberflächen
der Öffnung
zu bilden. Eine der beiden Oberflächen (entweder die erste oder
die zweite Oberfläche) 10a bzw. 10b kann
in eine Position gebracht werden, in der sie an einer ersten Buchse 30a des
Stanzwerkzeugs anliegt. Der Stanzstempel kann verwendet werden,
um die Wand- oder Öffnungsoberflächen 10a oder 10b von
der jeweils anderen der beiden Oberflächen (entweder der ersten oder
der zweiten Oberfläche) 10a, 10b aus
plastisch zu verformen (2a und 2b),
indem der Stanzstempel entlang einer ersten Achse B bewegt wird,
die parallel zur Achse A und bezüglich
dieser versetzt sein kann. Im Ergebnis wird eine Düsenplatte 10 erhalten,
die eine Wandoberfläche 14a aufweist,
die in einer bezüglich
der Achse A geneigten Richtung ausgerichtet ist. Die Platte 10 wird
danach entlang einer Richtung X bewegt. Eine zweite Buchse 30b des
Stanzwerkzeugs kann so angeordnet werden, dass sie an der jeweils
anderen der beiden Oberflächen 10a und 10b (d.
h. an der Oberfläche 10a)
anliegt, während
der zweite Stanzstempel 20b entlang einer zweiten Achse
C bewegt werden kann, die parallel zur Achse A und bezüglich dieser
versetzt ist. Dies führt
dazu, dass die Düsenplatte
eine Wandoberfläche 14b aufweist,
die in einer bezüglich der
Längsachse
A oder der Wandoberfläche 14a geneigten
Richtung ausgerichtet ist.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform,
die hier durch die 3a–3f dargestellt ist,
kann ein erster Stanzstempel 200 verwendet werden, um in
ein Metallblech 210 eine erste Öffnung 212 zu stanzen,
die Wand- oder Öffnungsoberflächen 212a und 212b aufweist,
die senkrecht zu einer der beiden Oberflächen (entweder der ersten oder der
zweiten Oberfläche) 210a bzw. 210b des
Metallblechs 210 sind, wobei dieser erste Stanzstempel verwendet
werden kann, um die erste Oberfläche 210a zu
einer ersten geneigten Wandoberfläche 213a der Öffnung zu
verformen, und ein zweiter Stanzstempel 202 verwendet werden
kann, um die zweite Wand- oder Öffnungsoberfläche 210b zu
einer zweiten geneigten Wandoberfläche 213b zu verformen.
Speziell kann der erste Stanzstempel 200 entlang einer
ersten Achse A bewegt werden, die senkrecht zur ersten Oberfläche 210a oder
zur zweiten Oberfläche 210b sein
kann (3a). Während sich der erste Stanzstempel
durch das Metallblech 210 bewegt, wird eine Öffnung 212 mit
parallelen Wand- oder Öffnungsoberflächen 212a und 212b geformt
(3b). Der erste Stanzstempel kann zurückgezogen
werden und kann vorzugsweise bezüglich
der Achse A um einen vorgegebenen Abstand versetzt werden, so dass
eine Spitze 200a allgemein an einem der Ränder 212c und 212d anliegen
kann, die zwischen den Oberflächen 210a, 210b und
den Wand- oder Öffnungsoberflächen 212a und 212b gebildet
werden (3c). Der erste Stanzstempel 200 wird
dann entlang einer zweiten Achse B bewegt, wobei diese Achse B vorzugsweise
parallel zu der ersten Achse A sein kann, und ist ebenfalls senkrecht
zu einer der Oberflächen 210a und 210b,
so dass er die erste Wandoberfläche 212a plastisch
zu einer geneigten Wandoberfläche 213a verformt
(3d). Der zweite Stanzstempel 202, der
ein ebensolcher Stanzstempel wie der erste Stanzstempel 200 sein könnte, kann
mit einer dritten Achse C ausgerichtet werden, so dass vorzugsweise
eine Spitze 202a am Rand 212d der Öffnung 212 anliegen
kann. Die dritte Achse C kann vorzugsweise parallel zur ersten Achse
A und bezüglich
dieser um einen vorgegebenen Abstand versetzt sein. Während der
Stanzstempel 202 entlang der Achse C bewegt wird, verformt
die Spitze 202a plastisch die Wandoberfläche 212b der Öffnung 212,
so dass eine zweite geneigte Wandoberfläche 213b hergestellt
wird. Die erste geneigte Wandoberfläche 213a und die zweite
geneigte Wandoberfläche 213b sind
vorzugsweise zueinander parallel und bezüglich der ersten Achse A geneigt.
Es ist hier anzumerken, dass anstelle der Verwendung eines zweiten
Stanzstempels das Werkstück
um 180 Grad umgedreht werden könnte,
so dass der erste Stanzstempel verwendet werden kann, um auch die Oberfläche 210b zu
stanzen. Es ist hier außerdem anzumerken,
dass ein Bereich, der durch einen Durchbruch der geneigten Öffnung 213 gebildet
werden kann, nun größer sein
kann als ein Bereich, der durch einen Durchbruch der Öffnung 212 gebildet werden
kann.
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Der
Begriff „plastische
Verformung" wird
hier in dem Sinne verwendet, dass er besagt, dass ein Material 300 der
Düsenplatte 10,
speziell die Öffnung 12, über die
Elastizitätsgrenze
hinaus verformt werden kann, wodurch eine bleibende Verformung des Materials
in einem umgebenden Bereich 310 verursacht wird (4a–4c).
Das bleibend verformte Material kann für einen charakteristischen
gebogenen oder erhabenen Bereich 312 oder 314 aus
plastisch verformtem Material sorgen, das sich am jeweiligen Durchdringungsbereich
zwischen der Öffnung und
den Oberflächen 302a oder 302b der Öffnung 14 oder 213 von
der ebenen Oberfläche
heraus aufwölbt.
Außerdem
kann aufgrund von Versetzungen der Kristallstrukturen, die in dem
bevorzugten Material (nichtrostender Stahl) der Düsenplatte
vorherrschen, der umgebende Bereich 310 der Öffnung 14 oder 212 durch
Kaltverformung verfestigt werden. In kaltverformtem Metall kommt
es zur Erzeugung neuer Versetzungen, wenn das Metall verformt wird. Wenn
sich die Anzahl der Versetzungen im Kristall ändert, ist zu erwarten, dass
diese verhaken oder blockiert werden und nicht in der Lage sind,
sich zu bewegen. Dies dürfte
das Material an oder in der Umgebung der Düsenplatte verfestigen, was
bewirken dürfte,
dass die Platte als Ganzes aufgrund des Kaltverformungsprozesses
schwerer zu verformen ist. Für
die geneigte Öffnung 14 oder 213 sind
Druckspannungen von Nutzen, indem sie die Beständigkeit gegen Ermüdungsbrüche, Korrosionsermüdung, Spannungsrisskorrosion,
durch Wasserstoff induzierte Rissbildung, Reibkorrosion, Fressen
und durch Strömungskavitation
verursachte Erosion erhöhen. Die Öffnung 14 oder 213 kann
auch aufgrund von Kaltverfestigung, Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion,
Oberflächenabtrag
und Verschließen
von Poren im Metall profitieren. Außerdem erzeugt die Kaltverformung
oder Ausdehnung der Öffnung 14 oder 213 Druckspannungszonen
um die Öffnung
herum. Diese Druckspannungszonen um die Öffnung 14 oder 213 herum
dürften
für eine
Erhöhung
der Härte
und eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit des
Materials sorgen, aus dem die Öffnung
hergestellt ist. Es ist anzumerken, dass bei einer geeigneten Anwendung
die kaltverformte Metallplatte oder das kaltverformte Metallblech,
die bzw. das zur Herstellung der Düsenplatte verwendet wird, auch
einer Wärmebehandlung
mittels eines geeigneten Wärmebehandlungsverfahrens
unterzogen werden kann, wie zum Beispiel Glühen, Zwischenglühen, Normalglühen, Patentieren,
Weichglühen
oder Anlassen, für einen
oder mehrere Zwecke, wie etwa (1) um Spannungen zu beseitigen; (2)
um weiches Gefüge
zu erzeugen; (3) um Verformbarkeits-, Festigkeits-, elektrische,
magnetische oder andere physikalische Eigenschaften zu ändern; (4)
um die Kristallstruktur zu verfeinern; (5) um Gase zu entfernen;
oder (6) um eine gewünschte
Mikrostruktur für
das Metallblech oder die Platte zu erzeugen.
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Es
wird erneut auf die 4a–4d Bezug
genommen; wenn die Öffnung 12 (oder 212)
in 4a hergestellt wird, wird Material an den Wand- oder Öffnungsoberflächen 12a und 12b entfernt
und abgeschert, wobei allgemein parallele Riefen oder Bereiche 310 zurückbleiben,
die gleichmäßig über die
Umfangsfläche
der Öffnung 12 oder 212 verteilt sind.
Wenn die Öffnung 14 (oder 213)
in 4b hergestellt wird, wird Material der Wand- oder Öffnungsoberflächen plastisch
verformt und kaltverformt (hier als Bereiche 310a und 310b dargestellt),
wenn der jeweilige Werkzeugkopf in die kristalline Struktur der Wand-
oder Öffnungsoberflächen der Öffnung einschneidet.
Da die Werkzeugköpfe
in Bezug auf die Öffnung 12 in
entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, kann ein Übergangsbereich 320 gebildet
werden zwischen einem ersten Bereich 318a, der von Teilabschnitten
der Plattenoberflächen 302a, 302b und
einer Linie 316 begrenzt wird, und einem zweiten Bereich 318a,
der von Teilabschnitten der Oberflächen 302a, 302b und
einer Linie 318 begrenzt wird. Der erste begrenzte Bereich 316a weist
aufgrund der Bewegung des ersten Werkzeugkopfes, die eine Veränderung
der kristallinen Struktur des Materials der Öffnung verursacht, Oberflächenmerkmale
auf, die in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Um die Merkmale
der geneigten Öffnung
besser zu veranschaulichen, ist die Öffnung in den 4d und 4e abgewickelt
dargestellt. Das heißt,
die 4d und 4e zeigen
eine 360-Grad-Panoramaansicht der Oberflächen der Öffnung aus der Sicht eines
Betrachters, der sich in der Öffnung
um die Längsachse
A dreht. Wie anhand der Quasi-Abwicklung der Öffnung 14 in den 4d und 4e zu erkennen
ist, weist der zweite begrenzte Bereich 318a Oberflächenmerkmale
auf, die in einer zweiten Richtung ausgerichtet sind, die von der
ersten Richtung aufgrund der Bewegung des zweiten Werkzeugkopfes
verschieden ist, die ebenfalls eine Veränderung in den kristallinen
Strukturen der Düsenplatte verursacht.
Es ist anzumerken, dass eine kristalline Struktur des Übergangsbereichs
von einer kristallinen Struktur des ersten und des zweiten begrenzten Bereichs
verschieden sein könnte.
Analog kann die kristalline Struktur des ersten begrenzten Bereichs von
der des zweiten begrenzten Bereichs verschieden sein. Obwohl der
erste und der zweite begrenzte Bereich 316a, 318a als
durch Teilabschnitte der Oberflächen 302a, 302b und
zwei Linien 316 und 318 begrenzt dargestellt sind,
kann in bestimmten Fällen in
Abhängigkeit
von der jeweiligen Schneidwerkzeuggeometrie und anderen Abmessungsparametern
der Öffnung
die Linie 316 mit der Linie 318 verschmelzen,
so dass eine einzige durchgehende Linie 322 zwischen dem
ersten und dem zweiten Bereich, die aneinander angrenzen, anstelle
des hier in 4e dargestellten Übergangsbereiches 320 definiert
wird.
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Folglich
kann eines von mehreren Verfahren zur Herstellung einer geneigten Öffnung durchgeführt werden,
indem das Metallblech 210 in einer ersten Richtung entlang
einer ersten Achse A senkrecht zur ersten oder zur zweiten Oberfläche 210a, 210b des
Metallblechs mit einem ersten Werkzeug 200 gestanzt wird,
so dass eine erste Öffnung
hergestellt wird. Die erste Öffnung 12 definiert
einen Durchbruch mit Wandoberflächen 212a, 212b,
die zur ersten Achse parallel sind. Dieses Verfahren wird weiterhin durchgeführt, indem
das Metallblech 210 mit dem ersten Werkzeug 200 an
der ersten Öffnung 210 in der
ersten Richtung entlang einer zweiten Achse B gestanzt wird, die
zur ersten Achse parallel und bezüglich dieser versetzt ist,
so dass eine erste Wandoberfläche 213a der
ersten Öffnung 213 gebildet
wird, die sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche des
Metallblechs erstreckt und bezüglich
der ersten Achse A geneigt ist. Ferner wird das Verfahren auch durchgeführt, indem
das Metallblech 210 mit dem ersten Werkzeug 200 oder
mit einem zweiten Werkzeug 202 an der ersten Öffnung in
einer zweiten Richtung entlang einer dritten Achse C gestanzt wird, die
zur ersten Achse A parallel und bezüglich dieser versetzt ist,
so dass eine zweite Wandoberfläche 213b der
ersten Öffnung
gebildet wird, die bezüglich der
ersten Achse A geneigt ist.
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Ein
anderes Verfahren zur Herstellung einer geneigten Öffnung kann
auch durchgeführt
werden, indem ein erster und ein zweiter Werkzeugkopf 20a, 20b und
eine Vielzahl von vorgefertigten Öffnungen 12 vorgesehen
werden, die sich zwischen der ersten und der zweiten Plattenoberfläche 10a, 10b entlang einer
Längsachse
A erstrecken. Jede Öffnung
aus der Vielzahl von Öffnungen
weist Wandoberflächen 12a, 12b auf,
die zur Längsachse
A parallel sind und die erste und die zweite Plattenoberfläche 10a, 10b schneiden,
so dass sie einen Rand der Öffnung
definieren. Dieses Verfahren wird teilweise durchgeführt, indem
eines der beiden Elemente, entweder der erste Werkzeugkopf 20a oder
die Platte 10, in einer ersten Richtung entlang der Längsachse
bis zu einer der Plattenoberflächen,
d. h, der ersten 10a oder der zweiten 10b, bewegt
wird, an einer Stelle, die sich an einem Rand (analog zum Rand 212c von 3c) der
jeweiligen Öffnung
aus der Vielzahl von Öffnungen
befindet, so dass bewirkt wird, dass sich ein erster Bereich der
Wandoberflächen
in einer ersten relativ zur Längsachse
A geneigten Richtung erstreckt. Ferner wird dieses Verfahren teilweise
durchgeführt, indem
das andere der beiden Elemente, der zweite Werkzeugkopf 20b bzw.
die Platte 10, in einer zweiten Richtung entlang der Längsachse
A bis zu der anderen der Plattenoberflächen, d. h. der ersten 10a bzw.
der zweiten 10b, bewegt wird, an einer Stelle, die sich
an einem Rand der jeweiligen Öffnung
aus der Vielzahl von Öffnungen 12 befindet,
so dass bewirkt wird, dass sich ein zweiter Bereich der Wandoberflächen in
einer zweiten relativ zur Längsachse
A geneigten Richtung erstreckt. Das die Bewegung betreffende Merkmal
dieses Verfahrens kann ferner beinhalten, dass eines der beiden
Elemente, entweder der erste Werkzeugkopf 20a oder die
Platte 10, in einer ersten Richtung während eines ersten vorgegebenen
Zeitintervalls t1 bewegt wird, und das Bewegen in der zweiten Richtung
umfasst ferner das Bewegen eines der beiden Elemente, entweder des zweiten
Werkzeugkopfes oder der Platte, in einer zweiten Richtung, die zur
ersten Richtung entgegengesetzt ist, während eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls
t2. Indem eines der beiden Elemente, entweder der erste Werkzeugkopf
oder die Platte, in einer ersten Richtung bewegt wird, umfasst das
Verfahren ein Verschieben des ersten Bereichs der Wandoberflächen jeder
der Öffnungen
aus der Vielzahl von Öffnungen
an einer der Oberflächen,
d. h. der ersten oder der zweiten, in der ersten zur Längsachse
geneigten Richtung. Indem das andere der beiden Elemente, der zweite
Werkzeugkopf bzw. die Platte, bewegt wird, umfasst das Verfahren
ein Verschieben des zweiten Bereichs der Wandoberflächen 12a, 12b jeder
der Öffnungen
aus der Vielzahl von Öffnungen
an der anderen der Plattenoberflächen,
d. h. der ersten 10a bzw. der zweiten 10b, in
der zweiten zur Längsachse
A geneigten Richtung. Das Verschieben kann auch beinhalten zu bewirken,
dass der einer der beiden Bereiche der Wandoberflächen 12a, 12b,
d. h. der erste oder der zweite, verformt wird, so dass der eine
Bereich allgemein parallel zu einem verengten Bereich des ersten
Werkzeugkopfes 20a ist, und zu bewirken, dass der andere
der beiden Bereiche der Wandoberflächen, d. h. der erste bzw.
der zweite, verformt wird, so dass der andere Bereich im allgemein
parallel zu einem verengten Bereich des zweiten Werkzeugkopfes 20b ist.
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Die
Funktionsweise und weitere Einzelheiten eines Kraftstoffeinspritzventils,
für das
eine Düsenplatte
einer bevorzugten Ausführungsform
verwendet werden kann, sind in den vorhergehenden Abschnitten der
vorliegenden Patentanmeldung beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil,
das hier in 5 als Einspritzventil 100 dargestellt
ist, umfasst einen Einlasstubus 100, ein elektromagnetisches
Betätigungselement 120 und
eine Ventilbaugruppe 130. Das elektromagnetische Betätigungselement 120 kann eine
elektromagnetische Spule 122, einen Anker 124 und
ein mit diesem verbundenes Schließelement 126 umfassen.
Die Ventilbaugruppe 130 kann ein Ventilkörper 132,
einen Ventilsitz 134 und eine Düsenplatte 10 oder
ein Metallblech 210 umfassen. Entsprechend den vorstehend
erörterten
bevorzugten Ausführungsformen
kann eine Vielzahl von Öffnungen 141 und 142 für die Düsenplatte 10 oder
das Metallblech 210 hergestellt werden. Danach kann die
Düsenplatte
mit anderen Bauteilen des Kraftstoffeinspritzventils 100 zusammengebaut
werden. Weitere Einzelheiten sind im US-Patent Nr. 5.494.225 dargelegt,
das am 27. Februar 1996 erteilt wurde und das durch diesen Verweis als
insgesamt in diese Patentanmeldung aufgenommen gilt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben wurde, sind zahlreiche Modifikationen, Varianten und Änderungen
der beschriebenen Ausführungsformen
möglich,
ohne den durch die beigefügten
Patentansprüche
definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.