JP4331757B2 - 強固なケーシングの製作法 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の形式の強固なケーシングの製作法から出発する。

図１に示した従来技術に基づく公知の燃料噴射弁は、内部の金属の流れ案内部材兼ケーシング構成部材の典型的な３部構成を有している。この内部弁管は、内部磁極を形成する流入管片と、非磁性の中間部材と、弁座を収容する弁座支持体とから形成され、実施例の説明において図１につき詳しく説明する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３５０２２８７号明細書から既に、２つの磁化可能なケーシング部材と、これらのケーシング部材の間に位置して当該ケーシング部材を磁気的に分離する１つの非磁性のケーシングゾーンとを備えた、中空円筒形の金属ケーシングの製作法が公知である。この場合、この金属ケーシングは磁化可能な素材から一体的に、外径の過剰寸法まで前処理され、しかも、ケーシングの内壁には所望の真ん中のケーシングゾーンの幅で、環状溝が切られる。ケーシングを回転させた状態で、磁化不能の充填材料を前記環状溝に、この環状溝の範囲を加熱しながら充填し且つケーシングの回転を、前記充填材料が凝固するまで維持する。次いでケーシングの外側を、外径の最終寸法にまで周面旋削するので、磁化可能なケーシング部材間には最早結合は生じない。このようにして製作された弁ケーシングは、例えば自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の電磁弁において使用することができる。

更に、ドイツ連邦共和国特許第４２３７４０５号明細書から内燃機関のための噴射弁用の強固なコアの製作法が公知である（当該刊行物の図５）。この方法は、１つの部材から成るスリーブ形の磁性のマルテンサイト工作物を直接に、又は事前の変態プロセスを介して用意するという点において優れている。この磁性のマルテンサイト工作物は、真ん中区分を非磁性のオーステナイト性の真ん中区分に変態させるために、当該の磁性のマルテンサイト工作物の真ん中区分において局所的な熱処理を施される。択一的に、強固なコアの非磁性のオーステナイト性の真ん中区分を形成するためには、局所的な熱処理に際してレーザによって溶融されるオーステナイト若しくは溶融されるフェライトを形成する要素を、熱処理を行う場所に添加する。

発明の利点
独立請求項の特徴部に記載した本発明による強固なケーシングの製作法は、特に簡単且つ廉価に、磁気的な分離部を有するケーシングを量産技術で確実に製作可能であるという利点を有している。特に個々の構成部材の単純性に基づいて、特殊工具において公知の製作法と比べて減少された手間しかかからない。更に、本発明による方法は、材料選択における高いフレキシビリティーを可能にする。それというのも、本発明では個別に使用されるべき薄板ストリップ用に多数の材料が使用可能だからである。

更に、例えば長さ、外径、段部等のケーシング自体のジオメトリの構成における高いフレキシビリティーが可能にされているということが有利である。

量産技術的なケーシング製作に基づいて、本発明では慣用の製作技術において重要な溶接シームを、良好な接近性及び最適に調整可能なパラメータにより、極めて良好に確実なプロセスが得られるように最適化することができる。

従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した方法の有利な改良が可能である。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図２〜図５に基づいて本発明による強固なケーシングの製作法の方法ステップを説明する前に、図１に基づいて従来技術の燃料噴射弁を、本発明に基づき製作されるケーシングのための使用可能製品として詳しく説明したい。

図１に例示された、混合気圧縮型の外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁の形の電磁式で作動可能な弁は、電磁コイル１によって取り囲まれた、燃料流入管片及び内部磁極として働く管状のコア２を有しており、このコア２は、例えばその全長にわたって一定の外径を有している。半径方向で段付けされたコイルボデー３は電磁コイル１の巻線を収容しており、コア２との関連において、電磁弁１の範囲における噴射弁のコンパクトな構成を可能にする。

コア２の下側のコア端部９には、弁長手方向軸線１０に対して同心的に、管状で非磁性の金属の中間部材１２が溶接によって密に結合されており且つコア端部９を部分的に軸方向で取り囲んでいる。コイルボデー３及び中間部材１２の下流側には管状の弁座支持体１６が延在しており、この弁座支持体１６は中間部材１２に固着されている。弁座支持体１６内には軸方向で運動可能な弁ニードル１８が配置されている。この弁ニードル１８の下流側の端部２３には球状の弁閉鎖体２４が設けられており、この弁閉鎖体２４の周面には、例えば５つの面取り部２５が燃料流過用に設けられている。

噴射弁の操作は公知の形式で電磁的に行われる。弁ニードル１８の軸方向運動延いては戻しばね２６のばね力に抗した噴射弁の開放若しくは閉鎖のためには、電磁コイル１、コア２及び可動子２７を備えた電磁回路が役立つ。管状の可動子２７は、弁閉鎖体２４とは反対の側の弁ニードル１８の端部と、例えば溶接シームを介して固着されており且つコア２に対して位置調整されている。弁座支持体１６の、コア２とは反対の側の下流側に位置する端部には、不動の弁座３０を有する円筒形の弁座体２９が溶接によって密に組み込まれている。

弁ニードル１８の球状の弁閉鎖体２４は、流れ方向で載頭円錐形にテーパする弁座体２９の弁座３０と協働する。弁座体２９の下端面には、例えばポット形に形成された噴射孔付きディスク３４が、例えばレーザによって形成された溶接シームによって密に固着されている。噴射孔付きディスク３４には、腐食処理又は打抜き加工によって加工成形された少なくとも１つ、例えば４つの噴射開口３９が設けられている。

電磁コイル１の給電時に可動子２７を最適に作動させるため延いては確実且つ正確に弁を開閉するための磁束を可動子２７へガイドするためには、電磁コイル１が例えば湾曲部材として形成され且つ強磁性部材として働く少なくとも１つのガイド部材４５によって取り囲まれており、このガイド部材４５は、電磁コイル１を周方向で少なくとも部分的に取り囲んでおり且つ一方の端部を以てコア２に接触しており、他方の端部を以て弁座支持体１６に接触しており、この弁座支持体１６に例えば溶接、ろう接若しくは接着によって結合可能である。ベースフレームとしての内部金属弁管延いては燃料噴射弁のケーシングをも形成するコア２、非磁性の中間部材１２及び弁座支持体１６は互いに固着結合されており且つ全体としては燃料噴射弁の全長にわたって延びている。弁の別の機能群は全て、弁管内又は弁管を巡って配置されている。弁管のこの配置形式は、強磁性の若しくは磁化可能な２つのケーシング範囲を備えた、弁等の電磁式で作動可能なユニットのためのケーシングの典型的な３部構成であり、前記の強磁性の若しくは磁化可能な２つのケーシング範囲は、可動子２７の範囲内で磁力線を効果的にガイドするために、非磁性の中間部材１２によって磁気的に互いに分離されているか、又は少なくとも磁気的な絞り箇所を介して互いに結合されている。

噴射弁は概ねプラスチック外装射出成形部５１によって取り囲まれており、このプラスチック外装射出成形部５１はコア２から出発して、軸方向で電磁コイル１と少なくとも１つのガイド部材４５とを被覆して弁座支持体１６まで延びており、この場合、前記の少なくとも１つのガイド部材４５は軸方向及び周方向で完全に被覆されている。当該のプラスチック外装射出成形部５１には、例えば一体に射出成形された電気的な接続コネクタ５２が所属している。

図２〜図５において概略的に示した本発明による強固なケーシングの製作法の方法ステップにより、特に簡単且つ廉価に様々な用途、殊に有利には電磁式で作動可能な、上で説明した３つの部分から成る弁管を代替することのできる弁のための薄肉のケーシング６６を製作することが有利な形式で可能である。

第１の方法ステップ（図２）において、３枚の扁平な薄板６０，６１を薄板ストリップの形で用意する。この場合、外側の２枚の薄板６０は磁性若しくは磁化可能な材料から成っており、例えば強磁性又はフェライト性である。これらの２枚の薄板６０の間に入れられた真ん中の薄板６１は非磁性材料から成っており、例えばオーステナイト的な構造状態を有している。用意しようとするこれらの薄板６０，６１は、扁平に圧延され且つ正確に加工された、寸法通りに仕立てられた薄板区分であって、これらの薄板区分は「テーラードブランク」と呼ばれる。３枚の薄板６０，６１は最終的には完成したケーシング６６において３つのゾーン５５，５６，５７を形成することになり、これらの３つのゾーン５５，５６，５７はそれぞれすぐ連続して、選択された材料に基づき異なる磁気特性を有している。但しこの場合、互いにゾーン５６によって分離されたゾーン５５，５７は、同じ磁気特性を備えた同一材料から成っていてよい（図５）。

次いで３枚の薄板６０，６１を平らな状態で互いに位置調整して、当該薄板６０，６１のすぐ隣り合って位置する境界縁部６５がそれぞれ対向位置する２つの突合わせ領域を、例えばレーザ溶接等の接合法により密に且つ永続的に互いに固着結合する。図３Ａに示した扁平な薄板区分６２は、本来は３枚の薄板６０，６１から成っており、この場合、真ん中の非磁性の薄板６１は２つの溶接シーム６３を介して、対向位置する外側の２枚の薄板６０に固定されているので、最終的には３つのゾーンを備えた１つの薄板区分６２が存在するのみである。図３Ｂは、結合薄板と呼ぶこともできる前記薄板区分６２の３枚の薄板６０，６１間の接合箇所の領域に、なるべくなら必要な後加工を施した後を示している。

このようにして得られた薄板区分６２を、引き続く加工ステップにおいてローリング若しくはタンブリング又は曲げ加工によって、薄板区分６２の３つのゾーン５５，５６，５７全てにわたって延びる両境界縁部６５′がそれぞれ接近して対向位置するか若しくは接触する状態まで、スリーブ形にもたらす。この場合、例えばポンチ状の工具が使用される。この方法ステップの後にはスリーブ素材６４が得られ、このスリーブ素材６４の長手方向で延びる、対向位置する２つの境界縁部６５′が突合わせ縁部を形成し、この突合わせ縁部において相互固定が行われる。巻かれた薄板区分６２の境界縁部６５′のこの相互接合も、やはりレーザ溶接によって行うことができる。図４では、境界縁部６５′をローリングし且つ溶接した後の、３つのゾーン５５，５６，５７を備えた、周方向で閉じられたスリーブ素材６４が見られる。

最後に、強固なケーシング６６を所望のジオメトリで得るために、スリーブ素材６４に最終加工を施す。本発明により製作されたケーシング６６を燃料噴射弁において使用する場合は、延伸、タンブリング、縁曲げ及び／又はチューリップ状に拡開すること等の製作技術的な手段により、ケーシング６６を特殊加工成形することが有利であってよい。図５に示すように、このようなスリーブ形のケーシング６６は両端部に縁曲げ部及び真ん中の区分に段状の拡径部又は狭小部を有していてよい。当該ケーシング６６により、図１に示した公知の燃料噴射弁においてコア２、中間部材１２及び弁座支持体１６から成る弁管の機能全体を一括して引き受けることができ、延いては例えば燃料噴射弁の軸方向長さ全体にわたっても延在する構成部材が得られる。

本発明は、燃料噴射弁又はアンチロックブレーキシステム用の電磁弁における使用に限定されるのではなく、様々な使用分野の電磁式で作動可能なあらゆる弁及びゾーン５５，５６，５７が連続的に異なる磁性を必要とする、ユニット内のあらゆる強固なケーシング全般に関する。本発明による形式では、連続した３つのゾーン５５，５６，５７を有するケーシング６６のみならず、３つのゾーン５５，５６，５７よりも多くのゾーンを備えたケーシング６６も製作可能である。

３つの部分から成る内部金属弁管をケーシングとして備えた、従来技術による燃料噴射弁を示した図である。 本発明による強固なケーシングの製作法の概略的な方法ステップを示した図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明による強固なケーシングの製作法の概略的な方法ステップを示した図である。 本発明による強固なケーシングの製作法の概略的な方法ステップを示した図である。 本発明による強固なケーシングの製作法の概略的な方法ステップを示した図である。

Claims (8)

1. ケーシング（６６）が少なくとも３つのゾーン（５５，５６，５７）を有しており、すぐ連続する２つのゾーン（５５，５６，５７）が、それぞれ異なる磁気特性を有している形式の、強固なケーシング（６６）、特に電磁式で作動可能な弁のための弁ケーシングの製作法において、
   ａ）すぐ隣り合った薄板がそれぞれ異なる磁気特性を有する、少なくとも３枚の相並んだ平らな金属薄板（６０，６１）を用意し、
   ｂ）前記の少なくとも３枚の薄板（６０，６１）の、すぐ隣り合って位置する境界縁部（６５）を、１つの薄板区分（６２）を形成するために接合し、
   ｃ）該薄板区分（６２）をスリーブ形に変形させ、
   ｄ）スリーブの長手方向で延在する、対向位置する境界縁部（６５′）を、スリーブ素材（６４）を形成するために相互に固定し、
   ｅ）ケーシング（６６）の所望のジオメトリが得られるまで、スリーブ素材（６４）に最終加工を施すことを特徴とする、強固なケーシングの製作法。
2. 外側の２枚の薄板（６０）を磁性材料から成らしめ、これらの２枚の薄板（６０）の間に入れられる真ん中の薄板（６１）を非磁性材料から成らしめる、請求項１記載の方法。
3. 外側の薄板（６０）が強磁性又はフェライト性であり、これらの薄板の間に位置する薄板（６１）がオーステナイト性である、請求項２記載の方法。
4. 薄板（６０，６１）を平らに圧延された、寸法通りに仕立てられた薄板区分として用意する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 薄板（６０，６１）の、すぐ隣り合って位置する境界縁部（６５）の接合を、レーザ溶接を用いて行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 薄板区分（６２）のスリーブ形への変形を、ローリング、タンブリング又は曲げ加工によって行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記変形後にスリーブの長手方向で延在する、対向位置する境界縁部（６５′）の相互固定をレーザ溶接によって行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. スリーブ素材（６４）の最終加工を、延伸、タンブリング、縁曲げ及び／又はチューリップ状に拡開することによって行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。

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