专利名称：壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由因瓦合金(Invar-Legierung)制成的壳体、一种用于具有壳体的喷射阀的伺服驱动和一种喷射阀。
背景技术：
关于因瓦合金可以理解为一族合金和复合物，它们具有这种特性，在一定的温度下具有非常小的正的或部分负的热膨胀系数。该名称由基于温度变化的膨胀不变性得出。因瓦具有高的机械强度并且可以焊接。一种经常使用的因瓦合金是FeNi合金，它具有36％的镍含量。通过具有5％钴的合金可以使热膨胀系数继续降低。此外已知许多其它的合金，其中产生因瓦效应。
在DE 195 40 155 A1和在DE 101 49 915 A1中公开了已知的用于由一种因瓦合金制成的壳体的装置。
DE 195 40 155 A1示出用于喷嘴的伺服阀，具有由一种因瓦合金制成的壳体，具有用于压电促动器的空隙，它具有与因瓦合金接近相同的热膨胀系数，还具有输入管，它可以通过一种流体以高压加载。
DE 101 49 915 A1公开了用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀。这个喷射阀具有补偿套，它具有用于容纳促动器的促动器空间和输入孔，通过它使燃料输送到阀密封座。该补偿套由一种因瓦合金制成。
由一种因瓦合金制成的壳体，例如用于内燃机喷射阀的伺服驱动的壳体具有优点，在温度变化时壳体只有微少的长度变化。位于壳体内部的结构部件和壳体本身没有或只要微不足道的长度变化，因此一般没有或只有微不足道的相对于壳体的应力。因为壳体通常总是要将多种功能组合到一起，目的是由因瓦合金制成的壳体除了由微少的由于温度变化引起的长度变化以外还承担其它的任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种由因瓦合金制成的壳体、一种用于具有壳体的喷射阀的伺服驱动和一种喷射阀，它们能够以微少数量的部件实现可靠且精确的功能。
这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利扩展结构在从属权利要求中给出。
按照本发明的第一方面的特征是由一种因瓦合金制成的壳体，具有空隙用于容纳由一种与因瓦合金不同的材料制成的结构部件，该材料具有与因瓦合金几乎相同的热膨胀系数，还具有空穴，它通过切削加工方法制成，并且它按照规定以高压流体加载。
由用于壳体的因瓦合金的材料数据对于确定的几何边缘条件、例如根据用于容纳结构部件的空隙与空穴之间的距离和空穴的开孔宽度分别能够获得最大压力，可以以该压力对空穴持久运行可靠地加载。但是已经令人惊奇地证实，由这种因瓦合金制成的壳体的空穴在相同的几何边缘条件下对于通过计算获得的最大压力以上的压力也可以持久可靠地运行。在这里高压可以理解为那个位于上述通过计算获得的最大压力以上的压力。
对于提高空穴耐压性的根据在于，在形成空穴时通过切削加工使靠近空穴的壳体壁部位塑性变形，由此在壳体的这个壁部位建立压力内应力。如果一种流体接着以明显高于通过计算获得的最大压力的压力作用于空穴，则在壳体壁部位中的压力内应力反作用于流体的压力作用力。由此能够使空穴以明显高于通过计算获得的最大压力以上的压力加载。
有利的是，因瓦合金壳体具有非常微小的热膨胀系数并因此可以补偿结构部件的热长度变化，在唯一的壳体中不仅可以设置结构部件而且可以设置具有高压强度的空穴。另一优点是，多功能的壳体可以具有更轻的重量，因为避免使用附加的部件，例如用于连接多个壳体部件的部件。
在本发明的一个有利的扩展结构中所述因瓦合金在25℃至100℃的温度区中具有最大为2*10-6/K的平均热膨胀系数。具有这种小热膨胀系数的因瓦合金例如是具有约36％镍含量的FeNi合金，它们是易于提供的并因此在相应的技术应用中经常使用。
在本发明的另一有利的扩展结构中所述空穴具有壁并且一种流体以这样的压力至少一次对于给定的时间间隔作用于空穴上，该压力在壁处超过因瓦合金的屈服极限。通过这个措施进一步提高空穴的强度。通过这种压力的作用使空穴的壁部位塑性变形，并且在压力作用失去以后压力内应力在邻近空穴壁部位的壳体截段中出现，它们大于所有通过切削加工由空穴产生的压力内应力。特别有利的是，以至少2500巴的压力至少一次对于给定的时间间隔作用于空穴。在这个压力下可以实现超过因瓦合金的屈服极限。
在本发明的另一有利的扩展结构中所述切削方法是钻孔、铣削、磨削或镗磨。这些方法可以特别方便地用于在壳体中加工空穴。
在本发明的另一有利的扩展结构中所述空穴具有圆柱形横截面。这使得以圆柱形孔特别简单地加工空穴。
按照本发明的第二方面的特征是用于喷射阀的伺服驱动，它具有壳体，其中空穴为了输入一种流体可以与一种流体的高压回路液压地耦联。
在喷射阀的伺服驱动的壳体也设置有高压强度的空穴，将因瓦合金用于这种壳体能够实现非常紧凑的伺服驱动结构，因为该壳体由唯一一种材料制成并因此可以一体地构成。由此可以避免加大伺服驱动几何尺寸的壳体结构，这种壳体由两个由可能不同的材料制成的壳体段构成，它们要求使用同样需要空间的连接部件。
通过使用由因瓦合金制成的在其中设置具有高压强度的空穴的壳体，可以进一步改进伺服驱动与邻近伺服驱动的喷射阀部件之间的压力密封性。其原因是，一方面在否则常见的使用由具有不同强度和不同热膨胀系数的材料制成的部件时可能在部件之间产生机械应力，它们可能导致整个伺服驱动对于邻近伺服驱动的喷射阀部件的不良适配性。另一方面，因瓦合金对于一体的壳体是一种相对良好塑性变形的材料，它能够对于邻近伺服驱动的喷射阀部件实现良好的壳体适配性。
在本发明的另一有利的实施例中所述所述结构部件是促动器。
特别优选所述促动器是压电促动器。
按照本发明的第三方面的特征是具有喷嘴组和伺服驱动的喷射阀，其中喷嘴组与伺服驱动相互耦联。
通过由因瓦合金制成的在其中设置具有高压强度的空穴的壳体结构可以降低对于所期望的喷嘴组的喷嘴针的行程所需的伺服驱动的电能。因此在使用由不同的强度和不同的热膨胀系数材料制成的附加部件时不再这样不利于加入从伺服驱动到喷嘴针的力流。因此通过伺服驱动将实现对于附加部件的变形性，由于这种变形性将对于伺服驱动的电能需要更高的费用。
下面借助于简图详细描述本发明的实施例。附图中图1示出壳体的横截面，图2示出具有伺服驱动的喷射阀的纵向截面图。
具体实施例方式
在图1中以示意图示出壳体18的局部视图。该壳体18由一种因瓦合金制成。该壳体18具有空隙19，在其中设置结构部件16。与空隙19间隔距离d设置空穴24。在这里该空隙19以八边形示出，但是也可以具有其它任意的形状。在这里所述空穴24以直径D的圆形横截面示出，但是也可以具有其它的横截面形状。
图2示出具有伺服驱动12和喷嘴组14的喷射阀10。该伺服驱动12和喷嘴组14通过喷嘴夹紧螺母17相互连接。在伺服驱动12中设置由促动器构成的结构部件16。该促动器尤其可以由具有压电元件叠摞的压电促动器构成并且其轴向膨胀取决于所施加的电压。该电压通过连接套22施加在促动器上。该促动器与传递单元26耦联，该传递单元设置在伺服驱动12与喷嘴组14之间。
所述喷射阀10还包括流体接头20，通过它使喷射阀10在装配状态与未示出的流体高压回路耦联。
所述喷嘴组14包括具有喷嘴体空隙34的喷嘴体27。在喷嘴体空隙34中设置喷嘴针28。该喷嘴针28部分地在喷嘴体空隙34中导引。该喷嘴针还通过喷嘴弹簧36这样预紧，由此在没有其它作用力作用于喷嘴针28上时，防止喷嘴针通过设置在喷嘴尖端30中的喷嘴32的流体流。
在伺服驱动12的壳体18中设置空隙19和具有壁25的空穴24。通过该空穴24可以使来自高压回路的流体通过流体接头20流到喷嘴组14。在柴油内燃机的情况下流体压力为2000巴且更高。这种高压对壳体18的材料和空穴24的结构提出很高的要求。
所述壳体18由一种具有约36％镍含量的因瓦合金制成。除了可能还具有钻的合金成分的FeNi合金以外还可以考虑下列因瓦合金FePt，FePd，FeMn，CoMn，FeNiPt，FeNiMn，CoMnFe，CrFe，CrMn，CoCr，FeB，FeP，TiFe2，ZrFe2，RECo2(RE＝除铕以外的稀土金属)，FeC，Dy2(FeCo)17。
在壳体18中通过钻孔加入具有直径为D的圆柱形横截面的空穴24。
在这里所示的喷射阀10的壳体18中，在壳体的空穴19与空穴24之间的距离d在最小的情况下只约为1.85mm。圆柱形空穴24的直径D约为2mm。一般在壳体的空穴19与空穴24之间的距离d与圆柱形空穴24的直径D一样为1至3mm之间。在这种几何条件下期望对于壳体18使用的因瓦合金的材料数据，该壳体18可以持久地以直到最大2000巴的压力加载。但是已经令人惊奇地证实，所述壳体18通过一种这样的因瓦合金在这种几何边缘条件下也可以对于远高于2000巴的压力持久可靠地运行。其原因在于，对于通过钻孔和其它切削加工如铣削、磨削或镗磨形成的空穴24使得该空穴24的壁塑性变形，由此在空穴24的壁25中建立压力内应力。如果现在接着以明显高于2000巴的流体压力作用于空穴24，则在空穴24的壁25中的压力内应力反作用于流体的压力作用力。试验已经验证在一千万次负荷变化时持久强度可以直到2600巴。
通过使用由一种因瓦合金制成的在其中设置空穴24的壳体18可以在伺服驱动12与传递单元26之间实现更好的密封性。其原因在于，一方面在否则常见的使用由具有不同强度和不同热膨胀系数的材料制成的部件时可能在部件之间产生机械应力，它们可能导致整个伺服驱动12对于传递单元26的不良适配性。另一方面，因瓦合金对于一体的壳体18是一种相对良好塑性变形的材料，它能够对于传递单元26实现良好的壳体18适配性。
此外通过一体构成的在其中设置空穴24的壳体18可以降低对于所期望的喷嘴针28的行程所需的伺服驱动的电能。因此在使用由不同的强度和不同的热膨胀系数材料制成的附加部件时不再这样不利于加入从伺服驱动12到传递单元26的力流。因此通过伺服驱动将实现对于附加部件的变形性，由于这种变形性将对于伺服驱动的电能需要更高的费用。
权利要求
1.一种用于加工由因瓦合金制成的壳体(18)的方法，所述壳体具有空隙(19)，其用于容纳由与因瓦合金不同的材料制成的结构部件(16)，所述材料具有与因瓦合金大约相同的热膨胀系数，和空穴(24)，其通过切削方法制成并且可对其按照规定加载高压流体，其特征在于，所述空穴(24)具有壁(25)并且一种流体以一个这样的压力至少一次对于给定的时间间隔作用于所述空穴(24)上，使得在所述壁(25)的区域处超过所述因瓦合金的屈服极限。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一种流体以至少2500巴的压力至少一次对于给定的时间间隔作用于所述空穴(24)。
3.按照权利要求1或2所述的方法加工的壳体(18)。
4.如权利要求3所述的壳体(18)，其特征在于，所述因瓦合金在25℃至100℃的温度区中具有最大为2*10-6/K的平均热膨胀系数。
5.如权利要求3或4所述的壳体(18)，其特征在于，所述切削方法是钻孔、铣削、磨削或镗磨。
6.如权利要求3至5中任一项所述的壳体(18)，其特征在于，所述空穴(24)具有圆柱形横截面。
7.用于喷射阀(10)的伺服驱动(12)，其具有如权利要求3至6中任一项所述的壳体(18)，其中空穴(24)为了输入流体可以与流体的高压回路液压地耦联。
8.如权利要求7所述的用于喷射阀(10)的伺服驱动(12)，其特征在于，所述结构部件(16)是促动器。
9.如权利要求8所述的用于喷射阀(10)的伺服驱动(12)，其特征在于，所述促动器是压电促动器。
10.喷射阀，其具有喷嘴组(14)和如权利要求7至9中任一项所述的伺服驱动(12)，其中所述喷嘴组(14)与所述伺服驱动(12)相互耦联。
全文摘要
一种由因瓦合金制成的壳体(18)具有空隙(19)，用于容纳由与因瓦合金不同的材料制成的结构部件(16)，该材料具有与因瓦合金几乎相同的热膨胀系数。该壳体具有空穴(24)，它通过切削加工制成，并且它按照规定以高压流体加载。
文档编号F02M61/08GK1928349SQ20061015169
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月6日 优先权日2005年9月6日
发明者M·克伦伯格 申请人:西门子公司