用于制造用于磁阀的磁分隔的方法
【专利摘要】本发明提出一种用于制造磁阀、特别是燃料喷射阀的方法，其中该磁阀具有：套筒、沿径向在所述套筒之内设置的并且可移动引导的阀针、沿径向在所述套筒之外设置的电磁线圈、沿径向在所述套筒内设置的磁芯、沿径向在所述套筒内与所述磁芯轴向对置设置的衔铁，其中所述衔铁在所述阀针上设置，其中所述套筒在一个在所述衔铁与所述电磁线圈之间设置的薄壁区域中具有小的壁厚，其中所述薄壁区域借助于用于吸收径向力的加强件加强，其中，所述方法具有一个方法步骤，其中在所述方法步骤期间将所述加强件沿径向在所述套筒之外在所述薄壁区域中借助于熔池喷射方法或借助于冷气体喷射方法施加到所述套筒上。
【专利说明】用于制造用于磁阀的磁分隔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按照权利要求1的前序的用于制造磁阀的方法。
【背景技术】
[0002]在用于操作磁阀特别是喷射阀的电磁可操作的磁执行器中经常有利的是，用于产生磁场的电磁线圈在由流体特别是有燃料流过的区域之外设置。这简化了装配并且阻止例如由于燃料作用线圈金属线的漆层的损坏。为了实现这样的干式线圈设置，将金属套筒投入使用，该金属套筒朝线圈密封填充燃料的阀内腔。为了承受在套筒的内部中的燃料压力(例如200巴以上的内压)，套筒必须具有足够的壁厚。同时确保了，磁流可以从套筒的外侧尽可能无损耗地到达在内部中设置的磁路组件(电枢或衔铁以及内极或磁芯)。这需要具有尽可能高的导磁性也就是好的导磁能力的软磁套筒。连续的软磁套筒然而具有的缺点在于，磁流的一部分没有如期望的那样贯穿磁路的内极和电枢以及在其间设置的空气间隙，而是保留在套筒中。磁路由此通过套筒短路，这导致可实现的磁力的显著减小以及力建立和消除的动态性的影响。
[0003]为了阻止或限制磁路的短路使用套筒，所述套筒在电枢空气间隙的区域中、也就是在衔铁与内极之间的区域中不具有或者仅仅具有少量的导磁能力并且在径向磁流的区域中具有尽可能好的导磁能力。这样的“磁分隔”可以此外通过套筒的多件式的结构实现，其方法是将一个由非磁性的材料组成的插件在两个软磁套筒件之间设置。元件的连接通过不同方法例如焊接(参照例如文献DE102006014020A1和DE10235644A1)或钎焊(文献DE4310719A1)。而且以柔性密封材料涂层的非磁性插件的夹紧(文献DE4029278A1)或者通过套筒的局部热处理的微观结构影响(文献DE102006055010A1)作为解决方法是已知的。此外可以提高在电枢空气间隙的区域中套筒的磁阻，其方法是减小在该区域中的套筒壁厚。
[0004]所述方法具有不同的缺点。在多件式套筒的情况下对于各个件的接合的高成本在于，将密封性的检测和例如基于热拉伸的需要的再处理视为不利的。磁特征的局部热影响的方法不允许材料的可磁化性的完全消除，导致了基于热影响区域的不清晰的分隔并且也许同样引起套筒的拉伸。而且套筒的壁厚的减小的从制造技术的角度看去最简单的解决方案从功能的角度看去是却是不利的折中，因为出于强度原因相对大的剩余壁厚是需要的。这限制了磁分隔的效果并因此显著限制磁阀的效率。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于，提供低成本地可实现的磁分隔，其具有用于操作阀的磁路的闻的效果。
[0006]根据从属权利要求的按照本发明的磁阀和按照本发明的用于制造磁阀的方法相比于现有技术具有的优点在于，通过套筒的小的壁厚在薄壁区域中实现最优的磁分隔(没有机械上完全的“磁分隔”)，因为保留的横截面已经在比较小的磁流的情况下位于在磁饱和的状态中。此外有利的是，可以比较薄地选择壁厚，因为壁厚仅仅承担密封的功能而不必须传递由内压引起的圆周和轴向力。此外有利的是，确保了可靠的密封，因为套筒由一种连续的构件组成。此外有利的是，按照本发明的磁阀也可以在具有高内压的应用中得到采用，因为加强件具有高的拉伸强度和高的刚性。此外有利的是，按照本发明的磁阀可以比较低成本地实现。因为套筒是一件式的，所以不需要高成本的处理、接合和调整工艺。此外不用考虑密封检测。此外有利的是，清楚地限定并且清晰地限制磁分隔的几何形状。此外不仅有利的是，由于套筒的整体性套筒的不同部件的焊接是不必要的，而且有利的是，套筒与加强件的焊接不再必要。由于避免了焊接可以避免热拉伸，从而可以省去再处理。优选地，套筒由一种铁磁材料制造，而加强件由一种奥氏体(钢)材料制造。
[0007]本发明的有利的设计方案和改进由从属权利要求、以及参照附图的说明得知。
[0008]按照一个优选的改进设定，作为所述加强件的材料使用具有大于500°C的熔点的材料、优选具有大于1000°c的熔点的材料、特别优选地具有大于1300°c的熔点的材料。由此按照本发明有利地可能的是，(特别是相对于比较低熔点的材料，例如锌或芯合金、铜或者铜合金或者诸如此类)可以使用可比较高负荷的材料，从而加强件(在预定的尺寸下，特别是关于其在套筒的(径向外部的)表面、特别是在薄壁区域中的层厚)带来了比较大的附加的机械稳定性。
[0009]按照另一优选的改进设定，所述加强件的材料是镍铬合金、特别是镍铬铁合金或者特种钢合金。由此可以有利地将大的机械稳定性与好的可加工性进行组合。
[0010]按照另一优选的改进设定，所述加强件的材料构成奥氏体结晶结构。由此按照本发明可以将特别好的磁特征与特别好的机械特征组合。
[0011]此外按照本发明优选地设定，所述方法具有另一方法步骤，其中在所述另一方法步骤期间并且在时间上在所述第一方法步骤之后机械地加工所述薄壁区域的径向位于内部的表面，例如通过车削的表面处理。当在薄壁区域的端部区域中设计套筒的内径或外径的变化时，该方案可尤其是设置套筒的再加工的内表面以及尤其是薄壁区域的再加工的内表面。
[0012]此外按照本发明同样优选的是，所述薄壁区域构成在所述套筒的环形槽的区域中。通过将薄壁区域实现为环形槽，有利地磁阀的简单和低成本的制造是可能的。通过环形槽的制造，以简单的方式和方法具有按照本发明的磁阀的优点的磁阀是可制造的。环形槽优选通过车削方法引入。备选地环形槽的其他制造方法也是可能的。
[0013]本发明的另一对象是磁阀，其根据按照本发明的方法制造。由此可以特别低成本并且然而具有特别好的磁分隔地制造该磁阀。
[0014]按照另一优选的改进设定,所述套筒在所述薄壁区域中具有100 μ m至800 μ m、优选100 μ m至300 μ m的壁厚。通过该比较小的壁厚有利地最优的磁分隔并由此磁短路的阻止是可能的。
[0015]本发明的各实施例在附图中示出并且在以下描述中进一步阐明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]其中:
[0017]图1:示意地示出按照本发明的磁阀的第一实施形式的磁阀的一部分；
[0018]图2和3:示意地示出按照两个实施变型的本发明的磁阀的磁分隔的一部分。【具体实施方式】
[0019]在不同的图中相同的部件总是设有相同的附图标记并且因此通常也分别仅仅谈及或提及仅仅一次。
[0020]图1示意地示出按照第一实施形式的磁阀113的一部分。磁阀113特别是用于流体燃料的喷射阀(阀针和复位弹簧未示出)。该磁阀构成为关于轴线122旋转对称。软磁的也就是由铁磁材料制造的电枢106 (在下文中也称为衔铁106)轴向可移动地支承并且在接通线圈103 (在下文中也称为电磁线圈103)的情况下通过由软磁内极111 (在下文中也称为磁芯111)引起的磁力吸引。对于大的磁力可以寻求，磁流尽可能完全地贯穿电枢空气间隙107。为此阀套筒105 (在下文中也称为套筒105)在电枢空气间隙107的区域中设有环形槽110 (在下文中也称为槽110或薄壁区域110)。薄壁区域110基于小的剩余壁厚109(套筒105)引起阀套筒105的横截面的减小，从而磁流几乎完全地在电枢空气间隙107中并且在套筒105中未利用地经过。
[0021]阀套筒105由一种软磁材料组成，以便将磁流尽可能无损耗地由内极111并且通过径向空气间隙115通过磁盖部114引导到磁头部102。阀套筒105还具有的任务在于，将内腔相对于环境密封。在套筒105的内部中的燃料压力在此通常显著大于环境压力，从而套筒105被施加压力并必须吸收高的径向力。为了强化套筒105，套筒105在薄壁区域110中设有加强件108。加强件108按照本发明借助于熔池喷射方法或借助于冷气体喷射方法施加。按照本发明作为加强件108的材料特别是设有具有大于500°C的熔点的材料、优选具有大于1000°C的熔点的材料、特别优选地具有大于1300°C的熔点的材料。加强件108吸收由压力引起的圆周或径向力，从而套筒105也在薄壁区域110中在机械上是稳定的。
[0022]按照在图1中示出的实施形式，将出现的轴向拉力通过磁盖部114和磁头部102在外面在磁分隔(也就是说在薄壁区域110上)旁边引导通过。在该实施形式中通过支架IOOaUOOb实现从套筒105到外构件中的力引导。磁盖部114和磁头部102通过螺纹101连接，从而也确保了在这两个构件之间的力传递。
[0023]备选于支架100a、IOOb的应用和在薄壁区域110的旁边引导轴向拉力(利用用于吸收机械力的磁盖部114和磁头部102)，按照一个未示出的实施形式按照本发明也设定，加强件108的材料如此在机械上稳定地设定，使得这些轴向拉力由加强件108吸收。
[0024]图2和图3示意地示出按照两个实施变型的按照本发明的磁阀113的磁分隔的一部分。
[0025]图2示意地示出按照也在图1中示出的本发明的第一实施变型的磁阀113的一部分，其中薄壁区域110形成套筒105中的环形槽。这表示，套筒105沿轴向具有例如恒定的内径并且沿同样的轴向在薄壁区域110的区域中具有比沿轴向在薄壁区域110之前和之后更小的外径，其中特别是设定，(外部的)直径变化借助于斜区域110’逐渐地实现。对此备选地然而按照另一(同样未示出的)实施形式按照本发明也设定，(外部的)直径变化大约无过渡地实现(也就是说出现直径跳变)。
[0026]图3示意地示出按照本发明的第二实施变型的磁阀113的一部分，其中薄壁区域110没有形成套筒105中的环形槽，而是由此形成，即设有在薄壁区域110的端部的区域中的套筒105的内直径或外直径的变化。这表示，套筒105的内直径沿轴向在薄壁区域110的一个端部上变化，而套筒105的外直径沿轴向在薄壁区域110的对置的端部上变化，其中在该直径变化中或者可以实现逐渐的直径变化(沿轴向)或者实现阶梯形的直径变化。在图3的示出的例子中示例性地示出在外直径的变化的情况下(在图的左部分中)逐渐的直径变化并且示例性地示出在内直径的变化的情况下(在图的右部分中)阶梯形的直径变化。该关系按照其他(未示出的)实施变型也可以是相反的，或者可以不仅在内直径变化的情况下而且在外直径变化的情况下不仅设有逐渐的直径变化或阶梯形的直径变化。
[0027]按照本发明，在所有实施形式中设定，借助于熔池喷射方法或借助于冷气体喷射方法施加加强件108。在熔池喷射方法中加热加强件108的待施加的材料并且施加到待涂层的表面上，也就是套筒105的外表面。在冷气体喷射方法中大幅加速待施加的材料的未熔化或未加热的颗粒并且施加到待涂层的表面上。在两种情况下，导致在套筒105的薄壁区域110中加强件的机械稳定的层。该冷气体喷射方法也以Linde公司的名称Flamecon已知。溶池喷射方法也以名称MID (Molded Interconnect Devices)已知。
【权利要求】
1.用于制造磁阀(113)、特别是燃料喷射阀的方法，所述磁阀包括:套筒(105)、沿径向在所述套筒(105)之下设置的并且可移动引导的阀针、沿径向在所述套筒(105)之外设置的电磁线圈(103)、沿径向在所述套筒(105)内设置的磁芯(111)、沿径向在所述套筒(105)内与所述磁芯(111)轴向对置设置的衔铁(106)，其中所述衔铁(106)设置在所述阀针上，其中所述套筒(105)在一个在所述衔铁(106)与所述电磁线圈(103)之间设置的薄壁区域(110)中具有小的壁厚，其中所述薄壁区域(110)借助于用于吸收径向力的加强件(108)加强，其特征在于，所述方法具有一个方法步骤，其中在所述方法步骤期间将所述加强件(108)沿径向在所述套筒(105)之外在所述薄壁区域(110)中借助于熔池喷射方法或借助于冷气体喷射方法施加到所述套筒(105)上。
2.根据权利要求1所述的用于制造磁阀(113)的方法，其特征在于，作为所述加强件(108)的材料使用具有大于500°C的熔点的材料、优选具有大于1000°C的熔点的材料、特别优选地具有大于1300°C的熔点的材料。
3.根据上述权利要求之一所述的用于制造磁阀(113)的方法，其特征在于，所述加强件(108)的材料是镍铬合金、特别是镍铬铁合金或者特种钢合金。
4.根据上述权利要求之一所述的用于制造磁阀(113)的方法，其特征在于，所述加强件(108)的材料构成奥氏体结晶结构。
5.根据上述权利要求之一所述的用于制造磁阀(113)的方法，其特征在于，所述方法具有另一方法步骤，其中在所述另一方法步骤期间并且在时间上在所述第一方法步骤之后机械地加工所述薄壁区域(110)的径向位于内部的表面。
6.根据上述权利要求之一所述的用于制造磁阀(113)的方法，其特征在于，所述薄壁区域(110)构成在所述套筒(105)的环形槽(110)的区域中。
7.根据按照上述权利要求之一所述的方法制造的磁阀(113)。
8.根据权利要求7所述的磁阀(113)，其特征在于，所述套筒(105)在所述薄壁区域(110)中具有ΙΟΟμπι至800μπκ优选ΙΟΟμπι至300μπι的壁厚。
【文档编号】H01F7/08GK103890871SQ201280050620
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】J·格拉纳, M·迈尔, N·豪特曼, R·狄克曼 申请人:罗伯特·博世有限公司