專(zhuān)利名稱(chēng)：殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由因瓦合金(Invar-Legierung)制成的殼體、一種用于具有殼體的噴射閥的伺服驅(qū)動(dòng)和一種噴射閥。
背景技術(shù)：
關(guān)于因瓦合金可以理解為一族合金和復(fù)合物，它們具有這種特性，在一定的溫度下具有非常小的正的或部分負(fù)的熱膨脹系數(shù)。該名稱(chēng)由基于溫度變化的膨脹不變性得出。因瓦具有高的機(jī)械強(qiáng)度并且可以焊接。一種經(jīng)常使用的因瓦合金是FeNi合金，它具有36％的鎳含量。通過(guò)具有5％鈷的合金可以使熱膨脹系數(shù)繼續(xù)降低。此外已知許多其它的合金，其中產(chǎn)生因瓦效應(yīng)。
在DE 195 40 155 A1和在DE 101 49 915 A1中公開(kāi)了已知的用于由一種因瓦合金制成的殼體的裝置。
DE 195 40 155 A1示出用于噴嘴的伺服閥，具有由一種因瓦合金制成的殼體，具有用于壓電促動(dòng)器的空隙，它具有與因瓦合金接近相同的熱膨脹系數(shù)，還具有輸入管，它可以通過(guò)一種流體以高壓加載。
DE 101 49 915 A1公開(kāi)了用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射裝置的燃料噴射閥。這個(gè)噴射閥具有補(bǔ)償套，它具有用于容納促動(dòng)器的促動(dòng)器空間和輸入孔，通過(guò)它使燃料輸送到閥密封座。該補(bǔ)償套由一種因瓦合金制成。
由一種因瓦合金制成的殼體，例如用于內(nèi)燃機(jī)噴射閥的伺服驅(qū)動(dòng)的殼體具有優(yōu)點(diǎn)，在溫度變化時(shí)殼體只有微少的長(zhǎng)度變化。位于殼體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)部件和殼體本身沒(méi)有或只要微不足道的長(zhǎng)度變化，因此一般沒(méi)有或只有微不足道的相對(duì)于殼體的應(yīng)力。因?yàn)闅んw通?？偸且獙⒍喾N功能組合到一起，目的是由因瓦合金制成的殼體除了由微少的由于溫度變化引起的長(zhǎng)度變化以外還承擔(dān)其它的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由因瓦合金制成的殼體、一種用于具有殼體的噴射閥的伺服驅(qū)動(dòng)和一種噴射閥，它們能夠以微少數(shù)量的部件實(shí)現(xiàn)可靠且精確的功能。
這個(gè)目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求中給出。
按照本發(fā)明的第一方面的特征是由一種因瓦合金制成的殼體，具有空隙用于容納由一種與因瓦合金不同的材料制成的結(jié)構(gòu)部件，該材料具有與因瓦合金幾乎相同的熱膨脹系數(shù)，還具有空穴，它通過(guò)切削加工方法制成，并且它按照規(guī)定以高壓流體加載。
由用于殼體的因瓦合金的材料數(shù)據(jù)對(duì)于確定的幾何邊緣條件、例如根據(jù)用于容納結(jié)構(gòu)部件的空隙與空穴之間的距離和空穴的開(kāi)孔寬度分別能夠獲得最大壓力，可以以該壓力對(duì)空穴持久運(yùn)行可靠地加載。但是已經(jīng)令人驚奇地證實(shí)，由這種因瓦合金制成的殼體的空穴在相同的幾何邊緣條件下對(duì)于通過(guò)計(jì)算獲得的最大壓力以上的壓力也可以持久可靠地運(yùn)行。在這里高壓可以理解為那個(gè)位于上述通過(guò)計(jì)算獲得的最大壓力以上的壓力。
對(duì)于提高空穴耐壓性的根據(jù)在于，在形成空穴時(shí)通過(guò)切削加工使靠近空穴的殼體壁部位塑性變形，由此在殼體的這個(gè)壁部位建立壓力內(nèi)應(yīng)力。如果一種流體接著以明顯高于通過(guò)計(jì)算獲得的最大壓力的壓力作用于空穴，則在殼體壁部位中的壓力內(nèi)應(yīng)力反作用于流體的壓力作用力。由此能夠使空穴以明顯高于通過(guò)計(jì)算獲得的最大壓力以上的壓力加載。
有利的是，因瓦合金殼體具有非常微小的熱膨脹系數(shù)并因此可以補(bǔ)償結(jié)構(gòu)部件的熱長(zhǎng)度變化，在唯一的殼體中不僅可以設(shè)置結(jié)構(gòu)部件而且可以設(shè)置具有高壓強(qiáng)度的空穴。另一優(yōu)點(diǎn)是，多功能的殼體可以具有更輕的重量，因?yàn)楸苊馐褂酶郊拥牟考?，例如用于連接多個(gè)殼體部件的部件。
在本發(fā)明的一個(gè)有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中所述因瓦合金在25℃至100℃的溫度區(qū)中具有最大為2*10-6/K的平均熱膨脹系數(shù)。具有這種小熱膨脹系數(shù)的因瓦合金例如是具有約36％鎳含量的FeNi合金，它們是易于提供的并因此在相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)常使用。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中所述空穴具有壁并且一種流體以這樣的壓力至少一次對(duì)于給定的時(shí)間間隔作用于空穴上，該壓力在壁處超過(guò)因瓦合金的屈服極限。通過(guò)這個(gè)措施進(jìn)一步提高空穴的強(qiáng)度。通過(guò)這種壓力的作用使空穴的壁部位塑性變形，并且在壓力作用失去以后壓力內(nèi)應(yīng)力在鄰近空穴壁部位的殼體截段中出現(xiàn)，它們大于所有通過(guò)切削加工由空穴產(chǎn)生的壓力內(nèi)應(yīng)力。特別有利的是，以至少2500巴的壓力至少一次對(duì)于給定的時(shí)間間隔作用于空穴。在這個(gè)壓力下可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)因瓦合金的屈服極限。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中所述切削方法是鉆孔、銑削、磨削或鏜磨。這些方法可以特別方便地用于在殼體中加工空穴。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中所述空穴具有圓柱形橫截面。這使得以圓柱形孔特別簡(jiǎn)單地加工空穴。
按照本發(fā)明的第二方面的特征是用于噴射閥的伺服驅(qū)動(dòng)，它具有殼體，其中空穴為了輸入一種流體可以與一種流體的高壓回路液壓地耦聯(lián)。
在噴射閥的伺服驅(qū)動(dòng)的殼體也設(shè)置有高壓強(qiáng)度的空穴，將因瓦合金用于這種殼體能夠?qū)崿F(xiàn)非常緊湊的伺服驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵摎んw由唯一一種材料制成并因此可以一體地構(gòu)成。由此可以避免加大伺服驅(qū)動(dòng)幾何尺寸的殼體結(jié)構(gòu)，這種殼體由兩個(gè)由可能不同的材料制成的殼體段構(gòu)成，它們要求使用同樣需要空間的連接部件。
通過(guò)使用由因瓦合金制成的在其中設(shè)置具有高壓強(qiáng)度的空穴的殼體，可以進(jìn)一步改進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)與鄰近伺服驅(qū)動(dòng)的噴射閥部件之間的壓力密封性。其原因是，一方面在否則常見(jiàn)的使用由具有不同強(qiáng)度和不同熱膨脹系數(shù)的材料制成的部件時(shí)可能在部件之間產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，它們可能導(dǎo)致整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)對(duì)于鄰近伺服驅(qū)動(dòng)的噴射閥部件的不良適配性。另一方面，因瓦合金對(duì)于一體的殼體是一種相對(duì)良好塑性變形的材料，它能夠?qū)τ卩徑欧?qū)動(dòng)的噴射閥部件實(shí)現(xiàn)良好的殼體適配性。
在本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例中所述所述結(jié)構(gòu)部件是促動(dòng)器。
特別優(yōu)選所述促動(dòng)器是壓電促動(dòng)器。
按照本發(fā)明的第三方面的特征是具有噴嘴組和伺服驅(qū)動(dòng)的噴射閥，其中噴嘴組與伺服驅(qū)動(dòng)相互耦聯(lián)。
通過(guò)由因瓦合金制成的在其中設(shè)置具有高壓強(qiáng)度的空穴的殼體結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)于所期望的噴嘴組的噴嘴針的行程所需的伺服驅(qū)動(dòng)的電能。因此在使用由不同的強(qiáng)度和不同的熱膨脹系數(shù)材料制成的附加部件時(shí)不再這樣不利于加入從伺服驅(qū)動(dòng)到噴嘴針的力流。因此通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)于附加部件的變形性，由于這種變形性將對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)的電能需要更高的費(fèi)用。


下面借助于簡(jiǎn)圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中圖1示出殼體的橫截面，圖2示出具有伺服驅(qū)動(dòng)的噴射閥的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中以示意圖示出殼體18的局部視圖。該殼體18由一種因瓦合金制成。該殼體18具有空隙19，在其中設(shè)置結(jié)構(gòu)部件16。與空隙19間隔距離d設(shè)置空穴24。在這里該空隙19以八邊形示出，但是也可以具有其它任意的形狀。在這里所述空穴24以直徑D的圓形橫截面示出，但是也可以具有其它的橫截面形狀。
圖2示出具有伺服驅(qū)動(dòng)12和噴嘴組14的噴射閥10。該伺服驅(qū)動(dòng)12和噴嘴組14通過(guò)噴嘴夾緊螺母17相互連接。在伺服驅(qū)動(dòng)12中設(shè)置由促動(dòng)器構(gòu)成的結(jié)構(gòu)部件16。該促動(dòng)器尤其可以由具有壓電元件疊摞的壓電促動(dòng)器構(gòu)成并且其軸向膨脹取決于所施加的電壓。該電壓通過(guò)連接套22施加在促動(dòng)器上。該促動(dòng)器與傳遞單元26耦聯(lián)，該傳遞單元設(shè)置在伺服驅(qū)動(dòng)12與噴嘴組14之間。
所述噴射閥10還包括流體接頭20，通過(guò)它使噴射閥10在裝配狀態(tài)與未示出的流體高壓回路耦聯(lián)。
所述噴嘴組14包括具有噴嘴體空隙34的噴嘴體27。在噴嘴體空隙34中設(shè)置噴嘴針28。該噴嘴針28部分地在噴嘴體空隙34中導(dǎo)引。該噴嘴針還通過(guò)噴嘴彈簧36這樣預(yù)緊，由此在沒(méi)有其它作用力作用于噴嘴針28上時(shí)，防止噴嘴針通過(guò)設(shè)置在噴嘴尖端30中的噴嘴32的流體流。
在伺服驅(qū)動(dòng)12的殼體18中設(shè)置空隙19和具有壁25的空穴24。通過(guò)該空穴24可以使來(lái)自高壓回路的流體通過(guò)流體接頭20流到噴嘴組14。在柴油內(nèi)燃機(jī)的情況下流體壓力為2000巴且更高。這種高壓對(duì)殼體18的材料和空穴24的結(jié)構(gòu)提出很高的要求。
所述殼體18由一種具有約36％鎳含量的因瓦合金制成。除了可能還具有鉆的合金成分的FeNi合金以外還可以考慮下列因瓦合金FePt，F(xiàn)ePd，F(xiàn)eMn，CoMn，F(xiàn)eNiPt，F(xiàn)eNiMn，CoMnFe，CrFe，CrMn，CoCr，F(xiàn)eB，F(xiàn)eP，TiFe2，ZrFe2，RECo2(RE＝除銪以外的稀土金屬)，F(xiàn)eC，Dy2(FeCo)17。
在殼體18中通過(guò)鉆孔加入具有直徑為D的圓柱形橫截面的空穴24。
在這里所示的噴射閥10的殼體18中，在殼體的空穴19與空穴24之間的距離d在最小的情況下只約為1.85mm。圓柱形空穴24的直徑D約為2mm。一般在殼體的空穴19與空穴24之間的距離d與圓柱形空穴24的直徑D一樣為1至3mm之間。在這種幾何條件下期望對(duì)于殼體18使用的因瓦合金的材料數(shù)據(jù)，該殼體18可以持久地以直到最大2000巴的壓力加載。但是已經(jīng)令人驚奇地證實(shí)，所述殼體18通過(guò)一種這樣的因瓦合金在這種幾何邊緣條件下也可以對(duì)于遠(yuǎn)高于2000巴的壓力持久可靠地運(yùn)行。其原因在于，對(duì)于通過(guò)鉆孔和其它切削加工如銑削、磨削或鏜磨形成的空穴24使得該空穴24的壁塑性變形，由此在空穴24的壁25中建立壓力內(nèi)應(yīng)力。如果現(xiàn)在接著以明顯高于2000巴的流體壓力作用于空穴24，則在空穴24的壁25中的壓力內(nèi)應(yīng)力反作用于流體的壓力作用力。試驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證在一千萬(wàn)次負(fù)荷變化時(shí)持久強(qiáng)度可以直到2600巴。
通過(guò)使用由一種因瓦合金制成的在其中設(shè)置空穴24的殼體18可以在伺服驅(qū)動(dòng)12與傳遞單元26之間實(shí)現(xiàn)更好的密封性。其原因在于，一方面在否則常見(jiàn)的使用由具有不同強(qiáng)度和不同熱膨脹系數(shù)的材料制成的部件時(shí)可能在部件之間產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，它們可能導(dǎo)致整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)12對(duì)于傳遞單元26的不良適配性。另一方面，因瓦合金對(duì)于一體的殼體18是一種相對(duì)良好塑性變形的材料，它能夠?qū)τ趥鬟f單元26實(shí)現(xiàn)良好的殼體18適配性。
此外通過(guò)一體構(gòu)成的在其中設(shè)置空穴24的殼體18可以降低對(duì)于所期望的噴嘴針28的行程所需的伺服驅(qū)動(dòng)的電能。因此在使用由不同的強(qiáng)度和不同的熱膨脹系數(shù)材料制成的附加部件時(shí)不再這樣不利于加入從伺服驅(qū)動(dòng)12到傳遞單元26的力流。因此通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)于附加部件的變形性，由于這種變形性將對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)的電能需要更高的費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種用于加工由因瓦合金制成的殼體(18)的方法，所述殼體具有空隙(19)，其用于容納由與因瓦合金不同的材料制成的結(jié)構(gòu)部件(16)，所述材料具有與因瓦合金大約相同的熱膨脹系數(shù)，和空穴(24)，其通過(guò)切削方法制成并且可對(duì)其按照規(guī)定加載高壓流體，其特征在于，所述空穴(24)具有壁(25)并且一種流體以一個(gè)這樣的壓力至少一次對(duì)于給定的時(shí)間間隔作用于所述空穴(24)上，使得在所述壁(25)的區(qū)域處超過(guò)所述因瓦合金的屈服極限。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一種流體以至少2500巴的壓力至少一次對(duì)于給定的時(shí)間間隔作用于所述空穴(24)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法加工的殼體(18)。
4.如權(quán)利要求3所述的殼體(18)，其特征在于，所述因瓦合金在25℃至100℃的溫度區(qū)中具有最大為2*10-6/K的平均熱膨脹系數(shù)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的殼體(18)，其特征在于，所述切削方法是鉆孔、銑削、磨削或鏜磨。
6.如權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的殼體(18)，其特征在于，所述空穴(24)具有圓柱形橫截面。
7.用于噴射閥(10)的伺服驅(qū)動(dòng)(12)，其具有如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的殼體(18)，其中空穴(24)為了輸入流體可以與流體的高壓回路液壓地耦聯(lián)。
8.如權(quán)利要求7所述的用于噴射閥(10)的伺服驅(qū)動(dòng)(12)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)部件(16)是促動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求8所述的用于噴射閥(10)的伺服驅(qū)動(dòng)(12)，其特征在于，所述促動(dòng)器是壓電促動(dòng)器。
10.噴射閥，其具有噴嘴組(14)和如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的伺服驅(qū)動(dòng)(12)，其中所述噴嘴組(14)與所述伺服驅(qū)動(dòng)(12)相互耦聯(lián)。
全文摘要
一種由因瓦合金制成的殼體(18)具有空隙(19)，用于容納由與因瓦合金不同的材料制成的結(jié)構(gòu)部件(16)，該材料具有與因瓦合金幾乎相同的熱膨脹系數(shù)。該殼體具有空穴(24)，它通過(guò)切削加工制成，并且它按照規(guī)定以高壓流體加載。
文檔編號(hào)F02M61/08GK1928349SQ20061015169
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者M·克倫伯格 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司