EP0865573B1 - Ventilnadel für ein einspritzventil - Google Patents

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EP0865573B1
EP0865573B1 EP97939954A EP97939954A EP0865573B1 EP 0865573 B1 EP0865573 B1 EP 0865573B1 EP 97939954 A EP97939954 A EP 97939954A EP 97939954 A EP97939954 A EP 97939954A EP 0865573 B1 EP0865573 B1 EP 0865573B1
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EP
European Patent Office
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valve
connecting part
closing element
opening
valve closing
Prior art date
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EP97939954A
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Ferdinand Reiter
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2200/306—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using mechanical means

Definitions

  • the invention is based on a valve needle for Injection valve according to the type of the main claim.
  • a valve needle for a Electromagnetically actuated valve known from a Armature, a valve closing member and the armature with the z.
  • the single ones Sections represent separately manufactured sections Items that are only by means of joining processes, e.g. B. by Laser welding, can be connected to each other.
  • the anchor encompasses the connecting tube completely radially and at least partially axially, since the connecting tube in one through the longitudinal opening of the anchor is attached.
  • the Connecting tube itself also has a continuous inner Longitudinal opening in which fuel towards Valve closing member can flow, which is then close to the Valve closing member through in the wall of the Connecting pipe inserted, radially extending Cross openings emerges.
  • the fuel flow therefore takes place first inside the valve needle and leaves the First push the valve needle towards the valve seat.
  • a cup-shaped anchor is included firmly with an elongated, rod-shaped, metallic Connection part connected at its downstream end immediately a spherical segment Valve closing section is formed. From the bottom part of the a connection piece runs out of the cup-shaped anchor, which has an inner opening. The inner opening is with several axially successive grooves provided so that areas larger and smaller diameter in the opening. The connecting part projects with its valve closing section opposite end, which is also grooved, into the Opening the connector into it, causing both metal components are positively connected are.
  • From DE-OS 195 03 224 is also already one three-part valve needle for electromagnetically actuated Injectors known from a tubular armature, a sleeve-shaped connecting part and a spherical one Valve closing body is formed. That from a plastic manufactured connecting part engages on the outer circumference the anchor locking elements for firmly connecting the anchor and Connecting part. The downstream end of the Connecting part has a dome-shaped recess, in which the spherical valve closing body snapped or clipped. The lower part of the recess is thereby so elastic that it is when the Valve closing body expands to then the Close the valve closing body tightly.
  • valve needle according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that they are based on particularly simple and inexpensive way can be produced. Every single component of the valve needle, namely an anchor, a valve closing element and a Anchor connecting to the valve closing element Connection part, due to the very simple Contouring is produced particularly inexpensively and to be edited.
  • the one made of plastic Connection part ensures a metal Valve needles lower weight of the valve needle. Especially with Injectors with a wide upstream spray point, at which use relatively elongated valve needles, can by such a design of the connecting part still achieved very good dynamic valve properties become. The damping properties of the plastic ensure also for reduced noise.
  • connection part and the valve closing element only one small outer diameter, so that an injection valve with Such a valve needle can be made very slim can.
  • the form-fitting designed according to the invention Connection of connecting part and valve closing element is particularly easy to achieve and still very safe. On Loosen the connection during the axial movement of the Valve needle inside the injection valve is with this Connection technology completely excluded.
  • FIG. 1 shows it Injection valve with a valve needle according to the invention
  • Figure 1a shows a section of Figure 1 in the area of a Guide disc for the valve needle
  • Figure 2 a Valve needle in a changed scale.
  • the valve shown for example in Figure 1 in the Form of an electromagnetically actuated injection valve for fuel injection systems of mixture compression, spark-ignited internal combustion engines has one of one Solenoid 1 surrounded, as a fuel inlet port serving tubular core 2 as a so-called inner pole.
  • On Coil body 3 receives a winding of the magnet coil 1 and in connection with the core 2 enables a special compact design of the injection valve in the area of Solenoid coil 1.
  • a valve longitudinal axis 10 With a lower core end 9 of the core 2 is concentric a valve longitudinal axis 10 tightly a tubular, metallic Connecting part 12 connected for example by welding and partially surrounds the core end 9 axially.
  • a tubular, metallic Connecting part 12 Starting from lower end of the connecting part 12 extends elongated, thin-walled, sleeve-shaped Valve seat support 16, which is tight and firm with the Connecting part 12 is connected and by its relative large axial extent a clearly superior Spray point. That shows near the core end 9 Connecting part 12 has a magnetic throttle point 13, which is characterized by a much smaller wall thickness than that Wall thicknesses of the other sections of the connecting part 12 distinguished. On commonly used non-magnetic Intermediate parts can thus be dispensed with.
  • a longitudinal opening 17 which is concentric with the Longitudinal valve axis 10 is formed and on the wall thereof optionally insertable, also elongated, sleeve-shaped insulation element 18 fits tightly.
  • the Insulating element 18 made of plastic extends over the most of the axial extent of the connecting part 12 and the valve seat support 16 between a cup-shaped Armature 20 and a valve seat body 21.
  • the insulation element 18 which is mainly is used for thermal insulation in the valve seat support 16th z. B. firmly pressed.
  • the sleeve-shaped Insulating element 18 In the sleeve-shaped Insulating element 18 is in turn an inner, concentric longitudinal opening 19 extending to the longitudinal axis 10 of the valve intended.
  • the longitudinal opening 19 In the longitudinal opening 19 is one Solid valve needle 22 according to the invention arranged at its downstream end a z. B. has cylindrical valve closing element 23.
  • the entire valve needle 22 is from the armature 20, the Valve closing element 23 and an armature 20 and that Valve closing element 23 connecting, elongated, rod-shaped connecting part 24 is formed.
  • Executable valve seat support 16 encloses next to the lower one End of the connecting part 12 also at his opposite end of the valve seat body 21 and one spray plate 25 attached to it. With the elongated Formation of the valve seat support 16 becomes the spray point of the injection valve upstream or far ahead.
  • injectors in Internal combustion engines mean that the injector with its downstream end and thus with its metering and Spray area clearly extends into the intake pipe. As a result, targeted spraying on or several inlet valves a wall wetting of the intake pipe largely avoided and, as a result, exhaust emissions the internal combustion engine can be reduced.
  • the injection valve is actuated in a known manner Way, in the injector shown in Figure 1 electromagnetically.
  • the electromagnetic circuit with the magnetic coil 1, the core 2 and the anchor 20.
  • the cup-shaped anchor 20, for example is with the end 28 facing away from the valve closing element 23 of the connecting part 24 firmly connected to the core 2 aligned.
  • In the downstream core 2 opposite end of the valve seat support 16 is in the Longitudinal opening 17 of the z.
  • the Spray face plate 25 facing away from end face 32 of the Valve seat body 21 attached guide plate 33.
  • the Armature 20 is in the connecting part during the axial movement 12 especially in the area of the magnetic throttle point 13 guided.
  • the largely cylindrical, facing the valve seat 31 having a contour of a spherical section Valve closing element 23 interacts with the Flow direction frustoconical valve seat 31 of the valve seat body 21 together.
  • the Guide disc 33 facing away from the front Valve seat body 21 with the z.
  • the spray hole disc 25 has at least one, for example four through Eroding, punching or etching molded injection orifices.
  • a holding edge of the spray plate 25 is conical bent outside so that this at the through the longitudinal opening 17 certain inner wall of the valve seat support 16 is present, with a radial pressure.
  • the Spray plate 25 is with the wall of Valve seat support 16 tight, for example by welding connected.
  • the insertion depth of the valve seat body 21 determines the Size of the stroke of the valve needle 22.
  • the one is End position of the valve needle 22 when not energized Solenoid 1 by the valve closing element 23 fixed to valve seat 31 while the other End position of the valve needle 22 when the solenoid coil 1 is excited results from the installation of the armature 20 at the core end 9.
  • the Magnetic coil 1 is of at least one, for example as Bracket trained and as a ferromagnetic element serving guide element 38 surrounding the solenoid 1 in At least partially surrounds the circumferential direction.
  • the Injector is outside of valve seat carrier 16 largely enclosed with a plastic extrusion 40, to which, for example, an injected electric Connector 41 belongs.
  • FIG. 1a shows a section of that in FIG. 1 Injection valve shown in the region of the guide disk 33 shown enlarged.
  • the guide disc 33 is used radial guidance of the valve needle 22 during its axial Movement in the longitudinal opening 17 or 19 to avoid excessive wear on valve seat 31 and asymmetrical Flow conditions between the valve seat 31 and the Spray orifices in the spray plate 25.
  • a central one Through hole 43 is provided, which is a slightly larger Diameter as the outside diameter of the Has valve closing element 23 of the valve needle 22. This Dimensional differences lead to a minimal play of approx. 10 ⁇ m.
  • Outside of the through hole 43 are in the Guide disk 33 introduced a plurality of passage openings 44, an unimpeded flow against the valve seat 31st to guarantee.
  • the passage openings 44 can also be so small (z. B. ⁇ 60 microns) that they are also a Exercise filter function.
  • FIG. 2 shows the anchor 20, connecting part 24 and Valve closing element 23 composite valve needle 22 in different scale as a single component.
  • the cup-shaped anchor 20 has an axially extending, circumferential jacket part 46 as well as a perpendicular to the valve longitudinal axis 2, flat bottom part 47.
  • In the bottom part 47 of the armature 20th are at least one, e.g. B. three or four Through openings 48 provided by the fuel in Flow through to the valve seat 31.
  • the fluid, especially a fuel flows downstream of the Through openings 48 on the outer circumference of the Connecting part 24 along in the longitudinal opening 19.
  • a central opening 49 is formed in the base part 47, through which the connecting part 24 with its end 28 extends through.
  • the one from a soft magnetic Material executed anchor 20 is at its Valve closing element 23 facing away from the top, as a stop serving end face 50 or on the outer circumference of the Jacket part 46 surface-treated and wear-resistant trained, e.g. B. chrome-plated.
  • the connecting part 24 has at its upper, with the Anchor 20 connected end 28 a z.
  • the annular groove 52 has a axial extension, which is approximately the thickness of the bottom part 47 corresponds to the armature 20, since the bottom part 47 is form-fitting engages in the annular groove 52, so that the diameter of the Groove bottom of the annular groove 52 and the diameter of the opening 49 of the anchor 20 are the same size.
  • the end 28 of Connection part 24 is designed such that it is a short Piece still protrudes into the interior of the armature 20.
  • the connecting part 24 consists of a Plastic, the production for example by means of Injection molding takes place. The insertion of the connecting part 24 takes place in the opening 49 of the armature 20, for example by pressing, pressing or in a hot riveting process.
  • the opening 57 has its axial Extending several orbiting, successive, however each have spaced apart grooves 58. So that the opening 57 is alternating with several axially successive areas larger and smaller Designed diameter.
  • valve closing element 23 its upper, engaging in the connecting part 24 Section 59 with a negative structure for opening 57 is trained, so areas larger and smaller Has alternating diameter, is a dimensionally accurate, Secure positive locking of the valve closing element 23 guaranteed in the opening 57.
  • Section 59 of the valve closing element 23 ends the armature 20 turned away from a lower paragraph 60, from which the Valve closing element 23 downstream with a larger one Diameter than that of the section 59 is formed and the z. B. on the lower end face 61 of the connecting part 24 is present.
  • the one following downstream of paragraph 60 very much exactly manufactured area of the z. B. stainless, hardened steel existing valve closing element 23, as already mentioned, in the through hole 43 of the Guide disc 33 out.
  • this downstream of the Paragraph 60 area has the Valve closing element 23, for example, a smaller one Outside diameter as the connecting part 24 over the largest Part of its axial extension.
  • valve closing element 23 and connecting part 24 are, for example, by pressing or pushing the valve closing element 23 into the opening 57 reached.
  • the valve closing element 23 can, however also directly in the plastic injection molding process for the production of Connection part 24 are overmolded as an insert.
  • a snap-in of the valve closing element 23 conceivable, the areas of smaller diameter of Opening 57 e.g. are beveled so that there are several sawtooth-like sections successively in the Opening 57 result.
  • Another way of bringing in the valve closing element 23 is that Valve closing element 23 is heated and into opening 57 is sunk.
  • the valve closing element 23 be exposed to ultrasound, causing heating occurs so that the plastic of the connecting part 24 is close the opening 57 when the valve closing element 23 is inserted is partially melted. After cooling, there is one positive connection.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Ventilnadel für ein Einspriczventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 40 OB 675 ist bereits eine Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, die aus einem Anker, einem Ventilschließglied und einem den Anker mit dem z. B. kugelförmigen Ventilschließglied verbindenden hülsenförmigen Verbindungsrohr besteht. Die einzelnen Abschnitte stellen getrennt voneinander gefertigte Einzelteile dar, die erst mittels Fügeverfahren, z. B. durch Laserschweißen, miteinander verbunden werden. Der Anker umgreift dabei das Verbindungsrohr vollständig radial und zumindest teilweise axial, da das Verbindungsrohr in einer durchgehenden Längsöffnung des Ankers befestigt ist. Das Verbindungsrohr weist selbst auch eine durchgehende innere Längsöffnung auf, in der Brennstoff in Richtung zum Ventilschließglied strömen kann, der dann nahe des Ventilschließglieds durch in der Wandung des Verbindungsrohrs eingebrachte, radial verlaufende Queröffnungen austritt. Der Brennstofffluß erfolgt also zuerst im Inneren der Ventilnadel und verläßt die Ventilnadel erst zum Ventilsitz hin.
Bekannt ist des weiteren aus der US-PS 4,610,080 eine Ventilnadel in einem Brennstoffeinspritzventil, die zweiteilig ausgeführt ist. Ein topfförmiger Anker ist dabei fest mit einem langgestreckten, stangenförmigen, metallenen Verbindungsteil verbunden, an dessen stromabwärtigen Ende unmittelbar ein kugelabschnittförmiger Ventilschließabschnitt ausgeformt ist. Aus dem Bodenteil des topfförmigen Ankers heraus verläuft ein Verbindungsstutzen, der eine innere Öffnung aufweist. Die innere Öffnung ist mit mehreren, axial mit Abstand aufeinanderfolgenden Rillen versehen, so daß sich hintereinander Bereiche größeren und kleineren Durchmessers in der Öffnung ergeben. Das Verbindungsteil ragt mit seinem dem Ventilschließabschnitt gegenüberliegenden Ende, das ebenfalls gerillt ist, in die Öffnung des Verbindungsstutzens hinein, wodurch beide metallenen Bauteile formschlüssig miteinander verbunden sind.
Aus der DE-OS 195 03 224 ist außerdem bereits eine dreiteilige Ventilnadel für elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile bekannt, die von einem rohrförmigen Anker, einem hülsenförmigen Verbindungsteil und einem kugelförmigen Ventilschließkörper gebildet wird. Das aus einem Kunststoff gefertigte Verbindungsteil hintergreift am äußeren Umfang des Ankers Rastelemente zum festen Verbinden von Anker und Verbindungsteil. Das stromabwärtige Ende des Verbindungsteils weist eine kalottenförmige Ausnehmung auf, in der der kugelförmige Ventilschließkörper eingeschnappt oder eingeklipst ist. Der untere Teil der Ausnehmung ist dabei so elastisch, daß er sich beim Eindrücken des Ventilschließkörpers aufweitet, um anschließend den Ventilschließkörper eng zu umschließen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ventilnadel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sie auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar ist. Jedes einzelne Bauteil der Ventilnadel, nämlich ein Anker, ein Ventilschließelement und ein den Anker mit dem Ventilschließelement verbindendes Verbindungsteil, kann aufgrund der sehr einfachen Konturgebung besonders kostengünstig hergestellt und bearbeitet werden. Das aus einem Kunststoff ausgebildete Verbindungsteil sorgt für ein gegenüber metallenen Ventilnadeln geringeres Gewicht der Ventilnadel. Gerade bei Einspritzventilen mit weit vorgelagertem Abspritzpunkt, bei denen relativ langgestreckte Ventilnadeln verwendet werden, können durch eine solche Ausbildung des Verbindungsteils immer noch sehr gute dynamische Ventileigenschaften erzielt werden. Die Dämpfungseigenschaften des Kunststoffs sorgen außerdem für eine verminderte Geräuschentwicklung. In vorteilhafter Weise besitzen das erfindungsgemäß ausgeformte Verbindungsteil und das Ventilschließelement einen nur geringen Außendurchmesser, so daß ein Einspritzventil mit einer solchen Ventilnadel sehr schlank ausgeführt werden kann. Die erfindungsgemäß ausgebildete, formschlüssige Verbindung von Verbindungsteil und Ventilschließelement ist besonders einfach erzielbar und trotzdem sehr sicher. Ein Lösen der Verbindung bei der axialen Bewegung der Ventilnadel innerhalb des Einspritzventils ist bei dieser Verbindungstechnik vollständig ausgeschlossen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Ventilnadel möglich.
Einen besonderen Vorteil stellt die Verwendung von kostengünstigem Stangenmaterial für das Verbindungsteil dar, das entsprechend einer gewünschten Ventillänge sehr einfach auf eine exakte Länge für den Einsatz an der Ventilnadel gebracht werden kann. Auf diese Weise sind sehr einfach Ventilnadeln für Einspritzventile, die einen weit vorgesetzten Abspritzpunkt haben, ausformbar. Das massiv aus Kunststoff ausgebildete Verbindungsteil besitzt die Vorteile eines geringen Außendurchmessers, da keine inneren Strömungsöffnungen vorgesehen sind, und einer sich daraus ergebenden geringen Masse. Die sehr schlank ausgeführte Ventilnadel ermöglicht eine besonders schmale Bauweise des Einspritzventils, insbesondere eine Verkleinerung des Ventilsitzkörpers gegenüber bekannten Einspritzventilen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Einspritzventil mit einer erfindungsgemäßen Ventilnadel, Figur 1a einen Ausschnitt aus Figur 1 im Bereich einer Führungsscheibe für die Ventilnadel und Figur 2 eine Ventilnadel in geändertem Maßstab.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte Ventil in der Form eines elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden rohrförmigen Kern 2 als sogenannten Innenpol. Ein Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges, metallenes Verbindungsteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und umgibt das Kernende 9 teilweise axial. Ausgehend vom unteren Ende des Verbindungsteils 12 erstreckt sich ein langgestreckter, dünnwandiger, hülsenförmiger Ventilsitzträger 16, der dicht und fest mit dem Verbindungsteil 12 verbunden ist und durch seine relativ große axiale Erstreckung einen deutlich vorgesetzten Abspritzpunkt besitzt. Nahe des Kernendes 9 weist das Verbindungsteil 12 eine magnetische Drosselstelle 13 auf, die sich durch eine wesentlich geringere Wandstärke als die Wandstärken der anderen Abschnitte des Verbindungsteils 12 auszeichnet. Auf üblicherweise verwendete nichtmagnetische Zwischenteile kann somit verzichtet werden.
In dem ebenfalls als Verbindungsteil dienenden und eine dünnwandige Hülse darstellenden Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsöffnung 17, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist und an deren Wandung ein optional einbringbares, ebenfalls langgestrecktes, hülsenförmiges Isolierungselement 18 eng anliegt. Das Isolierungselement 18 aus Kunststoff erstreckt sich über den größten Teil der axialen Erstreckung des Verbindungsteils 12 und des Ventilsitzträgers 16 zwischen einem topfförmigen Anker 20 und einem Ventilsitzkörper 21. Mittels einer Preßpassung ist das Isolierungselement 18, das hauptsächlich der thermischen Isolierung dient, in dem Ventilsitzträger 16 z. B. fest eingepreßt. In dem hülsenförmigen Isolierungselement 18 ist wiederum eine innere, konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Längsöffnung 19 vorgesehen. In der Längsöffnung 19 ist eine erfindungsgemäße, massiv ausgebildete Ventilnadel 22 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende ein z. B. zylinderförmiges Ventilschließelement 23 aufweist. Die gesamte Ventilnadel 22 wird von dem Anker 20, dem Ventilschließelement 23 und einem den Anker 20 und das Ventilschließelement 23 verbindenden, langgestreckten, stangenförmigen Verbindungsteil 24 gebildet.
Der z. B. aus nichtmagnetischem Stahl bestehende, jedoch auch aus einem magnetischen ferritischen Material ausführbare Ventilsitzträger 16 umschließt neben dem unteren Ende des Verbindungsteils 12 auch an seinem gegenüberliegenden Ende den Ventilsitzkörper 21 und eine an ihm befestigte Spritzlochscheibe 25. Mit der langgestreckten Ausbildung des Ventilsitzträgers 16 wird der Abspritzpunkt des Einspritzventils weit vorgelagert bzw. vorgesetzt. Bei üblichen Einbaulagen von Einspritzventilen in Brennkraftmaschinen bedeutet dies, daß das Einspritzventil mit seinem stromabwärtigen Ende und damit mit seinem Zumeß- und Abspritzbereich deutlich in das Ansaugrohr hineinreicht. Hierdurch kann durch das gezielte Abspritzen auf ein oder mehrere Einlaßventile eine Wandbenetzung des Ansaugrohrs weitgehend vermieden und als Folge daraus die Abgasemission der Brennkraftmaschine reduziert werden.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, bei dem in Figur 1 dargestellten Einspritzventil elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 22 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 26 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und dem Anker 20. Der beispielsweise topfförmige Anker 20 ist mit dem dem Ventilschließelement 23 abgewandten Ende 28 des Verbindungsteils 24 fest verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsöffnung 17 der z. B. zylinderförmige Ventilsitzkörper 21, der einen festen Ventilsitz 31 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließelements 23 während der Axialbewegung der Ventilnadel 22 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine z. B. an einer oberen, der Spritzlochscheibe 25 abgewandten Stirnseite 32 des Ventilsitzkörpers 21 befestigte Führungsscheibe 33. Der Anker 20 wird während der Axialbewegung im Verbindungsteil 12 besonders im Bereich der magnetischen Drosselstelle 13 geführt. Am äußeren Umfang des Ankers 20 kann dafür z. B. eine besonders ausgebildete Führungsfläche vorgesehen sein. Das weitgehend zylinderförmige, dem Ventilsitz 31 zugewandt eine Kontur eines Kugelabschnitts aufweisende Ventilschließelement 23 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz 31 des Ventilsitzkörpers 21 zusammen. An seiner der Führungsscheibe 33 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 21 mit der z. B. topfförmigen Spritzlochscheibe 25 fest verbunden. Die Spritzlochscheibe 25 besitzt wenigstens eine, beispielsweise vier durch Erodieren, Stanzen oder Ätzen ausgeformte Abspritzöffnungen. Ein Halterand der Spritzlochscheibe 25 ist konisch nach außen gebogen, so daß dieser an der durch die Längsöffnung 17 bestimmten inneren Wandung des Ventilsitzträgers 16 anliegt, wobei eine radiale Pressung vorliegt. Die Spritzlochscheibe 25 ist mit der Wandung des Ventilsitzträgers 16 beispielsweise durch Schweißen dicht verbunden.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 21 bestimmt die Größe des Hubs der Ventilnadel 22. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 22 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließelements 23 am Ventilsitz 31 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 22 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 20 am Kernende 9 ergibt. Die Magnetspule 1 ist von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten und als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 38 umgeben, das die Magnetspule 1 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgibt. Das Einspritzventil ist außerhalb des Ventilsitzträgers 16 weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 40 umschlossen, zu der beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 41 gehört.
In der Figur 1a ist ein Ausschnitt aus dem in der Figur 1 gezeigten Einspritzventil im Bereich der Führungsscheibe 33 vergrößert dargestellt. Die Führungsscheibe 33 dient der radialen Führung der Ventilnadel 22 während ihrer axialen Bewegung in der Längsöffnung 17 bzw. 19 zur Vermeidung von zu hohem Verschleiß am Ventilsitz 31 und von asymmetrischen Strömungsverhältnissen zwischen dem Ventilsitz 31 und den Abspritzöffnungen in der Spritzlochscheibe 25. In der kreisförmigen Führungsscheibe 33 ist ein zentrales Durchgangsloch 43 vorgesehen, das einen geringfügig größeren Durchmesser als den Außendurchmesser des Ventilschließelements 23 der Ventilnadel 22 besitzt. Diese Maßunterschiede führen zu einem minimalen Spiel von ca. 10 µm. Außerhalb des Durchgangslochs 43 sind in der Führungsscheibe 33 mehrere Durchlaßöffnungen 44 eingebracht, die ein ungehindertes Anströmen des Ventilsitzes 31 garantieren. Die Durchlaßöffnungen 44 können auch so klein (z. B. < 60 µm) gewählt werden, daß sie auch eine Filterfunktion ausüben.
Die Figur 2 zeigt die aus Anker 20, Verbindungsteil 24 und Ventilschließelement 23 zusammengesetzte Ventilnadel 22 in anderem Maßstab als einzelnes Bauteil. Der topfförmige Anker 20 weist ein axial verlaufendes, umlaufendes Mantelteil 46 sowie ein senkrecht zur Ventillängsachse 2 liegendes, flaches Bodenteil 47 auf. In dem Bodenteil 47 des Ankers 20 sind wenigstens eine, z. B. drei oder vier Durchgangsöffnungen 48 vorgesehen, die vom Brennstoff in Richtung zum Ventilsitz 31 durchströmt werden. Das Fluid, insbesondere ein Brennstoff, strömt stromabwärts der Durchgangsöffnungen 48 am äußeren Umfang des Verbindungsteils 24 entlang in der Längsöffnung 19. Außerdem ist im Bodenteil 47 eine zentrale Öffnung 49 ausgeformt, durch die sich das Verbindungsteil 24 mit seinem Ende 28 hindurch erstreckt. Der aus einem weichmagnetischen Werkstoff ausgeführte Anker 20 ist an seiner dem Ventilschließelement 23 abgewandten oberen, als Anschlag dienenden Stirnfläche 50 bzw. am äußeren Umfang des Mantelteils 46 oberflächenbehandelt und verschleißfest ausgebildet, z. B. verchromt.
Das Verbindungsteil 24 besitzt an seinem oberen, mit dem Anker 20 verbundenen Ende 28 eine z. B. umlaufende Ringnut 52, wobei der Nutgrund der Ringnut 52 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als die unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts der Ringnut 52 folgenden Bereiche des stangenförmigen Verbindungsteils 24. Die Ringnut 52 hat eine axiale Erstreckung, die ungefähr der Dicke des Bodenteils 47 des Ankers 20 entspricht, da das Bodenteil 47 formschlüssig in die Ringnut 52 eingreift, so daß auch der Durchmesser des Nutgrundes der Ringnut 52 und der Durchmesser der Öffnung 49 des Ankers 20 gleich groß sind. Das Ende 28 des Verbindungsteils 24 ist derart ausgeführt, daß es ein kurzes Stück noch in das Innere des Ankers 20 hineinragt. In die auf einer inneren Stirnseite 53 des Bodenteils 47 außerhalb der zentralen Öffnung 49 aufliegende Rückstellfeder 26 ragt das Ende 28 des Verbindungsteils 24 hinein, das somit für eine Zentrierung der Rückstellfeder 26 sorgt. Das von der Rückstellfeder 26 teilweise umgebene Ende 28 des Verbindungsteils 24 besitzt an seinem Abschluß z. B. eine umlaufende Fase 54. Das Verbindungsteil 24 besteht aus einem Kunststoff, wobei die Herstellung beispielsweise mittels Spritzgießens erfolgt. Das Einbringen des Verbindungsteils 24 in die Öffnung 49 des Ankers 20 erfolgt beispielsweise durch Einpressen, Eindrücken oder in einem Warmnietvorgang.
An seinem dem Anker 20 abgewandten, unteren Ende 56 besitzt das Verbindungsteil 24 eine innere, konzentrisch zur Ventillängsachse 10 bzw. zur Längsachse der Ventilnadel 22 verlaufende, sacklochähnliche, einen Grund aufweisende Öffnung 57, in die das bolzenartige Ventilschließelement 23 eingepaßt ist. Eine feste und formschlüssige Verbindung von Verbindungsteil 24 und Ventilschließelement 23 wird dadurch erreicht, daß das Ventilschließelement 23 in die Öffnung 57 eingedrückt wird. Die Öffnung 57 weist über ihre axiale Erstreckung mehrere umlaufende, aufeinanderfolgende, jedoch jeweils einen Abstand zueinander besitzende Rillen 58 auf. Damit ist die Öffnung 57 abwechselnd mit mehreren axial aufeinanderfolgenden Bereichen größeren und kleineren Durchmessers ausgestaltet. Da das Ventilschließelement 23 an seinem oberen, in das Verbindungsteil 24 eingreifenden Abschnitt 59 mit einer Negativstruktur zur Öffnung 57 ausgebildet ist, also ebenso Bereiche größeren und kleineren Durchmessers alternierend aufweist, ist ein maßgenaues, sicheres formschlüssiges Einrasten des Ventilschließelements 23 in der Öffnung 57 garantiert.
Der formschlüssig im Verbindungsteil 24 eingebettete Abschnitt 59 des Ventilschließelements 23 endet dem Anker 20 abgewandt an einem unteren Absatz 60, von dem aus das Ventilschließelement 23 stromabwärts mit einem größeren Durchmesser als dem des Abschnitts 59 ausgebildet ist und der z. B. an der unteren Stirnseite 61 des Verbindungsteils 24 anliegt. Der stromabwärts des Absatzes 60 folgende, sehr exakt gefertigte Bereich des z. B. aus rostfreiem, gehärtetem Stahl bestehenden Ventilschließelements 23 wird, wie bereits erwähnt, in dem Durchgangsloch 43 der Führungsscheibe 33 geführt. In diesem stromabwärts des Absatzes 60 befindlichen Bereich besitzt das Ventilschließelement 23 beispielsweise einen kleineren Außendurchmesser als das Verbindungsteil 24 über den größten Teil seiner axialen Erstreckung.
Die formschlüssige Verbindung von Ventilschließelement 23 und Verbindungsteil 24 wird beispielsweise durch Einpressen bzw. Eindrücken des Ventilschließelements 23 in die Öffnung 57 erreicht. Das Ventilschließelement 23 kann allerdings auch direkt im Kunststoffspritzgußprozeß zur Herstellung des Verbindungsteils 24 als Einlegeteil umspritzt werden. Des weiteren ist ein Einschnappen des Ventilschließelements 23 denkbar, wobei die Bereiche kleineren Durchmessers der Öffnung 57 z.B. abgeschrägt sind, so daß sich mehrere sägezahnähnliche Abschnitte aufeinanderfolgend in der Öffnung 57 ergeben. Eine weitere Möglichkeit des Einbringens des Ventilschließelements 23 besteht darin, daß das Ventilschließelement 23 erwärmt und in die Öffnung 57 eingesenkt wird. Außerdem kann das Ventilschließelement 23 mit Ultraschall beaufschlagt werden, wodurch eine Erwärmung eintritt, so daß der Kunststoff des Verbindungsteils 24 nahe der Öffnung 57 beim Einschieben des Ventilschließelements 23 partiell aufgeschmolzen wird. Nach dem Erkalten liegt eine formschlüssige Verbindung vor.

Claims (8)

  1. Ventilnadel für ein Einspritzventil, insbesondere für ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, das einen Kern (2), eine Magnetspule (1) und einen festen Ventilsitz (31) hat, mit dem die aus einem Anker (20) und einem metallenen Ventilschließelement (23) bestehende Ventilnadel (22) zusammenwirkt, wobei ein separat von Anker (20) und Ventilschließelement (23) hergestelltes Verbindungsteil (24) als Teil der Ventilnadel (22) vorgesehen ist, das den Anker (20) mit dem Ventilschließelement (23) verbindet, das Verbindungsteil massiv aus einem Kunststoff ausgebildet ist, wobei das Verbindungsteil (24) ausgehend von seiner unteren Stirnseite (61) eine in Richtung zum Anker (20) hin verlaufende und einen Grund aufweisende Öffnung (57) hat, die wenigstens zwei abwechselnd aufeinanderfolgende Bereiche größeren und kleineren Durchmessers aufweist und in die das Ventilschließelement (23) mit einem Abschnitt (59) formschlüssig eingreift.
  2. Ventilnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließelement (23) bolzenartig ausgeführt ist.
  3. Ventilnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Öffnung (57) des Verbindungsteils (24) eingreifende Abschnitt (59) des Ventilschließelements (23) mit wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Bereichen unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet ist.
  4. Ventilnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche größeren Durchmessers in der Öffnung (57) des Verbindungsteiles (24) umlaufende Rillen (58) sind.
  5. Ventilnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließelement (23) einen Absatz (60) an seinem äußeren Umfang besitzt, mit dem das Ventilschließelement (23) an der unteren Stirnseite (61) des Verbindungsteils (24) anliegt, wobei der vom Absatz (60) ausgehend in die Öffnung (57) ragende Abschnitt (59) kleinere Durchmesser hat als der außerhalb der Öffnung (57) liegende Teil des Ventilschließelements (23).
  6. Ventilnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (24) stangenförmig massiv aus Kunststoff ausgeformt ist.
  7. Ventilnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) topfförmig mit einem Mantelteil (46) und einem Bodenteil (47) ausgebildet ist, wobei in dem Bodenteil (47) wenigstens eine Durchgangsöffnung (48) für ein Fluid sowie eine Öffnung (49), durch die sich das Verbindungsteil (24) hindurch erstreckt, vorgesehen sind.
  8. Ventilnadel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des dem Anker (20) zugewandten Endes (28) des Verbindungsteils (24) eine umlaufende Ringnut (52) eingebracht ist, in die das Bodenteil (47) des Ankers (20) mit der Wandung der Öffnung (49) formschlüssig eingreift.
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