DE102004010289A1

DE102004010289A1 - Fuel injection valve for internal combustion engine, has two bearings that are made from leaf spring unit whose sides are respectively fixed on edge areas of valve body and valve needle, so that bearings are not shifted in axial direction

Info

Publication number: DE102004010289A1
Application number: DE102004010289A
Authority: DE
Inventors: Anh-Tuan Hoang; Martin Buehner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-22

Abstract

The valve has a valve needle (19) that is held in a valve body by two spaced apart bearings (20, 21), such that it executes a lifting motion in the body. Each bearing is made from a leaf spring unit (30) whose one side is fixed on an outer edge area of the valve body and another side is fixed on an inner edge area of the needle, such that the bearing is not shifted in an axial direction.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Bei heute üblicherweise eingesetzten Kraftstoff-Einspritzventilen ist die Ventilnadel in dem aus bautechnischen Gründen relativ langen, hohlzylindrischen Ventilkörper an zwei Lagerstellen geführt. Jede Lagerstelle besteht aus einem Führungsring, der im Ventilkörper festgesetzt ist und die Ventilnadel mit einem Gleitzylinder umschließt. Diese Gleitführungen haben ein unvermeidliches radiales Spiel, sind reibungsbehaftet, was durch Schmutzablagerungen noch verstärkt wird, und unterliegen einem nicht unbeachtlichen Verschleiß. Darüber hinaus müssen bei der Fertigung sehr enge Toleranzen bezüglich des Außendurchmessers der Ventilnadel und des Innendurchmessers des Führungszylinder eingehalten werden.at today usually used fuel injectors is the valve needle in for structural reasons relatively long, hollow cylindrical valve body led to two bearings. each Bearing consists of a guide ring, the in the valve body is fixed and encloses the valve needle with a sliding cylinder. These sliding guides have an inevitable radial play, are frustrated, which is reinforced by dirt deposits, and are not subject to one irrelevant wear. About that have to go out very tight tolerances with regard to the outside diameter during production maintained the valve needle and the inner diameter of the guide cylinder become.

Bei einem bekannten Kraftstoff-Einspritzventil ( DE 199 07 899 A1 ) ist zur Ausbildung der oberen Lagerstelle der Anker des Elektromagneten herangezogen, der im Ventilgehäuse gleitend geführt ist und das obere Ende der Ventilnadel fest aufnimmt.In a known fuel injection valve ( DE 199 07 899 A1 ) is used to form the upper bearing of the armature of the electromagnet, which is slidably guided in the valve housing and the upper end of the valve needle firmly receives.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den Einsatz der Blattfeder-Elemente die Lagerung der Ventilnadel im Ventilkörper verschleißarm, robust gegen Verschmutzung und toleranzunempfindlich ist. Die Reibungsverluste sind stark reduziert, so dass auch der die Ventilnadel betätigende Elektromagnet leistungsärmer und damit baukleiner ausgeführt werden kann. Da die Blattfeder-Elemente als kostengünstige Blechstanzteile oder Blechtiefziehteile mit nur groben Toleranzvorgaben hergestellt werden können, sind die Fertigungskosten gering.The Fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that by the Use of the leaf spring elements the storage of the valve needle in Valve body wear-resistant, robust against pollution and tolerance insensitive. The friction losses are greatly reduced, so that even the valve needle actuated Electromagnet low-power and thus built smaller can be. Since the leaf spring elements as inexpensive sheet metal stampings or Sheet metal parts with only rough tolerance specifications are produced can, the production costs are low.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzventils möglich.By in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified fuel injector possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Blattfeder-Elemente in Axialrichtung vorgespannt. Dadurch wird eine Spielfreiheit der Ventilnadel in Hubrichtung erreicht. Die Vorspannung der beiden Blattfeder-Elemente ist dabei gleichgerichtet. Durch eine geeignete Wahl der Vorspannung der Blattfeder-Elemente kann auch das Öffnungs- oder Schließverhalten des Einspritzventils begünstigt werden.According to one advantageous embodiment of the Invention, the leaf spring elements are biased in the axial direction. As a result, a backlash of the valve needle is achieved in the stroke direction. The bias of the two leaf spring elements is rectified. By a suitable choice of the bias of the leaf spring elements can also be the opening or closing behavior the injection valve favors become.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Blattfeder-Elemente aus dünnem Federblech hergestellt. Beispielhaft beträgt die Materialstärke des Federblechs 0,1 mm bis 0,3 mm. Solche Blattfeder-Elemente sind besonders vorteilhaft für kleine Hübe der Ventilnadel geeignet, die beispielhaft zwischen 30 μm bis 100μm liegen.According to one advantageous embodiment of the Invention, the leaf spring elements are made of thin spring steel. Exemplary the material thickness of the spring plate 0.1 mm to 0.3 mm. Such leaf spring elements are especially advantageous for small strokes the valve needle suitable, which are for example between 30 .mu.m to 100 .mu.m.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The Invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail in the following description. Show it:

1 einen Längsschnitt eines Kraftstoff-Einspritzventils, 1 a longitudinal section of a fuel injection valve,

2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in 1, 2 an enlarged view of the section II in 1 .

3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in 1, 3 an enlarged view of the section III in 1 .

4 eine Draufsicht eines Blattfeder-Elements in 2, 4 a top view of a leaf spring element in 2 .

5 eine Draufsicht eines Blattfeder-Elements in 3, 5 a top view of a leaf spring element in 3 .

6 eine Draufsicht eines Blattfeder-Elements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels, 6 a top view of a leaf spring element according to another embodiment,

7 einen Längsschnitt eines Blattfeder-Elements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 7 a longitudinal section of a leaf spring element according to another embodiment.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Das in 1 im Längsschnitt dargestellte Kraftstoff-Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine weist einen Ventilkörper 11 auf, der mit einem durchmessergrößeren Körperabschnitt in eine Gehäusehülse 12 eines zweiteilig ausgebildeten Ventilgehäuses 13 eingesetzt und in dieser mittels eines Einspannrings 14 festgesetzt ist. Der aus der Gehäusehülse 12 vorstehende, hohlzylindrische Ventilkörper 11 ist an seinem freien, hülsenfernen Ende mit einer Spritzlochscheibe 15 verschlossen, in der mindestens ein Spritzloch 16 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 15 begrenzt eine im Innern des Ventilkörpers 11 ausgebildete Ventilkammer 17, und die Mündung des Spritzlochs 16 in der Ventilkammer 17 ist von einem Ventilsitz 18 umschlossen, mit dem eine Ventilnadel 19 zum Schließen und Freigeben des Spritzlochs 16 zusammenwirkt.This in 1 in longitudinal section shown fuel injection valve for an internal combustion engine has a valve body 11 on, with a larger diameter body portion in a housing sleeve 12 a two-piece valve housing 13 used and in this by means of a clamping ring 14 is fixed. The out of the housing sleeve 12 protruding, hollow cylindrical valve body 11 is at its free, sleeve-distant end with a spray perforated disk 15 closed, in the at least one spray hole 16 is trained. The spray perforated disk 15 limits one inside the valve body 11 trained valve chamber 17 , and the mouth of the injection hole 16 in the valve chamber 17 is from a valve seat 18 enclosed with a valve needle 19 to close and release the spray hole 16 interacts.

Die Ventilnadel 19 ist in zwei Lagerstellen 20, 21 axial verschiebbar im Ventilkörper 11 gehalten, wobei eine obere Lagerstelle 20 am oberen Ende des Ventilkörpers 11 und eine untere Lagerstelle 21 am unteren Ende des Ventilkörpers 11 im Axialabstand von der Spritzlochscheibe 15 vorgesehen ist. Die Ventilnadel 19 wird von einer Ventilschließfeder 22 auf den Ventilsitz 18 zum Schließen des Spritzlochs 16 aufgepresst. Mittels eines Elektromagneten 24 kann die Ventilnadel 19 gegen die Federkraft der Ventilschließfeder 22 vom Ventilsitz 18 abgehoben und damit das Spritzloch 16 zum Ausspritzen von der Ventilkammer 17 über das Innere des hohlen Ventilkörpers 11 zugeführten Kraftstoff freigegeben werden. Der in bekannter Weise aus Anker 23, Joch 25 und Erregerspule 26 bestehende Elektromagnet 24 ist in einer Gehäusehaube 27 des Ventilgehäuses 13 untergebracht, die mit der Gehäusehülse 12, z.B. durch Schweißen fest verbunden ist. In der Gehäusehaube 27 ist ein Zulauf 28 für den Kraftstoff, der einstückig mit dem hohlzylindrischen Joch 25 des Elektromagneten 24 ausgeführt ist, und ein Anschlussstecker 29 zur Bestromung der Erregerspule 26 des Elektromagneten 24 integriert. Der Übersicht halber ist auf die Schraffur der geschnittenen Gehäusehaube 27 verzichtet.The valve needle 19 is in two storage locations 20 . 21 axially displaceable in the valve body 11 held, with an upper bearing point 20 at the upper end of the valve body 11 and a lower depository 21 at the lower end of the valve body 11 at the axial distance from the spray perforated disk 15 is provided. The valve needle 19 is from a valve closing spring 22 on the valve seat 18 to close the spray hole 16 pressed. By means of an electromagnet 24 can the valve needle 19 against the spring force of the valve closing spring 22 from the valve seat 18 lifted and thus the spray hole 16 for ejection from the valve chamber 17 over the inside of the hollow valve body 11 supplied fuel to be released. The anchor in a known manner 23 , Yoke 25 and excitation coil 26 existing electromagnet 24 is in a housing hood 27 of the valve housing 13 housed with the housing sleeve 12 , For example, is firmly connected by welding. In the housing cover 27 is a feed 28 for the fuel, which is integral with the hollow cylindrical yoke 25 of the electromagnet 24 is executed, and a connector 29 for energizing the exciter coil 26 of the electromagnet 24 integrated. The overview is on the hatching of the cut housing cover 27 waived.

Zum Erreichen einer radial spielfreien, reibungsarmen, weitgehend verschleißfreien und verschmutzungsunempfindlichen Hublagerung der Ventilnadel 19 im Ventilkörper 11 ist jede Lagerstelle 20, 21 mittels eines Blattfeder-Elements 30 hergestellt. Wie in der vergrößerten Darstellung der Lagerstellen 20, 21 in 2 und 3 zu sehen ist, ist das Blattfeder-Element 30 einerseits mit einem äußeren Randbereich im Ventilkörper 11 festgespannt und andererseits mit einem inneren Randbereich an der Ventilnadel 19 axial unverschiebbar gehalten. Hierzu ist bei der Lagerstelle 20 in 2 in das in der Gehäusehülse 12 aufgenommene Ende des Ventilkörpers 11 eine ringförmige Aussparung 32 eingearbeitet, deren kreisringförmiger Boden eine Radialschulter 31 zur radial spiellosen Auflage des äußeren Randbereichs des Blattfeder-Elements 30 bildet. In die Aussparung 32 ist ein den äußeren Rand des Blattfeder-Elements 30 auf der Radialschulter 31 festspannender Spannring 33 eingesetzt, der fest mit dem Ventilkörper 11, z.B. durch Schweißen, verbunden ist. Das Blattfeder-Element 30 ist in einer an der Ventilnadel 19 ausgebildeten Ringnut 34 axial spiellos aufgenommen. Hierzu ist beispielsweise das Blattfeder-Element 30 – wie dies in 4 in Draufsicht zu sehen ist – als ebene Scheibe 35 ausgebildet, die die Form einer von zwei parallelen Sehnen beschnittenen Kreisfläche aufweist. Mittig ist in der Scheibe 35 von einer Sehne ausgehend eine Schlitzausnehmung 36 ausgespart. Mit dieser Schlitzausnehmung 36 wird die Scheibe 35 in die Ringnut 34 in der Ventilnadel 19 radial spiellos eingeschoben. In der Scheibe 35 sind noch zwei bogenförmige Aussparungen 37 eingebracht, die einerseits dem Durchfluss von Kraftstoff dienen und andererseits die Federsteifigkeit der Scheibe 35 beeinflussen.To achieve a radial play-free, low-friction, largely wear-free and contamination-insensitive stroke storage of the valve needle 19 in the valve body 11 is every depository 20 . 21 by means of a leaf spring element 30 produced. As in the enlarged view of the bearings 20 . 21 in 2 and 3 can be seen, is the leaf spring element 30 on the one hand with an outer edge region in the valve body 11 tightened and on the other hand with an inner edge region on the valve needle 19 kept axially immovable. For this purpose is at the depository 20 in 2 in the housing sleeve 12 received end of the valve body 11 an annular recess 32 incorporated, whose annular bottom a radial shoulder 31 for radially playless support of the outer edge region of the leaf spring element 30 forms. In the recess 32 is a the outer edge of the leaf spring element 30 on the radial shoulder 31 tightening clamping ring 33 inserted, fixed to the valve body 11 , eg by welding, is connected. The leaf spring element 30 is in one at the valve needle 19 trained annular groove 34 recorded axially without play. For this example, the leaf spring element 30 - like this in 4 can be seen in plan view - as a flat disc 35 formed, which has the shape of a circumference of two parallel tendons truncated circular surface. Center is in the disk 35 Starting from a chord, a slot recess 36 spared. With this slot recess 36 becomes the disc 35 in the ring groove 34 in the valve needle 19 inserted radially without play. In the disk 35 are still two arcuate recesses 37 introduced, on the one hand serve the flow of fuel and on the other hand, the spring stiffness of the disc 35 influence.

Das in der unteren Lagerstelle 21 beispielhaft eingesetzte Blattfeder-Element 30 ist in 5 in Draufsicht dargestellt. Das Blattfeder-Element 30 ist hier als ebene, kreisrunde Scheibe 38 ausgebildet, die ein zentrales Durchtrittsloch 39 für die Ventilnadel 19 trägt. Im Bereich der Lagerstelle 21 ist die Ventilnadel 19 im Durchmesser gestuft, so dass an der Übergangsstelle vom durchmessergrößeren Nadelabschnitt zum durchmesserkleineren Nadelabschnitt eine ringförmige Übergangsschulter 40 entsteht. Der Durchmesser des zentralen Durchtrittslochs 39 ist wenig größer als der Außendurchmesser des durchmesser kleineren Nadelabschnitts bemessen, so dass die mit ihrem durchmesserkleineren Nadelabschnitt durch das Durchtrittsloch 39 in der Scheibe 38 radial spiellos hindurchgeführte Ventilnadel 19 mit der Übergangsschulter 40 den inneren Randbereich der Scheibe 38 übergreift. Wie 3 zeigt, ist die Scheibe 38 in einer im Ventilkörper 11 von unten her eingebrachten Ausnehmung 41 radial spiellos eingelegt und von einem in die Ausnehmung 41 eingesetzten Spannring 42 mit ihren äußeren Randbereich am kreisringförmigen Boden der Ausnehmung 41 festgespannt. Für den Kraftstoffdurchfluss und zur Beeinflussung der Steifigkeit der Scheibe 38 sind in dieser wiederum bogenförmige Aussparungen 43 vorgesehen, die auf einem konzentrischen Teilerkreis voneinander beabstandet angeordnet sind.That in the lower depository 21 example used leaf spring element 30 is in 5 shown in plan view. The leaf spring element 30 is here as a flat, circular disk 38 formed, which is a central passage hole 39 for the valve needle 19 wearing. In the area of the depository 21 is the valve needle 19 stepped in diameter, so that at the transition point from the larger diameter needle portion to the smaller diameter needle portion an annular transition shoulder 40 arises. The diameter of the central passage hole 39 is sized slightly larger than the outer diameter of the smaller diameter needle portion, so that with its smaller diameter needle portion through the through hole 39 in the disk 38 Radially without clearance guided valve needle 19 with the transitional shoulder 40 the inner edge area of the disc 38 overlaps. As 3 shows is the disc 38 in one in the valve body 11 from below introduced recess 41 inserted radially backlash and from one into the recess 41 inserted clamping ring 42 with its outer edge region on the annular bottom of the recess 41 tightened. For fuel flow and for influencing the rigidity of the disc 38 are in this turn arcuate recesses 43 provided, which are arranged on a concentric divider circle spaced from each other.

Selbstverständlich ist es möglich, die Blattfeder-Elemente 30 in der oberen und unteren Lagerstelle 20, 21 gleich zu gestalten, beispielsweise wie in 4 oder wie in 5.Of course it is possible, the leaf spring elements 30 in the upper and lower depository 20 . 21 the same, for example as in 4 or as in 5 ,

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Blattfeder-Element 30 ist in 6 dargestellt. Das Blattfeder-Element 30 ist wiederum eine kreisrunde Scheibe 44, die hier radial abstehende, mit der Scheibe einstückige Flügel 45 und ein zentrales Durchtrittsloch 46 aufweist. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier F1ügel 45 vorgesehen, die um 90° Umfangswinkel gegeneinander versetzt angeordnet sind. Durch das Durchtrittsloch 46 wird – wie dies in 3 dargestellt ist – der durchmesserkleinere Nadelabschnitt der Ventilnadel 19 hindurchgeführt, bis die Übergangsschulter 40 an der Ventilnadel 19 sich auf die Scheibe 44 auflegt. Mit den Flügeln wird die Scheibe 44 wiederum in der Ausnehmung 41 des Ventilkörpers 11 mittels eines Spannrings 42 eingespannt. Vier Stanzlöcher 47, die auf einem konzentrischen Teilerkreis angeordnet sind ermöglichen den Kraftstoffdurchfluss hin zur Ventilkammer 17.Another embodiment of the leaf spring element 30 is in 6 shown. The leaf spring element 30 is again a circular disk 44 , here the radially projecting, integral with the disc wings 45 and a central passage hole 46 having. In the embodiment, a total of four wings 45 provided, which are arranged offset by 90 ° circumferential angle against each other. Through the passage hole 46 will - like this in 3 is shown - the smaller diameter needle section of the valve needle 19 passed through until the transitional shoulder 40 at the valve needle 19 on the glass 44 hangs up. With the wings is the disc 44 again in the recess 41 of the valve body 11 by means of a clamping ring 42 clamped. Four punched holes 47 , which are arranged on a concentric divider circle allow the fuel flow to the valve chamber 17 ,

Alle in 4 bis 6 dargestellten Blattfeder-Elemente 30 sind als einfache Stanzteile aus dünnem Federblech mit einer Blechstärke von z.B. 0,1–0,3 mm hergestellt. Für die Spielfreiheit der Ventilnadel 19 in Axialrichtung und zur Beeinflussung des Öffnungs- oder Schließverhaltens des Kraftstoffventils sind die Blattfeder-Elemente 30 in den beiden Lagerstellen 20, 21 vorgespannt, wobei die Vorspannung in gleicher Richtung vorgenommen ist.Alone 4 to 6 illustrated leaf spring elements 30 are made as simple stampings thin spring plate with a plate thickness of eg 0.1-0.3 mm produced. For the backlash of the valve needle 19 in the axial direction and for influencing the opening or closing behavior of the fuel valve, the leaf spring elements 30 in the two storage locations 20 . 21 biased, wherein the bias is made in the same direction.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels des Blattfeder-Elements 30 im Längsschnitt dargestellt. Das Blattfeder-Element 30 ist hier als tiefgezogener Topf 48 ausgeführt, dessen Topföffnung 481 von einem einstückig angeformten, kreisringförmigen Radialflansch 49 umschlossen ist. In dem Topfboden 482 ist ein zentrales Durchtrittsloch 50 vorgesehen, durch das wiederum – wie in 3 dargestellt ist – der durchmesserkleinere Nadelabschnitt der Ventilnadel 19 hindurchgeführt ist, so dass sich die Ventilnadel 19 mit ihrer Übergangsschulter 40 am Topfboden 482 andrückt. Der Radialflansch 49 liegt wiederum auf der dem kreisringförmigen Boden der Ausnehmung 41 im Ventilkörper 11 auf und wird auf diesem von dem Spannring 42 festgespannt. In der Topfwand 483 sind wiederum Aussparungen 51 für den Kraftstofffluss zur Ventilkammer 17 hin vorgesehen.In 7 is another embodiment of the leaf spring element 30 shown in longitudinal section. The leaf spring element 30 is here as a deep-drawn pot 48 executed, whose pot opening 481 from an integrally formed, annular radial flange 49 is enclosed. In the bottom of the pot 482 is a central passage hole 50 provided by the turn - as in 3 is shown - the smaller diameter needle section of the valve needle 19 is passed, so that the valve needle 19 with her transitional shoulder 40 on the bottom of the pot 482 presses. The radial flange 49 in turn lies on the annular bottom of the recess 41 in the valve body 11 on and off on this from the tension ring 42 tightened. In the pot wall 483 in turn are recesses 51 for the fuel flow to the valve chamber 17 provided.

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines with at least one spray hole ( 16 ) having valve body ( 11 ) and with a spray hole ( 16 ) controlling valve needle ( 19 ) arranged over two spaced bearings ( 20 . 21 ) axially displaceable in the valve body ( 11 ), characterized in that each storage location ( 20 . 21 ) by means of a leaf spring element ( 30 ) is produced, on the one hand with an outer edge region in the valve body ( 11 ) and on the other hand with an inner edge region on the valve needle ( 19 ) is held axially immovable.

Injection valve according to claim 1, characterized in that the leaf spring element ( 30 ) is biased in the axial direction.

Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the leaf spring element ( 30 ) is made of thin spring steel sheet.

Injection valve according to one of claims 1-3, characterized in that the leaf spring element ( 30 ) as a flat disc ( 35 ; 38 ; 44 ) is formed, the recesses ( 37 ; 43 ; 47 ) for the fuel flow.

Injection valve according to claim 4, characterized in that the flat disc ( 38 ) is circular and has a central through hole ( 39 ) for performing and fixing the valve needle ( 19 ) having.

Injection valve according to claim 4, characterized in that the disc ( 35 ) the shape of a circular surface truncated by two parallel chords and a central slot recess ( 36 ) for attaching and fixing the disc ( 35 ) on the valve needle ( 19 ) having.

Injection valve according to claim 6, characterized in that the valve needle ( 19 ) an annular groove ( 34 ) into which the disc ( 35 ) with her the slot recess ( 36 ) surrounding edge region is inserted.

Injection valve according to claim 4, characterized in that the disc ( 44 ) is circular and integrally radially projecting wings ( 45 ) for clamping in the valve body ( 11 ) and a central through hole ( 46 ) for passing and fixing the valve needle ( 19 ) having.

Injection valve according to one of claims 1-3, characterized in that the leaf spring element ( 30 ) as a deep-drawn pot ( 48 ) with a pot opening ( 481 ) surrounding, annular radial flange ( 49 ) for clamping in the valve body ( 11 ) is formed and a in the bottom of the pot ( 482 ) arranged, central passage hole ( 50 ) for performing and fixing the valve needle ( 19 ) having.

Injection valve according to claim 8, characterized in that in the pot wall ( 483 ) Recesses ( 51 ) are introduced for the fuel flow.