Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie von einem Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil nach der Gattung des Anspruchs 6.The invention relates to an electromagnetically actuated valve according to the preamble of the claim 1 and a method for producing a valve needle for an electromagnetically actuated valve according to the preamble of the claim 6 ,
Aus der DE 40 08 675 A1 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 Verbindungsteil besteht, wobei feste Verbindungen der einzelnen Nadelbauteile z. B. durch Laserschweißen erzielt sind. Der Anker umgreift das Verbindungsteil vollständig radial und zumindest teilweise axial, da das Verbindungsteil in einer durchgehenden Längsöffnung des Ankers befestigt ist. Das Verbindungsteil 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 Verbindungsteils eingebrachte, radial verlaufende Queröffnungen austritt. Das rohrförmige Verbindungsteil weist über seine gesamte axiale Länge einen konstanten Durchmesser auf, so dass ein in axialer Richtung gesehen durchweg kreisförmiger Querschnitt vorhanden ist, der nur durch einen schmalen Längsschlitz und Queröffnungen unterbrochen ist.From the DE 40 08 675 A1 already a valve needle for an electromagnetically actuated valve is known, consisting of an armature, a valve closure member and the armature with the z. B. spherical valve closure member connecting sleeve-shaped connecting part, with fixed connections of the individual needle components z. B. are achieved by laser welding. The armature engages around the connecting part completely radially and at least partially axially, since the connecting part is fixed in a continuous longitudinal opening of the armature. The connecting part itself also has a continuous inner longitudinal opening in which fuel can flow in the direction of the valve closure member, which then exits near the valve closure member through introduced in the wall of the connecting part, radially extending transverse openings. The tubular connecting part has over its entire axial length a constant diameter, so that viewed in the axial direction throughout a circular cross-section is present, which is interrupted only by a narrow longitudinal slot and transverse openings.
Aus der DE 44 20 176 A1 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, das eine Ventilnadel besitzt, die sich ebenfalls aus einem Anker, einem Ventilschließglied und einem beide Nadelbauteile verbindenden Verbindungsteil zusammensetzt. Das Verbindungsteil ist dabei aus einem Profilhalbzeug hergestellt und erlaubt eine Fluidströmung nur außerhalb des Profils. Die Profilarme des profilierten Verbindungsteils sind so ausgeführt, dass sich kreuz-, Y-, dreieck-, kreisabschnittförmige und andere Querschnitte ergeben.From the DE 44 20 176 A1 An electromagnetically operable valve is already known, which has a valve needle, which is also composed of an armature, a valve closure member and a connecting part connecting both needle components. The connecting part is made of semi-finished profile and allows fluid flow only outside the profile. The profile arms of the profiled connecting part are designed so that there are cross, Y, triangular, circular section and other cross sections.
Bekannt sind des Weiteren auch schon Brennstoffeinspritzventile mit Ventilnadeln, an denen steifigkeitsbeeinflussende Maßnahmen umgesetzt sind. So ist es beispielsweise aus der DE 10 2011 078 732 A1 bekannt, eine Ventilnadel mit einer steifigkeitsreduzierenden Einschnürung vorzusehen, die am abspritzseitigen Ende der Ventilnadel nahe dem Ventilschließabschnitt bzw. dem Ventilschließkörper eingebracht ist.Furthermore, fuel injection valves with valve needles are also known, on which measures for influencing stiffness are implemented. So it is for example from the DE 10 2011 078 732 A1 to provide a valve needle with a stiffness-reducing constriction, which is introduced at the discharge end of the valve needle near the valve closing portion and the valve closing body.
Aus der DE 10 2012 208 136 A1 ist es wiederum bekannt, eine gezielte Einstellung der Nadelsteifigkeit über längs verlaufende Schlitze in der hohlen Ventilnadel vorzunehmen.From the DE 10 2012 208 136 A1 Again, it is known to make a targeted adjustment of the needle stiffness on longitudinal slots in the hollow valve needle.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass trotz einer spielfreien oder einer sehr geringspieligen Führung des Magnetankers auf dem Verbindungsteil der Ventilnadel eine vollständige Anlage des Magnetankers beim Anschlagen am Innenpol garantiert ist. Erfindungsgemäß wird deshalb eine gezielte Beeinflussung der Ventilnadelsteifigkeit und des Biegemoments in der Nähe des Magnetankers vorgenommen, um über biegeweiche Bereiche ein Verbiegen des Verbindungsteils in geringem Maße zu ermöglichen. Die weiterhin axial steife Ventilnadel kann sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Betrieb bei geöffnetem Ventil gezielt geringfügig elastisch zur Seite biegen.The electromagnetically actuated valve according to the invention with the features of the claim 1 has the advantage that in spite of a backlash-free or a very low profile leadership of the armature on the connecting part of the valve needle a complete system of the armature is guaranteed when striking the inner pole. According to the invention, therefore, a targeted influencing of the valve pin stiffness and of the bending moment in the vicinity of the magnet armature is carried out in order to allow flexible bending of the connecting part to a small extent. The still axially rigid valve needle can selectively bend slightly elastic due to the inventive design in operation with the valve open to the side.
Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgestalteten Lösungen liegen zudem in einer sehr einfachen Ausformbarkeit und Herstellbarkeit der Ventilnadel. Trotzdem besitzt die Ventilnadel eine hohe Stabilität auch über die gesamte Lebenszeit des Ventils. Ein derartiges Ventil ist unabhängig vom verwendeten Medium einsetzbar, also für Medien mit sehr unterschiedlichen Fluideigenschaften wie Viskosität oder Dichte. So ist das Ventil z.B. problemlos einsetzbar für Brennstoffe mit einem Ethanolgehalt von 0% bis 100%.The advantages of the inventively designed solutions are also in a very simple formability and manufacturability of the valve needle. Nevertheless, the valve needle has a high stability over the entire life of the valve. Such a valve can be used regardless of the medium used, ie for media with very different fluid properties such as viscosity or density. So the valve is e.g. Easily used for fuels with an ethanol content of 0% to 100%.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetisch betätigbaren Ventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim electromagnetically actuated valve are possible.
Vorteilhaft ist es, das Verbindungsteil der Ventilnadel aus einem einfachen massiven Stangenmaterial mit kreisförmigem Querschnitt herzustellen. In vorteilhafter Weise werden nachfolgend vor allen Dingen Bereiche dieses Stangenmaterials derart bearbeitet, dass mindestens zwei Anschliffe angeformt werden, über die die Ventilnadel biegeweiche Bereiche bekommt. Nach einer optionalen Feinbearbeitung der Oberflächen des Stangenmaterials können an den beiden axialen Enden der Stange ein Magnetanker und ein Ventilschließkörper problemlos mittelbar oder unmittelbar angeordnet werden, so dass die Stange ein Verbindungsteil einer Ventilnadel bildet, die in einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil einsetzbar ist.It is advantageous to produce the connecting part of the valve needle from a simple solid bar material with a circular cross-section. Advantageously, areas of this bar material are subsequently processed in such a way that at least two bevels are formed, over which the valve needle acquires flexible areas. After an optional fine machining of the surfaces of the rod material, a magnet armature and a valve closing body can easily be arranged directly or indirectly at the two axial ends of the rod, so that the rod forms a connecting part of a valve needle which can be inserted in an electromagnetically actuated valve.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen axialen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik, 2 eine Schnittdarstellung durch das stromabwärtige Ende eines Brennstoffeinspritzventils in einem geschlossenen Zustand mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilnadel, 3 eine Schnittdarstellung durch das stromabwärtige Ende eines Brennstoffeinspritzventils in einem geöffneten Zustand mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilnadel und 4 eine erfindungsgemäße Ventilnadel in einer perspektivischen Ansicht eines stromabwärtigen Endes eines Brennstoffeinspritzventils.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 an axial section through a fuel injection valve according to the prior art, 2 a sectional view through the downstream end of a fuel injection valve in a closed state with a valve needle designed according to the invention, 3 a sectional view through the downstream end of a fuel injection valve in an open state with an inventively designed valve needle and 4 a valve needle according to the invention in a perspective view of a downstream end of a fuel injection valve.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Bevor anhand der 2, 3 und 4 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Ventils näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von 1 ein bereits bekanntes Brennstoffeinspritzventil bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.Before using the 2 . 3 and 4 Embodiments of an electromagnetically actuated valve according to the invention will be described in more detail, is intended to better understanding of the invention initially with reference to 1 an already known fuel injection valve will be briefly explained with respect to its essential components.
Das in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.This in 1 illustrated fuel injector 1 is in the form of a fuel injector 1 designed for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignited internal combustion engines. The fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen einen Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.The fuel injector 1 consists of a nozzle body 2 in which a valve needle 3 is arranged. The valve needle 3 stands with a valve closing body 4 in operative connection with one on a valve seat body 5 arranged valve seat surface 6 cooperates to a sealing seat. In the fuel injection valve 1 In the exemplary embodiment, this is an inwardly opening fuel injection valve 1 which has at least one injection opening 7 features. The nozzle body 2 is through a seal 8th against an outer pole 9 a magnetic coil 10 sealed. The magnetic coil 10 is in a coil housing 11 encapsulated and placed on a coil carrier 12 wound, which at an inner pole 13 the solenoid 10 is applied. The inner pole 13 and the outer pole 9 are through a narrowing 26 separated from each other and each other by a non-ferromagnetic connecting member 29 connected. The magnetic coil 10 is over a line 19 from one via an electrical plug contact 17 energized electric current. The plug contact 17 is from a plastic casing 18 surrounded by the inner pole 13 can be injected.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. Stromaufwärts der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Magnetanker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.The valve needle 3 is in a valve needle guide 14 guided, which is designed disk-shaped. For stroke adjustment is a paired shim 15 , Upstream of the dial 15 there is a magnet armature 20 , This is about a first flange 21 non-positively with the valve needle 3 in connection, which by a weld 22 with the first flange 21 connected is. On the first flange 21 a return spring is supported 23 from, which in the present design of the fuel injection valve 1 through an adjusting sleeve 24 is brought to bias.
In der oberen Ventilnadelführung 14, im Magnetanker 20 und an einem unteren Führungselement 36 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet. Zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Magnetanker 20 ist eine Vorhubfeder 38 angeordnet, welche den Magnetanker 20 im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 in Anlage an dem zweiten Flansch 34 hält. Die Federkonstante der Vorhubfeder 38 ist dabei wesentlich kleiner als die Federkonstante der Rückstellfeder 23.In the upper valve needle guide 14 , in magnet armature 20 and on a lower guide element 36 run fuel channels 30 . 31 and 32 , The fuel is supplied via a central fuel supply 16 fed and through a filter element 25 filtered. The fuel injector 1 is through a seal 28 against a fuel distribution line, not shown, and through another seal 37 sealed against a cylinder head, not shown. Between the first flange 21 and the armature 20 is a forward stroke spring 38 arranged, which the magnet armature 20 in the idle state of the fuel injection valve 1 in abutment with the second flange 34 holds. The spring constant of the forward stroke spring 38 is much smaller than the spring constant of the return spring 23 ,
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Magnetanker 20 von der Rückstellfeder 23 und der Vorhubfeder 38 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, dass der Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Magnetanker 20 zunächst entgegen der Federkraft der Vorhubfeder 38 in Hubrichtung bewegt, wobei ein Magnetankerfreiweg durch den Abstand zwischen dem ersten Flansch 21 und dem Magnetanker 20 vorgegeben ist. Nach Durchlaufen des Magnetankerfreiwegs nimmt der Magnetanker 20 den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 ebenfalls in Hubrichtung mit. Der Magnetanker 20 durchläuft dabei einen Gesamthub, der der Höhe des Arbeitsspaltes 27 zwischen dem Magnetanker 20 und dem Innenpol 13 entspricht. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der über die Brennstoffkanäle 30 bis 32 geführte Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt.At rest of the fuel injection valve 1 becomes the magnet armature 20 from the return spring 23 and the Vorhubfeder 38 contrary to its stroke direction so acted upon, that the valve closing body 4 on the valve seat surface 6 is held in sealing contact. Upon energization of the solenoid 10 builds up this a magnetic field, which is the magnet armature 20 initially against the spring force of the Vorhubfeder 38 moved in the stroke direction, wherein a magnet armature free passage by the distance between the first flange 21 and the armature 20 is predetermined. After passing through the magnet armature free travel, the armature takes 20 the first flange 21 , which with the valve needle 3 is welded, against the spring force of the return spring 23 also in the stroke direction with. The magnet armature 20 goes through a total stroke, the height of the working gap 27 between the armature 20 and the inner pole 13 equivalent. The with the valve needle 3 related valve closing bodies 4 lifts from the valve seat surface 6 off, and the over the fuel channels 30 to 32 Guided fuel is through the spray opening 7 hosed.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Magnetanker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird. Die Vorhubfeder 38 beaufschlagt den Magnetanker 20 dann wiederum so, dass dieser nicht von dem zweiten Flansch 34 zurückprellt, sondern ohne Anschlagspreller in den Ruhezustand zurückkehrt.If the coil current is switched off, the armature drops 20 after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13 which causes the valve needle 3 related first flange 21 moved against the stroke direction. The valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 on the valve seat surface 6 touches down and the fuel injector 1 is closed. The Vorhubfeder 38 acts on the armature 20 then again so that this is not from the second flange 34 rebounds, but returns to the idle state without a stopper.
Der Innenpol 13 ist zum Zulaufende des Brennstoffeinspritzventils 1 hin hülsenförmig ausgeführt und bildet insofern in diesem Bereich eine Anschlusshülse 40. Die Anschlusshülse 40 kann auch als separates Bauteil unabhängig vom Innenpol 13 ausgeformt sein, in die dann z.B. der Innenpol 13 eingepasst ist. Im Bereich der Anschlusshülse 40 ist das Filterelement 25 eingebracht, das der Herausfiltrierung solcher Partikel im Brennstoff dient, die ansonsten zu Funktionsbeeinträchtigungen an den relevanten Ventilbauteilen wie dem Dichtsitz führen könnten.The inner pole 13 is to the inlet end of the fuel injection valve 1 designed sleeve-shaped and thus forms a connection sleeve in this area 40 , The connection sleeve 40 Can also be used as a separate component independent of the inner pole 13 be formed in the then, for example, the inner pole 13 is fitted. In the area of the connection sleeve 40 is the filter element 25 introduced, which serves to filter out such particles in the fuel, which could otherwise lead to functional impairment of the relevant valve components such as the sealing seat.
Bei bekannten Ventilen, wie z.B. dem in der 1 gezeigten Brennstoffeinspritzventil 1, ist der Magnetanker 20 zwischen zwei Anschlagelementen axial beweglich auf einem Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3 angeordnet. Ist nun der Führungsbereich für den Ventilschließkörper 4 im Ventilsitzkörper 5 oder dem unteren Führungselement 36 zylindrisch ausgeführt und ein oberer Teil der Nadelbaugruppe im Innenpol 13 geführt, wie dies die 2 und 3 verdeutlichen, so sind besondere Anforderungen zudem an die Führung des Magnetankers 20 auf dem Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3 gestellt. Wenn nämlich eine durch Montage- und/oder Bauteiltoleranzen verursachte Schiefstellung zwischen den gegenseitigen Anschlagflächen von Magnetanker 20 und Innenpol 13 ausgeglichen werden soll, wird ein erhöhtes Grundspiel wenigstens in einem der oben angegebenen Führungsbereiche benötigt. Werden die genannten Führungsbereiche in ihrem Spiel zu weit oder zu eng gewählt, insbesondere der Führungsbereich des Magnetankers 20 auf dem Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3, so besteht einerseits die Gefahr von Verklemmungen der Ventilnadel 3 im Magnetanker 20 oder kann es andererseits zu einer gar nicht vollständigen Anlage des Magnetankers 20 beim Anschlagen am Innenpol 13 kommen.In known valves, such as in the 1 shown fuel injector 1 , is the magnet armature 20 between two stop elements axially movable on a connecting part 45 the valve needle 3 arranged. Is now the guide area for the valve closing body 4 in the valve seat body 5 or the lower guide element 36 cylindrical and an upper part of the needle assembly in the inner pole 13 led, like this the 2 and 3 clarify, so are special requirements also to the leadership of the magnet armature 20 on the connecting part 45 the valve needle 3 posed. Namely, if caused by assembly and / or component tolerances skew between the mutual abutment surfaces of armature 20 and inner pole 13 is to be compensated, an increased base game is required at least in one of the above-mentioned management areas. If the mentioned guide areas are chosen too far or too narrow in their play, in particular the guide area of the magnet armature 20 on the connecting part 45 the valve needle 3 On the one hand there is the danger of jamming of the valve needle 3 in the magnet armature 20 or, on the other hand, can it lead to an incomplete installation of the magnet armature 20 when striking the inner pole 13 come.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein elektromagnetisch betätigbares Ventil so zu gestalten, dass trotz einer spielfreien oder einer sehr geringspieligen Führung des Magnetankers 20 auf dem Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3 eine vollständige Anlage des Magnetankers 20 beim Anschlagen am Innenpol 13 garantiert ist. Erfindungsgemäß wird deshalb eine gezielte Beeinflussung der Ventilnadelsteifigkeit und des Biegemoments in der Nähe des Magnetankers 20 vorgenommen, um über biegeweiche Bereiche 46, 47 ein Verbiegen des Verbindungsteils 45 in geringem Maße zu ermöglichen. Die weiterhin axial steife Ventilnadel 3 kann sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Betrieb bei geöffnetem Ventil 1 gezielt geringfügig elastisch zur Seite biegen. Die Vorteile der im Folgenden beschriebenen Lösungen liegen in einer sehr einfachen Ausformbarkeit und Herstellbarkeit der Ventilnadel 3. Trotzdem besitzt die Ventilnadel 3 eine hohe Stabilität auch über die gesamte Lebenszeit des Ventils 1. Ein derartiges Ventil 1 ist unabhängig vom verwendeten Medium einsetzbar, also für Medien mit sehr unterschiedlichen Fluideigenschaften wie Viskosität oder Dichte.The object of the invention is therefore to design an electromagnetically operable valve so that despite a backlash-free or a very low profile leadership of the armature 20 on the connecting part 45 the valve needle 3 a complete system of the magnet armature 20 when striking the inner pole 13 is guaranteed. Therefore, according to the invention, a targeted influencing of the valve pin stiffness and the bending moment in the vicinity of the magnet armature 20 made to bend over soft areas 46 . 47 a bending of the connecting part 45 to a small extent. The still axially stiff valve needle 3 may due to the inventive design in operation with the valve open 1 deliberately bend slightly elastically to the side. The advantages of the solutions described below lie in a very simple formability and manufacturability of the valve needle 3 , Nevertheless, the valve needle has 3 a high stability also over the entire lifetime of the valve 1 , Such a valve 1 is applicable regardless of the medium used, ie for media with very different fluid properties such as viscosity or density.
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch das stromabwärtige Ende eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einem geschlossenen Zustand mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilnadel 3, während 3 eine Schnittdarstellung durch das stromabwärtige Ende eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einem geöffneten Zustand mit der erfindungsgemäß ausgestalteten Ventilnadel 3 zeigt. Die Ventilnadel 3 umfasst an ihrem oberen, dem Innenpol 13 zugewandten Ende einen Magnetanker 20, an ihrem unteren, dem Ventilsitzkörper 5 zugewandten Ende einen hier z.B. kugelförmigen Ventilschließkörper 4 und das den Magnetanker 20 und den Ventilschließkörper 4 verbindende Verbindungsteil 45. Das Verbindungsteil 45 ist massiv ausgebildet und weist einen bis auf die erfindungsgemäß bearbeiteten Bereiche 46, 47 einen kreisförmigen Querschnitt auf. In den Bereichen 46, 47 weist das Verbindungsteil 45 einen davon abweichenden Querschnitt auf. Erfindungsgemäß sind nämlich an dem dem Magnetanker 20 zugewandten Ende 48 wenigstens zwei Bereiche 46, 47 vorgesehen, die jeweils Anschliffe 49 besitzen, die ungefähr im rechten Winkel zueinander ausgeformt sind. Aufgrund der Anschliffe 49 besitzt das Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3 nun wenigstens zwei biegeweiche Bereiche 46, 47. Ist eine gewünschte spielfreie oder eine sehr geringspielige Führung des Magnetankers 20 auf dem Verbindungsteil 45 der Ventilnadel 3 konstruktiv umgesetzt, so besteht die Gefahr, wie zuvor bereits ausgeführt, eines einseitigen Anschlagens des Magnetankers 20 am Innenpol 13 aufgrund der nicht parallel zueinander verlaufenden Anschlagflächen von Magnetanker 20 und Innenpol 13. Wird der Magnetanker 20 beim Bestromen der Magnetspule 10 in Richtung zum Innenpol 13 gezogen und schlägt dieser dort einseitig an, ist ein Verkippen des Magnetankers 20 wegen des sehr geringen Führungsspiels unmöglich, aber wegen der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Ventilnadel 3 in den biegeweichen Bereichen 46, 47 in gewünschter Weise geringfügig abbiegen (siehe die übertrieben dargestellte, nicht maßstäbliche Durchbiegung 50 im Bereich 46 in 3), so dass aufgrund dieser Nachgiebigkeit eine vollflächige Anlage des Magnetankers 20 am Innenpol 13 unmittelbar ermöglicht ist. 2 shows a sectional view through the downstream end of a fuel injection valve 1 in a closed state with an inventively designed valve needle 3 , while 3 a sectional view through the downstream end of a fuel injection valve 1 in an opened state with the inventively designed valve needle 3 shows. The valve needle 3 includes at its upper, the inner pole 13 facing end of a magnet armature 20 , at its lower, the valve seat body 5 facing end here a spherical valve closing body, for example 4 and that the magnet armature 20 and the valve closing body 4 connecting connection part 45 , The connecting part 45 is solid and has one except for the invention processed areas 46 . 47 a circular cross section. In the fields of 46 . 47 has the connecting part 45 a different cross section on. Namely, according to the invention are at the magnet armature 20 facing the end 48 at least two areas 46 . 47 provided, each polished 49 own, which are formed approximately at right angles to each other. Due to the polished sections 49 owns the connecting part 45 the valve needle 3 now at least two flexible areas 46 . 47 , Is a desired backlash or a very low profile leadership of the armature 20 on the connecting part 45 the valve needle 3 implemented constructively, so there is a risk, as previously stated, a one-sided impact of the armature 20 at the inner pole 13 due to the not parallel to each other stop surfaces of magnet armature 20 and inner pole 13 , Will the magnet armature 20 when energizing the solenoid 10 towards the inner pole 13 pulled and this proposes there on one side, is a tilting of the armature 20 because of the very small leadership game impossible, but because of the inventive measures, the valve needle 3 in the flexurally soft areas 46 . 47 slightly in the desired way (see the exaggerated, not to scale deflection 50 in the area 46 in 3 ), so that due to this flexibility, a full-surface system of the armature 20 at the inner pole 13 is directly possible.
An den wenigstens zwei Bereichen 46, 47 sind jeweils zwei gegenüberliegende Anschliffe 49 vorgesehen. Die jeweils zwei gegenüberliegenden Anschliffe 49 der Bereiche 46, 47 sind in idealer Weise jeweils symmetrisch angeformt, so dass sich in den Bereichen 46, 47 jeweils eine gleichmäßige beidseitige Einschnürung des Verbindungsteils 45 ergibt. Die Bereiche 46, 47 verlaufen durch die jeweils zwei gegenüberliegenden Anschliffe 49 stegartig im Verbindungsteil 45, die damit biegeweich gegenüber der restlichen Erstreckung des Verbindungsteiles 45 sind. Die stegartig im Verbindungsteil 45 verbleibenden Bereiche 46, 47 definieren durch die Ausformung der Anschliffe 49 ungefähr im rechten Winkel zueinander bei einer Projektion in eine Ebene einen kreuzartigen Querschnitt. Die Anschliffe 49 im Verbindungsteil 45 sind beispielsweise wannen- bzw. muldenförmig ausgestaltet.At the least two areas 46 . 47 are each two opposite poles 49 intended. The two opposite polished sections 49 the areas 46 . 47 are ideally symmetrically formed in each case, so that in the areas 46 . 47 in each case a uniform two-sided constriction of the connecting part 45 results. The areas 46 . 47 run through the two opposing poles 49 web-like in the connecting part 45 , so that flexible against the remaining extent of the connecting part 45 are. The web-like in the connecting part 45 remaining areas 46 . 47 define by the shape of the polished sections 49 approximately at right angles to each other in a projection in a plane a cross-like cross-section. The polished sections 49 in the connection part 45 are designed, for example, trough-shaped or trough-shaped.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Ventilnadel 3 in einer perspektivischen Ansicht eines stromabwärtigen Endes eines Brennstoffeinspritzventils 1. 4 shows a valve needle according to the invention 3 in a perspective view of a downstream end of a fuel injection valve 1 ,
Die Ventilnadel 3 für das elektromagnetisch betätigbare Ventil 1 wird erfindungsgemäß in der Weise hergestellt, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein massives Stangenmaterial mit einem kreisförmigen Querschnitt bereitgestellt wird. In einem nächsten Verfahrensschritt wird das obere, später dem Magnetanker 20 zugewandte Ende 48 dieses Stangenmaterials in gewünschter Weise derart bearbeitet, dass die wenigstens zwei steifigkeits- und massereduzierenden, im rechten Winkel zueinander verlaufenden Anschliffe 49 angeformt werden. Danach wird in einem nächsten Verfahrensschritt optional eine Feinbearbeitung der Oberflächen des Stangenmaterials vorgenommen. Abschließend werden in einem letzten Verfahrensschritt an den beiden axialen Enden der Stange der Magnetanker 20 und der Ventilschließkörper 4 mittelbar oder unmittelbar angeordnet, so dass die Stange ein Verbindungsteil 45 einer Ventilnadel 3 bildet, die in einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 1 einsetzbar ist. Der Ventilschließkörper 4 wird dabei sicher und fest mittels eines stoffschlüssigen Verfahrens an dem Verbindungsteil 45 befestigt. Der Magnetanker 20 wird zwischen an dem Verbindungsteil 45 befestigten Anschlagelementen axial beweglich und entlang dem Verbindungsteil 45 geführt angeordnet. Gerade die beiden axialen Enden des Verbindungsteils 45, in denen der Querschnitt kreisförmig verbleibt, dienen dem optimalen Anbringen, Befestigen bzw. Führen von Magnetanker 20 und Ventilschließkörper 4 mittelbar oder unmittelbar an der Ventilnadel 3. Das dem Ventilschließkörper 4 zugewandte Ende des Bereichs 47 kann dabei kugelkalottenförmig konkav ausgeformt sein, um einen kugelförmigen Ventilschließkörper 4 ideal aufnehmen zu können.The valve needle 3 for the electromagnetically actuated valve 1 is produced according to the invention in such a way that in a first method step, a solid rod material is provided with a circular cross-section. In a next process step, the upper, and later the armature 20 facing the end 48 this rod material processed in the desired manner so that the at least two stiffness and mass reducing, running at right angles to each other poles 49 be formed. Thereafter, in a next process step, optional fine machining of the surfaces of the rod material is carried out. Finally, in a final process step at the two axial ends of the rod of the armature 20 and the valve closing body 4 arranged directly or indirectly, so that the rod is a connecting part 45 a valve needle 3 forms in an electromagnetically operated valve 1 can be used. The valve closing body 4 is thereby securely and firmly by means of a cohesive method to the connecting part 45 attached. The magnet armature 20 is between at the connecting part 45 fastened stop elements axially movable and along the connecting part 45 arranged arranged. Especially the two axial ends of the connecting part 45 , in which the cross-section remains circular, serve the optimal attachment, fastening or guiding of magnetic armature 20 and valve closing body 4 indirectly or directly on the valve needle 3 , The valve closing body 4 facing the end of the area 47 can be concave spherical shaped, around a spherical valve closing body 4 ideal to record.
Es ist ebenso denkbar, mehr als zwei Bereiche 46, 47 in axialer Richtung hintereinander liegend vorzusehen. Die Ausformung der Anschliffe 49 wird dabei dann in idealer Weise so vorgenommen, dass über den Umfang des Verbindungsteils 45 gesehen diese ungefähr mit gleichen Winkelabständen verteilt sind. Während bei der Lösung gemäß 2 bis 4 mit zwei Bereichen 46, 47 die Anschliffe 49 pro Bereich 46, 47 um 180° und insgesamt über beide Bereich 46, 47 gesehen um 90° verteilt angeordnet sind, wäre bei drei Bereichen 46, 47 eine Verteilung der Anschliffe 49 um 60° entsprechend sinnvoll und bei noch mehr Bereichen 46, 47 eine analoge Gleichverteilung (180°/Anzahl der Bereiche).It is also conceivable, more than two areas 46 . 47 provide one behind the other in the axial direction. The shape of the polished sections 49 It is then ideally made so that over the circumference of the connecting part 45 seen these are distributed approximately at equal angular intervals. While in the solution according to 2 to 4 with two areas 46 . 47 the polished sections 49 per area 46 . 47 180 ° and over both areas 46 . 47 If arranged at 90 °, they would be in three areas 46 . 47 a distribution of the polished sections 49 by 60 ° makes sense and in even more areas 46 . 47 an analogous uniform distribution (180 ° / number of areas).
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen im Vergleich zu der in 1 gezeigten Bauform des Brennstoffeinspritzventils bzw. in elektromagnetisch betätigbaren Ventilen für andere Einsatzzwecke realisierbar.The invention is not limited to the illustrated embodiments and also in a variety of other designs of fuel injection valves compared to those in 1 shown design of the fuel injection valve or in electromagnetically operable valves for other applications realized.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 4008675 A1 [0002]DE 4008675 A1 [0002]
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DE 4420176 A1 [0003]DE 4420176 A1 [0003]
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DE 102011078732 A1 [0004]DE 102011078732 A1 [0004]
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DE 102012208136 A1 [0005]DE 102012208136 A1 [0005]
