DE102018219054A1

DE102018219054A1 - Valve for metering a fluid

Info

Publication number: DE102018219054A1
Application number: DE102018219054.2A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schmieder; Kai Gartung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen dient, umfasst ein Gehäuse (6), einen Aktuator (2) und eine von dem Aktuator (2) entlang einer Längsachse (8) entgegen einer Rückstellfeder (30) betätigbaren Ventilnadel (15). An der Ventilnadel (15) ist ein Führungselement (32) vorgesehen ist, das zumindest teilweise in einer Führungsbohrung (33) angeordnet ist, wobei die Ventilnadel (15) bei einer Betätigung über das Führungselement (32) entlang der Längsachse (8) in der Führungsbohrung (33) geführt ist und wobei die Rückstellfeder (30) zumindest mittelbar an der Ventilnadel (15) abgestützt ist. Zwischen der Rückstellfeder (30) und dem Führungselement (32) ist zumindest eine mittelbare Kugellagerung (60) mittels einer Kugellagerfläche (61) realisiert, wobei ein Mittelpunkt (62) der Kugellagerfläche (61) entlang der Längsachse (8) betrachtet axial innerhalb des Führungselements (32) und zumindest näherungsweise auf der Längsachse (8) liegt.A valve (1) for metering a fluid, which serves in particular as a fuel injection valve for internal combustion engines, comprises a housing (6), an actuator (2) and one of the actuator (2) along a longitudinal axis (8) against a return spring (30) actuable valve needle (15). A guide element (32) is provided on the valve needle (15) and is at least partially arranged in a guide bore (33), the valve needle (15) being actuated via the guide element (32) along the longitudinal axis (8) in the Guide bore (33) is guided and wherein the return spring (30) is supported at least indirectly on the valve needle (15). At least one indirect ball bearing (60) is realized between the return spring (30) and the guide element (32) by means of a ball bearing surface (61), a center point (62) of the ball bearing surface (61) along the longitudinal axis (8) viewed axially within the guide element (32) and at least approximately on the longitudinal axis (8).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.The invention relates to a valve for metering a fluid, in particular a fuel injection valve for internal combustion engines. In particular, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of motor vehicles, in which fuel is preferably directly injected into combustion chambers of an internal combustion engine.

Aus der DE 10 2016 225 776 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil umfasst eine Ventilnadel mit einem Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angeordneten Anker. An der Ventilnadel sind Anschlagelemente angeordnet, zwischen denen der Anker entsprechend einem Ankerfreiweg bewegt werden kann. Die Führung der Ventilnadel bezüglich einer Längsachse beziehungsweise bezüglich eines Gehäuses erfolgt über das weiter von dem Dichtsitz entfernte Anschlagelemente in einem Führungsbereich an einer Innenbohrung eines Innenpols. Der Anker weist eine Durchgangsbohrung auf. An der Durchgangsbohrung ist der Anker an der Ventilnadel geführt. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil eine Rückstellfeder auf, die die Ventilnadel über das Anschlagelement in ihre Ausgangsstellung verstellt, in der der Dichtsitz geschlossen ist.From the DE 10 2016 225 776 A1 a fuel injector for fuel injection systems of internal combustion engines is known. The known fuel injection valve comprises a valve needle with a valve closing body, which cooperates with a valve seat surface to form a sealing seat, and an armature arranged on the valve needle. Stop elements are arranged on the valve needle, between which the armature can be moved according to an armature free travel. The valve needle is guided with respect to a longitudinal axis or with respect to a housing via the stop elements, which are further away from the sealing seat, in a guide area on an inner bore of an inner pole. The armature has a through hole. The armature is guided on the valve needle at the through hole. Furthermore, the fuel injector has a return spring which moves the valve needle into its starting position via the stop element, in which the sealing seat is closed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann ein Einspritzverhalten verbessert werden.The valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design and mode of operation are made possible. In particular, an injection behavior can be improved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.The measures listed in the subclaims allow advantageous developments of the valve specified in claim 1.

Das Ventil dient vorzugsweise zum Zumessen eines flüssigen Fluids, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs. Als Brennstoff eignet sich insbesondere ein Benzin oder ein Gemisch, das Benzin aufweist. Hierbei wird der Brennstoff vorzugsweise direkt in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Das flüssige Fluid kann einen Ankerraum, in dem der Anker angeordnet ist, durchströmen und so zu einer Dämpfung des Ankers beitragen. Es ist aber auch eine abgewandelte Ausgestaltung denkbar, bei der sich im Ankerraum beispielsweise ein geeignetes Druckfluid befindet. Somit kann durch die Wahl der jeweiligen Ausgestaltung eine Zumessung von geeigneten Flüssigkeiten und gegebenenfalls auch von Gasen ermöglicht werden.The valve is preferably used for metering a liquid fluid, in particular a liquid fuel. A gasoline or a mixture comprising gasoline is particularly suitable as fuel. The fuel is preferably injected directly into the combustion chamber of an internal combustion engine. The liquid fluid can flow through an armature space in which the armature is arranged and thus contribute to damping the armature. However, a modified embodiment is also conceivable, in which, for example, a suitable pressure fluid is located in the armature space. Thus, the choice of the respective configuration enables metering of suitable liquids and possibly also of gases.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Ventils ist ein elektromagnetischer Aktuator mit einem an der Ventilnadel angeordneten Anker vorgesehen, wobei der Anker nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen zwei Anschlägen, die an der Ventilnadel vorgesehen sind, fliegend gelagert ist. Hierbei ist ein axiales Spiel zwischen dem Anker und den beiden Anschlägen vorgegeben, das Ankerfreiweg genannt wird. Über eine Ankerfreiwegfeder kann der Anker im Ruhezustand an dem näher an dem Dichtsitz liegenden Anschlag gehalten werden, damit bei der folgenden Ansteuerung des Aktuators und der hierbei erfolgenden Betätigung des Ankers vorzugsweise der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung steht.In a preferred embodiment of the valve, an electromagnetic actuator is provided with an armature arranged on the valve needle, the armature not being fixedly connected to the valve needle, but rather being floatingly mounted between two stops which are provided on the valve needle. Here, an axial play between the armature and the two stops is specified, which is called the anchor free travel. In the idle state, the armature can be held at the stop closer to the sealing seat by means of an armature free travel spring, so that when the actuator is actuated and the armature is actuated, the complete armature free travel is preferably available as an acceleration path.

Diese Ausgestaltung mit Ankerfreiweg hat mehrere Vorteile. Durch den entstehenden Impuls des Ankers beim Öffnen kann bei gleicher Magnetkraft die Ventilnadel auch bei höheren Fluiddrücken, insbesonder Brennstoffdrücken, sicher geöffnet werden, was eine mechanische Boosterung darstellt. Ferner können die bewegten Massen entkoppelt werden, so dass die Anschlagkräfte auf zwei Impulse aufgeteilt sind, wodurch sich ein geringerer Sitzverschleiß ergibt. Außerdem kann eine Neigung des Ankers zum Prellen speziell bei hochdynamischen Ventilen durch die Entkopplung der Massen erreicht werden.This design with anchor free travel has several advantages. Due to the resulting impulse of the armature when opening, the valve needle can be safely opened with the same magnetic force even at higher fluid pressures, in particular fuel pressures, which represents a mechanical booster. Furthermore, the moving masses can be decoupled, so that the stop forces are divided into two pulses, which results in less seat wear. In addition, an inclination of the armature to bounce, especially in the case of highly dynamic valves, can be achieved by decoupling the masses.

Wenn das Ventil einen elektromagnetischen Aktuator aufweist, dann wird der Anker bei einer Bestromung einer Magnetspule von einem Innenpol des Aktuators angezogen. Die Führungsbohrung ist dann vorzugsweise an dem Innenpol ausgebildet. In vorteilhafter Weise kann die Ventilnadel radial am Innenpol gelagert werden. Durch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Lagerfläche des Führungselements als Teil einer Kugeloberfläche kann hier eine Rotationssymmetrie in einem relevanten Bewegungsbereich erzielt werden. Der dadurch gegebene Freiheitsgrad beziehungsweise die dadurch gegebenen Freiheitsgrade der Lagerung der Ventilnadel in der Führungsbohrung des Innenpols ermöglichen wesentliche Vorteile. Da das Auftreten von Drehmomenten vermieden ist, treten entsprechend auch keine diesbezüglichen Reibungskräfte zwischen den Lagerflächen des Führungselements und des Innenpols auf. Hierdurch ergibt sich ein reduzierter Verschleiß an der radialen Führung der Ventilnadel am Innenpol mittels des Führungselements. Die Führung der Ventilnadel über das Führungselement an dem Innenpol ermöglicht außerdem eine Lagerung, die nicht über den Anker erfolgt, wodurch entsprechende Radialkräfte zwischen dem Anker und der Ventilnadel beziehungsweise dem Anker und dem Gehäuse von vornherein vermieden sind. Dies vermeidet einen Verschleiß an der radialen Führung zwischen dem Anker und der Ventilnadel beziehungsweise dem Anker und dem Ventilgehäuse.If the valve has an electromagnetic actuator, the armature is attracted by an inner pole of the actuator when a solenoid is energized. The guide bore is then preferably formed on the inner pole. The valve needle can advantageously be mounted radially on the inner pole. A preferred embodiment of a bearing surface of the guide element as part of a spherical surface can achieve rotational symmetry in a relevant range of motion. The degree of freedom or the degree of freedom of the mounting of the valve needle in the guide bore of the inner pole, thereby, offer significant advantages. Since the occurrence of torques is avoided, no corresponding frictional forces occur between the bearing surfaces of the guide element and the inner pole. This results in reduced wear on the radial guidance of the valve needle on the inner pole by means of the guide element. The guiding of the valve needle over the guide element on the inner pole also enables storage that does not take place via the armature, as a result of which radial forces between the armature and the valve needle or the armature and the housing are avoided from the outset. This avoids wear on the radial guidance between the armature and the valve needle or the armature and the valve housing.

Speziell bei dieser bevorzugten Lagerung der Ventilnadel, aber auch bei anderen denkbaren Ausgestaltungen des Ventils, kann durch die Kugellagerung, die zumindest mittelbar zwischen der Rückstellfeder und dem Führungselement besteht, eine Lagerung der Ventilnadel im Gehäuse verbessert werden. Insbesondere können im Betrieb auftretende Querkräfte der Rückstellfeder vermieden werden. Auch der Einfluss von toleranzbedingte Koaxialitäten zwischen der Rückstellfeder und der Ventilnadel auf die Lagerung kann reduziert werden. Beispielsweise können Querkräfte der Rückstellfeder und Koaxialitäten bei einer herkömmlichen Ausgestaltung auf die Ventilnadel einwirkende Drehmomente erzeugen, die wiederum Querkräfte im Bereich einer ventilsitznahen Führung eines Ventilschließkörpers oder an dem Dichtsitz und im Bereich der Führung in der Führungsbohrung des Innenpols hervorrufen, was über die Lebensdauer einen erhöhten Verschleiß und/oder reduzierte Nadelgeschwindigkeiten der Ventilnadel zur Folge haben kann. Durch die vorgeschlagene Kugellagerung können solche Querkräfte im Bereich der ventilsitznahen Führung des Ventilschließkörpers oder an dem Dichtsitz und im Bereich der Führung in der Führungsbohrung des Innenpols zumindest reduziert werden, so dass sich eine verbesserte Funktionsweise und ein reduzierter Verschleiß über die Lebensdauer des Ventils ergeben.Especially in this preferred mounting of the valve needle, but also in other conceivable configurations of the valve, the mounting of the valve needle in the housing can be improved by the ball bearing, which exists at least indirectly between the return spring and the guide element. In particular, transverse forces of the return spring occurring during operation can be avoided. The influence of tolerance-related coaxialities between the return spring and the valve needle on the bearing can also be reduced. For example, transverse forces of the return spring and coaxialities can generate torques acting on the valve needle in a conventional embodiment, which in turn cause transverse forces in the region of a valve-closing body guide near the valve seat or on the sealing seat and in the region of the guide in the guide bore of the inner pole, which increases the service life Wear and / or reduced needle speeds of the valve needle can result. The proposed ball bearing can at least reduce such transverse forces in the area of the valve-closing body guide near the valve seat or on the sealing seat and in the area of the guide in the guide bore of the inner pole, so that there is an improved functioning and reduced wear over the life of the valve.

Die Kugellagerung ist zumindest mittelbar zwischen der Rückstellfeder und dem Führungselement realisiert. Die Kugellagerung muss also nicht direkt zwischen der Rückstellfeder und dem Führungselement bestehen. Beispielsweise kann die Kugellagerung auch mittels der Ventilnadel realisiert sein. Ferner können auch ein oder mehrere vermittelnde Bauteile, insbesondere ein Stützelement, zur Realisierung der Kugellagerung vorgesehen sein.The ball bearing is implemented at least indirectly between the return spring and the guide element. The ball bearing does not have to exist directly between the return spring and the guide element. For example, the ball bearing can also be realized by means of the valve needle. Furthermore, one or more mediating components, in particular a support element, can also be provided for realizing the ball bearing.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass Querkräfte in allen radialen Richtungen bezüglich der Längsachse vermieden werden können. Ein Rotationsfreiheitsgrad der Rückstellfeder um die Längsachse ist nicht notwendigerweise gegeben. Insbesondere kann sich die Rückstellfeder an einem geeigneten Bauteil, insbesondere einem Brennstofffilter, abstützen und hierbei so eingebaut sein, dass keine Rotation um die Längsachse möglich ist. Gegebenenfalls kann aber ein Rotationsfreiheitsgrad für das Führungselement um die Längsachse bestehen, wenn die Ventilnadel mit dem Führungselement um die Längsachse drehbar ist. Die Kugellagerung kann dann auch bezüglich dieses dritten Rotationsfreiheitsgrads eine Entkopplung ermöglichen.The development according to claim 2 has the advantage that transverse forces in all radial directions with respect to the longitudinal axis can be avoided. A degree of freedom of rotation of the return spring about the longitudinal axis is not necessarily given. In particular, the return spring can be supported on a suitable component, in particular a fuel filter, and can be installed here in such a way that no rotation about the longitudinal axis is possible. If necessary, however, there can be a degree of freedom of rotation for the guide element about the longitudinal axis if the valve needle can be rotated about the longitudinal axis with the guide element. The ball bearing can then also enable decoupling with regard to this third degree of freedom of rotation.

In Anspruch 3 sind mögliche Weiterbildungen angegeben, die eine weitere Reduzierung der auf die Ventilnadel ausgeübten Drehmomente ermöglicht. Insbesondere kann die Führung der Ventilnadel mittels des Führungselements in der Führungsbohrung einerseits so ausgestaltet werden, dass Biegemomente auf die Ventilnadel reduziert sind. Andererseits kann hier eine vorteilhafte Kombination dieser Maßnahme mit zumindest einer Maßnahme zur Kugellagerung der Rückstellfeder relativ zu dem Führungselement erfolgen. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Lagerfläche des Führungselements und die Kugellagerfläche jeweils als Teil der gleichen Kugeloberfläche, also mit gleichem Kugelradius und gleichem Mittelpunkt, ausgebildet sind.In claim 3, possible further developments are specified, which enables a further reduction in the torques exerted on the valve needle. In particular, the guidance of the valve needle by means of the guide element in the guide bore can be designed on the one hand so that bending moments are reduced to the valve needle. On the other hand, an advantageous combination of this measure with at least one measure for ball-bearing the return spring relative to the guide element can take place here. Particular advantages result if the bearing surface of the guide element and the ball bearing surface are each formed as part of the same spherical surface, that is to say with the same spherical radius and the same center.

In Anspruch 5 sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben, wobei das Führungselement vorzugsweise ortsfest an der Ventilnadel angeordnet ist. Das Führungselement kann gegebenenfalls auch mehrteilig ausgestaltet sein. Ferner kann das Führungselement auch ganz oder teilweise an der Ventilnadel ausgeformt sein.In claim 5, advantageous developments are given, wherein the guide element is preferably arranged stationary on the valve needle. The guide element can optionally also be designed in several parts. Furthermore, the guide element can also be wholly or partially formed on the valve needle.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 stützt sich die Rückstellfeder nicht direkt, sondern mittels eines Stützelements an der Kugellagerfläche ab. Das Stützelement kann hierbei geeignet ausgeformt sein, um ein der Kugellagerfläche zugewandtes Ende der Rückstellfeder aufzunehmen. Im montierten Zustand kann sich dann aufgrund der vorzugsweise vorgesehenen Vorspannung der Rückstellfeder eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung ergeben. Die Vermittlung des Kontakts über das Stützelement hat auch den Vorteil, dass auf einfache Weise eine definierte Kontaktfläche zu der Kugellagerfläche vorgegeben werden kann. Die von der Rückstellfeder über die Reibkraft noch übertragbaren Drehmomente können hierbei durch eine reibungsreduzierende Beschichtung auf ein Minimum beziehungsweise auf einen vernachlässigbaren Wert reduziert werden. Vorteilhafte Realisierungen der Kontaktfläche sind gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 8 möglich. Eine vorgesehene Beschichtung kann hierbei auch im Hinblick auf eine Verschleißreduzierung ausgelegt sein. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stützelements sind gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 9 möglich. Speziell kann die Stützscheibe als Stanz-Biegeteil ausgebildet sein. Als Werkstoff für die Stützscheibe eignet sich insbesondere ein Edelstahl, wie zum Beispiel ein Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4310. Speziell wenn ein Stützelement vorgesehen ist, dann kann auch eine spezielle Ausgestaltung der Rückstellfeder an ihrem der Kugellagerfläche zugewandten Ende eingespart oder zumindest wesentlich vereinfacht werden. Speziell können dann die Enden der Rückstellfeder nur angelegt, aber nicht geschliffen ausgeführt sein.In an advantageous development according to claim 6, the return spring is not supported directly, but by means of a support element on the ball bearing surface. The support element can in this case be suitably shaped to receive an end of the return spring facing the ball bearing surface. In the assembled state, a non-positive and / or positive connection can then result due to the preferably provided bias of the return spring. The mediation of the contact via the support element also has the advantage that a defined contact surface to the ball bearing surface can be specified in a simple manner. The torques that can still be transmitted from the return spring via the friction force can be reduced to a minimum or to a negligible value by a friction-reducing coating. Advantageous implementations of the contact area are possible according to a development according to claim 8. A coating provided can also be designed with a view to reducing wear. Advantageous configurations of the support element are possible according to a further development according to claim 9. In particular, the support disk can be designed as a stamped and bent part. A stainless steel is particularly suitable as the material for the support disk, such as a stainless steel with the material number 1.4310. Especially if a support element is provided, then a special configuration of the return spring at its end facing the ball bearing surface can also be saved or at least substantially simplified. In particular, the ends of the return spring can then only be applied, but not ground.

Bei einer abgewandelten Ausgestaltung gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 10 kann der Kontakt zwischen der Rückstellfeder und der Kugellagerfläche auch direkt bestehen. Um die Genauigkeit der Federauflage mit ihrem Ende an der Kugellagerfläche zu verbessern, kann gegebenenfalls eine spezielle Ausgestaltung der Rückstellfeder an der Kontaktfläche erfolgen. Ein separates Stützelement kann dann eingespart werden. In a modified embodiment according to the development according to claim 10, the contact between the return spring and the ball bearing surface can also exist directly. In order to improve the accuracy of the spring support with its end on the ball bearing surface, a special configuration of the return spring can optionally be carried out on the contact surface. A separate support element can then be saved.

In vorteilhafter Weise kann der Anker in einem Ankerraum angeordnet sein, der mit einem flüssigen Fluid gefüllt ist, um eine Dämpfung der Bewegung des Ankers zu ermöglichen. Bei dem flüssigen Fluid kann es sich insbesondere um das Fluid handeln, das von dem Ventil zugemessen wird. Das zuzumessende Fluid kann beispielsweise über die Führungsbohrung des Innenpols in den Ankerraum geführt werden. Der Anker kann dann beispielsweise Durchgangsbohrungen aufweisen, durch die das Fluid dann weiter zu dem Dichtsitz geführt werden kann.The armature can advantageously be arranged in an armature space which is filled with a liquid fluid in order to enable damping of the movement of the armature. The liquid fluid can in particular be the fluid that is metered by the valve. The fluid to be metered can, for example, be guided into the armature space via the guide bore of the inner pole. The armature can then have through holes, for example, through which the fluid can then be guided further to the sealing seat.

FigurenlisteFigure list

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1A den in 1 mit IA bezeichneten Ausschnitt;
2 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2A den in 2 mit IIA bezeichneten Ausschnitt;
3 den in 2 mit IIA bezeichneten Ausschnitt entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel und
4 den in 2 mit IIA bezeichneten Ausschnitt entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel.

Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference symbols. Show it:

1 a valve in a partial, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;
1A the in 1 With IA designated section;
2nd a valve in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment of the invention;
2A the in 2nd With IIA designated section;
3rd the in 2nd With IIA designated section according to a third embodiment and
4th the in 2nd With IIA designated section according to a fourth embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Der in 1 mit IA bezeichnete Auschnitt ist hierbei aus zeichnerischen Gründen in der 1A dargestellt und mit Bezugszeichen versehen. Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Besonders eignet sich die Ausgestaltung des Ventils 1 für flüssige Fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe, wie Benzin oder Diesel, oder für flüssige Gemische mit zumindest einem Brennstoff. 1 shows a valve 1 for metering a fluid in an excerpt, schematic sectional view according to a first embodiment. The in 1 With IA designated section is here for graphic reasons in the 1A shown and provided with reference numerals. The valve 1 can be used especially as a fuel injector 1 be trained. A preferred application is a fuel injection system in which such fuel injection valves 1 as high pressure injectors 1 are formed and are used for the direct injection of fuel into associated combustion chambers of the internal combustion engine. The design of the valve is particularly suitable 1 for liquid fluids, in particular liquid fuels such as gasoline or diesel, or for liquid mixtures with at least one fuel.

Das Ventil 1 weist einen elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3, einen Anker 4 und einen Innenpol 5 umfasst. Beim Bestromen der Magnetspule 3 wird ein Magnetkreis über ein Gehäuse (Ventilgehäuses) 6, den Anker 4 und den Innenpol 5 geschlossen, wodurch eine Betätigung des Ankers 4 in einer Öffnungsrichtung 7 entlang einer Längsachse 8 des Gehäuses 6 erfolgt. Das Gehäuse 6 umfasst Gehäuseteile 9, 10, einen mit dem Gehäuseteil 9 verbundenen Ventilsitzkörper 11 und einen Zulaufstutzen 12. Ferner umfasst das Gehäuse 6 ein Gehäuseteil 13, mit dem der Zulaufstutzen 12 verbunden ist, wobei der Innenpol 5 in diesem Ausführungsbeispiel durch dieses Gehäuseteil 13 gebildet ist.The valve 1 has an electromagnetic actuator 2nd on which is a solenoid 3rd , an anchor 4th and an inner pole 5 includes. When energizing the solenoid 3rd a magnetic circuit via a housing (valve housing) 6 , the anchor 4th and the inner pole 5 closed, causing actuation of the armature 4th in an opening direction 7 along a longitudinal axis 8th of the housing 6 he follows. The housing 6 includes housing parts 9 , 10th , one with the housing part 9 connected valve seat body 11 and an inlet connection 12th . The housing also includes 6 a housing part 13 with which the inlet connection 12th is connected, the inner pole 5 in this embodiment by this housing part 13 is formed.

Der Anker 4 ist an einer Ventilnadel 15 angeordnet, wobei in dieser Ausgestaltung eine fliegende Lagerung des Ankers 4 an der Ventilnadel 15 realisiert ist. Hierfür sind an der Ventilnadel 15 Anschläge 16, 17 vorgesehen, die ortsfest an der Ventilnadel 15 angeordnet sind. Die Anschläge 16, 17 können an Bauteile 18, 19 vorgesehen sein, die jeweils mit der Ventilnadel 15 verbundenen sind, beispielsweise durch eine Schweißnaht 12 oder durch Aufpressen auf die Ventilnadel 15. Die Anschlägen 16, 17 sind so an der Ventilnadel 15 angeordnet, dass für den Anker 4 ein Ankerfreiweg 20 zwischen den Anschlägen 16, 17 vorgegeben ist.The anchor 4th is on a valve needle 15 arranged, in this embodiment a floating mounting of the armature 4th on the valve needle 15 is realized. For this are on the valve needle 15 attacks 16 , 17th provided the stationary on the valve needle 15 are arranged. The attacks 16 , 17th can on components 18th , 19th be provided, each with the valve needle 15 are connected, for example by a weld 12th or by pressing onto the valve needle 15 . The attacks 16 , 17th are so on the valve needle 15 arranged that for the anchor 4th an anchor free path 20th between the attacks 16 , 17th is specified.

Im Ausgangszustand liegt der Anker 4 an dem Anschlag 17 an. Bei einer Betätigung des Ankers 4 durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 20, bis der Anker 4 an dem Anschlag 16 anschlägt. Anschließend nimmt der Anker 4 die Ventilnadel 15 in der Öffnungsrichtung 7 mit. Hierdurch steht ein größerer Öffnungsimpuls zur Verfügung, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen des Ventils 1 hebt sich ein mit der Ventilnadel 15 verbundener Ventilschließkörper 21 von einer an dem Ventilsitzkörper 11 ausgebildeten Ventilsitzfläche 22 ab, so dass ein zwischen dem Ventilschließkörper 21 und der Ventilsitzfläche 22 gebildeter Dichtsitz 23 geöffnet wird. Dann kann ein Fluid, insbesondere ein Brennstoff, aus einem Innenraum 24 des Ventilgehäuses 6 durch in dem Ventilsitzkörper 11 ausgebildete Düsenlöcher 25, 26 in einen Raum 27, insbesondere einen Brennraum 27 einer Brennkraftmaschine, eingespritzt werden.The anchor is in the initial state 4th at the stop 17th at. When the anchor is actuated 4th passes through the anchor 4th first the anchor free path 20th until the anchor 4th at the stop 16 strikes. Then the anchor takes 4th the valve needle 15 in the opening direction 7 With. As a result, a larger opening pulse is available to the valve 1 to open. When opening the valve 1 lifts in with the valve needle 15 connected valve closing body 21st from one on the valve seat body 11 trained valve seat 22 off so that one between the valve closing body 21st and the valve seat surface 22 formed sealing seat 23 is opened. Then a fluid, in particular a fuel, from an interior 24th of the valve housing 6 through in the valve seat body 11 trained nozzle holes 25th , 26 into a room 27th , in particular a combustion chamber 27th an internal combustion engine, are injected.

Beim Öffnen des Ventils 1 schlägt der Anker 4 dann an einer Anschlagfläche 28 an, die in dieser Ausgestaltung an dem Innenpol 5 ausgestaltet ist. Die Anschlagfläche 28 begrenzt die Bewegung des Ankers 4 relativ zu dem Ventilgehäuse 6. Zum Schließen des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 stromlos geschaltet, so dass die Ventilnadel 15 von einer Rückstellfeder 30 wieder in die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung verstellt wird. Die Rückstellfeder 30 kann auch als Schließfeder 30 oder als Druckfeder 30 bezeichnet werden. Ferner kann die Rückstellfeder 30 so ausgebildet und montiert sein, dass diese in der Ausgangsstellung unter einer vorgegebenen Vorspannung steht, wodurch der Dichtsitz in der Ausgangsstellung bei stromloser Magnetspule 3 mit einer entsprechenden Schließkraft beaufschlagt wird. Im geschlossenen Zustand wird die in der 1 dargestellte Ausgangsstellung des Ankers 4, bei der der Anker 4 an der Anschlagfläche des Anschlags 17 anliegt, über eine Ankerfreiwegfeder 31 gewährleistet. When opening the valve 1 the anchor strikes 4th then on a stop surface 28 in this embodiment on the inner pole 5 is designed. The stop surface 28 limits the movement of the anchor 4th relative to the valve housing 6 . To close the valve 1 becomes the solenoid 3rd de-energized so that the valve needle 15 from a return spring 30th again in the in the 1 shown starting position is adjusted. The return spring 30th can also be used as a closing spring 30th or as a compression spring 30th be designated. Furthermore, the return spring 30th be designed and installed in such a way that it is under a predetermined pretension in the starting position, as a result of which the sealing seat is in the starting position when the magnet coil is de-energized 3rd with a corresponding closing force. When closed, the in the 1 illustrated starting position of the armature 4th where the anchor 4th on the stop surface of the stop 17th is present via an anchor free travel spring 31 guaranteed.

Somit ist die Ventilnadel 15 von dem Aktuator 2 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 30 betätigbar, um das Ventil 1 zu öffnen. Beim Öffnen und anschließenden Schließen des Ventils 1 erfolgt eine Führung der Ventilnadel 15. Die Führung der Ventilnadel 15 erfolgt einerseits mittels eines Führungselements 32 in einer Führungsbohrung 33 des Gehäuseteils 13, also in diesem Ausführungsbeispiel in der Führungsbohrung 33 des Innenpols 5, und andererseits im Bereich des Ventilsitzkörpers 11. An dem Ventilsitzkörper 11 können mehrere Führungsrippen 29, 29' ausgestaltet sein, die in einer Umfangsrichtung um die Längsachse 8 gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Hierbei sind nur die Führungsrippen 29, 29' gekennzeichnet. Zwischen den Führungsrippen 29, 29' ergeben sich mehrere Durchflussöffnungen für das Fluid.So the valve needle 15 from the actuator 2nd against the force of the return spring 30th actuated to the valve 1 to open. When opening and then closing the valve 1 the valve needle is guided 15 . The guidance of the valve needle 15 takes place on the one hand by means of a guide element 32 in a guide hole 33 of the housing part 13 , in this exemplary embodiment in the guide bore 33 the inner pole 5 , and on the other hand in the area of the valve seat body 11 . On the valve seat body 11 can have multiple guide ribs 29 , 29 ' be configured in a circumferential direction about the longitudinal axis 8th are evenly distributed over the circumference. Here are only the guide ribs 29 , 29 ' featured. Between the guide ribs 29 , 29 ' there are several flow openings for the fluid.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ventilnadel 15 über das Führungselement 32 an dem Innenpol 5 nicht nur geführt, sondern (für sich betrachtet) auch drehbar gelagert. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel durch das Führungselement 32 auch das Bauteil 18 gebildet, an dem der Anschlag 16 für den Anker 4 vorgesehen ist; so dass das Führungselement 32 zugleich als Anschlagelement 18' ausgebildet ist, das den Ankerfreiweg 20 des Ankers 4 begrenzt. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können das Führungselement 32 und das Bauteil 18, an dem der Anschlag 16 vorgesehen ist, allerdings auch separat ausgebildet sein. Insbesondere kann das Führungselement 32 hierdurch von dem Anschlag 16 entlang der Längsachse 8 betrachtet beabstandet sein, so dass sich ein größerer Abstand zwischen dem Führungselement 32 und dem Ventilschließkörper 21 realisieren lässt.In this embodiment, the valve needle 15 about the guide element 32 on the inner pole 5 not only guided, but (viewed by itself) also rotatably mounted. Furthermore, in this embodiment, by the guide element 32 also the component 18th formed on which the stop 16 for the anchor 4th is provided; so the guide element 32 at the same time as a stop element 18 ' is formed, the anchor free path 20th of the anchor 4th limited. In a modified embodiment, the guide element 32 and the component 18th on which the stop 16 is provided, but also be formed separately. In particular, the guide element 32 hereby from the attack 16 along the longitudinal axis 8th considered to be spaced so that there is a greater distance between the guide element 32 and the valve closing body 21st can be realized.

Die Führungsbohrung 33 weist zumindest im Bereich des Führungselements 32 eine zylindermantelförmige Lagerfläche 34 auf. Bei einer Betätigung des Ventils 1 wird die Ventilnadel 15 über das Führungselement 32 entlang der Längsachse 8 an der Lagerfläche 34 der Führungsbohrung 33 des Innenpols 5 geführt.The pilot hole 33 points at least in the area of the guide element 32 a cylinder jacket-shaped bearing surface 34 on. When the valve is actuated 1 becomes the valve needle 15 about the guide element 32 along the longitudinal axis 8th on the storage area 34 the guide hole 33 the inner pole 5 guided.

Das Führungselement 32 weist eine Lagerfläche 37 auf, die als Teil einer Kugeloberfläche 38 ausgebildet ist. Die Lagerung der Ventilnadel 15 über das Führungselement 32 an dem Innenpol 5 erfolgt hierbei zwischen der Lagerfläche 37 des Führungselements 32 und der Lagerfläche 34 der Führungsbohrung 33. Um die axiale Bewegbarkeit zu ermöglichen, ist die Lagerfläche 34 der Führungsbohrung 33 so ausgestaltet, dass diese in einer Zylindermantelfläche 39 liegt. Die kugelflächenförmig ausgestaltete Lagerfläche 37 des Führungselements 32 ermöglicht außerdem Freiheitsgrade, denen Drehungen um einen Mittelpunkt 40 der Kugeloberfläche 38 entsprechen. Diese Freiheitsgrade werden dann jedoch durch die Lagerung des Ventilschließkörpers 21 an den Führungsrippen 29, 29' wieder eingeschränkt.The guide element 32 has a storage area 37 on that as part of a spherical surface 38 is trained. The storage of the valve needle 15 about the guide element 32 on the inner pole 5 takes place between the storage area 37 of the guide element 32 and the storage area 34 the guide hole 33 . The bearing surface is to enable axial mobility 34 the guide hole 33 designed so that this in a cylindrical surface 39 lies. The spherical bearing surface 37 of the guide element 32 also allows degrees of freedom that rotations around a center 40 the spherical surface 38 correspond. However, these degrees of freedom are then due to the bearing of the valve closing body 21st on the guide ribs 29 , 29 ' restricted again.

Bei der Herstellung des Ventils 1 können toleranzbedingte Koaxialitäten zwischen der ventilsitznahen Führung des Ventilschließkörpers 21 an den Führungsrippen 29, 29' beziehungsweise einem dadurch gegebenen Führungsdurchmesser 41 und der Führungsbohrung 33 des Innenpols 5 beziehungsweise der Zylindermantelfläche 39 auftreten. Ferner kann es zu Nadelverformungen im Betrieb kommen, die beispielsweise durch Schaltkräfte verursacht sind. In entsprechender Weise können weitere herstellungsbedingte Toleranzen oder im Betrieb auftretende Einflüsse zu Abweichungen von einer idealen bezüglich der Längsachse 8 axialen Lagerung der Ventilnadel 15 im Gehäuse 6 auftreten. Bei einer herkömmlichen Lagerung kann es dann zu einem gewissen Verklemmen und zum Auftreten von erhöhten Reibungskräften und einem erhöhten Verschleiß kommen. Speziell können sich hierdurch die auf den Anker 4 wirkenden, resultierenden Schaltkräfte verringern. Dies kann Variationen im Betätigungsverhalten und somit im Einspritzverhalten des Ventils 1 bedingen. Bei einer herkömmlichen Ausgestaltung kann deshalb auch ein größeres Lagerspiel in radialer Richtung erforderlich sein, was größere Variationen in der Orientierung des Ankers 4 bezüglich der Längsachse 8 ermöglicht und somit größere Variationen der Schaltkräfte im Betrieb zur Folge haben kann.When manufacturing the valve 1 can occur due to tolerance-related coaxialities between the valve seat guide of the valve closing body 21st on the guide ribs 29 , 29 ' or a given guide diameter 41 and the pilot hole 33 the inner pole 5 or the cylinder surface 39 occur. Furthermore, needle deformations during operation, which are caused, for example, by switching forces, can occur. In a corresponding manner, further manufacturing-related tolerances or influences occurring during operation can lead to deviations from an ideal with respect to the longitudinal axis 8th axial bearing of the valve needle 15 in the housing 6 occur. With conventional storage, there can then be a certain jamming and the occurrence of increased frictional forces and increased wear. Specifically, this can affect the anchor 4th reduce the resulting switching forces. This can cause variations in the actuation behavior and thus in the injection behavior of the valve 1 condition. In a conventional embodiment, therefore, a larger bearing play in the radial direction may be required, which means greater variations in the orientation of the armature 4th with respect to the longitudinal axis 8th enables and thus can result in greater variations in switching forces during operation.

Durch die beschriebene Lagerung der Ventilnadel 15 werden solche Probleme vermieden. Insbesondere kann ein Lagerspiel reduziert werden, da toleranzbedingte Koaxialitäten und/oder Nadelverformungen durch Schaltkräfte sowie ähnliche toleranzbedingte oder betriebsbedingte Einflüsse in vorteilhafter Weise durch die zweiseitige Kugellagerung der Ventilnadel 15 ausgeglichen werden. Insbesondere können toleranzbedingte Schrägstellungen der Ventilnadel 15 und Verformungen der Ventilnadel 15 durch Schaltkräfte ausgeglichen werden.Through the described storage of the valve needle 15 such problems are avoided. In particular, a bearing play can be reduced, since tolerance-related coaxialities and / or needle deformations due to switching forces as well as similar tolerance-related or operational influences advantageously by the double-sided ball bearing of the valve needle 15 be balanced. In particular, tolerance-related inclinations of the valve needle 15 and deformation of the valve needle 15 be compensated by switching forces.

In diesem Ausführungsbeispiel ist an den Führungsrippen 29, 29' des Ventilsitzkörpers 11 eine ventilsitzflächennahe Lagerfläche 42 ausgebildet, die in einer durch den Führungsdurchmesser 41 gegebenen Zylindermantelfläche 43 liegt. Der Ventilschließkörper 21 weist eine teilweise als Kugeloberfläche 44 ausgebildete Oberfläche 45 auf, an der der Ventilschließkörper 21 an der ventilsitzflächennahen Lagerfläche 42 gelagert ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann die ventilsitzflächennahe Lagerfläche 42 auch an einem Gehäuseteil 9 des Gehäuses 6 realisiert sein. Vorzugsweise ist die ventilsitzflächennahe Lagerfläche 42 jedoch an dem Ventilsitzkörper 11 ausgebildet, der hier als Bestandteil des Gehäuses 6 betrachtet wird.In this embodiment is on the guide ribs 29 , 29 ' of the valve seat body 11 a bearing surface close to the valve seat 42 formed in a by the guide diameter 41 given cylinder surface 43 lies. The valve closing body 21st has a partially spherical surface 44 trained surface 45 on which the valve closing body 21st on the bearing surface near the valve seat 42 is stored. In a modified embodiment, the bearing surface close to the valve seat can 42 also on a housing part 9 of the housing 6 be realized. The bearing surface near the valve seat surface is preferably 42 however, on the valve seat body 11 trained here as part of the housing 6 is looked at.

An dem Führungselement 32 sind Ausnehmungen 46 vorgesehen, über die das Fluid, insbesondere der Brennstoff, aus der Führungsbohrung 33 des Innenpols 5 in einen Ankerraum 50, in dem der Anker 4 angeordnet ist, geführt wird, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Ausnehmung 46 gezeigt ist. Ferner weist der Anker 4 hierfür Durchgangsbohrungen 51, 52 auf, so dass das Fluid weiter zu dem Dichtsitz 22 geführt werden kann. Die Ausnehmungen 46 des Führungselements 32 sind mit der Lagerfläche 37 verschnitten. Ferner sind die Ausnehmungen 46 so ausgestaltet, dass sich diese koaxial zu der Längsachse 8 durch das Führungselement 32 erstrecken.On the guide element 32 are recesses 46 provided, via which the fluid, in particular the fuel, from the guide bore 33 the inner pole 5 in an anchor room 50 in which the anchor 4th is arranged, is performed, with only one recess to simplify the illustration 46 is shown. Furthermore, the anchor points 4th through holes for this 51 , 52 on so that the fluid continues to the sealing seat 22 can be performed. The recesses 46 of the guide element 32 are with the storage area 37 blended. Furthermore, the recesses 46 designed so that they are coaxial to the longitudinal axis 8th through the guide element 32 extend.

Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung des Ventils 1 ist der Anker 4 entlang der Längsachse 8 an der Ventilnadel 15 geführt. Hierbei sind geeignete Abwandlungen möglich. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Anker 4 beispielsweise an einer Innenseite 53 des Ankerraums geführt sein.At the in 1 shown embodiment of the valve 1 is the anchor 4th along the longitudinal axis 8th on the valve needle 15 guided. Suitable modifications are possible here. In a modified embodiment, the anchor can 4th for example on an inside 53 of the anchor room.

In einem Zulaufkanal 54, der sich entlang der Längsachse 8 durch den Zulaufstutzen 12 und das Gehäuseteil 13 erstreckt, ist ein Brennstofffilter 55 angeordnet. Die Rückstellfeder 30 ist mit ihrem Ende 56 an dem Brennstofffilter 55 abgestützt. Ferner ist die Rückstellfeder 30 mit ihrem Ende 57 mittels eines Stützelements 58 an dem Führungselement 32 und somit an der Ventilnadel 15 abgestützt. Zwischen der Rückstellfeder 30 und dem Führungselement 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine mittelbare Kugellagerung 60 mittels einer Kugellagerfläche 61 realisiert. Die mittelbare Kugellagerung 60 erfolgt hierbei mittelbar, da das Stützelement 58 vorgesehen ist. Ein Mittelpunkt 62 der Kugellagerfläche 61 liegt entlang der Längsachse 8 betrachtet axial innerhalb des Führungselements 32, also innerhalb eines Bereichs 63 entlang der Längsachse 8, und außerdem auf der Längsachse 8. Der Bereich 63 ergibt sich hierbei als axiale Erstreckung des Führungselements 32 entlang der Längsachse 8. Der Bereich 63 ist hierbei relativ zu der Ventilnadel 15 ortsfest vorgegeben. In diesem Ausführungsbeispiel stimmt der Mittelpunkt 62 der Kugellagerfläche 61 mit dem Mittelpunkt 40 der Kugeloberfläche 38 überein. Entsprechend liegt die Kugellagerfläche 61 in der Kugeloberfläche 38.In an inlet channel 54 that extends along the longitudinal axis 8th through the inlet connection 12th and the housing part 13 extends is a fuel filter 55 arranged. The return spring 30th is with its end 56 on the fuel filter 55 supported. Furthermore, the return spring 30th with its end 57 by means of a support element 58 on the guide element 32 and thus on the valve needle 15 supported. Between the return spring 30th and the guide element 32 is an indirect ball bearing in this embodiment 60 by means of a ball bearing surface 61 realized. The indirect ball bearing 60 takes place indirectly because the support element 58 is provided. A focal point 62 the ball bearing surface 61 lies along the longitudinal axis 8th viewed axially within the guide element 32 within a range 63 along the longitudinal axis 8th , and also on the longitudinal axis 8th . The area 63 is the axial extension of the guide element 32 along the longitudinal axis 8th . The area 63 is relative to the valve needle 15 fixed. In this embodiment, the center is correct 62 the ball bearing surface 61 with the center 40 the spherical surface 38 match. The ball bearing surface is located accordingly 61 in the spherical surface 38 .

Über das Führungselement 32 ist somit zum einen die Ventilnadel 15 in der Führungsbohrung 33 entlang der Längsachse 8 geführt. Außerdem ergibt sich eine Kugellagerung 60 zwischen der Rückstellfeder 30 und der Ventilnadel 15, die über das an der Kugellagerfläche 61 des Führungselements 32 gelagerte Stützelement 58 vermittelt ist. Hierbei ist die Kugellagerung 60 so ausgestaltet, dass sich zwei Rotationsfreiheitsgrade des Führungselements 32 relativ zu der Rückstellfeder 30 um den Mittelpunkt 62 der Kugellagerfläche 61 ergeben.About the guide element 32 is on the one hand the valve needle 15 in the pilot hole 33 along the longitudinal axis 8th guided. There is also a ball bearing 60 between the return spring 30th and the valve pin 15 that over that on the ball bearing surface 61 of the guide element 32 supported support element 58 is mediated. Here is the ball bearing 60 designed so that there are two degrees of freedom of rotation of the guide element 32 relative to the return spring 30th around the center 62 the ball bearing surface 61 surrender.

Das Stützelement 58 ist in diesem Ausführungsbeispiel tellerförmig ausgebildet. Hierbei weist das Stützelement 58 einen Stützdorn 65 auf, der sich in die Rückstellfeder 30 erstreckt. Vorzugsweise umschließt die Rückstellfeder 30 den Stützdorn 65 mit mehr als einer Windung. Hierbei kann die Rückstellfeder 30 auf den Stützdorn 65 aufgepresst sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Stützdorn 65 eine axiale Ausnehmung 66 vorgesehen. Die Ausnehmung 66 weist hierbei einen Durchmesser 67 auf, der größer als ein Durchmesser 68 der Ventilnadel 15 ist. Ferner weist das Stützelement 58 einen ringförmigen Stützkragen 69 auf, an dem die Rückstellfeder 30 entgegen der Öffnungsrichtung 7 axial abgestützt ist. Im Übergang von dem Stützkragen 69 auf den Stützdorn 65 weist das Stützelement 58 einen sich entgegen der Öffnungsrichtung 7 erweiternden Stützabschnitt 70 auf. An dem Stützabschnitt 70 weist das Stützelement 58 eine der Kugellagerfläche 61 zugewandte Stützfläche 71 auf, an der sich ein Kontaktbereich 72 ergibt, in dem im Betrieb ein Kontakt zwischen der Stützfläche 71 des Stützelements 58 und der Kugellagerfläche 61 möglich ist. Die Stützfläche 71 kann mit einer reibungsreduzierenden und/oder verschleißreduzierenden Beschichtung 73 beschichtet sein. Zwischen dem Stützelement 58 und der Kugellagerfläche 61 ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel ein zumindest linienförmiger Kontakt 74 mit dem Durchmesser 77. Das Stützelement 58 kann durch Biegen ausgeformt werden.The support element 58 is plate-shaped in this embodiment. Here, the support element 58 a support mandrel 65 on which is in the return spring 30th extends. The return spring preferably encloses 30th the support mandrel 65 with more than one turn. Here, the return spring 30th on the support mandrel 65 be pressed on. In this embodiment is on the support mandrel 65 an axial recess 66 intended. The recess 66 has a diameter 67 on that is larger than a diameter 68 the valve needle 15 is. Furthermore, the support element 58 an annular support collar 69 on which the return spring 30th against the opening direction 7 is axially supported. In the transition from the support collar 69 on the support mandrel 65 has the support element 58 one against the opening direction 7 expanding support section 70 on. On the support section 70 has the support element 58 one of the ball bearing surface 61 facing support surface 71 on where there is a contact area 72 results in a contact between the support surface during operation 71 of the support element 58 and the ball bearing surface 61 is possible. The support surface 71 can with a friction-reducing and / or wear-reducing coating 73 be coated. Between the support element 58 and the ball bearing surface 61 In this embodiment, there is at least a linear contact 74 with the diameter 77 . The support element 58 can be shaped by bending.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 58 an einer Kugellagerfläche 61 abgestützt, die an dem Führungselement 32 ausgebildet ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann das Stützelement 58 auch an einer Kugellagerfläche 61 abgestützt sein, die an der Ventilnadel 15 ausgebildet ist, wie es beispielsweise anhand der 2 und 3 beschrieben ist. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung, bei der die Kugellagerfläche 61 sowohl an dem Führungselement 32 als auch an der Ventilnadel 15 ausgestaltet ist. Speziell trifft dies auf einen Fall zu, bei dem das Führungselement 32 ganz oder teilweise einstückig mit der Ventilnadel 15 ausgebildet ist.In this embodiment, the support element 58 on a ball bearing surface 61 supported on the guide element 32 is trained. In a modified embodiment, the support element 58 also on a ball bearing surface 61 be supported on the valve needle 15 is formed, as it is based on, for example 2nd and 3rd is described. An embodiment is also conceivable in which the ball bearing surface 61 both on the guide element 32 as well as on the valve needle 15 is designed. Specifically, this applies to a case in which the guide member 32 completely or partially in one piece with the valve needle 15 is trained.

2 zeigt das Ventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der in 2 mit IIA bezeichnete Auschnitt ist hierbei aus zeichnerischen Gründen in der 2A dargestellt und mit Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kugellagerfläche 61 an der Ventilnadel 15 ausgebildet. Das Stützelement 58 wirkt somit in diesem Ausführungsbeispiel mit der Ventilnadel 15 zusammen, um die Kugellagerung 60 zu realisieren. Der linienförmige Kontakt 74 ist wie bei dem anhand der 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel zumindest näherungsweise kreislinienförmig ausgestaltet. Allerdings ergibt sich für diesen kreislinienförmigen Kontakt 74 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein kleinerer Durchmesser 77 als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn das Führungselement 32 sich axial zu dem Stützelement 58 hin bis an die Kugeloberfläche 38 erstreckt, wie es bei dem anhand der 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, dann ergibt sich bei dem in der 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel die Situation, dass sowohl eine Stirnseite 75 der Ventilnadel 15 als auch das Führungselement 32 um die Stirnseite 75 jeweils in der Kugeloberfläche 38 liegen. Dann kann sich die Kugellagerfläche 61 teilweise an dem Führungselement 32 und teilweise an der Ventilnadel 15 befinden. 2nd shows the valve 1 in an excerpt, schematic sectional view according to a second embodiment. The in 2nd With IIA designated section is here for graphic reasons in the 2A shown and provided with reference numerals. In this embodiment, the ball bearing surface 61 on the valve needle 15 educated. The support element 58 thus acts in this embodiment with the valve needle 15 together to the ball bearing 60 to realize. The linear contact 74 is like that with the help of 1 described first embodiment also in this second embodiment at least approximately circular. However, this circular contact results 74 a smaller diameter in the second embodiment 77 than in the first embodiment. If the guide element 32 axially to the support element 58 right up to the surface of the ball 38 extends, as is the case with the 1 described first embodiment is the case, then results in the in the 2nd illustrated second embodiment, the situation that both an end face 75 the valve needle 15 as well as the guide element 32 around the front 75 each in the spherical surface 38 lie. Then the ball bearing surface 61 partly on the guide element 32 and partly on the valve needle 15 are located.

Bei dem anhand der 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser 67 an dem Stützelement 58 kleiner als der Durchmesser 68 der Ventilnadel 15 vorgegeben. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel (1) ein Durchmesser 77 des linienförmigen Kontakts 74 größer als der Durchmesser 68 der Ventilnadel 15 ist, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (2) dieser Durchmesser 77 kleiner als der Durchmesser 68 der Ventilnadel 15 vorgegeben. Um einen gewissen Bewegungsspielraum zu ermöglichen, ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Durchmesser 67 entsprechend größer als der Durchmesser 68 gewählt, und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser 67 entsprechend kleiner als der Durchmesser 68 gewählt. Wenn die Kugellagerfläche 61 teilweise an dem Führungselement 32 und teilweise an der Ventilnadel 15 ausgebildet ist, dann kann der Durchmesser 67 beliebig groß, insbesondere auch etwa gleich dem Durchmesser 68 der Ventilnadel 15, gewählt werden.When using the 2nd The second exemplary embodiment shown is the diameter 67 on the support element 58 smaller than the diameter 68 the valve needle 15 given. While in the first embodiment ( 1 ) a diameter 77 of the linear contact 74 larger than the diameter 68 the valve needle 15 is in the second embodiment ( 2nd ) this diameter 77 smaller than the diameter 68 the valve needle 15 given. In order to allow a certain freedom of movement, the diameter is in the first embodiment 67 correspondingly larger than the diameter 68 selected, and in the second embodiment, the diameter 67 correspondingly smaller than the diameter 68 chosen. If the ball bearing surface 61 partly on the guide element 32 and partly on the valve needle 15 is formed, then the diameter 67 any size, especially about the same diameter 68 the valve needle 15 , to get voted.

3 zeigt den in 2 mit IIA bezeichneten Ausschnitt entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 58 als topfförmiges Stützelement 58 ausgebildet. Das Ende 57 der Rückstellfeder 30 ist in das topfförmige Stützelement 58 eingesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich ein zumindest im Wesentlichen punktförmiger Kontakt 78 zwischen der Kugellagerfläche 61 und einer Stirnseite 80 des Stützelements 58. Die Stirnseite 80 weist somit den Kontaktbereich 72 auf, wobei sich der Kontaktbereich 72 nicht notwendigerweise über die gesamte Stirnseite 80 erstreckt. Insbesondere kann ein äußerer Bereich 79 unbearbeitet bleiben, wenn beispielsweise eine Beschichtung 73 nur in dem Kontaktbereich 72 vorgesehen ist. 3rd shows the in 2nd With IIA designated section according to a third embodiment. In this embodiment, the support element 58 as a pot-shaped support element 58 educated. The end 57 the return spring 30th is in the pot-shaped support element 58 used. In this exemplary embodiment, there is an at least essentially point-like contact 78 between the ball bearing surface 61 and a face 80 of the support element 58 . The face 80 thus points the contact area 72 on, the contact area 72 not necessarily over the entire face 80 extends. In particular, an outer area 79 remain unprocessed if, for example, a coating 73 only in the contact area 72 is provided.

4 zeigt den in 2 mit IIA bezeichneten Ausschnitt entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel stützt sich die Rückstellfeder 30 mit ihrem Ende 57 direkt an der Kugellagerfläche 61 des Führungselements 32 ab. Die Kugellagerfläche 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Führungselement 32 ausgebildet. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann sich die Kugellagerfläche 61 beispielsweise auch zumindest teilweise über die Stirnseite 75 der Ventilnadel 15 erstrecken, wenn die Stirnseite 75 so angepasst wird, dass diese ebenfalls in der Kugeloberfläche 38 liegt. 4th shows the in 2nd With IIA designated section according to a fourth embodiment. In this embodiment, the return spring is supported 30th with its end 57 directly on the ball bearing surface 61 of the guide element 32 from. The ball bearing surface 61 is in this embodiment on the guide element 32 educated. In a modified configuration, the ball bearing surface 61 for example, at least partially over the end face 75 the valve needle 15 extend when the face 75 is adjusted so that it is also in the sphere surface 38 lies.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016225776 A1 [0002]

Claims

Valve (1) for metering a fluid, in particular a fuel injection valve for internal combustion engines, with a housing (6), an actuator (2) and a valve needle (15) which can be actuated by the actuator (2) along a longitudinal axis (8) against a return spring (30) ), wherein a guide element (32) is provided on the valve needle (15) and is at least partially arranged in a guide bore (33), the valve needle (15) being actuated via the guide element (32) along the longitudinal axis (8) is guided in the guide bore (33) and the return spring (30) is supported at least indirectly on the valve needle (15), characterized in that at least one indirect ball bearing (60) is provided between the return spring (30) and the guide element (32) a ball bearing surface (61) is realized and that a center point (62) of the ball bearing surface (61) along the longitudinal axis (8) viewed axially within the guide element (32) and z is at least approximately on the longitudinal axis (8).

Valve after Claim 1 , characterized in that the ball bearing (60) is designed such that at least two degrees of freedom of rotation of the guide element (32) relative to the return spring (30) around the center (62) of the ball bearing surface (61) are made possible.

Valve after Claim 1 or 2nd , characterized in that the guide element (32) has a bearing surface (37) formed as part of a spherical surface (38), that the guide element (32) with its bearing surface (37) on a bearing surface (34) lying in a cylindrical jacket surface (39) of the guide bore (33) and that the ball bearing surface (61) is also formed as part of the ball surface (38) and / or that the center point (62) of the ball bearing surface (61) is at least approximately equal to the center point (40) of the ball surface (38 ) is.

Valve according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the ball bearing surface (61) is at least partially formed on the guide element (32) and / or at least partially on the valve needle (15).

Valve according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the guide element (32) is designed as a stop element (18 ') which delimits an armature free path (20) of an armature (4) of the actuator (2) guided on the valve needle (15), and / or that the guide element (32) and the valve needle (15) are immovably connected to one another or are formed in one piece.

Valve according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the return spring (30) is supported on the ball bearing surface (61) by means of a support element (58).

Valve after Claim 6 , characterized in that the support element (58) has a support surface (71) facing the ball bearing surface (61) and that the support surface (71) of the support element (58) at least in a contact area (72) in which a contact (74 ) between the support surface (71) of the support element (58) and the ball bearing surface (61) is possible, is coated with a friction-reducing and / or wear-reducing coating (73).

Valve after Claim 6 or 7 that an at least linear contact (74) is formed between the support element (58) and the ball bearing surface (61) or that the support element is supported on the ball bearing surface (61) via an at least substantially point-shaped contact (78).

Valve according to one of the Claims 6 to 8th , characterized in that the support element (58) is formed by bending and / or that the support element (58) is formed from a stainless steel.

Valve according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the return spring (30) is supported directly on the ball bearing surface (61).