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Die
Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen,
insbesondere in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Ein
bekanntes, elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil
zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
oder eines Verbrennungsmotors (
DE 199 32 763 A1 ) weist einen im Ventilgehäuse integrierten
Elektromagneten auf, der aus einem rohrförmigen Kern, einer den Kern
umschließenden,
auf einen Spulenträger
aufgewickelten Magnetspule und einem dem Kern vorgelagerten, axial
verschieblich geführten
Anker besteht. Auf das dem Anker zugekehrte Kernende ist ein metallisches,
ringförmiges
Zwischenteil aufgesetzt und mit dem Kern durch Schweißen verbunden.
Ein von der Unterseite des Ventilgehäuses her axial eingesetzter,
rohrförmiger,
durchmessergestufter Ventilsitzträger stößt stirnseitig an einem am
Zwischenteil ausgebildeten Anschlag an und ist sowohl mit dem Zwischenteil
als auch mit dem Ventilgehäuse verschweißt. In das
aus dem Ventilgehäuse
vorstehende, freie Ende des Ventilssitzträgers ist ein Ventilsitzkörper eingesetzt,
in dem ein eine Spritzöffnung umschließender Ventilsitz
ausgebildet ist. Eine mit dem Anker fest verbundene Ventilnadel
trägt an
ihrem Ende einen Schließkopf,
der unter Wirkung einer Ventilschließfeder auf dem Ventilsitz aufgepresst
ist und die Spritzöffnung
abschließt.
Bei Bestromen des Elektromagneten wird der Anker gegen die Kraft
der Ventilschließfeder
zum Kern hin verschoben, und der Schließkopf hebt vom Ventilsitz ab
und gibt die Spritzöffnung
zum Abspritzen von unter Druck stehendem Kraftstoff frei.
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Der
von der Ventilnadel ausgeführte
Ventilhub hängt
vom Abstand des Ventilsitzes vom Kern des Elektromagneten ab und
wird beim Einsetzen des Ventilsitzträgers in das Ventilgehäuse eingestellt. Er
ist bestimmt durch die geometrische Lage des im Zwischenteil ausgebildeten
Anschlags für
den Ventilsitzträger.
Auf die Größe des Ventilhubs
sich auswirkende Fertigungstoleranzen zwischen Ventilsitzträger und
Anschlag im Zwischenteil werden durch Justiermittel, z.B. durch
Einlegen von Ausgleichsscheiben, kompensiert.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der schnellen
Montage von Ventilsitzträger und
Ventilgehäuse
mit der Möglichkeit
der hochgenauen Einstellung des geforderten Ventilhubs, ohne dass
zusätzliche
Justier- oder Toleranzausgleichsmittel eingesetzt werden müssen. Die
Ventilhubeinstellung erfolgt durch mehr oder weniger tiefes axiales
Einpressen des Ventilsitzträgers
in das Ventilgehäuse.
Durch die dabei einsetzende plastische und/oder elastische Materialverformung
ist die Presskraft, mit der der Ventilsitzträger in das Ventilgehäuse eingepresst
wird, nach oben begrenzt. Durch Kräftemessung und Auswertung des
Kräfteanstiegs
lässt sich
die Eintauchtiefe des Ventilsitzträgers in das Ventilgehäuse bestimmen
und anhand von abgespeicherten Kennwerten für eine für einen gewünschten Ventilhub erforderliche
Eintauchtiefe nachregeln. Das Einpressen des Ventilsitzträgers in das
Ventilgehäuse
unter Kraft- und Ventilhubmessung erfolgt vorzugsweise schrittweise,
so dass die für
den geforderten Ventilhub notwendige Eintauchtiefe des Ventilsitzträgers sehr
genau angefahren werden kann. Ist der Einpressvorgang abgeschlossen,
so werden Ventilgehäuse
und Ventilsitzträger unlösbar miteinander
verbunden, z.B. durch Schweißen,
Löten o. ä..
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhaften Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Kraftstoffeinspritzventils möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist zwischen mindestens einem Axialabschnitt von Ventilgehäuse und
Sitzträger
eine Presspassung vorgesehen. Bevorzugt werden zwei Presspassungen
erzeugt, die voneinander axial beabstandet sind. Ventilgehäuse und/oder
Ventilsitzträger
werden dabei so ausgebildet, dass in dem Bereich der Presspassung
eine elastische und/oder plastische Verformung des Materials möglich ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist das Ventilgehäuse
mit einem hohlzylindrischen Endabschnitt als Drehteil und der Ventilsitzträger als
Tiefziehteil hergestellt. Zur Herbeiführung der Presspassung weist
der Ventilsitzträger
einen vorzugsweise konvex ausgeformten Trägerabschnitt auf, dessen Außendurchmesser
wenig größer ist
als der Innendurchmesser des Endabschnitts am Ventilgehäuse.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung ist das Ventilgehäuse
mit einem hohlzylindrischen Endabschnitt als Drehteil und der Ventilsitzträger ebenfalls
als Drehteil hergestellt. Zur Herbeiführung der Presspassung weist
der Ventilsitzträger
mindestens einen durchmessergrößeren Trägerabschnitt
auf, dessen Außendurchmesser
wenig größer ist
als der lichte Durchmesser des Endabschnitts des Ventilgehäuses. Um
beim Einpressen der beiden Drehteile eine elastische und/oder plastische
Verformung des Materials zu ermöglichen, ist
die Wandstärke
von Ventilgehäuse
oder Ventilsitzträger
im Bereich der Presspassung reduziert.
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Die
Reduzierung der Wandstärke
ist einmal dadurch erreicht, dass auf dem Außenmantel des hohlzylindrischen
Endabschnitts des Ventilgehäuses eine
Ringnut eingearbeitet ist, die zur Stirnseite des Endabschnitts
frei ausläuft.
In einer alternativen Ausführungsform
wird die reduzierte Wandstärke
dadurch erlangt, dass im Bereich des durchmessergrößeren Trägerabschnitts
des Ventilsitzträgers
ein Hinterstich vorhanden ist, so dass der durchmessergrößere Trägerabschnitt
einen verformbaren Ringsteg bildet.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
ein Kraftstoffeinspritzventil, teilweise im Längsschnitt,
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2 ausschnittweise
einen vergrößerten Halb-Längsschnitt von Ventilgehäuse und
Ventilsitzträger
des Kraftstoffeinspritzventils in 1 während der
Montage,
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3 eine
gleiche Darstellung wie in 2 mit einer
alternativen Ausführung
des Ventilsitzträgers,
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4 einen
Ausschnitt IV in 3 mit einem im Bereich des Ausschnitts
modifizierten Ventilgehäuse
und modifizierten Ventilsitzträger.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Das
in 1 ausschnittweise und teilweise im Längsschnitt
dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen oder
Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen weist ein Ventilgehäuse 11 mit einem
hohlzylindrischen Endabschnitt 111, das als Drehteil hergestellt
ist, sowie ein in das Ventilgehäuse 11 eingesetzten
Ventilsitzträger 12 auf,
der als Tiefziehteil ausgeführt
ist. Der Ventilsitzträger 12 weist
einen in den Endabschnitt 111 des Ventilgehäuses 11 eingeschobenen
Rohrabschnitt 121 und einen demgegenüber im Durchmesser reduzierten
Rohrabschnitt 122 auf, in dessen vom Ventilgehäuse 11 abgekehrten,
freien Rohrende ein Ventilsitzkörper 13 unlösbar, hier
durch Schweißen,
eingesetzt ist. Im Ventilsitzkörper 13 ist
ein Spritzöffnung 14 oder
ein Spritzloch ausgebildet, die bzw. das von einem Ventilsitz 15 umschlossen
ist. Mit dem Ventilsitz 15 wirkt ein Schließkopf 16 zusammen,
der am freien Ende einer Ventilnadel 17 ausgebildet ist.
Der Schließkopf 16 ist
in einem Führungselement 18 axial
verschieblich geführt,
das dem Ventilsitzkörper 13 unmittelbar vorgeordnet
ist. An ihrem vom Schließkopf 16 abgekehrten
Ende ist die Ventilnadel 17 fest mit einem Anker 19 eines
im Innern des Ventilgehäuses 11 integrierten
Elektromagneten befestigt. Bei unerregtem Elektromagneten wird über eine
an der Ventilnadel 17 angreifenden Ventilschließfeder 20 die
Ventilnadel 17 mit ihrem Schließkopf 16 auf den Ventilsitz 15 aufgepresst
und damit die Spritzöffnung 14 verschlossen.
Wird der Elektromagnet erregt, so wird der Anker 19 in 1 gegen
die Federkraft der Ventilschließfeder 20 nach
oben bewegt, und die Ventilnadel 17 führt einen festgelegten Hub
aus, so dass der Schließkopf
16 vom Ventilsitz 15 abhebt und die Spritzöffnung 14
zum Ausspritzen von dem Ventilsitzkörper 13 vorgelagerten,
unter Druck stehendem Kraftstoff freigegeben ist.
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Zur
genauen Einstellung des Hubs der Ventilnadel 17, kurz Ventilhub
genannt, wird der Ventilsitzträger 12 mit
seinem durchmessergrößeren Rohrabschnitt 121 bis
in eine den Ventilhub bestimmende Eintauchtiefe in den Endabschnitt 111 des
Ventilgehäuses 11 eingepresst,
wobei durch entsprechende Auslegung des Ventilgehäuses 11 oder
des Ventilsitzträgers 12 eine
elastische und/oder plastische Materialverformung am Ventilgehäuse 11 oder
am Ventilsitzträger 12 eintritt,
die ein hochfeines Einschieben des Ventilsitzträgers 12 ermöglicht.
Das Einpressen des Ventilsitzträgers 12 in
das Ventilgehäuse 11 erfolgt
mittels eines Druckstempels 21, wie er ausschnittweise
in 2 dargestellt ist. Der Druckstempel 21 greift
dabei an der zwischen den beiden Rohrabschnitten 121 und 122 sich
ausbildenden Übergangsschulter 123 ab
und überträgt eine
axial gerichtete Presskraft P auf den Ventilsitzträger 12. Während des
Einpressvorgangs wird die Presskraft P und der Ventilhub gemessen
und durch Auswertung des Kräfteanstiegs
die Eintauchtiefe des Ventilsitzträgers 12 in das Ventilgehäuse 11 bestimmt.
Ist der Sollhub nicht erreicht, wird die Einpresskraft schrittweise
solange aufgebracht bis der Sollhub hergestellt ist. Hierbei ist
das elastische Federverhalten des Materials, die sog. Federrate,
zu berücksichtigen,
die für
jedes Einzelstück
individuell ermittelt wird. Somit kann die zur endgültigen Einstellung
des Hubsollwerts notwendige Schrittzahl bei der Auftragung der Einpresskraft
vorausberechnet werden. Der sog. Stick-Slip-Effekt ist damit vermeidbar. Der
Kräfteanstieg
in Zuordnung zu der Eintauchtiefe des Ventilsitzträgers 12 ist
als Kennwert abgespeichert, so dass das Erreichen einer für einen
bestimmten Ventilhub erforderlichen Eintauchtiefe mittels des gemessenen
Kräfteanstiegs
bestimmt werden kann.
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Zur
Realisierung des Einpressvorgangs unter elastischer und/oder plastischer
Materialverformung sind zwischen Axialabschnitt von Ventilgehäuse 11 und
Sitzträger 12 zwei
Presspassungen 22, 23 vorgesehen, die voneinander
axial beabstandet sind. Die untere Presspassung 22 ist
durch einen konvex ausgeformten Trägerabschnitt 24 am
durchmessergrößeren Rohrabschnitt 121 herbeigeführt, dessen Außendurchmesser
hierzu wenig größer ist
als der lichte Durchmesser des Endabschnitts 111 des Ventilgehäuses 11.
Dieser Trägerabschnitt 24 ist
unmittelbar an der Übergangsschulter 123 des
Ventilsitzträgers 12 angeordnet.
Die obere Presspassung 23 ist dadurch herbeigeführt, dass
an dem in Einpressrichtung vorderen Ende des durchmessergrößeren Rohrabschnitts 121 ein
zweiter konvexer Trägerabschnitt 25 ausgeformt
ist, dessen Außendurchmesser
wiederum wenig größer ist
als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Endabschnitts 111 des Ventilgehäuses 11.
Damit beide Presspassungen 22, 23 gleichzeitig
in Eingriff miteinander treten, ist der Innendurchmesser des Endabschnitts 111 gestuft ausgebildet
und ist im oberen Bereich 111b, in den der obere Trägerabschnitt 25 eintaucht,
kleiner als im unteren Bereich 111a, in den der unteren
Trägerabschnitt 24 sich
einschiebt. Beim Einpressen des Ventilsitzträgers 12 werden die
Presspassungen 22, 23 durch Eindellen oder Eindrücken der
Trägerabschnitte 24, 25 herbeigeführt. Ist
die gewünschte
Eintauchtiefe erreicht, so werden an der freien Stirnseite des Endabschnitts 111 Ventilgehäuse 11 und
Ventilsitzträger 12 durch
Schweißen
unlösbar
miteinander verbunden. Die rundum verlaufende Schweißnaht 26 ist in 1 dargestellt.
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In 2 ist
noch ein Führungsring 27 für die Ventilnadel 17 dargestellt,
der im durchmessergrößeren Rohrabschnitt 121 des
Ventilsitzträgers 12 eingepresst
und dann mit diesem verschweißt
ist. Die umlaufende Schweißnaht 34 ist
schematisch angedeutet.
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Das
in 3 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzventil
ist gegenüber
dem zuvor beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil insoweit modifiziert,
als der Ventilsitzträger 12 ebenso
wie das Ventilgehäuse 11 als
Drehteil ausgeführt
ist. Der rohrförmige
Ventilsitzträger 12 weist
wiederum einen durchmessergrößeren Rohrabschnitt 121 und
eine durchmesserkleineren Rohrabschnitt 122 mit Übergangsschulter 123 auf.
Am durchmessergrößeren Rohrabschnitt 121 ist
zur Herbeiführung der
Presspassungen 22, 23 wiederum ein vorzugsweise
konvexer Trägerabschnitt 24 nahe
der Übergangsschulter 123 und
ein ebenfalls vorzugsweise konvexer Trägerabschnitt 25 am
vorderen Ende des Rohrabschnitts 121 ausgebildet. Beide
Trägerabschnitte 24, 25 haben
einen Außendurchmesser,
der wenig größer ist
als der Innendurchmesser des unteren bzw. oberen Bereichs 111a bzw. 111b des
wiederum mit gestuftem Innendurchmesser ausgeführten Endabschnitts 111 des
Ventilgehäuses 111.
Um in den Bereichen der Presspassungen 22, 23 eine
elastische und/oder plastische Materialverformung am Ventilsitzträger 12 zu
ermöglichen,
ist hier die relativ massive Rohrwand des Rohrabschnitts 121 in
ihrer Wandstärke
reduziert. Hierzu ist im Bereich der unteren Presspassungen 22 ein
ringförmiger
Hinterstich 29 in die Übergangsschulter 123 eingearbeitet,
so dass der Trägerabschnitt 24 einen
verformbaren Ringsteg 32 bildet. Weiterhin ist an dem in
Einschieberichtung vorderen Ende eine axiale Aussparung 30 eingebracht,
so dass auch hier der Trägerabschnitt 25 einen
verformbaren Ringsteg 33 bildet. Wie bei dem Kraftstoffeinspritzventil
gemäß 2 presst
sich durch die Stufung des Innendurchmessers des Endabschnitts 111 des
Ventilgehäuses 11 der
Ventilsitzträger 12 lediglich
im Bereich der beiden Presspassungen 22, 23 an
die Innenwand des Endabschnitts 111 an, und die Pressung
zwischen Ventilgehäuse 11 und
Ventilsitzträger 12 im
Bereich der Presspassungen 22, 23 setzt bei der
Montage zeitgleich ein. In 3 ist der
Ventilsitzträger 12 ebenfalls
mit einem Führungsring 28 für die Ventilnadel 17 versehen,
der an einer Radialschulter des Ventilsitzträgers 12 durch Schweißen (Schweißnaht 34)
befestigt ist.
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Das
zur 3 beschriebene Kraftstoffeinspritzventil kann
so modifiziert sein, wie es im Ausschnitt der 4 dargestellt
ist. Hier ist der in die Übergangsschulter 123 eingebrachte
Hinterstich 29 in 3 entfallen
und eine elastische und/oder plastische Verformung des Materials
des Ventilgehäuses 11 wird
dadurch ermöglicht,
dass im Endbereich des Endabschnitts 111 die Wandstärke des
rohrförmigen Endabschnitts 111 reduziert
ist. Hierzu ist in den Außenmantel
des Endabschnitts 111 eine Ringnut 31 eingearbeitet,
die zur Stirnseite des Endabschnitts 111 hin frei ausläuft.