DE2934217A1

DE2934217A1 - Verfahren zur herstellung einer ventilnadel eines nadelventiles.

Info

Publication number: DE2934217A1
Application number: DE19792934217
Authority: DE
Inventors: Ernst 7144 Asperg Binggesser; Rudolf 7000 Stuttgart Krauss; Klaus-Jürgen 7151 Affalterbach Peters
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-24
Filing date: 1979-08-24
Publication date: 1981-03-12
Also published as: US4346577A; JPS5644456A

Description

κ. 5 67 5

3.8.1979 Kh/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart

Verfahren zur Herstellung einer
Ventilnadel eines Nadelventiles

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Kauptanspruchs. Es ist schon ein Verfahren bekannt j konisch ausgebildete Nadeln von Nadelventilen herzustellen. Derartige Verfahren sind jedoch nicht zur Herstellung gebogener Ventilnadeln geeignet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, •die Herstellung gebogener Ventilnadeln auf einfache, maßgenaue und billige Art und Weise zu gewährleisten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptansprueh angegebenen Verfahrens möglich.

130011/0193

-*- R- 56

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Anordnung in Leerlaufstellung zur Betriebsgemischbildung einer Brennkraftmaschine mit einem als Nadelventil ausgebildeten Zumeßventil, Figur 2 eine Anordnung in Vollaststellung zur Betriebsgemischbildung einer Brennkraftmaschine mit einem als Nadelventil ausgebildeten Zumeßventil, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur H ein als Nadelventil ausgebildetes Zumeßventil entsprechend einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1, Figur 5 eine Lagerung einer Ventilnadel eines Zumeßventiles, Figur 6 eine Seitenansicht eines Trägerkörpers mit einer Drahtwicklung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung zur Betriebsgemischbildung strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in einen Saugrohrabschnitt 1, insbesondere eines Einzelsaugrohres unmittelbar stromaufwärts eines Einlaß-'ventiles 2, also stromabwärts eines nicht dargestellten Sammelsaugrohres, einer insbesondere gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren Zylindern3. In dem Saugrohrabschnitt 1 ist eine Luftmeßeinrichtung angeordnet, die aus einer Luftmeßklappe 5 gebildet wird und in ihrer Ausgangsstellung den Saugrohrquerschnitt 1 sperrt. Stromabwärts der Luftmeßklappe 5 ist in einem mit dem Zylinder 3 verbundenen Saugrohrab-

130011/0193

-r- R. 56

schnitt 6 eine Drosselklappe 7 angeordnet, die möglichst strömungsgünstig ausgebildet ist. Zwischen den Saugrohrabschnitten 1 und 6 ist ein schwingungsdämpfendes Glied 8 vorgesehen. Die vorzugsweise dünnwandig ausgebildete Luftmeßklappe 5 ist, wie in Figur 3 dargestellt ist, rechteckig ausgebildet und an einem Verbindungssteg 10 befestigt, der andererseits eine Nabe 11 aufweist, mit der er mit einer Schwenkachse 12 verbunden ist. Die Schwenkachse 12 ist drehbar in einem Gehäuseteil 13 gelagert und verläuft quer zur Luftströmungsrichtung. Die Luftmeßklappe 5 stellt einen Steuerkörper dar, der entsprechend der Luftströmung zu den Zylindern 3 der Brennkraftmaschine den Saugrohrquerschnitt mehr oder weniger öffnet und der im wesentlichen eine Ebene bildet, die außerhalb der Schwenkachse 12 liegt. Die Schwenkbewegung der Luftmeßklappe 5 um die Schwenkachse 12 erfolgt entgegen einer nicht dargestellten Rückstellkraft, beispielsweise durch zwei parallel zueinander angeordnete Rückstellfedern.

Das eine Ende 22 der Luftmeßklappe 5 ragt in der Ausgangsstellung der Luftmeßklappe in eine Vertiefung 23 der Saugrohrwandung 1 und sperrt somit den Saugrohrquer-• schnitt an diesem Ende, während das andere Ende 2k der Luftmeßklappe 5 an der gegenüberliegende Saugrohrwandung anliegt. Bei kleinen strömenden Luftmengen im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine schwenkt die Luftmeßklappe um die Schwenkachse 12 in eine Stellung, in der das der Luftströmung entgegengerichtete Ende 22 weiterhin in der Vertiefung 23 verbleibt, so daß an diesem Ende 22 keine Luft vorbeiströmen kann, während an dem Ende 2h der Luft-

-H-

130011/0193

-y- R. 5675

meßklappe 5 ein Strömungsquerschnitt geöffnet wird. Die Luftmeßklappe 5 arbeitet in diesem Bereich nach dem Widerstandsklappenprinzip. Mit zunehmender Luftmenge schwenkt die Luftmeßklappe 5 mit ihrem Ende 22 aus der Vertiefung 2 3 heraus j so daß an dem Ende 22 ein weiterer Durehströmquerschnitt geöffnet wird und die Luftmeßklappe beidseitig umströmt werden kann und nach dem Tragflächenprinzip arbeitend größere Verstellkräfte, insbesondere auch in der Nähe des Vollastbereiches zur Verstellung der Luftmeßklappe 5 zur Verfügung stehen.

Die Kraftstoffversorgung der Anordnung erfolgt über eine nicht dargestellte Kraftstoffversorgungsleitung, die in ebenfalls nicht dargestellter Weise mit der Druckseite einer Kraftstofförderpumpe in Verbindung steht. Die Kraftstoffversorgungsleitung mündet in einen axial in der Schwenkachse 12 verlaufenden Kraftstoffkanal 27, der über eine Stichleitung 28 mit einer Ringnut 29 in der Nabe 11 des Verbindungsstegs 10 in Verbindung steht. In dem Verbindungssteg 10 ist ebenfalls ein Kraftstoffkanal 30 vorgesehen, der von der Ringnut 29 zu einer kreisförmig gebogenen Hülse 31 führt, die vorzugsweise im mittleren Bereich der Luftmeßklappe 5 so angeordnet und mit der Luftmeßklappe und dem Verbindungssteg 10 so verbunden ist, daß ihr der Strömung entgegengerichtetes Ende 32 in der räumlichen Anordnung mit dem Ende 22 der Luftmeßklappe 5 übereinstimmt, so daß dieses Ende 32 der Hülse 31 in der Ausgangsstellung der Luftmeßklappe 5 und der Leerlaufstellung in die Vertiefung 23 ragt, während es sich in Vollaststellung der Luftmeßklappe 5 nahezu in der Mitte des Strömungsquerschnittes befindet. Das in Strömungsrichtung gerichtete Ende 33 der Hülse 31 ist geschlossen.

- 5 130011/0193

;. 56

An dem Ende 32 der Hülse 31 und damit an dem der Strömung entgegengerichteten Ende 22 der Luftmeßklappe 5 ist ein Kraftstoffzumeßventil 35 angeordnet, das in Figur 4 ingrößerem Maßstab als Einzelheit gezeichnet ist. In das Ende 32 der Hülse 31 ist ein Aufnahmekörper 36 mit einem Ansatz 37 gesteckt und befestigt. Ein Dichtelement 38 an der Stirnfläche des Hülsenendes 32 verhindert das Auslecken von Kraftstoff über dem Ansatz 37 aus dem Innern der Hülse 31· Der Aufnahmekörper 36 ist mit einer axialen Durchgangsbohrung 39 versehen, deren Querschnitt an ihrer engsten Stelle durch eine in einem Blendenkörper 40 vorgesehene Zumeßöffnung 41 begrenzt wird. Der scheibenförmig ausgebildete Blendenkörper 40 ist aus möglichst dünnem Material gefertigt und wird durch ein Befestigungselement 42, z.B. eine Madenschraube, unter Zwischenschaltung eines Dichtelementes 43 gegen einen Absatz 44 der Durchgangsbohrung 39 gepreßt. An dem der Hülse 31 abgewand ten Ende des Aufnahmekörpers 36 ist eine die Luftströmung möglichst günstig beeinflussende Kappe 45 angeordnet.

Das Kraftstoffzumeßventil 35 ist als Nadelventil mit einer mit der Zumeßöffnung 41 zusammenwirkenden Zumeßnadel

46 ausgebildet. Die Zumeßnadel 46 ist an ihrem einen Ende

47 schlaufenförmig ausgebildet und an einem Lagerhebel

48 gehäusefest befestigt, der sich außerhalb des Gehäuses 13 befindet und beispielsweise an seinem anderen Ende an der Schwenkachse 12 gelagert, aber gegenüber dieser verdrehbar ist. Die Luftmeßklappe 5 wird durch den Verbindungssteg 10 so geführt, daß die im wesentlichen durch sie bestimmte Ebene außerhalb der Schwenkachse 12 verläuft. Die Zumeßnadel 46 ragt durch eine Öffnung 49 in

130011/0193

R.5675

der Gehäusewandung 13 in die Vertiefung 23 und ist derart kreisförmig gebogen, daß sie bei einer Schwenkbewegung der Luftmeßklappe 5 eine öffnung 52 in der Kappe 45 durchgreifend die im Blendenkörper 40 vorgesehene Zumeßöffnung Ί1, die die Zumeßnadel 46 durchragt, mehr oder weniger öffnet. Die Zumeßnadel 46 ist aus einem Material mit kreisförmigem Querschnitt gefertigt und hat einen Zumeßbereich 89, in dem nur auf der den größeren Kreisbogen bildenden, also auf der dem Verbindungssteg 10 abgewandten Umfangsseite 50 der Zumeßnadel mehr oder weniger Material abgetragen ist, wie aus den Querschnittsdarstellungen in der Zumeßnadel 46 nach Figur 4 dargestellt ist. Um zu vermeiden, daß eine Lageverschiebung der Zumeßnadel 46 gegenüber der Zumeßöffnung 41 zu unterschiedlichen Zumeßmengen führt, soll die Zumeßnadel 46 so geführt sein, daß sie an ihrer den kleineren Kreisbogen bildenden umfangsseite 51, die dem Verbindungssteg 10 zugewandt ist, an der Zumeßöffnung 41 anliegt. Eine Beeinflussung der Stellung der Zumeßnadel 46 gegenüber der Zumeßöffnung 41 kann einmal durch ein Betätigungsglied 53 erfolgen, das in einer Gehäusebohrung 54 angeordnet ist und mit einem hakenförmigen Ende 55 die Zumeßnadel 46 umgreift. Das Betätigungsglied 53 ist in der Gehäusebohrung

54 verschiebbar und hat an seinem dem hakenförmigen Ende

55 abgewandten Ende ein Gewinde, auf das eine Verstellmutter 56 und eine Kontermutter 57 aufgeschraubt ist. An der Kontermutter 57 stützt sich eine Druckfeder 58 ab, die andererseits an einem Ansatz 59 des Gehäuses 13 gehäusefest gelagert ist. Die Zumeßnadel 46 kann somit entgegen der Kraft der Druckfeder 58 in axialer Richtung ausweichen. In Figur 5 ist die Aufhängung der Zumeßnadel

130011/0193

-*- R.5675

46 über ihre Schlaufe 47 an dem Lagerhebel 48 als Einzelheit in Seitenansicht dargestellt. Mit dem Lagerhebel 48 ist ein Bolzen 6l verbunden, der quer zur Bolzenlängsachse eine Aussparung 62 hat. Parallel zur Bolzenlängsachse ist von der Seitenfläche 63 des Bolzens 6l ausgehend zur Aussparung 62 hin eine Gewindebohrung 64 vorgesehen., in die eine Schraube 65 mit einer Kontermutter

66 geschraubt ist. An dem der Aussparung 62 zugewandten Ende der Schraube 65 ist mit dem Schraubenkörper ein exzentrisch zur Schraubenachse verlaufender Aufhängestift

67 verbunden, der quer zur Aussparung 62 verläuft und an dem das schlaufenförmig ausgebildete Ende 47 der Zumeßnadel 46 eingehängt ist. Ein Verdrehen der Schraube 65 ermöglicht somit eine vertikale Verschiebung der Zumeßnadel 46 gegenüber der Zumeßöffnung 41.

Der Lagerhebel 48 kann mit einem Betätigungshebel 69 verbunden sein, an dem ein sogenanntes Spannschloß 70 schwenkbar gelagert ist, das aus zwei mit gegenläufigem Gewinde versehenen Gewindestiften 71, 72 und einer die Gewindestifte 71, 72 verbindenden Gewindehülse 73 gebildet wird. Das Spannschloß 70 greift andererseits an einem Schwenkhebel 74 an, der mit einer Drehachse 75 drehfest verbunden ist, die an gehäusefesten Stützpunkten 76 gelagert ist. Durch Verdrehen der Gewindehülse 73 des Spannschlosses 70 kann die Lage der Zumeßnadel 46 gegenüber der Zumeßöffnung 4l feinfühlig geändert werden. An dem Schwenkhebel 74 kann willkürlich oder in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, wie z.B. Temperatur, Druck oder Abgaszusammensetzung, in Pfeilrichtung 77 zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches angegriffen werden.

- 8 13001 1/0193

4*

-χ- R.5675

Unmittelbar stromabwärts der Zumeßöffnung 41 ist mindstens eine radiale Düsenöffnung 79> 79' vorgesehen, die von der Durchgangsbohrung 39 ausgehend das Befestigungselement 42 und den Aufnahmekörper 36 durchdringt und über die der zugemessene Kraftstoff abgespritzt werden kann. Dabei wird der an den Düsenöffnungen 79, 79' austretende Kraftstoff sofort von der mit hoher Strömungsgeschwindigkeit strömenden Luft in Pfeilrichtung fortgerissen und fein verteilt. In Figur 1 ist die Luftmeßklappe 5 in ihrer Leerlaufstellung gezeigt, in der mindestens eine der Düsenöffnungen 79' durch die Vertiefung 23 abgedeckt wird, während die andere oder die anderen Düsenöffnungen 79 dem Luftstrom ausgesetzt sind.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Leerlaufgemischmenge über einen gesonderten Leerlaufgemischkanal 80, der im Gehäuse 13 und den Saugrohrwandungen 1, 6 vorgesehen ist und stromabwärts der Drosselklappe 7 wieder in den Saugrohrabschnitt 6 mündet, einzuspritzen. Hierfür ist in dem Bereich der Vertiefung 23, in dem sich die eine Düsenöffnung 79' in Leerlaufstellung der Luftmeßklappe 5 befindet, ein trichterförmiger Auffangkanal 8l vorgesehen, der andererseits in den Leerlaufkanal 80 mündet. Die in Pfeilrichtung in den Saugrohrabschnitt 1 strömende Luft strömt ebenfalls, wie durch einen Pfeil angedeutet, über mindedestens eine zum Saugrohr hin in Leerlaufstellung der Luftmeßklappe 5 geöffnete Düsenöffnung 79 und reißt den am Kraftstoffzumeßventil 35 zugemessenen Leerlaufkraftstoff über die Düsenöffnung 79' in den Auffangkanal 81 und von dort weiter in den Leerlaufkanal 80 mit.

130011/0193

4t

-j- R. 5 6

In Figur 2 ist die Luftmeßklappe 5 in ihrer Vollaststellung gezeigt, in der sich das Kraftstoffzumeßventil 35 und damit die Düsenöffnungen 79 und 79' nahezu in der Saugrohrmitte befinden, also in einem Bereich höchster Luftgeschwindigkeit und weitester Saugrohrwandferne, wodurch ein Kraftstoffniederschlag an den Saugrohrwandungen weitestgehend vermieden wird. Der sehr große Stellweg des Kraftstoffzumeßventiles 35 zwischen Leerlaufstellung und Vollaststellung bewirkt ein sehr gutes Auflösungsvermögen des Kraftstoffzumeßventiles und eine sehr gute Änpassungsmöglichkeit an die verschiedenen Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine.

Wie nicht dargestellt ist, kann in jedem Einzelsaugrohr I₃ 6 unmittelbar stromaufwärts des Einlaßventiles 2 jedes Zylinders 3 der Brennkraftmaschine, stromaufwärts jeder Drosselklappe eine Anordnung zur Betriebsgemischbildung vorgesehen sein, die jeweils eine Luftmeßklappe 5 mit einem zugeordneten Kraftstoffzumeßventil 35 aufweist.

Durch die feste Kupplung jeder Luftmeßklappe 5 mit der gemeinsamen Schwenkachse 12 befinden sich jeweils alle Luftmeßklappen 5 in gleicher Stellung, es wird also immer die gesamte zu den Zylindern der Brennkraftmaschine strömende Luftmenge gemessen. Die unmittelbar stromaufwärts jedes Einlaßventiles 2 angeordneten Drosselklappen 7 sind ebenfalls auf einer gemeinsamen Drosselklappenwelle angeordnet und gemeinsam durch ein nicht dargestelltes Gaspedal, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, verstellbar. In gleicher Weise sind die Schwenkhebel 7^ der einzelnen Anordnungen auf der Drehachse 75 drehfest gelagert, so daß

- 10 -

130011/0193

.5 6

eine Verdrehung der Drehachse 75 gleichzeitig zu einem Verschwenken aller Zumeßnadeln 46 zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches führt.

Wie in Figur 6 dargestellt, ist die Zumeßnadel 46 des als Nadelventil ausgebildeten Kraftstoffzumeßventiles 35 dadurch herstellbar, daß auf einem als Trägerkörper 87 dienenden Dorn ein als Rohmaterial dienender Draht 88, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt, federförmig mit aneinanderliegenden Gängen aufgewickelt wird und diese so auf dem Dorn 87 aufgebrachte Drahtwicklung 88 mittels Schleifen auf einer Schleifmaschine an ihrem Umfang mit einer vorgegebenen Kontur versehen wird. In dieser abgeschliffenen Kontur befindet sich dann der Zumeßbereich 89, wobei die Kontur nicht unbedingt stetig zur Spitze der Zumeßnadel 46 hin abnehmen muß, sondern auch mit Unstetigkeitsstellen versehen sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur der Drahtwicklung 88 an zwei unterschiedlichen Stellen 89 in gleicher Weise abgeschliffen worden, so daß nach dem Trennen an den Stellen 90 und 91 aus jedem Gang der Wicklung zwei Ventilnadeln gebildet werden. Es kann zweckmäßig sein, in bekannter Weise den durch das Schleifen entstandenen Grat an der Außenkontur jeder Ventilnadel im Zumeßbereich 89 zu entfernen. Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, den als Rohmaterial •dienenden Draht vor dem Wickeln und die einzelnen Ventilnadeln 46 nach dem Trennen der Gänge der Wicklung in bekannter und geeigneter Weise einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Das Schleifen der Umfangskontur der Wicklung 88 auf dem Dorn 87 kann in bekannter Weise auf einer bekannten Nockenschleifmaschine erfolgen, oder in an sieh

- 11 -

130011/0193

/13

.56 75

bekannter Weise dadurch, daß der Trägerkörper 87 exzentrisch in einer Schleifmaschine spannbar ist, so daß die Schleifscheibe der Schleifmaschine nur in den Zumeßbereichen 89
Material von der Wicklung abträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung gebogener
Ventilnadeln bietet den Vorteil, daß auf einfache und billige Art und Weise gleichzeitig eine große Anzahl maßgleicher und gegeneinander austauschbarer Ventilnadeln herstellbar sind. So sind z.B. bei einer Wicklung mit hundert Gängen gleichzeitig zweihundert Ventilnadeln herstellbar.

13001 1/0193

Claims

κ. 56 75'

3.8.1979 Kh/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

JlJ Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel eines Nadelventiles, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Trägerkörper (87) aus als Rohmaterial dienendem Draht (88) eine federförmige Wicklung mit aneinander liegenden Gängen hergestellt und diese auf den Trägerkörper (87) aufgebrachte Wicklung mittels Schleifen auf einer Schleifmaschine an ihrem Umfang mit einer vorgegebenen Kontur versehen wird und die einzelnen Gänge der Wicklung, die einzelnen Ventilnadeln (46) bildend, -nach dem Schleifen getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Wicklung an mindestens zwei unterschiedlichen Stellen (89) in gleicher Weise abgeschliffen wird und nach dem Trennen aus jedem Gang der Wicklung mindestens zwei Ventilnadeln (46) gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Rohmaterial dienende Draht (88) vor dem

— 2 —

13 0 011/0193

. 56

Wickeln und die Ventilnadeln (46) nach dem Trennen der
Gänge der Wicklung in geeigneter Weise einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

¹J. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohmaterial Draht (88) mit kreisförmigem Querschnitt dient.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifen der Umfangskontur der Wicklung auf einer Nockenschleifmaschine erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schleifen der vorgegebenen Außenkontur der Wicklung der Trägerkörper (87) exzentrisch in der Schleifmaschine spannbar ist.

13001 1/0193