DE3736539A1

DE3736539A1 - Elektromagnetisches einspritzventil und herstellungsverfahren dafuer

Info

Publication number: DE3736539A1
Application number: DE19873736539
Authority: DE
Inventors: Mizuho Yokoyama; Hisanobu Kanamaru; Tokuo Kosuge
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1988-05-19
Also published as: GB8918071D0; US5040731A; JP2515758B2; GB2198289A; KR880005355A; JPS63111280A; GB2198289B; GB8725271D0; CA1299038C; FR2606088A1; DE3744974C2; US4974312A; KR950013208B1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Einspritz ventil und ein Herstellungsverfahren dafür, wobei das elek tromagnetische Einspritzventil besonders in Kraftfahrzeug motoren einsetzbar sein soll.

Die offengelegte JP-Patentveröffentlichung Nr. 1 19 364/1985, insbesondere Fig. 1, zeigt ein typisches bekanntes elektromagnetisches Einspritzventil.

Das Einspritzventil hat einen beweglichen Ventilkörper, der einteilig aus einem Kugelventil 11, einer Stößelstange 10 und einem Stößel 7, der als verschiebbarer Kern dient, besteht. Im Betrieb wird eine Magnetspule 4 mit einem elek trischen Strom beaufschlagt, so daß ein Magnetkreis gebil det wird, der den Stößel 7, ein Ständerblechpaket 2 und ein Joch 6 umfaßt, so daß eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird und das Ständerblechpaket 2 den Stößel 7 an ziehen kann. Wenn die Stromzufuhr zur Magnetspule 4 unter brochen wird, entfällt die magnetische Anziehungskraft, so daß der verschiebbare Ventilkörper durch die Kraft einer Feder 5 in die Ausgangsstellung rückgestellt wird.

Normalerweise wird die mechanische Verbindung zwischen dem Ständerblechpaket 2 und dem Joch 6 dadurch erhalten, daß diese mittels einer Aufspannvorrichtung verstemmt werden, die abwärts auf den Rand einer Öffnung im Joch bewegt wird, um den Jochwerkstoff gleichzeitig über den Gesamtumfang der Jochöffnung plastisch zu verformen.

Dieses Verbindungsverfahren ist jedoch insofern nachteilig, als das Zentrum der auf den Randbereich des Verbindungs teils aufgebrachten Stemmkraft dazu tendiert, vom Zentrum der Öffnung im Joch abzuweichen, so daß sich eine Schwie rigkeit beim gleichmäßigen Verstemmen des Jochs ergibt. Ferner hat das Joch eine Verformungstendenz, so daß im Ein bauzustand zwischen den Achsen des Jochs und des Ständer blechpakets ein Versatz vorhanden ist.

Da ferner die Präzision der Konstruktion einer Kraftstoff einspritzdüse von der radialen Größe des Ständerblechpakets und der Länge der Fläche, an der das Ständerblechpaket mit dem Joch gekoppelt ist, abhängig ist, ist das Verstemmver fahren grundsätzlich mit der Gefahr einer großen Exzentri zität behaftet, was in einer starken Schwankung der Mon tagegenauigkeit in axialer Richtung resultiert, wobei diese Schwankung häufig bis zu 0,06 mm beträgt (siehe Fig. 4).

Bei der bekannten Einspritzdüse, bei der das Joch und der Ständer durch Verstemmen zusammengefügt sind, müssen eine Ventilführung und die Stößelstange große Länge aufweisen, um eine gleichmäßige und exakte Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils sicherzustellen. Durch die Verwendung einer derart langen Ventilführung und langen Stößelstange wird jedoch das Einspritzventil zwangsläufig größer und seine Konstruktion komplizierter.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Ein spritzdüse mit hoher Montagegenauigkeit sowie eines Her stellungsverfahrens dafür, wodurch die vorbeschriebenen Probleme des Standes der Technik überwunden werden.

Die elektromagnetische Einspritzdüse nach der Erfindung mit einem zylindrischen Joch, das den Einspritzdüsenkörper bil det, einer Magnetspule und einem Ständerblechpaket, die in dem zylindrischen Joch fest angeordnet sind, einem beweg lichen Kern, der von dem Ständerblechpaket magnetisch an ziehbar ist, und einem beweglichen Ventil, das aufgrund der Verschiebung des beweglichen Kerns in und außer Kontakt mit einem Einspritzventilsitz bewegbar ist nach Maßgabe des Kräfteabgleichs zwischen einer von der Magnetspule erzeug ten elektromagnetischen Kraft und einer von einer im Stän derblechpaket angeordneten Feder erzeugten Kraft, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ständerblechpaket in dem zylindrischen Joch koaxial aufgenommen ist, wobei ein Teil des Werkstoffs von Ständerblechpaket oder Joch in eine Ringnut hinein plastisch verformt ist, die in der gegen überstehenden Oberfläche des jeweils anderen Organs ausge bildet ist, so daß Ständerblechpaket und Joch durch die von dem plastisch verformten Werkstoff in und um die Ringnut erzeugte Kontraktionskraft miteinander verbunden und zusam mengehalten sind.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung einer elektromagnetischen Einspritzdüse mit einem zylindrischen Joch, das einen Einspritzdüsenkörper bildet, mit einer Ma gnetspule und mit einem in dem zylindrischen Joch fest an geordneten Ständerblechpaket, mit einem von dem Ständer blechpaket anziehbaren beweglichen Kern, und mit einem be weglichen Ventil, das aufgrund der Verschiebung des beweg lichen Kerns in und außer Kontakt mit einem Kraftstoffein spritzventilsitz bewegbar ist nach Maßgabe des Kräfteab gleichs zwischen einer von der Magnetspule erzeugten elek tromagnetischen Kraft und einer von einer im Ständerblech paket aufgenommenen Feder erzeugten Kraft, ist gekennzeich net durch folgende Verfahrensschritte: Halten des Jochs zwischen einer Mittenführung und einer Außenführung derart, daß die Innen- und Außenumfangsflächen des Jochs von der Mittenführung bzw. der Außenführung kontaktiert und geführt werden, Anordnen des Ständerblechpakets koaxial in dem Joch unter Führung des Ständerblechpakets durch die Mittenfüh rung, lokales Aufbringen von Preßdruck auf den Außenrand des Jochs oder des Ständerblechpakets unter plastischem Fließen eines Teils des Materials des mit Preßdruck beauf schlagten Organs im wesentlichen senkrecht zur Preßkraft in eine Ringnut, die in der gegenüberstehenden Fläche des jeweils anderen von Joch oder Ständerblechpaket gebildet ist, wodurch das Joch und das Ständerblechpaket durch die Kontraktionskraft des in und um die Ringnut plastisch ver formten Werkstoffs miteinander zusammengefügt werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Einspritzdüse nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen wesentlichen Teil der Einspritzdüse von Fig. 1, wobei ins besondere gezeigt ist, wie das Ständerblech paket am Joch befestigt ist;

Fig. 3 eine Grafik, die die Schwankungen der Montage genauigkeit bei der Montage der Einspritzdüse nach der Erfindung im Vergleich mit der be kannten Einspritzdüse veranschaulicht; und

Fig. 4 eine Grafik, die die Montagegenauigkeit der Einspritzdüse nach der Erfindung gegenüber der bekannten Einspritzdüse hinsichtlich des axia len Spalts verdeutlicht.

Nach Fig. 1 hat ein Ständerblechpaket 1 eine Mittenbohrung, die einen Kraftstoffkanal 1 a bildet. Das Ständerblechpaket 1 hat ferner einen Bund 1 b, der auf seiner Außenumfangs fläche an einem in Axialrichtung mittleren Abschnitt gebil det ist. In einem oberen Teil der Außenumfangsfläche des Bundes 1 b ist eine ringförmige Verbindungsnut 1 c ausgebil det.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, hat die Verbindungsnut 1 c ungleichmäßigen Querschnitt, der im wesentlichen W-för mig ist. Ein zylindrisches Joch 2 hat einen das Ständer blechpaket 1 umgebenden Abschnitt. Ein Teil des Innenum fangs des zylindrischen Jochs 2 ist plastisch verformt und füllt die Verbindungsnut aus, so daß das zylindrische Joch 2 mit dem Ständerblechpaket 1 zusammengefügt ist. Ein Iso lierspulenkörper 13 mit einer harzumgossenen ringförmigen Erregerspule 14 ist in den Raum zwischen der Außenumfangs fläche des Ständerblechpakets 1 und der Innenumfangsfläche des Jochs 2 unter Zwischenfügung von O-Dichtringen O ₁ und O ₂ eingesetzt.

Das Ständerblechpaket 1 hat eine Mittenbohrung 1 a, in der eine zylindrische Stellbuchse 12 aufgenommen ist, die darin durch Verstemmen fixiert ist, das von der Außenseite des Ständerblechpakets 1 her durchgeführt wird. Ein am Unter ende des Ständerblechpakets 1 angeordnetes Kugelventil 3 ist am Unterende einer zylindrischen Stößelstange 4 gehal ten, die ihrerseits im Paßsitz im Inneren eines zylindri schen Stößels 5 aufgenommen ist, der dem Ständerblechpaket 1 gegenübersteht, wobei zwischen beiden ein vorbestimmter axialer Spalt verbleibt. Ein Führungsring 6 besteht aus einem nichtmagnetischen Werkstoff und ist mit dem einen Ende z. B. im Preßsitz in den Stößel 5 eingefügt, während sein anderes Ende in der Bohrung des Ständerblechpakets 1 verschiebbar aufgenommen ist. Eine Feder 11 ist im Füh rungsring 6 angeordnet, und ihre beiden Enden beaufschlagen die Stößelstange 4 und die Stellbuchse 12, so daß das Kugelventil 3 normalerweise in Schließrichtung beaufschlagt ist.

Die Einspritzdüse hat ferner einen Düsenkopf 7 mit einer Düsenöffnung 7 a. Der Düsenkopf 7 ist koaxial mit der Ven tilführung 9 angeordnet und an dieser durch lokale und plastische Verformung des Materials desselben, das eine in der Innenumfangsfläche der Ventilführung 9 ausgebildete Ringnut 9 a ausfüllt, befestigt.

Die Ventilführung 9 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 2 a in der unteren Endfläche des Jochs 2 unter Zwischenfü gung einer C-förmigen Beilegscheibe 10 angeordnet.

Die Festlegung der Ventilführung 9 am Joch 2 erfolgt, indem ein Teil des Jochs 2 in eine in der Außenumfangsfläche der Ventilführung 9 ausgebildete Ringnut 9 a hinein plastisch verformt wird, wobei diese Ringnut 9 a ausgefüllt wird.

Das Ständerblechpaket 1 und das Joch 2 sind mit einer durch Spritzgießen hergestellten Kunststoffkappe 15 A abgedeckt. Die Kunststoffkappe 15 A weist an ihrem einen Ende einen Anschlußstecker 15 a auf, durch den Zuführungen verlaufen, und auf der Kunststoffkappe 15 A sitzt eine Gummibuchse 15 B.

Im Kraftstoffkanal ist ein Metallfüllstoff 15 C angeordnet.

Die so aufgebaute Einspritzdüse wird gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren zusammengebaut.

Gemäß Fig. 2 wird das Joch 2 auf einer Mittenführung 17 fixiert, deren Größe so bemessen ist, daß sie in die Boh rung 2 des Jochs 2 paßt, um das Joch 2 zu führen. Gleich zeitig wird das Joch 2 an seiner Außenumfangsfläche von einer äußeren Führung 18 gehalten, die an einer unteren Werkzeughälfte 21 befestigt ist. Dann wird die Magnetspule 14 zusammen mit dem Isolierspulenkörper 13 auf der Führung 17 diese umgebend angeordnet.

Dann wird das Ständerblechpaket 1 mit dem Joch 2 in axiale Fluchtung gebracht und entlang der Führung 17 so verscho ben, daß es koaxial mit dem Joch 2 in dieses eingesetzt wird.

Dann wird ein Stempel 16, der mittels einer Fixierplatte 20 an einem Pressenstößel 22 angeordnet ist, unter Führung durch die Innenumfangsfläche des Jochs 2 abgesenkt. Infol gedessen preßt ein ringförmiger Bearbeitungszahn am Unter ende des Stempels 16 lokal und vertikal auf den Innenrand teil der axialen Endfläche des Jochs 2 nahe dem Verbin dungsteil. Durch die Preßkraft wird ein Teil des Werkstoffs des Jochs 2 zum plastischen Fließen im wesentlichen senk recht zur Preßrichtung in eine Verbindungsnut 1 c gebracht, die in der Außenumfangsfläche des Ständerblechpakets 1 gebildet ist, wodurch das Ständerblechpaket 1 und das Joch 2 miteinander verbunden werden. Nach dem Zusammenfügen wer den der Pressenstößel 22 und damit der Stempel 16 gehoben, und Auswerferstifte 23 werden betätigt und werfen das zu sammengefügte Teil aus.

Anschließend wird die Stellbuchse 12 in dem so zusammen gefügten Teil festgelegt, und die Stößelstange 4, die gesondert montiert wurde, wird durch die Feder 11 und die C-förmige Beilegscheibe 10 eingesetzt. Dann wird die Ven tilführung 9, in deren Mitte das Kugelventil 3 eingesetzt ist und die den daran befestigten Düsenkopf 7 trägt, in die Bohrung des Jochs 2 eingesetzt, und der Innenrandabschnitt des Jochs 2 wird in der gleichen Weise wie oben beschrieben lokal und vertikal mit Preßkraft beaufschlagt, so daß ein Teil des Werkstoffs des Jochs 2 im wesentlichen senkrecht zur Preßrichtung zum plastischen Fließen in eine Verbin dungsnut 9 a gebracht wird, die in der Außenrandfläche der Ventilführung 9 ausgebildet ist, so daß die Ventilführung 9 mit dem Joch 2 verbunden ist.

Bei dem beschriebenen Verfahren erfolgt das Verbinden zwi schen dem Joch 2 und dem Ständerblechpaket 1, während Joch 2 und Ständerblechpaket 1 an ihren Innenumfangsflächen von einer gemeinsamen Führung 17 koaxial geführt sind. D. h., das Ständerblechpaket 1 ist von der führenden Umfangsfläche 17 A der Führung 17 festgelegt, während das Joch 2 von der führenden Umfangsfläche 17 B der Führung 17 festgelegt ist, so daß Joch 2 und Ständerblechpaket 1 exakt koaxial zuein ander gehalten sind, während der Verbindungsvorgang ab läuft, wodurch sich ein hohes Maß an axialer Fluchtung zwi schen dem Joch 2 und dem Ständerblechpaket 1 ergibt. Ferner wird der Verbindungsabschnitt keiner hohen externen Ver stemmkraft ausgesetzt, sondern wird nur lokal plastisch verformt, so daß ein hoher Grad an Maßgenauigkeit in der Verbindung zwischen Ständerblechpaket 1 und Joch 2 auf rechterhalten wird. Ferner kann das Verbinden mittels lokaler plastischer Verformung ohne weiteres mit einer ein fachen Presse durchgeführt werden, so daß das Verfahren vorteilhaft in der Massenfertigung einsetzbar ist.

Das Verbinden der Ventilführung erfolgt ebenfalls mittels lokaler plastischer Verformung mit Hilfe einer axial wir kenden Preßkraft, so daß die hohe Präzision der Verbindung zwischen der Ventilführung und dem Joch erhalten wird, ohne daß irgendeine Beeinträchtigung der Genauigkeit der vorher durch plastische Verformung erhaltenen Verbindung zwischen dem Joch 2 und dem Ständerblechpaket 1 stattfindet.

Fig. 3 zeigt den Betrag der Schwankung der Montagegenauig keit, insbesondere den Versatz zwischen den Achsen des Jochs 2 und des Ständerblechpakets 1, bei einer Einspritz düse, die gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zusammen gefügt ist, und einer bekannten, durch Verstemmen zusam mengefügten Einspritzdüse. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Versatz bei der Einspritzdüse nach der Erfindung nur 1/3 des Versatzes bei der bekannten Einspritzdüse be trägt.

Fig. 4 zeigt den Grad der Montagegenauigkeit im Hinblick auf die Schwankung der Größe des axialen Spalts a zwischen dem Joch 2 und dem Ständerblechpaket 1. Es ist ersichtlich, daß die Einspritzdüse nach der Erfindung der bekannten Ein spritzdüse auch hinsichtlich der Montagegenauigkeit in bezug auf den axialen Spalt überlegen ist.

Aus den Fig. 3 und 4 ersieht man, daß durch die Erfindung eine höhere Produktzuverlässigkeit der Einspritzdüse erhal ten wird und daß bei der Massenfertigung der Einspritzdüse ein besserer Wirkungsgrad erhalten wird.

Ferner ist zu beachten, daß bei der Einspritzdüse nach der Erfindung ein hohes Maß an axialer Fluchtung zwischen dem Joch 2 und dem Ständerblechpaket 1 erzielt wird, und daß außerdem die Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils mit dem Kugelventil 3, der Stößelstange 4 und dem Stößel 5 dadurch vergleichmäßigt wird, daß der Führungsring 6 so auf dem Stößel 6 befestigt ist, daß er an der Innenumfangsflä che des Ständerblechpakets 1 entlanggleitet. Dadurch ent fällt wiederum die Notwendigkeit für große Längen der Ven tilführung und der Stößelstange, die bei den bekannten Ein spritzdüsen notwendig sind. Infolgedessen ergibt sich durch die Erfindung auch eine raumsparende Bauweise der Ein spritzdüse.

Somit erlaubt die Erfindung das Zusammenfügen des Ständer blechpakets und des Jochs mit extremer Einfachheit und Zu verlässigkeit, wodurch eine hochzuverlässige und präzise Konstruktion der Einspritzdüse sichergestellt ist.

Claims

1. Elektromagnetische Einspritzdüse mit:

- einem zylindrischen Joch, das den Einspritzdüsenkörper bildet;
- einer Magnetspule und einem Ständerblechpaket, die in dem zylindrischen Joch fest angeordnet sind;
- einem beweglichen Kern, der von dem Ständerblechpaket magnetisch anziehbar ist; und
- einem beweglichen Ventil, das aufgrund der Bewegung des beweglichen Kerns in und außer Kontakt mit einem Ein spritzventilsitz bewegbar ist nach Maßgabe des Kräfte abgleichs zwischen einer von der Magnetspule erzeugten elektromagnetischen Kraft und einer von einer im Stän derblechpaket angeordneten Feder erzeugten Kraft;

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ständerblechpaket (1) in dem zylindrischen Joch (2) koaxial aufgenommen ist, wobei ein Teil des Werk stoffs von Ständerblechpaket oder Joch in eine Ringnut (1 c) hinein plastisch verformt ist, die in der gegen überstehenden Oberfläche des jeweils anderen von Stän derblechpaket oder Joch ausgebildet ist, so daß Stän derblechpaket (1) und Joch (2) durch die von dem pla stisch verformten Werkstoff in und um die Ringnut (1 c) erzeugte Kontraktionskraft miteinander verbunden und zusammengehalten sind.

2. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (1 c), gesehen in einer zur Achse des Ein spritzventils parallelen Ebene, im wesentlichen W-Quer schnitt hat.

3. Elektromagnetisches Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Organ von Ständerblechpaket (1) oder Joch (2), das plastisch verformt ist, aus einem härteren Werk stoff als das jeweils andere Organ besteht.

4. Elektromagnetisches Einspritzventil mit:

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ständerblechpaket (1) in dem zylindrischen Joch (2) koaxial aufgenommen ist, wobei ein Teil des Werk stoffs von Ständerblechpaket oder Joch in eine Ringnut (1 c) hinein plastisch verformt ist, die in der gegen überstehenden Oberfläche des jeweils anderen Organs aus gebildet ist, so daß Ständerblechpaket (1) und Joch (2) miteinander verbunden und zusammengehalten sind, und
- daß eine das bewegliche Ventil (3) halternde Ventilfüh rung (9) in einer zylindrischen Ausnehmung im Joch (2) unter Zwischenfügung einer C-förmigen Beilegscheibe (10) aufgenommen ist, wobei der Werkstoff des Jochs (2) am Innenrandabschnitt des Jochs (2) lokal plastisch ver formt ist unter plastischem Fließen in eine in der Außenumfangsfläche der Ventilführung (9) ausgebildete Ringnut (9 a), so daß die Ventilführung (9) mit dem Joch (2) verbunden ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Einspritzdüse mit einem zylindrischen Joch, das einen Ein spritzdüsenkörper bildet, mit einer Magnetspule und mit einem in dem zylindrischen Joch fest angeordneten Ständer blechpaket, mit einem von dem Ständerblechpaket anziehbaren beweglichen Kern, und mit einem beweglichen Ventil, das aufgrund der Bewegung des beweglichen Kerns in und außer Kontakt mit einem Kraftstoffeinspritzventilsitz bewegbar ist nach Maßgabe des Kraftabgleichs zwischen einer von der Magnetspule erzeugten elektromagnetischen Kraft und einer von einer im Ständerblechpaket aufgenommenen Feder erzeug ten Kraft, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Halten des Jochs zwischen einer Mittenführung und einer Außenführung derart, daß die Innen- und Außenumfangs flächen des Jochs von der Mittenführung bzw. der Außen führung kontaktiert und geführt werden;
- Anordnen des Ständerblechpakets koaxial in dem Joch unter Führung des Ständerblechpakets durch die Mitten führung;
- lokales Aufbringen von Preßdruck auf den Außenrand des Jochs oder des Ständerblechpakets unter plastischem Fließen eines Teils des Materials des mit Preßdruck beaufschlagten Organs im wesentlichen senkrecht zur Preßkraft in eine Ringnut, die in der gegenüberstehenden Fläche des jeweils anderen Organs gebildet ist, wodurch das Joch und das Ständerblechpaket durch die Kontrak tionskraft des in und um die Ringnut plastisch verform ten Werkstoffs miteinander zusammengefügt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut in der Außenumfangsfläche eines Bundes ausgebildet ist, der auf dem Außenumfang des Ständerblech pakets gebildet ist, und daß der Innenumfangsrand des Jochs plastisch verformt wird und die Ringnut ausfüllt, wodurch das Joch mit dem Ständerblechpaket verbunden wird.