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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrisch
betätigte
Kraftstoffeinspritzventile des Typs, der flüchtigen, flüssigen Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
eines Fahrzeugs einspritzt, und spezieller bezieht sich die Erfindung
auf ein neuartiges dünnes
Düsenscheibenelement
für ein
solches Kraftstoffeinspritzventil.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
wird davon ausgegangen, dass derzeitige Kraftstoffeinspritzventile
derart gestaltet sein müssen,
dass sie zu einem bestimmten Motor passen, und nicht umgekehrt.
Die Fähigkeit,
den strikten Auspuffemissions-Anforderungen für massenproduzierte Fahrzeuge
zu entsprechen, ist zumindest teilweise auf die Fähigkeit
zurückzuführen, eine
Konsistenz bei der Dosierung, Zerstäubung, Formgebung und Ausrichtung
des Einspritzstrahls oder -stroms, z. B. zu dem/den Einlassventil(en)
oder in einen Verbrennungszylinder, zu gewährleisten. Wandbenetzung sollte
vermieden werden.
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Aufgrund
der großen
Anzahl von verschiedenen Motormodellen, bei denen Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzventile
zum Einsatz kommen, wird eine große Anzahl spezifischer Einspritzventile
benötigt,
um die gewünschte
Formgebung und Ausrichtung des Einspritzstrahls oder -stroms für jeden
Zylinder eines Motors bereitzustellen. Um diesen Anforderungen gerecht
zu werden, wurden bisher Einspritzventile entwickelt, die gerade
Ströme,
gekrümmte
Ströme, geteilte
Ströme
und geteilte/gekrümmte
Ströme
produzieren. Bei Kraftstoffeinspritzventilen, die dünne Düsenscheibenelemente
verwenden, können
solche Einspritzmuster allein durch die spezifische Gestaltung des
dünnen
Düsenscheibenelements
erzeugt werden. Diese Fähigkeit
bietet die Möglichkeit
von bedeutsamen Einsparungen bei der Herstellung, da andere Bestandteile
des Kraftstoffeinspritzventils nicht notwendigerweise ein einzigartiges
Design für eine
bestimmte Anwendung aufweisen müssen,
d. h. viele andere Bestandteile können eine allgemeine Bauweise
aufweisen.
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Ein
weiteres Anliegen bei der Gestaltung von derzeitigen Kraftstoffeinspritzventilen
besteht darin, das so genannte „Sackvolumen" zu minimieren. Der Begriff
Sackvolumen, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, ist als
das Volumen definiert, das sich stromabwärts eines Nadel/Sitz-Dichtumfangs und
stromaufwärts
der Düsenbohrung(en)
befindet. Die praktische Grenze beim Einarbeiten einer Vertiefung
mit einer geometrischen Form in eine Düsenscheibe, welche mit geraden
Düsenbohrungen
vorgefertigt wurde, liegt in der Tiefe oder Höhe der geometrischen Form,
die benötigt
wird, um den/die gewünschten
Strahlwinkel zu erzielen. Wenn Strahlwinkel mit einer größeren Krümmung und
Teilung erzielt werden sollen, erschwert dies die Herstellung und vergrößert zugleich
das Sackvolumen. Gleichzeitig nimmt auch der Betrag der Verzerrung
bei den einzelnen Öffnungen
und Vertiefungen zu, je mehr sich die Tiefe der Geometrie erhöht. Im Extremfall
kann das Scheibenmaterial zwischen den Öffnungen oder an einem Knick
in der geometrischen Vertiefung reißen.
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Die
Patentschrift
US 6131827 beschreibt eine
Düsenlochplatte
für ein
Kraftstoffeinspritzventil mit einer Abrundung an einem Fluideinlass
des Düsenlochs,
wobei die Wände
des Düsenlochs
schräg zu
einer Fläche
eines dünnwandigen
Ausgangsmaterials verlaufen, in dem das Düsenloch ausgebildet ist.
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Die
Patentschrift
US 2002/0038825 beschreibt
ein Verfahren zum Fertigen eines Einspritzlochs eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils,
sodass ein Stanzwerkzeug, wenn eine Mittelachse des Einspritzlochs
zu einer Normalen einer Fläche
eines zu stanzenden scheibenförmigen
Materials geneigt ist, nicht bricht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Kraftstoffeinspritzventil zur Kraftstoffstrahlausrichtung
bereit. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen Sitz, ein bewegliches
Element, das mit dem Sitz zusammenwirkt, und eine Düsenscheibe.
Der Sitz umfasst einen Durchlass, der sich entlang einer Längsachse
erstreckt, und das bewegliche Element wirkt mit dem Sitz zusammen,
um den Durchfluss von Kraftstoff durch den Durchlass zu ermöglichen
oder zu verhindern. Die Düsenscheibe
umfasst ein Element und eine Öffnung,
die das Element durchdringt. Das Element umfasst eine erste und
eine zweite Fläche,
die im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen. Die erste Fläche ist
im Allgemeinen dem Ventilsitz gegenüberliegend angeordnet, und
die zweite Fläche
ist entgegengesetzt zur ersten Fläche angeordnet. Die Öffnung wird
durch eine Wand definiert, die die erste und die zweite Fläche miteinander
verbindet. Die Wand umfasst einen ersten Abschnitt, der sich von der
ersten Fläche
aus erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der zwischen dem ersten
Abschnitt und der zweiten Fläche
verläuft.
Der erste Abschnitt der Wand erstreckt sich in einem ersten schiefen
Winkel in Bezug auf die erste Fläche,
und der erste schiefe Winkel variiert, sodass er eine asymmetrische
Abschrägung
definiert. Der zweite Abschnitt der Wand definiert einen Zylinder,
der sich entlang einer Achse in einem zweiten schiefen Winkel bezüglich der
zweiten Fläche
erstreckt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem eine
Düsenscheibe
für ein
Kraftstoffeinspritzventil bereit. Das Kraftstoffeinspritzventil
umfasst einen Durchlass, der sich zwischen einem Einlass und einem
Auslass erstreckt, einen Sitz, der sich in der Nähe des Auslasses befindet,
und ein Schließelement,
das mit dem Sitz zusammenwirkt, um einen Kraftstoffdurchfluss durch
den Durchlass zu ermöglichen
oder zu verhindern. Die Düsenscheibe
umfasst ein Element und eine Öffnung,
die das Element durchdringt. Das Element umfasst eine erste und eine
zweite Fläche,
die im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen. Die erste Fläche ist
derart angepasst, dass sie sich im Allgemeinen dem Ventilsitz gegenüberliegend
befindet, und die zweite Fläche
ist entgegengesetzt zur ersten Fläche angeordnet. Die Öffnung wird
durch eine Wand definiert, die die erste und die zweite Fläche miteinander
verbindet. Die Wand umfasst einen ersten Abschnitt, der in einem Abstand
von der ersten Fläche
angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der den ersten Abschnitt
mit der zweiten Fläche
verbindet. Der erste Abschnitt der Wand erstreckt sich von der ersten
Fläche
aus in einem ersten schiefen Winkel bezüglich der ersten Fläche, und
der erste schiefe Winkel variiert, sodass er eine asymmetrische
Abschrägung
definiert. Der zweite Abschnitt der Wand erstreckt sich zwischen dem
ersten Abschnitt und der zweiten Fläche und definiert einen Zylinder,
der entlang einer Achse in einem zweiten schiefen Winkel bezüglich der
zweiten Fläche
verläuft.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem ein
Verfahren zum Ausbilden einer Düsenscheibe
für ein
Kraftstoffeinspritzventil bereit. Die Düsenscheibe umfasst ein Element,
das eine erste und eine zweite Fläche aufweist, die im Allgemeinen
parallel zueinander verlaufen. Das Verfahren umfasst das Ausbilden einer
Vorbohrung, die das Element durchdringt, das Deformieren der Vorbohrung
in der Nähe
der ersten Fläche,
und das Ausschaben der deformierten Vorbohrung. Die Vorbohrung erstreckt
sich entlang einer ersten Achse, die im Allgemeinen senkrecht zu
den allgemein parallelen ersten und zweiten Flächen verläuft. Die Deformierung stellt
eine asymmetrische Abschrägung
bezüglich
der ersten Achse bereit und definiert einen ersten Abschnitt einer Öffnung.
Der erste Abschnitt befindet sich in der Nähe der ersten Fläche. Das
Ausschaben stellt einen Zylinder bereit, der sich entlang einer
zweiten Achse erstreckt, welche schräg in Bezug auf die zweite Fläche verläuft und
einen zweiten Abschnitt der Öffnung
definiert. Der zweite Abschnitt befindet sich in der Nähe der zweiten
Fläche.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in diese Patentschrift mit einbezogen sind und
einen Bestandteil derselben bilden, veranschaulichen derzeit bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung und dienen, zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen
Beschreibung und der unten gegebenen ausführlichen Beschreibung, der
Erläuterung
der Merkmale dieser Erfindung.
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1A ist
eine Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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1B ist
eine Schnittansicht eines Düsenabschnitts
des Kraftstoffeinspritzventils aus 1A.
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Die 2A, 2B, 2C und 2D sind
fragmentarische Schnittansichten einer dünnwandigen Düsenscheibe
gemäß einem
Beispiel der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und sie dienen ebenfalls dazu, deren
Herstellungsverfahren zu veranschaulichen.
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3 ist
eine fragmentarische Schnittansicht einer dünnwandigen Düsenscheibe
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und sie dient ebenfalls dazu, deren
Herstellungsverfahren zu veranschaulichen.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
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Die
1–
3 veranschaulichen
die bevorzugten Ausführungsformen.
Insbesondere erstreckt sich ein Kraftstoffeinspritzventil
100,
wie in
1A veranschaulicht, entlang
der Längsachse A-A
und umfasst: ein Kraftstoffeinlassrohr
110, ein Einstellrohr
112,
eine Filterbaugruppe
114, eine Spulenbaugruppe
118,
eine Schraubenfeder
116, einen Anker
120, eine
Schließelement-Baugruppe
122, eine
nicht-magnetische Hülse
124,
eine Kraftstoffeinspritzventil-Gusskapsel
126, einen Körper
128,
eine Körperhülse
130,
eine Körperhülsen-Gusskapsel
132,
ein Spulenbaugruppen-Gehäuse
134,
ein Führungselement
136 für die Schließelement-Baugruppe
122,
einen Sitz
138 und eine Dosier-Düsenscheibe
140.
Die Konstruktion des Kraftstoffeinspritzventils
100 kann
von einem ähnlichen
Typ sein wie in den
US-Patenten
mit den Nummern 4.854.024 ,
5.174.505 und
6.520.421 offenbart.
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1B zeigt
das Düsenende
eines Körpers 128 eines
schaltschützbetätigten Kraftstoffeinspritzventils 100 mit
einer Dosier-Düsenscheibe 140 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
Das Düsenende
des Kraftstoffeinspritzventils 100 umfasst ein Führungselement 136 und
einen Sitz 138, die axial innen liegend von der Dosier-Düsenscheibe 140 angeordnet
sind. Das Führungselement 136,
der Sitz 138 und die Scheibe 140 können durch
ein geeignetes Verfahren gehalten werden, wie zum Beispiel durch
Ausbilden einer Haltelippe mit einem Halteelement oder durch Anschweißen der
Dosier-Düsenscheibe 140 an
den Sitz 138 und Anschweißen des Sitzes 138 an
den Körper 128.
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Der
Sitz 138 kann eine kegelstumpfförmige Sitzfläche 138a umfassen,
die von dem Führungselement 136 zu
einem zentralen Durchlass 138b des Sitzes 138 führt, welcher
wiederum zu einem zentralen Abschnitt 140b der Dosier-Düsenscheibe 140 führt. Das
Führungselement 136 umfasst
eine zentrale Führungsöffnung 136a,
die die axiale Hin- und Herbewegung eines Dichtendes 122a einer
Schließelement-Baugruppe 122 führt, und
mehrere durchgehende Öffnungen 136b,
die um die Öffnung 136a herum
angeordnet sind, um es dem Kraftstoff zu ermöglichen, durch das Dichtende 122a zum
Raum um den Sitz 138 zu fließen. 1B zeigt
das halbkugelförmige
Dichtende 122a der Schließelement-Baugruppe 122 aufsitzend
auf dem Sitz 138, wodurch der Kraftstoffdurchfluss durch
das Kraftstoffeinspritzventil verhindert wird. Wenn die Schließelement-Baugruppe 122 vom
Sitz 138 abgehoben wird, kann Kraftstoff durch den Durchlass 138b und
durch die Öffnungen 32 in
der Dosier-Düsenscheibe 140 strömen, sodass
der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 100 fließt.
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Die
Dosier-Düsenscheibe 140 kann
von allgemein kreisförmiger
Gestalt sein und einen kreisförmigen
Außenumfangs-Abschnitt 140a aufweisen,
der den zentralen Abschnitt 140b, welcher axial in dem Kraftstoffeinspritzventil
angeordnet ist, ringsum abgrenzt. Der zentrale Abschnitt 140b der
Dosier-Düsenscheibe 140 ist
unperforiert, abgesehen von dem Vorhandensein einer oder mehrerer
abgewinkelter Öffnungen 32,
durch welche der Kraftstoff die Dosier-Düsenscheibe 140 durchströmt. Eine
beliebige Anzahl abgewinkelter Öffnungen 32 kann
in einer geeigneten Anordnung um die Längsachse A-A herum gruppiert sein,
sodass die Dosier-Düsenscheibe 140 für ihren
vorgesehenen Zweck bei der Dosierung, Zerstäubung und Ausrichtung des Kraftstoffstrahls
eines Kraftstoffeinspritzventils verwendet werden kann. Die bevorzugten
Ausführungsformen
umfassen vier derartige abgewinkelte durchgehende Öffnungen 32,
die um die Längsachse
A-A herum durch die Dosier-Düsenscheibe 140 angeordnet
sind.
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Es
wird Bezug genommen auf die 2A, 2B, 2C und 2D;
eine bevorzugte Ausführungsform
der Dosier-Düsenscheibe 140 kann
wie folgt ausgebildet werden. Zunächst wird ein im Allgemeinen
ebener Werkstück-Rohling 10 mit
einer ersten Fläche 20,
die sich in einem Abstand von einer zweiten Fläche 40 befindet, ohne
durch das Werkstück
hindurch verlaufende Öffnungen
bereitgestellt. Der Rohling 10 wird mit einem geeigneten
Verfahren durchdrungen, wie zum Beispiel durch Ausfräsen, Stanzen,
Prägen,
Bohren oder Laserbearbeitung, um eine Vorbohrung für eine durchgehende Vorbohrung
oder Öffnung 30 auszubilden,
die sich symmetrisch entlang einer Werkzeugachse Y-Y und um sie
herum erstreckt, welche im Allgemeinen senkrecht zu den ebenen Flächen 20 und 40 des
Rohlings verläuft.
Vorzugsweise wird die symmetrische durchgehende Öffnung 30 durch ein
zylindrisches Stanzwerkzeug 42 ausgebildet, das einen senkrechten Wandabschnitt 30a zwischen
der Fläche 20 und
der benachbarten Fläche 40 mit
einer Durchbruchsabschrägung 30b in
der Nähe
der Fläche 40 ausbildet.
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Die
symmetrische Vorbohrung für
die durchgehende Vorbohrung oder Öffnung 30 wird ferner durch
ein geeignetes Verfahren durchdrungen, um eine asymmetrische durchgehende Öffnung oder Öffnung 32 mit
einer Längsachse 200 auszubilden.
Die Langsachse 200 stimmt vorzugsweise überein und fluchtet mit der
Werkzeugachse Y-Y. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die asymmetrische durchgehende Öffnung 32 durch
ein Stanzwerkzeug 50 ausgebildet, das einen Scheitelpunkt 52 mit
mindestens zwei Vorderkanten aufweist, welche um die Werkzeugachse
Y-Y herum angeordnet sind, sodass der resultierende Querschnitt
des Stanzwerkzeugs 50 asymmetrisch um die Werkzeugachse
Y-Y herum angeordnet ist. Jede der mindestens zwei Vorderkanten
kann eine erste Vorderkante 54 und eine zweite Vorderkante 56 umfassen.
Die erste Vorderkante 54 ist in einem ersten Steigungswinkel ω° ausgerichtet, der
anders ist als der zweite Steigungswinkel φ° der zweiten Vorderkante 56.
Vorzugsweise bewegt sich der erste Steigungswinkel ω° in einem
Bereich zwischen etwa 20 und 25 Grad und der zweite Steigungswinkel φ° zwischen
25 und 30 Grad. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste
Steigungswinkel ω° ungefähr 25 Grad
und der zweite Steigungswinkel φ° ungefähr 30 Grad.
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Obwohl
die Öffnung 32 mit
einer geeigneten Querschnittsfläche
geformt werden kann, wie zum Beispiel quadratisch, rechteckig, oval
oder kreisförmig,
umfassen die bevorzugten Ausführungsformen im
Allgemeinen kreisförmige Öffnungen
mit einem Durchmesser von etwa 100 Mikrometern, und spezieller etwa
160 Mikrometern. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Fläche der
Dosier-Düsenscheibe 140 in
einem Abstand von etwa 75 bis 300 Mikrometern voneinander angeordnet,
inklusive der angegebenen Werte.
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Die
asymmetrische Öffnung 32 kann
eine erste Eingangsabschrägung 32a umfassen,
die mit einer ersten Winkelweite ω° um die Werkzeugachse Y-Y herum
angeordnet ist und in eine zweite Eingangsabschrägung 32b übergeht,
die mit einer zweiten Winkelweite φ° angeordnet ist (2B).
Die erste Eingangsabschrägung 32a kann
ungefähr
mit dem ersten Steigungswinkel ω° ausgerichtet
sein. Die zweite Eingangsabschrägung 32b kann
ungefähr
mit dem zweiten Steigungswinkel φ° ausgerichtet
sein, sodass die erste und die zweite Eingangsabschrägung 32a und 32b asymmetrisch
um die Werkzeugachse Y-Y verlaufen. Die Verbindungsstellen der ersten
und zweiten Eingangsabschrägung
bezüglich der
Fläche 20 können einen
ersten Umfang 33a bilden, der symmetrisch zur Längsachse 200 ist.
Der erste Umfang 33a erstreckt sich über eine Ebene, die im Allgemeinen
senkrecht zur Längsachse 200 ist. Vorzugsweise
ist der Umfang 33a ein allgemein elliptischer Umfang.
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Die
erste und die zweite Eingangsabschrägung 32a und 32b führen zu
einer ersten Wandfläche 32c.
Die Wandfläche 32c ist
parallel zur Werkzeugachse Y-Y und um diese herum angeordnet. Die Verbindungsstellen
der ersten und zweiten Eingangsabschrägungen 32a und 32b bezüglich der Wandflache 32c können einen
zweiten Umfang 33b bilden, dessen geometrische Mitte von
der Werkzeugachse Y-Y versetzt ist und auf einer Ebene ausgerichtet
ist, die schräg
zu der ersten und der zweiten Fläche 20, 40 des
Werkstücks 10 verläuft (2B).
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Die
asymmetrische Öffnung 32 wird
weiter bearbeitet, um eine Öffnung 34 zu
erhalten, deren Wand sich zwischen der ersten Fläche 20 und der zweiten
Fläche 40 allgemein
in einem Winkel θ1 erstreckt, der schräg zu den Flächen 20, 40 ist.
Die Bearbeitung kann durch ein geeignetes Verfahren ausgeführt werden,
wie zum Beispiel Ausfräsen,
Bohren, Laserbearbeitung, Ausschaben oder Stanzen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird die asymmetrische Öffnung 32 mit
einem zylindrischen oder geraden Stanzwerkzeug 52 ausgestanzt,
das in einem Stanzwinkel θ1 (2C, entlang
einer Achse 52a des geraden Stanzwerkzeugs 52)
bezüglich
der Fläche 20 ausgerichtet
ist, sodass das Stanzwerkzeug dazu neigt, Material 11 zu
entfernen, d. h. die Wandflachen der Öffnung in 2B „auszuschaben", wodurch eine ausgeschabte
asymmetrische Öffnung 34 entsteht,
wie in 2D abgebildet. Das bedeutet, dass
das Stanzwerkzeug 52 die Wandflächen der Öffnung 32 (2B)
ausschabt, um eine zylindrische Wandfläche 32d zu erzeugen,
die sich in dem Stanzwinkel 81 erstreckt, welcher schräg zu der
ersten oder der zweiten Fläche 20 bzw. 40 ist.
Die abgewinkelte Öffnung 34 umfasst
ebenfalls einen abgeschrägten
Abschnitt 32b, der sich in einem Abschrägungswinkel θ2 bezüglich
einer der ersten und zweiten Flächen 20, 40 erstreckt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Abschrägungswinkel θ2 vorzugsweise die gleiche Größe aufweist
wie die zweite Winkelweite φ° des Stanzwerkzeugs 50 in 2B.
Die zylindrische Wandfläche 32d bildet
einen dritten Umfang 33c, der im Allgemeinen auf einer
Ebene angeordnet ist, die schräg
zu einer der ersten und zweiten Flächen 20 bzw. 40 verläuft. Der
Umfang 33c umfasst eine neue Öffnungsachse Z-Z, die im Allgemeinen schräg zu einer
beliebigen der beiden Flächen 20, 40 oder
der originalen Öffnungsachse 200 mit
der Durchbruchsabschrägung 30b' verläuft. Der Stanzwinkel θ1 und der Abschrägungswinkel θ2 können
eine Reihe von Winkeln sein. Vorzugsweise kann der Stanzwinkel θ1 ungefähr
70 Grad bis zu ungefähr 87
Grad bezüglich
der Fläche 20 betragen
(oder zwischen etwa 20 Grad und etwa 3 Grad, wenn die Achse Y-Y
als Referenz verwendet wird). Auf ähnliche Weise kann der Abschrägungswinkel θ2 ungefähr
65 Grad bis ungefähr
75 Grad bezüglich
der Fläche 20 betragen
(oder zwischen etwa 30 Grad und 25 Grad, wenn die Achse Y-Y als
Referenz verwendet wird). Obwohl für jeden Winkel ein unterer
Grenzwert und ein oberer Grenzwert angegeben wurde, kann jeder der
Winkel kleiner als der untere Grenzwert oder größer als der obere Grenzwert
ausfallen, solange das Stanzwerkzeug beim Betrieb die erste und
die zweite Fläche 20 und 40 durchdringen
kann. Das Werkstück 10 kann
mit geeigneten Werkstückoberflächenbehandlungen
weiter verarbeitet werden, um eine Dosier-Düsenscheibe 140 zur
Verwendung mit dem Kraftstoffeinspritzventil 100 bereitzustellen.
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Es
wird davon ausgegangen, dass die bevorzugten Ausführungsformen
es erlauben, durch ein Stanzwerkzeug 52 mit einem Stanzwinkel θ1 eine abgewinkelte Öffnung 34 bei einer
niedrigeren Stanzkraft auszubilden, wodurch Beschädigungen
an dem Werkstück 10 und
dem Stanzwerkzeug 52 reduziert werden. Es wird davon ausgegangen,
dass das Stanzwerkzeug das Werkstück 10 aufgrund der
Vorbohrung der Öffnung 30 ohne
Springen oder Abgleiten auf der Fläche durchdringen kann. Darüber hinaus
wird davon ausgegangen, dass die Kraft, die auf das Stanzwerkzeug
ausgeübt
wird, um die asymmetrische Öffnung 32 auszuschaben,
geringer ist als die normalerweise für ein Stanzwerkzeug benötigte Kraft,
um ohne die vorgebohrte Öffnung
oder asymmetrischen Öffnung 32 durch
das Werkstück 10 zu stanzen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass, wenn das gerade Stanzwerkzeug 52 einen
Durchmesser d52 hat, der kleiner als der
Eingangsdurchmesser d33a der asymmetrischen Öffnung 32 auf
der Fläche 20 des Werkstücks 10 ist,
eine Abschrägung 33c bereitgestellt
werden kann, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Achse 52a des
Stanzwerkzeugs 52 ausgerichtet ist. Wenn das gerade Stanzwerkzeug 52 einen Durchmesser
aufweist, der mindestens gleich dem Eingangsdurchmesser d33a des ersten Umfangs 33a ist,
kann die Abschrägung 32b reduziert
oder komplett weggelassen werden. Vorzugsweise hat das gerade Stanzwerkzeug 52 einen
Durchmesser von etwa 254 Mikrometern, und ist der Eingangsdurchmesser
der asymmetrischen Öffnung 32 vor
dem Ausschabungsstanzen größer als
ungefähr
254 Mikrometer. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
hat das gerade oder zylindrische Stanzwerkzeug 52 einen
Durchmesser von etwa 500 Mikrometern und ist der Eingangsdurchmesser
der asymmetrischen Öffnung 32 vor
dem Ausschabungsstanzen größer als
ungefähr
500 Mikrometer. Vorzugsweise kann der Stanzwerkzeugdurchmesser d52 etwa gleich dem oder ein bisschen größer als
der Durchmesser d33b des zweiten Umfangs 33b sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann eine abgewinkelte Öffnung 35 vorzugsweise
mit einem geraden Stanzwerkzeug 52 wie folgt ausgebildet
werden. Zunächst,
wie in 3 veranschaulicht, wird ein Werkstück 12 auf
der ersten Fläche 20 und
der zweiten Fläche 40 mit
einem Material mit niedrigerer Festigkeit beschichtet, d. h. mit
einem „weicheren" Material 42 und 44 als
das Werkstück. Das
weichere Material 42, 44 kann ein Material mit
einer Festigkeit von etwa 20% bis 50% der Festigkeit des Werkstücks sein,
sodass das Verhältnis
der Festigkeit des Werkstücks
zur Festigkeit des weicheren Materials in einem Bereich zwischen
5:1 und 2:1 liegt, inklusive der angegeben Werte. Hierbei bedeutet
der Begriff „beschichtet", dass das weichere
Material mechanisch, elektrisch oder chemisch mit der ersten und
der zweiten Fläche
des Werkstücks
verbunden wird, sodass das Werkstück 12 zwischen dem
weicheren Material 42 geschichtet oder eingeklemmt ist.
Das weichere Material 42 oder 44 ermöglicht,
dass das gerade Stanzwerkzeug 52 von dem weicheren Material 42 oder 44 zurückgehalten
wird, wenn das Stanzwerkzeug mit einem Stanzwinkel θ bezüglich der
Längsachse
A-A des Kraftstoffeinspritzventils in das weichere Material 42 oder 44 eindringt,
wodurch das weichere Material 42 eine Opferbeschichtung
während
des Stanzvorgangs darstellen kann. Somit kann das Stanzwerkzeug 52 beim
Eindringen in das Werkstück 12 in
einem Stanzwinkel θ ausgerichtet
sein (mit Bezug auf die Längsachse A-A),
ohne auf der Fläche 20 des
Werkstücks 12 abzugleiten
oder zu springen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Material 42 oder 44 aus
dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien bestehen kann,
solange beide Materialien 42 und 44 weicher als
das Werkstück
sind. Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund der mehrfachen Materialschichten eine
Durchbruchs-Abschrägung 44a auf
dem Opfermaterial 44 ausgebildet wird, anstatt auf der
Fläche des
Werkstücks 12,
wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Vorzugsweise kann
das weichere Material aus Kupfer bestehen, mit einer Dicke (T1 oder
T3) von mindestens 35 der Dicke des Werkstücks. In
einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Dicke (T1 oder T3) der Kupferbeschichtung auf den Flächen 20 und 40 etwa
50 Mikrometer, während
das Werkstück
eine Dicke (T2) von etwa 76 Mikrometern aufweist.
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Während das
Stanzwerkzeug 52 in 3 durch
das Werkstück
und die Beschichtungsmaterialien 42 und 44 hindurch
stößt, ragt
das Stanzwerkzeug 52 über
einen Abstand W von dem Ausgangsumfang der Öffnung 35 hervor,
um sicherzustellen, dass das Stanzwerkzeug die Materialen an der
Wand der Öffnung 35 zulänglich entfernt,
damit die Öffnung 35 glatt
genug ist, um ihren vorgesehen Zweck als Dosieröffnung zu erfüllen. Vorzugsweise
kann der Abstand W mindestens gleich dem Durchmesser d52 des
Stanzwerkzeugs 52 sein. Danach kann das Stanzwerkzeug 52 entnommen
und das beschichtete weichere Material auf dem Werkstück durch
ein geeignetes Entfernungsverfahren entfernt werden, wie zum Beispiel
chemische Entfernung, Gleitschleifen mit Vibration und vorzugsweise
Ablösen
durch ein Werkzeug mit einer scharfen Kante, das entlang der Flächen 20 und 40 des
Werkstücks 12 gleitet.
Das Werkstück 12 kann
mit geeigneten Nachbearbeitungsverfahren weiter verarbeitet werden,
sodass eine Dosier-Düsenscheibe 140 mit
abgewinkelten Öffnungen
zur Verwendung mit dem Kraftstoffeinspritzventil 100 erhalten
wird.
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Die
vorliegende Erfindung soll nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
sein, sondern den vollen Umfang haben, der durch den Wortlaut der
folgenden Patentansprüche
und deren Entsprechungen definiert ist.