WO1995016126A1 - Elektromagnetisch betätigbares ventil - Google Patents

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Ferdinand Reiter
Martin Maier
Jörg HEYSE
Norbert Keim
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on an electromagnetically actuated valve according to the preamble of the main claim.
  • Various electromagnetically actuated valves in particular fuel injection valves, are already known, in which components subject to wear are provided with wear-resistant layers.
  • DE-OS 32 30 844 it is also known to provide the armature and stop surface of a fuel injector with wear-resistant surfaces. These surfaces can, for example, be nickel-plated, that is to say provided with an additional layer, or nitrided, that is to say hardened by the incorporation of nitrogen.
  • nitrided that is to say hardened by the incorporation of nitrogen.
  • DE-OS 37 16 072 it is already known from DE-OS 37 16 072 to use hard molybdenum layers for parts of an injection valve which are particularly stressed by wear and corrosion and which are thin and can be subsequently machined with diamonds.
  • DE-OS 38 10 826 describes a fuel injection valve in which at least one stop surface is designed in the shape of a spherical cap in order to achieve an extremely precise air gap, a round-body insert made of non-magnetic, high-strength material being formed in the center of the stop surface.
  • a fuel injection valve is also known from EP-OS 0 536 773, in which a hard metal layer is applied to the armature on its cylindrical peripheral surface and annular stop surface by electroplating.
  • This layer of chrome or nickel has a thickness of 15 to 25 ⁇ m, for example.
  • the galvanic coating a slightly wedge-shaped layer thickness distribution occurs, with a minimally thicker layer being achieved on the outer edges. Due to the galvanically separated layers, the layer thickness distribution is physically predetermined and can hardly be influenced. After a certain operating time, the abutment surface widens in an undesirable manner due to wear, which results in changes in the pulling and falling times of the armature.
  • the electromagnetically actuated valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the fact that at least one of the abutting components is designed in such a way that the creation of a wear-resistant surface is ensured that the stop surface is not undesirably enlarged by wear even after a long period of operation, so that the pulling and falling times of the movable component remain almost constant.
  • a particular advantage is that the surface of at least one of the abutting components, in its highest area closest to the opposite component, is made wear-resistant by using a method known per se, e.g. a nitriding process such as plasma nitriding or gas nitriding etc. is hardened.
  • a nitriding process such as plasma nitriding or gas nitriding etc. is hardened.
  • FIG. 1 shows a fuel injection valve
  • FIG. 2 shows an enlarged stop of the
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a wedge armature designed according to the invention
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a wedge armature
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a wedge armature.
  • the solenoid-operated valve shown in FIG. 1, for example, in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines has a core 2, which is surrounded by a solenoid coil 1 and serves as a fuel inlet connection and is, for example, tubular here and a constant over its entire length Has outer diameter.
  • a tubular metallic intermediate part 12 is connected, for example by welding, concentrically to a longitudinal valve axis 10 and thereby surrounds the core end 9 partially axially.
  • the stepped coil body 3 partially overlaps the core 2 and, with a step 15 of larger diameter, the intermediate part 12 at least partially axially.
  • a tubular valve seat carrier 16 extends downstream of the bobbin 3 and the intermediate part 12 and is, for example, firmly connected to the intermediate part 12.
  • a longitudinal bore 17 runs in the valve seat support 16 and is formed concentrically to the valve longitudinal axis 10.
  • a tubular valve needle 19 Arranged in the longitudinal bore 17 is, for example, a tubular valve needle 19 which is connected at its downstream end 20 to a spherical valve closing body 21, on the periphery of which, for example, five flats 22 are provided for the fuel to flow past, for example by welding.
  • the injection valve is actuated electromagnetically in a known manner.
  • the electromagnetic circuit with the magnet coil 1, the core 2 and an armature 27 is used for the axial movement of the valve needle 19 and thus for opening against the spring force of a return spring 25 or closing the injection valve.
  • the armature 27 is connected to the End of the valve needle 19 facing away from the valve closing body 21 is connected by a first weld seam 28 and aligned with the core 2.
  • the end of the valve seat carrier 16 facing away from the core 2 is sealed in the longitudinal bore 17 by a cylindrical valve seat body 29, which has a fixed valve seat, by welding.
  • a guide opening 32 of the valve seat body 29 serves to guide the valve closing body 21 during the axial movement of the valve needle 19 with the armature 27 along the valve longitudinal axis 10.
  • the spherical valve closing body 21 interacts with the valve seat of the valve seat body 29 which tapers in the direction of the cone in the direction of flow.
  • the valve seat body 29 is connected concentrically and firmly to a spray-perforated disk 34, for example in the form of a pot. At least one runs in the base part of the spray perforated disk 34, for example four spray openings 39 formed by eroding or stamping.
  • the insertion depth of the valve seat body 29 with the cup-shaped spray perforated disk 34 determines the presetting of the stroke of the valve needle 19.
  • the one end position of the valve needle 19 when the magnet coil 1 is not energized is determined by the valve closing body 21 resting on the valve seat of the valve seat body 29 , while the other end position of the valve needle 19 when the solenoid coil 1 is excited results from the contact of the armature 27 at the core end 9, that is to say precisely in the region which is embodied according to the invention and is characterized in more detail by a circle.
  • An adjusting sleeve 48 which is pushed into a flow bore 46 of the core 2 concentric to the longitudinal axis 10 of the valve and which is formed, for example, from rolled spring steel sheet, serves to adjust the spring preload on the adjusting sleeve 48 Return spring 25, which in turn is supported with its opposite side on the valve needle 19.
  • the injection valve is largely enclosed with a plastic encapsulation 50, which extends from the core 2 in the axial direction via the magnet coil 1 to the valve seat support 16.
  • This plastic encapsulation 50 includes, for example, an injection-molded electrical connector 52.
  • a fuel filter 61 projects into the flow bore 46 of the core 2 at its inlet end 55 and provides for the filtering out of those fuel components which, because of their size, could cause blockages or damage in the injection valve.
  • FIG. 2 shows the area of the one end position of the valve needle 19 marked with a circle in FIG. 1, in which the armature 27 strikes the core end 9 of the core 2, on a different scale.
  • metallic layers 65 to the core end 9 of the core 2 and to the armature 27, for example chrome or nickel layers, by means of electroplating.
  • the layers 65 are applied both to an end face 67 running perpendicular to the longitudinal valve axis 10 and at least partially to a peripheral face 66 of the armature 27.
  • These layers 65 are particularly wear-resistant and, with their small surface area, reduce hydraulic sticking of the striking surfaces, but without being able to reliably prevent it.
  • the layer thickness of these layers 65 is generally between 10 and 25 ⁇ m.
  • the core 2 and armature 27 only in a relatively small area, for example only in the outer, from the valve. Strike the area of the upper end face of the anchor 27 facing away from the longitudinal axis 10. This requirement is met by the galvanic coating.
  • a field line concentration occurs at the edges of the parts to be coated, here core 2 and armature 27, which leads to a wedge-shaped layer thickness distribution, as indicated in FIG. 2.
  • the wedge-shaped layer 65 applied is therefore only stressed in a small area during the operation of the injection valve. In continuous operation, however, there is no longer a defined stop surface, since parts of the layer 65 are removed by several million stops, so that the stop surface increases ever further and thus the wedge is continuously reduced.
  • part of the armature 27 according to the invention is shown in the area of its upper end face 67 in FIG. 3, which has a wedge section 73 with an inclined, oblique course with respect to the valve longitudinal axis even before the coating or the creation of the wear resistance of the surface 10 has, so that the armature 27 has a wedge shape there.
  • the inclination of the wedge section 73 of the end face 67 of the armature 27 extends inwards in the exemplary embodiment in FIG. 3, it also being possible for a wedge section 73 of the end face 67 to be inclined outward (FIG. 4).
  • the wedge shape of the armature 27 in the region of the end face 67 is already produced during the mechanical processing, for example by means of a correspondingly ground countersinking tool.
  • the wedge shape of the armature 27 before the coating or the generation of the wear resistance in accordance with the required values are predetermined and manufactured such that a magnetic and hydraulic optimum is achieved in each case when used. Hydraulic adhesion of the armature 27 to the core 2 is now completely ruled out by the wedge-shaped armature, since the wedge-shape is present in any case even in the case of layers 65 that are largely flat (also magnetic). With the help of very precisely ground countersinking tools, tighter manufacturing tolerances for the wedge can be maintained than before, so that there is even less variation in the pull-in and fall-out times of the armature 27 when the injection valve is operated.
  • the inclined wedge section 73 of the end face 67 also allows non-galvanic, wear-resistant layers, which may also be magnetic, to be applied without the requirement for a very small stop area remaining unfulfilled.
  • the end face 67 at least in the region of its highest point, can be made wear-resistant by treating the surface by means of a hardening process.
  • a hardening process e.g. the known nitriding processes such as plasma nitriding or gas nitriding are suitable.
  • a stop section 68 of the end face 67 is initially provided, which extends radially inward over a width a perpendicular to the longitudinal valve axis 10 and serves as a stop surface.
  • Stop section 68 represents an almost completely constant annular surface a over the entire operating time. The wear of the stop surface during continuous operation is thus precisely defined.
  • the minimally wedge-shaped, e.g. B. made of chrome layer 65, which is deposited on the end face 67, has only a fraction of the inclination of the inclined wedge section 73 of the armature 27 adjoining the stop section 68. As a result, the coating remains on before coating Anchor 27 provided inclination of the wedge section 73 is completely preserved or is minimally reinforced.
  • the abutment surface width which corresponds to the width a of the abutment section 68, remains constant even when worn, there is a constant contact width during the abutment of the core 2 and armature 27 over the entire
  • At least the surface of the stop section 68 can also be made wear-resistant by a hardening process, so that no additional layer 65 has to be applied to the end face 67.
  • both the armature 27 and the core 2 are provided with wedge sections 73 of the end faces 67 before the coating or the generation of a wear-resistant surface. This ensures an even higher level of security against the impact and prevents hydraulic gluing. If it is expedient, the wedge portion of the end face can of course also be attached only to the core 2, the armature 27 keeping, for example, a flat end face.
  • FIGS. 4 and 5 Further exemplary embodiments of embodiments designed according to the invention
  • the anchors 27 are shown in FIGS. 4 and 5.
  • An anchor 27 is shown in FIG. 4, in which the wedge section 73 of the end face 67 is designed inclined to the outside.
  • FIG. 5 An exemplary embodiment of the armature 27 according to the invention, in which the end face 67 is formed only by the wedge section 73, is shown in FIG. 5.
  • the stop section 68 which has at least a slight radial extension, is completely dispensed with here; rather, there is a wedge on the entire end face 67, so there is no area of the end face 67 perpendicular to the longitudinal axis 10 of the valve.
  • Particularly at very small angles of the wedge section 73 there is also a stable stop, so that a defined stop surface remains even during continuous operation .
  • FIG. 5 of the course of the inclination of the wedge section 73 in the direction of the valve longitudinal axis 10
  • an exemplary embodiment analogous to the exemplary embodiment shown in FIG. 4, in which the wedge section is located is also conceivable 73 extends in the direction away from the longitudinal axis 10 of the valve, that is to say is inclined outward.

Abstract

Bei bereits bekannten Brennstoffeinspritzventilen werden verschleißbeanspruchte Bauteile, wie z.B. Anker und Kern, mit verschleißfesten Schichten beispielsweise aus Chrom, Molybdän oder Nickel versehen. Erfolgt die Beschichtung der Bauteile des Einspritzventils galvanisch, so ergibt sich eine gewünschte keilige Schichtdickenverteilung, wodurch nur kleiner Anschlagbereich geschaffen ist. Diese Schichtdickenverteilung ist allerdings physikalisch vorgegeben und kaum beeinflußbar. Das neue Ventil besitzt wenigstens ein Bauteil, z.B. den Anker (27), der vor dem Aufbringen einer verschleißfesten Schicht eine keilige Oberfläche besitzt, die entsprechend einem magnetischen und hydraulischen Optimum jeweils variabel herstellbar ist. Der durch die Keiligkeit gebildete ringförmige Anschlagabschnitt (68) besitzt eine definierte Anschlagflächenbreite bzw. Kontaktbreite (a), die über die gesamte Lebensdauer konstant bleibt, da ein Anschlagflächenverschleiß bei Dauerbetrieb nicht zu einer Vergrößerung der Kontaktbreite führt. Das Ventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Elektromagnetisch betätigbares Ventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betä¬ tigbaren Ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits verschiedene elektromagnetisch betätigbare Ventile, insbesondere Brennstoffeinspritzventile bekannt, bei denen verschleißbeanspruchte Bauteile mit verschlei߬ festen Schichten versehen sind.
Aus der DE-OS 29 42 928 ist bereits bekannt, verschleißfe¬ ste diamagnetische Materialschichten an verschleißbean¬ spruchten Teilen, wie Anker und Düsenkörper, aufzutragen. Diese aufgebrachten Schichten dienen der Begrenzung des Hubes der Ventilnadel, wodurch die Auswirkungen des Rest- magnetismus auf die bewegten Teile des Brennstoffein- spritzventils minimiert werden.
Aus der DE-OS 32 30 844 ist ebenfalls bekannt, Anker und Anschlagfläche eines Brennstoffeinspritzventils mit ver- schleißfesten Oberflächen zu versehen. Diese Oberflächen können beispielsweise vernickelt, also mit einer zusätz¬ lichen Schicht versehen sein, oder nitriert, also durch Einlagerung von Stickstoff gehärtet sein. Außerdem ist bereits aus der DE-OS 37 16 072 bekannt, für durch Verschleiß und Korrosion besonders beanspruchte Teile eines Einspritzventils Molybdänhartschichten zu ver¬ wenden, die dünn ausgebildet sind und nachträglich mit Diamanten bearbeitet werden können.
In der DE-OS 38 10 826 ist ein Brennstoffeinspritzventil beschrieben, bei dem wenigstens eine Anschlagfläche kugelkalottenförmig ausgeführt ist, um einen äußerst exakten Luftspalt zu erreichen, wobei mittig an der An¬ schlagfläche ein Rundkörpereinsatz aus nichtmagnetischem, hochfestem Werkstoff ausgebildet ist.
Aus der EP-OS 0 536 773 ist ebenfalls ein Brennstoffein- spritzventil bekannt, bei dem am Anker an dessen zylindri¬ scher Umfangsflache und ringförmiger Anschlagfläche eine Hartmetallschicht durch Galvanisieren aufgetragen ist. Diese Schicht aus Chrom oder Nickel besitzt beispielsweise eine Dicke von 15 bis 25 μm. Infolge der galvanischen Beschichtung entsteht eine gering keilige Schichtdicken- verteilung, wobei an den äußeren Kanten eine minimal dickere Schicht erreicht wird. Durch die galvanisch abge¬ schiedenen Schichten ist die Schichtdickenverteilung phy¬ sikalisch vorgegeben und kaum beeinflußbar. Nach einer ge- wissen Betriebszeit verbreitert sich die Anschlagfläche durch Verschleiß in unerwünschter Weise, wodurch sich Änderungen bei der Anzugs- und Abfallzeit des Ankers erge¬ ben.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß wenigstens eines der anein- ander anschlagenden Bauteile so gestaltet ist, daß nach dem Erzeugen einer verschleißfesten Oberfläche gewährlei¬ stet ist, daß die Anschlagfläche auch nach längerer Betriebszeit nicht durch Verschleiß in unerwünschter Weise vergrößert wird, so daß die Anzugs- und Abfallzeiten des beweglichen Bauteils nahezu konstant bleiben. Das wird da¬ durch erreicht, daß wenigstens eines der aneinander an¬ schlagenden Bauteile bereits vor dem Erzeugen der Ver¬ schleißfestigkeit eine keilige Oberfläche besitzt. Diese keilige Oberfläche läßt sich zur Erzielung eines magneti- sehen und hydraulischen Optimums jeweils an verschiedene Gegebenheiten genau anpassen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektromagnetisch betätigba- ren Ventils, insbesondere Brennstoffeinspritzventils mög¬ lich.
Besonders vorteilhaft ist es, die äußerst genaue Ober¬ flächengestalt wenigstens eines der anschlagenden Bauteile mechanisch mit einem geschliffenen Senkwerkzeug herzu¬ stellen. So sind sehr präzise Abmessungen erreichbar. Mit Hilfe der sehr genau geschliffenen Werkzeuge können engere Fertigungstoleranzen als bisher eingehalten werden, so daß es beim Betrieb des Einspritzventils zu einer sehr gerin- gen Streuung der Anzugs- und insbesondere Abfallzeit des Ankers kommt.
Vorteilhaft ist zudem, daß durch einen keiligen Anker und/oder Kern ein hydraulisches Kleben vollständig ausge- schlössen ist, da auch bei weitgehend eben abgeschiedenen Schichten die Keiligkeit auf jeden Fall vorhanden bleibt. Die Schichten an wenigstens- einem der anschlagenden Bau¬ teile besitzen nämlich nur einen Bruchteil der Keiligkeit der Bauteile selbst. Die keilige Oberflächengestalt des mindestens einen Bau¬ teils, z. B. des Ankers, erlaubt es zudem, daß auch nicht¬ galvanische und magnetische verschleißfeste Schichten aufgebracht werden können, ohne daß die Forderung nach einem sehr kleinen Anschlagbereich unerfüllt bleibt.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Oberfläche in ihrem höchsten, dem gegenüberliegenden Bauteil nächst- liegenden Bereich wenigstens eines der aneinanderanschla- genden Bauteile dadurch verschleißfest gemacht wird, daß sie mittels eines an sich bekannten Verfahrens, z.B. einem Nitrierverfahren wie Plasmanitrieren oder Gasnitrieren o.a. gehärtet wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei¬ bung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Brennstoffein- spritzventil, Figur 2 einen vergrößerten Anschlag des
Einspritzventils im Bereich von Kern und Anker, Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aus¬ gebildeten keiligen Ankers, Figur 4 ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel eines keiligen Ankers und Figur 5 ein drit- tes Ausführungsbeispiel eines keiligen Ankers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromag- netisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritz¬ ventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdich¬ tenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden Kern 2, der beispielsweise hier rohrförmig aus- gebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem einen konstanten Außendurchmesser aufweisenden Kern 2 einen besonders kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metal- lenes Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen ver¬ bunden und umgibt dabei das Kernende 9 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Durchmessers das Zwi¬ schenteil 12 zumindest teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiger Ventilsitzträger 16, der beispielsweise fest mit dem Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ven¬ tilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 17, die kon¬ zentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist eine zum Beispiel rohrförmige Ven¬ tilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispiels- weise durch Schweißen verbunden ist.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventil- nadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzven¬ tils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspu¬ le 1, dem Kern 2 und einem Anker 27. Der Anker 27 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ven¬ tilnadel 19 durch eine erste Schweißnaht 28 verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 17 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axial¬ bewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 27 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des Ven¬ tilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirn¬ seite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest, verbunden. Im Bodenteil der Spritzlochscheibe 34 verläuft wenigstens eine, beispielsweise verlaufen vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Voreinstel¬ lung des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine End¬ stellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventil- sitz des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnet¬ spule 1 durch die Anlage des Ankers 27 am Kernende 9 er¬ gibt, also genau in dem Bereich, der erfindungsgemäß aus¬ gebildet und durch einen Kreis näher gekennzeichnet ist.
Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlau¬ fende Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 eingeschobene Ein¬ stellhülse 48, die beispielsweise aus gerolltem Feder¬ stahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der FedervorSpannung der an der Einstellhülse 48 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüber¬ liegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffum- spritzung 50 umschlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 bis zum Ventil¬ sitzträger 16 erstreckt. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlußstecker 52.
Ein Brennstoffilter 61 ragt in die Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 an dessen Zulaufseitigem Ende 55 hinein und sorgt für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.
In der Figur 2 ist der in Figur 1 mit einem Kreis gekenn¬ zeichnete Bereich der einen Endstellung der Ventilnadel 19, in dem der Anker 27 an dem Kernende 9 des Kerns 2 anschlägt, in einem anderen Maßstab dargestellt. Bereits bekannt ist das Aufbringen von metallischen Schichten 65 auf dem Kernende 9 des Kerns 2 und auf dem Anker 27, bei¬ spielsweise von Chrom- oder Nickelschichten, mittels Gal- vanisierens. Dabei werden die Schichten 65 sowohl auf eine senkrecht zur Ventillängsachse 10 verlaufende Stirnfläche 67 als auch zumindest teilweise auf eine Umfangsflache 66 des Ankers 27 aufgebracht. Diese Schichten 65 sind besonders verschleißfest und reduzieren mit ihrer kleinen Oberfläche ein hydraulisches Kleben der anschlagenden Flä¬ chen, ohne es jedoch sicher verhindern zu können. Die Schichtdicke dieser Schichten 65 beträgt im allgemeinen zwischen 10 und 25 μm.
Für die Funktion des Einspritzventils ist es notwendig, daß Kern 2 und Anker 27 nur in einem relativ kleinen Bereich, beispielsweise nur im äußeren, von der Ventil- längsachse 10 abgewandten Bereich der oberen Stirnfläche des Ankers 27 anschlagen. Diese Forderung wird gerade durch die galvanische Beschichtung erreicht. Bei der gal¬ vanischen Beschichtung tritt an den Kanten der zu beschichtenden Teile, hier Kern 2 und Anker 27, eine Feld¬ linienkonzentration auf, die dazu führt, daß eine keilige Schichtdickenverteilung, wie sie in Figur 2 angedeutet ist, auftritt. Die aufgebrachte keilige Schicht 65 wird also beim Betrieb des Einspritzventils nur in einem klei- nen Bereich beansprucht. Beim Dauerbetrieb liegt aller¬ dings nicht mehr eine definierte Anschlagfläche vor, da durch mehrere Millionen Anschläge Teile der Schicht 65 ab¬ getragen werden, so daß sich die Anschlagfläche immer weiter vergrößert und somit die Keiligkeit ständig weiter reduziert wird.
Demgegenüber ist in der Figur 3 ein Teil des erfindungsge¬ mäßen Ankers 27 im Bereich seiner oberen Stirnfläche 67 gezeigt, die bereits vor der Beschichtung oder dem Erzeu- gen der Verschleißfestigkeit der Oberfläche einen Keilab¬ schnitt 73 mit einem geneigten, schrägen Verlauf gegenüber der Ventillängsachse 10 aufweist, so daß der Anker 27 dort eine Keilform hat. Die Neigung des Keilabschnitts 73 der Stirnfläche 67 des Ankers 27 verläuft bei dem Ausführungs- beispiel in Figur 3 nach innen, wobei auch ein Keilab¬ schnitt 73 der Stirnfläche 67 geneigt nach außen ausgebil¬ det sein kann (Figur 4) . Die Keilform des Ankers 27 im Bereich der Stirnfläche 67 wird bereits bei der mechani¬ schen Bearbeitung, beispielsweise durch ein entsprechend geschliffenes Senkwerkzeug, hergestellt.
Während die bei galvanisch abgeschiedenen Schichten 65 entstehende Schichtdickenverteilung physikalisch vorgege¬ ben und kaum beeinflußbar ist, kann die Keiligkeit des Ankers 27 vor der Beschichtung bzw. dem Erzeugen der Ver- schleißfestigkeit entsprechend geforderter Werte so vor¬ bestimmt und gefertigt werden, daß bei der Benutzung je¬ weils ein magnetisches und hydraulisches Optimum erreicht wird. Ein hydraulisches Kleben des Ankers 27 am Kern 2 ist durch den keiligen Anker nun vollständig ausgeschlossen, da auch bei weitgehend eben abgeschiedenen (auch magneti¬ schen) Schichten 65 die Keiligkeit auf jeden Fall vorhan¬ den ist. Mit Hilfe sehr genau geschliffener Senkwerkzeuge können engere Fertigungstoleranzen für die Keiligkeit als bisher eingehalten werden, so daß es beim Betrieb des Ein¬ spritzventils zu einer noch geringeren Streuung der An¬ zugs- und Abfallzeit des Ankers 27 kommt. Der geneigte Keilabschnitt 73 der Stirnfläche 67 erlaubt es zudem, daß auch nichtgalvanische, verschleißfeste Schichten, die auch magnetisch sein dürfen, aufgebracht werden können, ohne daß die Forderung nach einem sehr kleinen Anschlagbereich unerfüllt bleibt.
Außerdem kann die Stirnfläche 67, zumindest im Bereich ihres höchsten Punktes, durch eine Behandlung der Oberflä¬ che mittels eines Härteverfahrens verschleißfest gemacht werden. Als Härteverfahren sind hierzu z.B. die bekannten Nitrierverfahren wie Plasmanitrieren oder Gasnitrieren geeignet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ausgehend von der Umfangsflache 66 des Ankers 27 zunächst ein Anschlag¬ abschnitt 68 der Stirnfläche 67 vorgesehen, der sich über eine Breite a radial nach innen senkrecht zur Ventillängs- achse 10 erstreckt und als Anschlagfläche dient. Dieser
Anschlagabschnitt 68 stellt über die gesamte Betriebsdauer eine fast vollständig konstant in ihrer Breite a bleibende Ringfläche dar. Der Anschlagflächenverschleiß bei Dauerbetrieb ist damit genau definiert. Um ein hydrauli- sches und magnetisches Optimum zu erreichen, ist der Keilabschnitt 73 idealerweise um einen Winkel zwischen >0° und <=1° gegenüber dem Anschlagabschnitt 68 geneigt. Die minimal keilige, z. B. aus Chrom gebildete Schicht 65, die auf der Stirnfläche 67 abgeschieden wird, besitzt nur einen Bruchteil der Neigung des sich an den Anschlagab¬ schnitt 68 nach innen anschließenden, geneigten Keilab¬ schnitts 73 des Ankers 27. Folglich bleibt die vor dem Beschichten am Anker 27 vorgesehene Neigung des Keilab¬ schnittes 73 vollständig erhalten bzw. wird minimal ver- stärkt.
Da die Anschlagflächenbreite, die der Breite a des An¬ schlagabschnitts 68 entspricht, auch bei Verschleiß kon¬ stant bleibt, ist eine konstante Kontaktbreite während des Anschlagens von Kern 2 und Anker 27 über die gesamte
Lebensdauer vorhanden, wodurch auch die hydraulischen Ver¬ hältnisse im Spalt zwischen dem Kern 2 und dem Anker 27 konstant bleiben, was einen besonderen Vorteil darstellt. Wie bereits erwähnt, kann zumindest die Oberfläche des An- Schlagabschnittes 68 auch durch ein Härteverfahren ver¬ schleißfest gemacht werden, so daß keine zusätzliche Schicht 65 auf die Stirnfläche 67 aufgetragen werden muß.
Die gleichen Effekte sind ebenso erzielbar, wenn sowohl der Anker 27 als auch der Kern 2 vor dem Beschichten bzw. dem Erzeugen einer verschleißfesten Oberfläche mit Keilab¬ schnitten 73 der Stirnflächen 67 versehen werden. Damit kann eine noch höhere Anschlagsicherheit bzw. Verhinderung des hydraulischen Klebens gewährleistet werden. Wenn es zweckmäßig ist, kann selbstverständlich das Anbringen eines Keilabschnitts der Stirnfläche auch nur am Kern 2 vorgenommen werden, wobei der Anker 27 beispielsweise eine plane Stirnfläche behält.
Weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgebil- deten Ankern 27 zeigen die Figuren 4 und 5. In der Figur 4 ist ein Anker 27 dargestellt, bei dem der Keilabschnitt 73 der Stirnfläche 67 geneigt nach außen ausgeführt ist.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Ankers 27, bei dem die Stirnfläche 67 nur durch den Keilabschnitt 73 gebildet wird, zeigt die Figur 5. Hierbei wird völlig auf den wenigstens eine geringe radiale Erstreckung aufweisen¬ den Anschlagabschnitt 68 verzichtet; vielmehr liegt eine Keiligkeit an der gesamten Stirnfläche 67 vor, es besteht also kein senkrecht zur Ventillängsachse 10 verlaufender Bereich der Stirnfläche 67. Besonders bei sehr kleinen Winkeln des Keilabschnitts 73 liegt auch dann ein stabiler Anschlag vor, so daß auch bei Dauerbetrieb eine definierte Anschlagfläche bleibt. Neben der in Figur 5 gezeigten Mög¬ lichkeit des Verlaufs der Neigung des Keilabschnitts 73 in Richtung zu der Ventillängsachse 10 hin, ist auch ein Aus¬ führungsbeispiel analog zu dem in der Figur 4 dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem sich der Keilab- schnitt 73 in Richtung von der Ventillängsachse 10 weg er¬ streckt, also nach außen geneigt ausgeführt ist.
Da an wenigstens einer Stirnfläche 67 von Anker 27 und/oder Kern 2 bereits der Keilabschnitt 73 vorliegt, der bisher erst durch das Aufbringen von Chrom- oder Nickel- schichten erzielt wurde, können nun, wie bereits erwähnt, auch andere Verfahren zur Qualitätserhöhung durch Verbes¬ serung der Verschleißfestigkeit der Stirnfläche 67 zum Einsatz kommen. Durch den Einsatz von Härteverfahren, wie z.B. Plasmanitrieren, Gasnitrieren oder Carburieren, durch die die Oberflächenstruktur am Anker 27 und/oder Kern 2 verändert wird, kann sogar ganz auf Verfahren zur unmit¬ telbaren Beschichtung verzichtet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse, mit einem Kern aus ferromagnetisehern Material, mit einer Ma¬ gnetspule und mit einem Anker, der ein mit einem festen Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkδrper betätigt und bei erregter Magnetspule gegen eine Anschlagfläche des Kerns gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Stirnflächen (67) der Bauteile Anker (27) und Kern (2) , die jeweils zu dem anderen gegenüberliegen¬ den Bauteil gerichtet sind, wenigstens einen zur Ventil¬ längsachse (10) schräg verlaufenden Keilabschnitt (73) be¬ sitzt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß we¬ nigstens eine der beiden Stirnflächen (67) der Bauteile Anker (27) und Kern (2) in einen Anschlagabschnitt (68) und den wenigstens einen zur Ventillängsachse (10) schräg verlaufenden Keilabschnitt (73) aufgeteilt ist und der we¬ nigstens eine Anschlagabschnitt (68) eine definierte Brei¬ te (a) hat.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Anschlagabschnitt (68) an Anker (27) und/oder Kern (2) eine Breite (a) besitzt, die nur einen Bruchteil des Durchmessers der Stirnfläche (67) darstellt.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der wenigstens eine zur Ventillängsachse (10) schräg verlaufende Keilabschnitt (73) über die gesamte Stirn¬ fläche (67) erstreckt.
5. Ventil nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Keilabschnitt (73) am Kern (2) und/oder Anker (27) in Richtung zu der Ventillängsachse (10) hin geneigt verläuft.
6. Ventil nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Keilabschnitt (73) am Kern (2) und/oder Anker (27) in Richtung von der Ventillängsachse (10) weg geneigt verläuft.
7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kern (2) und/oder Anker (27) im Bereich der Stirnfläche
(67) beschichtet sind.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Beschichten aufgebrachte Schicht (65) magnetisch ist.
9. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kern (2) und/oder Anker (27) im Bereich der Stirnfläche (67) mittels eines Härteverfahrens behandelt sind.
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