WO1999032259A1 - Verfahren zur herstellung eines ventilsitzkörpers für ein brennstoffeinspritzventil und brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines ventilsitzkörpers für ein brennstoffeinspritzventil und brennstoffeinspritzventil Download PDF

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Definitions

  • valve seat body for a fuel injector and fuel injector
  • the invention is based on a method for producing a valve seat body with a valve seat for a fuel injector according to the preamble of claim 1 or a fuel injector according to the preamble of claim 9.
  • a fuel injector with a valve seat body which has, inter alia, a guide bore and a valve seat.
  • the guide bore serves to guide an axially movable valve needle, on which a valve closing body designed as a ball is provided. This ball interacts with the valve seat tapering in the downstream direction and forms a sealing seat valve with it.
  • guide sections and fuel channels alternate over their circumference.
  • both the guide sections and the valve seat are reworked by means of grinding after forming (massive forming, turning). The time and tools separate from the processing
  • the machining of the guide sections of the valve seat takes place by means of relatively imprecise internal cylindrical grinding. With internal cylindrical grinding, a grinding pin is inserted into the guide bore, with which the guide sections are machined while rotating.
  • the valve seat is also finely machined by grinding, with additional finishing by honing depending on the requirements. In order to achieve a high concentricity with optimal sealing behavior, several processing tools as well as successive finishing steps are necessary.
  • a fuel injector is already known from DE-OS 195 37 382, which has a valve seat body and a disk-shaped guide body located upstream thereof.
  • the guide body has an at least partially domed inner guide opening for a spherical valve member.
  • the valve seat body and the guide body are each machined separately from one another at their inner openings which are to be produced exactly. This is also done with different processing tools in different setups.
  • the method according to the invention for producing a valve seat body with a valve seat for a fuel injector with the characterizing features of claim 1 has the advantage that both guide sections and a valve seat area in a valve seat body are extremely exact in a simple manner with little material, time and tool expenditure be finished. It is particularly advantageous that only a single processing tool, namely a very precisely shaped so-called master ball, is required for the fine machining of the various areas, which is also carried out in an ideal manner at the same time.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 9 has the advantage that a valve seat body with a valve seat area and a guide area can be machined particularly easily and inexpensively, and this with an extremely high quality in terms of concentricity and tightness.
  • guide sections in the guide area are narrow from the outset in the axial direction and in the circumferential direction and are therefore small-area, so that they can be machined optimally with a master ball as a machining tool.
  • FIG. 1 shows a fuel injector with a specially shaped valve seat body produced according to the invention in section
  • 2 shows the valve seat body with a so-called master ball
  • FIG. 3 shows a top view of the valve seat body with a spherical valve closing body located therein and cooperating with the valve seat
  • FIG. 4 shows a top view only of the valve seat body with the scale points of the valve closing body in the valve seat body not being shown to scale.
  • valve 1 shows, as an exemplary embodiment, an electromagnetically actuated valve in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing spark-ignition internal combustion engines.
  • the valve has a tubular valve seat support 1, in which a longitudinal bore 3 is formed concentrically with a longitudinal valve axis 2.
  • An axially movable valve needle 6 is arranged in the longitudinal bore 3.
  • the valve is actuated electromagnetically in a known manner.
  • an only partially illustrated electromagnetic circuit with a magnet coil 10, a core 11 and an armature 12 is used.
  • the valve needle 6 is held by the armature 12, a spherical valve closing body 13 and a connecting part 14 connecting these two individual parts, the
  • Connecting part 14 has a tubular shape.
  • the return spring 8 is supported with its lower end on the upper end face of the connecting part 14.
  • the anchor 12 is connected to the end of the connecting part 14 facing away from the valve closing body 13 by a weld seam 15 and is aligned with the core 11.
  • the valve closing body 13 is also firmly connected to the end of the connecting part 14 facing away from the armature 12, for example with a weld seam 16.
  • the magnet coil 10 surrounds the core 11, which represents the end of a fuel inlet connection piece which is enclosed by the magnet coil 10 and which serves to supply the medium to be metered by means of the valve, here fuel.
  • a tubular, metal intermediate part 19 is connected, for example by welding, concentrically to the longitudinal axis 2 of the valve.
  • a cylindrical valve seat body 25 is tightly mounted by welding in the longitudinal bore 3 running concentrically to the longitudinal axis 2 of the valve.
  • the valve seat body 25 shaped according to the invention has a fixed valve seat region 26 facing the core 11.
  • the magnetic coil 10 is at least partially surrounded in the circumferential direction by at least one guide element 30, which is designed, for example, as a bracket and serves as a ferromagnetic element, one end of which rests on the core 11 and the other end of which rests on the valve seat support 1 and with these, for example by welding, Soldering or an adhesive connection is connected.
  • a guide region 31 of a through opening 32 of the valve seat body 25 serves to guide the valve closing body 13 during the axial movement.
  • the valve seat region 26 likewise represents a region of the through opening 32 which, for example, directly adjoins the guide region 31 in the downstream direction.
  • valve seat body 25 On its one lower end face 33, which faces away from the valve closing body 13, the valve seat body 25 is connected concentrically and firmly to an injection cup disk 34, for example in the form of a pot.
  • the valve seat body 25 and the spray orifice plate 34 are connected, for example, by a circumferential and tight weld 45, for example formed by a laser.
  • This type of assembly increases the risk of undesired deformation of the spray orifice plate 34 in the region of at least one, for example four, by eroding or stamping molded spray openings 46 avoided.
  • the attachment of the spray orifice plate 34 to the valve seat body 25 should take place before the fine machining of the valve seat body 25 is carried out, which is described in more detail below.
  • valve seat part consisting of valve seat body 25 and spray orifice plate 34 into the longitudinal bore 3 determines, among other things. the adjustment of the stroke of the
  • Valve needle 6 since the one end position of the valve needle 6 is fixed when the solenoid 10 is not energized by the valve closing body 13 bearing against the valve seat area 26.
  • the other end position of the valve needle 6 is determined when the magnet coil 10 is excited, for example by the abutment of an upper end face 22 of the armature 12 on a lower end face 35 of the core 11. The way between these two end positions of the valve needle 6 represents the stroke.
  • the spherical valve closing body 13 interacts with the surface of the valve seat region 26 of the valve seat body 25 that tapers in the shape of a truncated cone in the direction of flow.
  • the immediate valve seat can also be formed by a slightly raised and narrow ring seat region 26 'compared to the frustoconical surface. In such a case, the ring seat region 26 ′ projects approximately 50 to 100 ⁇ m beyond the valve seat region 26.
  • the guide area 31 has several
  • valve seat body 25 is shown as an individual component together with a so-called master ball 130 which, when the manufacturing method according to the invention is used, for fine machining
  • the master ball 130 is fastened, for example, to a rod-shaped, rotating tool holder body 129, which is known in a comparable form, for example from DE-OS 196 02 068.
  • the through opening 32 in the valve seat body 25 has a plurality of differently designed sections or regions which adjoin one another axially.
  • the essential areas of the passage opening 32 are, for example, an inflow area 47 which tapers in the downstream direction, a central opening area 48 which has a larger inner diameter than the diameter of the spherical valve closing body 13 or Master ball 130, the guide area 31, the valve seat area 26 or ring seat area 26 'and an exit area 49.
  • the guide area 31 is formed by one over its Extent alternating sequence of web-like guide sections 51 and channel-like flow passages 27 characterized.
  • This previously described contour of the inner through opening 32 and the otherwise largely cylindrical outer contour are produced in a known manner by corresponding primary shaping and massive shaping (for example cold forming, cold pressing; optionally hardening).
  • the final fine machining of the valve seat area 26 and of the guide sections 51 in the guide area 31 is carried out according to the invention simultaneously with the master ball 130.
  • the very precisely producible and very hard master ball 130 with an ideal spherical shape has a slightly larger diameter than the valve closing body 13 which later interacts with the valve seat 26, 26 '.
  • the fine machining of the valve seat body 25 with the master ball 130 is honing (ball honing ) or fine grinding or lapping, using very fine-grained honing oils, lapping pastes or grinding pastes with which minimal material removal can be achieved at the desired locations in the valve seat body 25.
  • desired minimal curvatures are generated on the guide sections 51, which have a radius that corresponds to the radius of the master ball 130.
  • the guide sections 51 are very a priori in the axial direction and in the circumferential direction short and narrow, so that they can be optimally processed with the master ball 130.
  • the guide sections 51 are ideally viewed in the axial direction in the area of the ball equator 52, 52 'of the master ball 130 or the valve closing body 13 arranged there later, the guide sections 51, for example, viewed in the downstream direction minimally in front of the ball equator 52, 52' Start opening area 48 as follows.
  • the spherical equator 52 'of the valve closing body 13 is indicated in Figure 1.
  • the guide sections 51 extend in the axial direction away from the valve seat area 26, 26 'so far that they protrude only a maximum of 150 ⁇ m over the ball equator 52' of the valve closing body 13 when the valve closing body 13 is in contact with the valve seat area 26, 26 '.
  • Flow passages 27 extend between the individual guide sections 51 and have a respective radially outer passage base 54, for example with the radius of the opening area 48 as a continuation thereof.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate as top views of the valve seat body 25, it makes sense to provide five guide sections 51 and five flow passages 27 in the guide area 31 alternately over the circumference.
  • different designs are also conceivable, with three guide sections 51 being provided in any case.
  • the plan view of the valve seat body 25 in FIG. 4 is intended above all to clarify the points of contact of the valve closing body 13, not shown here, in the region of the valve seat 26, 26 'or on the guide sections 51 in the valve seat body 25, the blackening used not indicating the scale .
  • the simultaneous finishing of the areas 26, 26 ', 51 of the valve seat body 25 performing the sealing and guiding functions takes place.
  • the immediate sealing surface in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the slightly raised ring seat region 26 ', and the guide sections 51 are exactly adapted to the shape of the master ball 130 or the minimally smaller valve closing body 13.
  • the curvature is transmitted with the master ball 130, so that ultimately slightly curved guide sections 51 are present at the end of the guide area 31 facing away from the valve seat area 26.
  • Machining technology advantageously achieves concentricity that cannot be achieved with known cone / ball sealing seat arrangements with comparatively little effort. This machining process ensures almost ideal roundness in the valve seat area 26 with deviations (roundness tolerances) of only 0.5 ⁇ m or less.

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Abstract

Bekannte Ventilsitzkörper für Brennstoffeinspritzventile werden feinbearbeitet, indem unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge zum Einsatz kommen, mit denen an den Führungsabschnitten zur Führung eines axial beweglichen Ventilglieds und am Ventilsitz zeitlich getrennt voneinander die Bearbeitung erfolgt. Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für ein Brennstoffeinspritzventil umfaßt neben den bekannten Verfahrensschritten des Herstellens eines Ventilsitzkörpers (25), des Einbringens einer Durchgangsöffnung (32) im Inneren des Ventilsitzkörpers (25), des Ausformens eines Ventilsitzbereichs (26) als kegelstumpfförmigen Abschnitt der Durchgangsöffnung (32) und des Ausformens eines Führungsbereichs (31) die zeitgleiche Feinbearbeitung aller Führungsabschnitte (51) im Führungsbereich (31) und des Ventilsitzbereichs (26, 26') mittels einer Masterkugel (130).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzkörpers für ein Brennstoffeinspritzventil und Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzkörpers mit einem Ventilsitz für ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 9.
Aus der DE-OS 40 37 952 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Ventilsitzkörper bekannt, der u.a. eine Führungsbohrung und einen Ventilsitz aufweist. Die Führungsbohrung dient der Führung einer axial beweglichen Ventilnadel, an der ein als Kugel ausgebildeter Ventilschließkörper vorgesehen ist. Diese Kugel wirkt mit dem sich in stromabwärtiger Richtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz zusammen und bildet mit diesem ein Dichtsitzventil. In der stromaufwärts des Ventilsitzes liegenden Führungsbohrung wechseln sich über ihren Umfang Führungsabschnitte und Brennstoffkanäle ab. Bei einem solchen bekannten Ventilsitzkörper werden sowohl die Führungsabschnitte als auch der Ventilsitz mittels Schleifen nach dem Umformen (Massivumformen, Drehen) nachbearbeitet. Die zeitlich und werkzeugmäßig getrennt von der Bearbeitung des Ventilsitzes ablaufende Bearbeitung der Führungsabschnitte erfolgt dabei mittels relativ ungenauen Innenrundschleifen. Bei dem Innenrundschleifen wird ein Schleifstift in die Führungsbohrung eingebracht, mit dem unter Rotation die Führungsabschnitte bearbeitet werden.
Auch der Ventilsitz wird mittels Schleifen feinbearbeitet, wobei je nach den Anforderungen noch eine zusätzliche Nachbearbeitung durch Honen erfolgen muß. Um eine hohe Rundlaufgenauigkeit bei optimalem Dichtverhalten zu erreichen, sind mehrere Bearbeitungswerkzeuge sowie zeitlich aufeinanderfolgende Feinbearbeitungsschritte nötig.
Bekannt ist z.B. aus der DE-OS 196 02 068 ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Ventilsitzflächen mit hoher Oberflächengüte an Ventilen, bei dem eine oben beschriebene Nachbearbeitung des Ventilsitzes mittels eines kugelförmigen Werkzeugkörpers vorgenommen wird. Dabei ist der kugelförmige Werkzeugkörper mit einem Durchmesser ausgebildet, der kleiner als der Querschnitt der Führungsöffnung im zu bearbeitenden Ventilsitzkörper ist, so daß nur die unmittelbare Ventilsitzfläche feinbearbeitet wird. Die Öffnungsweite der Führungsöffnung muß zwangsläufig größer sein als der Durchmesser des kugelförmigen Werkzeugs, da ansonsten das Werkzeug überhaupt nicht durch die axial recht lange Führungsöffnung bis zur Ventilsitzfläche in den Ventilsi zkörper eintauchen könnte. In einer solchen zylindrischen Führungsöffnung liegt außerdem für die Feinbearbeitung ein so großes Zerspanungsvolumen vor, daß ein kugelförmiger Werkzeugkörper für den Führungsbereich nicht einsetzbar ist.
Des weiteren ist bereits aus der DE-OS 195 37 382 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das einen Ventilsitzkörper sowie einen davon stromaufwärts liegenden scheibenförmigen Führungskörper aufweist. Der Führungskörper besitzt dabei eine wenigstens teilweise kalottenförmig gewölbte innere Führungsöffnung für ein kugelförmiges Ventilglied. Der Ventilsitzkörper und der Führungskörper werden jeweils getrennt voneinander an ihren exakt herzustellenden inneren Öffnungen feinbearbeitet. Dies erfolgt ebenfalls mit verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen in unterschiedlichen Aufspannungen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzkörpers mit einem Ventilsitz für ein Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß in einfacher Art und Weise mit geringem Material-, Zeit- und Werkzeugaufwand äußerst exakt sowohl Führungsabschnitte als auch ein Ventilsitzbereich in einem Ventilsitzkörper feinbearbeitet werden. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß nur ein einziges Bearbeitungswerkzeug, nämlich eine sehr genau ausgeformte sogenannte Masterkugel, für die Feinbearbeitung der verschiedenen Bereiche benötigt wird, die zudem in idealer Weise zeitgleich erfolgt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Herstellverfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, zur Feinbearbeitung der Führungsabschnitte und des Ventilsitzes ein Kugelhonen bzw. Kugelfeinschleifen oder Kugelläppen anzuwenden. Mit diesen
Verfahren sind minimale Materialabträge an den gewünschten Stellen im Ventilsitzkörper erzielbar, so daß verglichen mit bekannten Schleifverfahren nur sehr geringe Zerspanungsvolumina vorliegen, die sich durch die flächenmäßig sehr kleinen Führungsabschnitte ergeben.
Mit dieser Bearbeitungstechnologie werden gewünschte minimale Wölbungen an den Führungsabschnitten erzeugt, die einen Radius aufweisen, der dem Radius der Masterkugel entspricht. In vorteilhafter Weise sind die
Führungsabschnitte von vornherein in axialer Richtung und in Umfangsrichtung schmal und damit kleinflächig ausgeführt, so daß diese optimal exakt mit der Masterkugel bearbeitet werden können. So werden in vorteilhafter Weise Rundlaufgenauigkeiten erreicht, wie sie bei bekannten Kegel/Kugel -Dichtsitzanordnungen mit vergleichbar geringem Aufwand nicht erzielbar sind.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mir den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 hat den Vorteil, daß ein Ventilsitzkörper mit einem Ventilsitzbereich und einem Führungsbereich besonders einfach und kostengünstig feinbearbeitet werden kann, und dies mit einer extrem hohen Qualität bezüglich Rundlaufgenauigkeit und Dichtheit. In vorteilhafter Weise sind dazu Führungsabschnitte im Führungsbereich von vornherein in axialer Richtung und in Umfangsrichtung schmal und damit kleinflächig ausgeführt, so daß diese optimal exakt mit einer Masterkugel als Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden können.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem speziell ausgeformten, erfindungsgemäß hergestellten Ventilsitzkörper im Schnitt, Figur 2 den Ventilsitzkörper mit einer sogenannten Masterkugel, Figur 3 eine Draufsicht auf den Ventilsitzkörper mit einem darin befindlichen und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden kugelförmigen Ventilschließkörper und Figur 4 eine Draufsicht nur auf den Ventilsitzkörper mit nicht maßstäblicher Kenntlichmachung der Berührungsstellen des Ventilschließkörpers im Ventilsitzkörper.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisch betätigbares Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Ventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsbohrung 3 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 3 ist eine axial bewegliche Ventilnadel 6 angeordnet.
Die elektromagnetische Betätigung des Ventils erfolgt in bekannter Weise. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 6 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 8 bzw. Schließen des Ventils dient ein nur teilweise dargestellter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Kern 11 und einem Anker 12. Die Ventilnadel 6 wird von dem Anker 12, einem kugelförmigen Ventilschließkörper 13 und einem diese beiden Einzelteile verbindenden Verbindungsteil 14 gebildet, wobei das
Verbindungsteil 14 eine rohrförmige Gestalt aufweist. Die Rückstellfeder 8 stützt sich mit ihrem unteren Ende an der oberen Stirnfläche des Verbindungsteils 14 ab. Der Anker 12 ist mit dem dem Ventilschließkörper 13 abgewandten Ende des Verbindungsteils 14 durch eine Schweißnaht 15 verbunden und auf den Kern 11 ausgerichtet. Andererseits ist auch der Ventilschließkörper 13 mit dem dem Anker 12 abgewandten Ende des Verbindungsteils 14 z.B. mit einer Schweißnaht 16 fest verbunden. Die Magnetspule 10 umgibt den Kern 11, der das sich durch die Magnetspule 10 umschließende Ende eines nicht näher gekennzeichneten Brennstoffeinlaßstutzens, der der Zufuhr des mittels des Ventils zuzumessenden Mediums, hier Brennstoff, dient, darstellt.
Mit dem unteren Ende des Kerns 11 sowie mit dem Ventilsitzträger 1 ist konzentrisch zur Ventillängsachse 2 dicht ein rohrförmiges , metallenes Zwischenteil 19 beispielsweise durch Schweißen verbunden. In das stromabwärts liegende, dem Kern 11 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 1 ist in der konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufenden Längsbohrung 3 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 25 durch Schweißen dicht montiert. Der erfindungsgemäß ausgeformte Ventilsitzkörper 25 weist dem Kern 11 zugewandt einen festen Ventilsitzbereich 26 auf.
Die Magnetspule 10 ist von wenigstens einem beispielsweise als Bügel ausgebildeten, als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 30 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgeben, das mit seinem einen Ende an dem Kern 11 und mit seinem anderen Ende an dem Ventilsitzträger 1 anliegt und mit diesen z.B. durch Schweißen, Löten oder eine Klebeverbindung verbunden ist. Zur Führung des Ventilschließkörpers 13 während der Axialbewegung dient ein Führungsbereich 31 einer Durchgangsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 25. Der Ventilsitzbereich 26 stellt ebenfalls einen Bereich der Durchgangsδffnung 32 dar, der sich beispielsweise in stromabwärtiger Richtung unmittelbar an den Führungsbereich 31 anschließt. An seiner einen, dem Ventilschließkörper 13 abgewandten unteren Stirnseite 33 ist der Ventilsitzkörper 25 mit einer z.B. topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 25 und Spritzlochscheibe 34 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, z.B. mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht 45. Durch diese Art der Montage ist die Gefahr einer unerwünschten Verformung der Spritzlochscheibe 34 im Bereich seiner wenigstens einen, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformten Abspritzöffnungen 46 vermieden. In vorteilhafter Weise sollte die Befestigung der Spritzlochscheibe 34 am Ventilsitzkörper 25 erfolgen bevor die Feinbearbeitung des Ventilsitzkörpers 25 vorgenommen wird, die im folgenden noch näher beschrieben ist.
Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 25 und Spritzlochscheibe 34 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsbohrung 3 bestimmt u.a. die Einstellung des Hubs der
Ventilnadel 6, da die eine Endstellung der Ventilnadel 6 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 13 am Ventilsitzbereich 26 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 6 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage einer oberen Stirnseite 22 des Ankers 12 an einer unteren Stirnseite 35 des Kerns 11 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 6 stellt den Hub dar.
Der kugelförmige Ventilschließkörper 13 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Fläche des Ventilsitzbereiches 26 des Ventilsitzkörpers 25 zusammen. Der unmittelbare Ventilsitz kann auch durch einen gegenüber der kegelstumpfförmig ausgebildeten Fläche geringfügig erhabenen und schmalen Ringsitzbereich 26' gebildet werden. Der Ringsitzbereich 26' ragt in einem solchen Falle ca. 50 bis lOOμm über den Ventilsitzbereich 26 hinaus. Der Führungsbereich 31 weist mehrere
Strömungsdurchlässe 27 auf, die eine Strömung des Mediums in Richtung zum Ventilsitz 26, 26' des Ventilsitzkörpers 25 ermöglichen.
In der Figur 2 ist der Ventilsitzkörper 25 als Einzelbauteil zusammen mit einer sogenannten Masterkugel 130 dargestellt, die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens zur Feinbearbeitung als
Bearbeitungswerkzeug zum Einsatz kommt. Die Masterkugel 130 ist dabei beispielsweise an einem stangenförmigen, rotierenden Werkzeugaufnahmekörper 129 befestigt, der in vergleichbarer Form z.B. aus der DE-OS 196 02 068 bekannt ist. Die Durchgangsöffnung 32 im Ventilsitzkörper 25 weist mehrere verschiedenartig ausgebildete Abschnitte oder Bereiche auf, die sich axial aneinander anschließen. Die wesentlichen Bereiche der Durchgangsöffnung 32 sind dabei ein sich z.B. in stromabwärtiger Richtung verjüngender Einströmbereich 47, ein mittlerer Öffnungsbereich 48, der einen größeren Innendurchmesser besitzt als der Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers 13 bzw. der Masterkugel 130, der Führungsbereich 31, der Ventilsitzbereich 26 bzw. Ringsitzbereich 26' sowie ein Austrittsbereich 49. Während die Bereiche 47, 48, 26 bzw. 26' und 49 über ihren Umfang gleichförmig umlaufend ausgebildet sind, ist der Führungsbereich 31 durch eine über seinen Umfang alternierende Abfolge von stegartigen Führungsabschnitten 51 und kanalartigen Strömungsdurchlässen 27 gekennzeichnet. Diese zuvor beschriebene Kontur der inneren Durchgangsöffnung 32 sowie die ansonsten weitgehend zylinderförmige Außenkontur werden in bekannter Weise durch entsprechendes Urformen und Massivumformen (z.B. Kaltverformung, Kaltpressen; optional Härten) erzeugt.
Die abschließende Feinbearbeitung des Ventilsitzbereiches 26 sowie der Führungsabschnitte 51 im Führungsbereich 31 wird erfindungsgemäß mit der Masterkugel 130 gleichzeitig vorgenommen. Die sehr exakt fertigbare und sehr harte Masterkugel 130 mit einer idealen Kugelform hat dabei einen geringfügig größeren Durchmesser als der später mit dem Ventilsitz 26, 26' zusammenwirkende Ventilschließkörper 13. Bei der Feinbearbeitung des Ventilsitzkörpers 25 mit der Masterkugel 130 handelt es sich um Honen (Kugelhonen) bzw. Feinschleifen oder Läppen, wobei feinstkörnige Honöle, Läppasten oder Schleifpasten zum Einsatz kommen, mit denen minimale Materialabträge an den gewünschten Stellen im Ventilsitzkörper 25 erzielbar sind. Mit dieser Bearbeitungstechnologie werden gewünschte minimale Wölbungen an den Führungsabschnitten 51 erzeugt, die einen Radius aufweisen, der dem Radius der Masterkugel 130 entspricht. In vorteilhafter Weise sind die Führungsabschnitte 51 von vornherein in axialer Richtung und in Umfangsrichtung sehr kurz und schmal ausgeführt, so daß diese optimal exakt mit der Masterkugel 130 bearbeitet werden können.
Die Führungsabschnitte 51 liegen dabei in idealer Weise in axialer Richtung betrachtet im Bereich des Kugeläquators 52, 52' der Masterkugel 130 bzw. des später dort angeordneten Ventilschließkörpers 13, wobei die Führungsabschnitte 51 beispielsweise in stromabwärtiger Richtung gesehen minimal vor dem Kugeläquator 52, 52' dem Öffnungsbereich 48 folgend beginnen. Der Kugeläquator 52' des Ventilschließkörpers 13 ist in Figur 1 angegeben. Die Führungsabschnitte 51 erstrecken sich in axialer Richtung dem Ventilsitzbereich 26, 26' abgewandt so weit, daß sie nur maximal 150μm über den Kugeläquator 52' des Ventilschließkörpers 13 bei an dem Ventilsitzbereich 26, 26' anliegendem Ventilschließkörper 13 ragen. Zwischen den einzelnen Führungsabschnitten 51 erstrecken sich Strömungsdurchlässe 27, die einen jeweiligen radial äußeren Durchlaßgrund 54 z.B. mit dem Radius des Öffnungsbereichs 48 als Fortsetzung dessen haben. Wie die Figuren 3 und 4 als Draufsichten auf den Ventilsitzkörper 25 verdeutlichen, ist es sinnvoll, fünf Führungsabschnitte 51 und fünf Strömungsdurchlässe 27 im Führungsbereich 31 abwechselnd über den Umfang vorzusehen. Jedoch sind auch anderszahlige Ausführungen denkbar, wobei drei Führungsabschnitte 51 auf jeden Fall vorhanden sein sollen. Die Draufsicht auf den Ventilsitzkörper 25 in der Figur 4 soll vor allen Dingen die Berührungsstellen des hier nicht gezeigten Ventilschließkörpers 13 im Bereich des Ventilsitzes 26, 26' bzw. an den Führungsabschnitten 51 im Ventilsitzkörper 25 verdeutlichen, wobei mit den verwendeten Schwärzungen keine maßstäbliche Kenntlichmachung vorliegt. Mit Hilfe der sehr exakt geformten Masterkugel 130 erfolgt also die gleichzeitige Feinbearbeitung der Dicht- und Führungsfunktionen ausübenden Bereiche 26, 26', 51 des Ventilsitzkörpers 25. Bei der Anwendung des Kugelhonens bzw. des Feinschleifens oder des Läppens mit der Masterkugel 130 werden die unmittelbare Dichtfläche, im in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel also der geringfügig erhabene Ringsitzbereich 26', sowie die Führungsabschnitte 51 exakt der Form der Masterkugel 130 bzw. des minimal kleineren Ventilschließkörpers 13 angepaßt. In die axial sehr kurzen Führungsabschnitte 51 wird dabei mit der Masterkugel 130 deren Wölbung übertragen, so daß letztlich geringfügig gewölbte Führungsabschnitte 51 am dem Ventilsitzbereich 26 abgewandten Ende des Führungsbereichs 31 vorliegen. Mit der oben beschriebenen
Bearbeitungstechnologie werden in vorteilhafter Weise Rundlaufgenauigkeiten erreicht, wie sie bei bekannten Kegel/Kugel-Dichtsitzanordnungen mit vergleichbar geringem Aufwand nicht erzielbar sind. Dieses Bearbeitungsverfahren gewährleistet fast ideale Rundheiten im Ventilsitzbereich 26 mit Abweichungen (Rundheitstoleranzen) von nur 0,5μm oder weniger .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzkörpers mit einem Ventilsitz für ein Brennstoffeinspritzventil mit den Verfahrensschritten
- Herstellen eines eine zylinderförmige Außenkontur aufweisenden Ventilsitzkörpers (25) ,
- Einbringen einer Durchgangsöffnung (32) im Inneren des Ventilsitzkörpers (25) wenigstens mit einem Einström- oder Öffnungsbereich (47, 48), einem Führungsbereich (31) und einem Ventilsitzbereich (26, 26'),
- Ausformen des Ventilsitzbereichs (26) als kegelstumpfförmigen Abschnitt der Durchgangsöffnung (32) ,
- Ausformen des Führungsbereichs (31) mit über dessen Umfang abwechselnd angeordneten stegartigen Führungsabschnitten
(51) und kanalartigen Strömungsdurchlässen (27),
- gleichzeitige Feinbearbeitung aller Führungsabschnitte (51) und des Ventilsitzbereichs (26, 26') mittels einer ein
Bearbeitungswerkzeug darstellenden Masterkugel (130) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinbearbeitung mit Hilfe der Masterkugel (130) mittels Kugelhonen erfolgt .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinbearbeitung mit Hilfe der Masterkugel (130) mittels Feinschleifen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinbearbeitung mit Hilfe der Masterkugel (130) mittels Läppen erfolgt .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masterkugel (130) einen Durchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Durchmesser eines später mit dem Ventilsitzbereich (26, 26') zusammenwirkenden kugelförmigen Ventilschließkörpers (13) .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem kegelstumpfförmigen Ventilsitzbereich (26) ein erhabener Ringsitzbereich (26') angeformt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsitzbereich (26') zwischen 50 und lOOμm erhaben gegenüber dem Ventilsitzbereich (26) ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Führungsabschnitte (51) mit der Masterkugel (130) deren Wölbung übertragen wird, so daß letztlich geringfügig gewölbte Führungsabschnitte (51) am dem Ventilsitzbereich (26) abgewandten Ende des Führungsbereichs (31) vorliegen.
9. Brennstoffeinspritzventil mit einer Ventillängsachse (2), mit einem Aktor (10, 11, 12), mit dem eine Ventilnadel (6) axial bewegbar ist, wobei die Ventilnadel (6) wenigstens einen kugelförmigen Ventilschließkörper (13) umfaßt, und mit einem Ventilsitzkörper (25) , der eine Durchgangsöffnung (32) im Inneren besitzt, wobei die Durchgangsöffnung (32) in stromabwärtiger Richtung wenigstens einen Einström- oder Öffnungsbereich (47, 48), einen Führungsbereich (31) und einen Ventilsitzbereich (26, 26') aufweist, und der Ventilschließkörper (13) mit dem Ventilsitzbereich (26, 26') zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbereich (31) mehrere in Umfangsrichtung durch Strömungsdurchlässe (27) unterbrochene Führungsabschnitte (51) besitzt, die sich in axialer Richtung dem Ventilsitzbereich (26, 26') abgewandt so weit erstrecken, daß sie nur maximal 150μm über den Kugeläquator (52') des Ventilschließkörpers (13) bei an dem Ventilsitzbereich (26, 26') anliegendem Ventilschließkörper (13) ragen.
10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsabschnitte (51) eine geringe Wölbung mit einem Radius aufweisen, der weitgehend dem Radius des Ventilschließkörpers (13) entspricht.
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