WO2006005639A1 - Einspritzventil zur kraftstoffeinspritzung - Google Patents

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valve
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plastic housing
injection
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Johann Bayer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an injection valve for fuel injection, in particular for internal combustion engines of motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • the magnetic inference between the magnetic core or connecting piece and the magnet armature is formed by a sleeve-shaped, ferromagnetic intermediate piece which is fixed between coil carrier and connecting piece or magnetic core and the magnet armature includes a sliding over the connecting piece or magnetic core protruding portion slidably.
  • the magnet armature is hard chromed to protect against wear.
  • the plastic valve needle is molded onto the magnet armature.
  • the injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage of simpler and less expensive production, since the injection valve is composed in comparison to the known injectors of significantly fewer components, which also can still be produced by simple spraying.
  • the reduced number of components requires fewer assembly steps, thus less assembly time and less effort for automatic assembly machines and joining stations.
  • the manufacturing sections are limited to the insertion of the occupied with the magnetic coil magnetic core in an injection mold, the injection molding of the magnetic material, the subsequent encapsulation of the
  • the magnetic coil bearing, zymagnetic magnetic core is inserted, at 90 °, the Umspritzung of Magnet ⁇ coil and magnetic core with the magnetic material, whereby a spalüose connection to the magnetic core is created, at 180 °, the plastic encapsulation takes place for the production of the plastic housing and at 270 ° is the finished plastic housing with trained
  • Läbyrinth- seals are provided between the Kunststoff ⁇ housing and the magnetic coil enclosing Läberrinth-, preferably consisting of each one produced in the injection mold, concentric with the magnetic core toothing between Magnetwerkstoff- overmolding and sprayed plastic housing.
  • This Läbyrinthdichtung prevented in conjunction with the use of fuel-tight plastic for the plastic housing leakage of fuel from the fuel flow path.
  • the magnetic coil has a pushed onto the magnetic core or sprayed coil carrier made of plastic and one on the
  • the concentrically encircling labyrinth seals serving for sealing against the fuel flow path are provided, which preferably each consists of a toothing between coil carrier and sprayed magnetic material encapsulation.
  • the coil carrier and the field winding is wound from baked enamel wire directly on the magnetic core.
  • valve member made of plastic material and carries a cooperating with the valve seat body elastomeric seal for sealing the Ventilöfmung opposite the fuel flow path.
  • Valve member with elastomeric seal are produced in a two-component injection molding process.
  • the armature arranged on the valve member consists of a magnetically conductive plastic, valve member, Elastomefdichtung and armature are made in a three-component injection molding process. This brings additional cost reduction due to simplified manufacture of the valve member with it.
  • the Ventilöfmung auf ⁇ pointing valve seat body is also made of plastic and, after joining in the valve seat carrier portion of the plastic housing, preferably firmly connected by laser beam welding to the plastic housing.
  • valve seat body can be made in the usual way of metal, sealed against the plastic housing with a ring seal and secured by means of a verkrallenden in the plastic housing spray perforated disc against axial displacement.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an injection valve for fuel injection, A semi-longitudinal section of an injection valve according to another
  • Fig. 3 to 5 each partially a half-section of three injectors, which are modified with respect to the valve seat body integration in the plastic housing.
  • the injection valve for fuel injection systems in particular of motor vehicles, shown in longitudinal section in FIG. 1 has a plastic housing 10 made of a fuel-tight plastic, at one end of which a connecting piece 12 and at the other end a valve seat carrier 13 is formed. Connecting piece 12 and valve seat carrier 13 are integral with the complete with a plastic sheath 11 lying between them
  • the connecting piece 12 serves to connect the injection valve to a fuel supply line 30, a so-called rail.
  • the valve seat carrier 13 accommodates a valve seat body 14, in which a valve opening 15 enclosed by a valve seat 141 is arranged.
  • the Ventilöfmung 15 is connected via an existing in the interior of the plastic housing 11 fuel flow path 16 with the connecting piece 12 in connection.
  • a valve member 17 cooperating with a valve seat 141 formed on the valve seat body 14 serves to control the valve opening 15 for ejecting fuel via the valve opening 15.
  • the valve member 17 is pressed onto the valve seat 141 by a valve closing spring 18, thereby closing the valve opening 15.
  • An electromagnet 19 is used to open the injector, by
  • the valve member 17 is lifted against the force of the valve closing spring 18 from the valve seat 141.
  • the electromagnet 19 is enclosed by the plastic casing 11 which lies between the connecting piece 12 and the valve seat carrier 13 and integrally connects them to one another.
  • the electromagnet 19 consists of a hollow cylindrical magnetic core 20 made of ferromagnetic material, through which the fuel flow path 16 passes, a magnetic coil 21, a valve member 17 attached to the armature 22, which also has an axial bore for the plastic flow path 16 and coaxial with the magnetic core 20th is arranged, and a magnetic circuit via magnetic core 20 and armature 22 closing magnetic return element 23rd
  • the solenoid 21 is disposed directly on the magnetic core 20 and the magnetic core 20 is inserted with magnetic coil 21 in an injection mold and this for producing the return element 23 with a magnetically conductive material, called magnetic material, encapsulated , wherein a gapless connection of the Magnettechnikstoff- overmolding 24 is made with the magnetic core 20.
  • the so prefabricated unit is placed in another injection mold, with which the plastic housing 10 is injected.
  • the unit is enclosed by the plastic casing 11 and at the same time the areas of the connecting piece 12 and valve seat carrier 13 molded onto the plastic casing 11 with.
  • the injection molding tool, the finished plastic housing 10 is removed, in which already the complete electromagnet 19 - with the exception of the armature 22 - is integrated.
  • the magnetic coil 21 has a coil carrier 26 made of plastic and wound on the bobbin 26 excitation winding 27 of anchor lacquer wire.
  • the excitation winding 27 is wound onto the prefabricated coil carrier 26 and connected with its winding ends on the coil carrier 26 held connector pins 25.
  • the wound bobbin 26 is pushed onto the magnetic core 20.
  • the bobbin 26 is made by molding the magnetic core 20 with a plastic and then wound the exciter winding 27 and covered with the connector pins 25.
  • each labyrinth seal 29 is realized by a toothing between the adjacent components, ie magnetic material encapsulation 24 and plastic housing 10 on the one hand and magnetic material encapsulation 24 and bobbin 26 on the other hand.
  • valve closing spring 18, valve member 17 with magnet armature 22 fastened thereto and valve seat body 14 must be inserted into the plastic housing 10 in the plastic housing 10 with integrated electromagnet 19.
  • the valve seat body 14 is positioned in the region of the valve seat carrier 13 of the plastic housing 10 with high precision and fixed axially immovable on the plastic housing 10.
  • the recorded in the magnetic core 20 valve closing spring 18 is supported on the armature 20 and on an inserted into the magnetic core 20 and fixed therein adjusting sleeve 31 from.
  • Valve closing spring 18 fixed.
  • the valve seat body 14 is still a spray orifice plate 32 downstream with spray holes 33 in the fuel flow direction, which is attached either to the plastic housing 10 or the valve seat body 14 so that the ejected when the injection valve from the Ventilöfmung 15 fuel is sprayed through the injection holes 33 of the spray disk 32.
  • the injection valve is sealed by means of a sealing ring 34 with respect to the bore wall in the cylinder head of an internal combustion engine or an internal combustion engine and attached with its designed as a connecting piece 12 portion of the plastic housing 10 to the fuel supply line 30 or rail and fuel-tight connected thereto by laser beam welding.
  • valve member 17 is provided in its coming into contact with the valve seat 141 on the valve seat body 14 end portion with an elastomeric seal 35 which is located at presses closed injection valve on the valve seat 141 and thus the Ventilöfmung 15 seals against the fuel flow path 16.
  • Valve member 17 and elastomer seal 35 are advantageously prepared in a two-component injection molding process.
  • the magenta tanker 22 is attached to the Ventihiadel 17 as a separate component.
  • the armature 22 is made of a magnetically conductive plastic (magnetic plastic) and manufactured together with the valve member 17 and the elastomeric seal 35 in a three-component injection molding process.
  • valve seat body 14 is made of plastic and fixed by means of laser beam welding in the plastic housing 10.
  • a resilient annular region 321 is formed, which is biased and with an annular edge
  • valve seat body 14 made of plastic carries the valve seat body 14 on its the spray orifice plate 32 facing Bottom integrally formed pins 36 which can be passed through congruent openings 37 in the spray perforated disk 32.
  • the spray perforated disk 32 is placed on the underside of the valve seat body 14 so that the pins 36 protrude through the openings 37. Subsequently, the pins 36 are deformed in their over the spray perforated disk 32 protruding end portion, for example by means of ultrasound or hot stamping, so that a kind of plastic rivet connection between the valve seat body 14 and the spray perforated disk 32 is formed.
  • the injection valve according to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2 is modified in some points from the previously described injection valve.
  • the coil carrier is dispensed with and the exciter winding 27 of baked enamel wire is wound directly onto the hollow cylindrical magnet core 20.
  • the winding ends of the field winding 27 are fixed in a plastic part enclosed by the magnetic material encapsulation 24.
  • this plastic part 38 lead connected to the winding ends of the excitation winding 27 connector pins 39 through the plastic housing 10 therethrough.
  • the plastic part 38 with the plug pins 39 connected to the exciter winding 27 is inserted into the injection mold during injection molding of the magnetic material encapsulation 24 and is thus already fixed in the subsequent spraying of the plastic housing 10.
  • the fuel supply line 30 or rail is provided with plug sockets 40, which are arranged in a recess 31 and are contacted by the plug pins 40 which push into the plug sockets 40 when the plastic connection piece 12 is integrally formed on the fuel supply line 30.
  • the sockets 40 are connected to not shown electrical connection lines for energizing the field winding 27 ange ⁇ .
  • sealing rings 42 are arranged, each having a pin 39 on the plastic housing 10 facing bottom of the female connector 40 against the wall of the
  • the sealing ring 42 can be omitted if the plug pins 39 are provided with a structuring 47, for example a toothing or strong corrugation.
  • the structuring 47 is additionally indicated in FIG. 2 in a section region of the plug pin 39. Since the materials of Kunststoffummantelung 11 and pins 39 have different coefficients of thermal expansion, there is a mutual biting of plastic casing 11 and plug pins 39 in the structuring 47 and thus to a liquid-tight sealing of the plug pins 39th In the exemplary embodiment of FIG.
  • the valve seat body 14 is made of metal in a conventional manner and sealed by means of a sealing ring 43, which rests in a circumferential groove 44 in the valve seat body 14 against the inner wall of the plastic housing 10.
  • the injection valve disk 32 arranged downstream of the valve seat body 14 is designed in the same way and fastened in the plastic housing 10, as described with reference to FIG.
  • the valve seat body 14 is attached to the spray perforated disk 32, for example by laser beam welding, and is determined by the in the inner wall of the plastic housing 10 verb administratende annular edge 322 of the spray perforated disk 32 axially immovable.
  • the valve member 17 is made of metal in a conventional manner and consists of a sleeve-shaped valve needle 171 with radial bores 174 for passage of fuel and a welded on the end face of the valve needle 171 valve closing head 172, which cooperates with the valve seat body 14 formed on the valve seat 141.
  • the magnet armature 22 is placed on the valve closing head 172 facing away from the end of the valve needle 171 and welded thereto.
  • FIGS. 3 and 4 show two further exemplary embodiments for fastening a valve seat body 14 made of metal in the plastic housing 10.
  • the valve seat body 14 like the valve seat body 14 in FIG. 2, carries a circumferential groove 44 in which the sealing ring 43, which seals against the inner wall of the plastic housing 10, rests.
  • the valve seat body 14 and the spray perforated disk 32 are fixed by means of a spring-loaded and prestressed profile ring 45, which digs into the wall of the plastic housing 10 with its sawtooth-like profile formed on the outer circumference.
  • valve seat body 14 is expanded in the press-in, i. he has an increasing diameter in the press-fitting. At its largest diameter end face a profile edge 46 is formed, which digs into the inner wall of the plastic housing 10 and thus prevents further Axialverscbieben the valve seat body 14.
  • the spray perforated disk 32 is attached to the underside of the valve seat body 14, e.g. by welding, attached.

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Abstract

Es wird ein Einspritzventil zur Kraftstoffeinspritzung angegeben, das einen Anschlussstutzen (12) für eine Kraftstoffzuleitung (30), einen Ventilsitzträger (13) mit einem eine Ventilöffnung (15) aufweisenden Ventilsitzkörper (14), einen Elektromagneten (19) zum Betätigen eines die Ventilöffnung (15) steuernden Ventilglieds (17) und eine Anschlussstutzen (12), Elektromagnet (19) und Ventilsitzträger (13) übergreifende Kunststoffummantelung (11) aufweist. Zur Realisierung einer kostengünstigen Fertigung durch deutlich weniger Bauteile fuir das Einspritzventil und Reduzierung des Montageaufwands sind Anschlussstutzen (12) und Ventilsitzträger (13) aus Kunststoff und zusammen mit der Kunststoffummantelung (11) als einstückiges Kunststoffgehäuse (10) ausgeführt. Das Rückschlusselement (23) zum Schliessen des über Magnetkern (20) und Magnetanker (22) verlaufenden Magnetkreises des Elektromagneten (19) ist eine die Magnetspule (21) einschliessende Magnetwerkstoff­Umspritzung (24) die sich spaltlos am Magnetkern (20) anschliesst und mit Spaltabstand vor dem Magnetanker (22) endet.

Description

Einspritzventil zur Kraftstoffeinspritzung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil zur Kraftstoffeinspritzung, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren (DE 195 03 224 Al) ist der Anschlussstutzen aus einem Stahlrohr gedreht, der den mit der Erregerwicklung bewickelten Kunststoff-Spulenträger des Elektromagneten aufnimmt und zugleich den Magnetkern des Elektromagneten bildet. Der ebenfalls aus einem Stahlrohr gefertigte Ventilsitzträger ist an der Unterseite des Spulenträgers angesetzt und umschließt teilweise den mit der Kunststoff- Ventilnadel verbundenen Magnetanker, der im Ventilsitzträger gleitverschieblich geführt ist und teilweise in den Spulenträger hineinragt. Der magnetische Rückschluss zwischen dem Magnetkern bzw. Anschlussstutzen und dem Magnetanker wird von einem hülsenförmigen, ferromagnetischen Zwischenstück gebildet, das zwischen Spulenträger und Anschlussstutzen bzw. Magnetkern festgelegt ist und mit einem über den Anschlussstutzen bzw. Magnetkern vorstehenden Abschnitt den Magnetanker gleitverschieblich umfasst. Der aus weichmagnetischem Stahl gefertigte Magnetanker ist zum Schutz gegen Verschleiß hartverchromt. Die Kunststoff- Ventilnadel ist am Magnetanker angespritzt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Einspritzventü mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der einfacheren und kostengünstigeren Fertigung, da das Einspritzventil im Vergleich zu den bekannten Einspritzventilen aus deutlich weniger Bauteilen zusammengesetzt ist, die zudem noch durch einfache Spritzverfahren hergestellt werden können. Die reduzierte Anzahl der Bauteile bedingt weniger Montageschritte, somit weniger Montagezeit und weniger Aufwand für Montageautomaten und Fügestationen. Die Fertigungsschnitte beschränken sich auf das Einlegen des mit der Magnetspule belegten Magnetkerns in ein Spritzwerkzeug, das Spritzen des Rückschlusselements aus Magnetwerkstoff, das anschließende Umspritzen des
Rückschlusselements mit Magnetspule und Eisenkern zur Herstellung des Kunststoffgehäuses und das Fügen von Ventilglied mit Ventilschließfeder und Ventilsitzträger mit Spritzloch¬ scheibe in das vorgefertigte Kunststoffgehäuse. Die Fertigungsschritte für das Spritzen können mit einem sog. Cube-System durchgeführt werden, bei dem ein quaderförmiges Spritzwerkzeug mit vertikalen Trennebenen eingesetzt wird, das nach jedem Fertigungsschritt zur Durchführung des nächsten Fertigungsschrittes um 90° gedreht wird. Bei 0° wird der die Magnetspule tragende, zyHnderförmige Magnetkern eingelegt, bei 90° erfolgt die Umspritzung von Magnet¬ spule und Magnetkern mit dem Magnetwerkstoff, wobei eine spalüose Verbindung zum Magnetkern geschaffen wird, bei 180° erfolgt die Kunststoffumspritzung zur Herstellung des Kunststoffgehäuses und bei 270° wird das fertige Kunststoffgehäuse mit daran ausgebildeten
Ventilsitzträger und Anschlussstutzen sowie Anschlussstecker für die Magnetspule entnommen.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbil¬ dungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Einspritzventils möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwischen dem Kunststoff¬ gehäuse und der die Magnetspule umschließenden Magnetstoff-Umspritzung Läbyrinth- dichtungen vorgesehen, die vorzugsweise aus jeweils einer im Spritzwerkzeug hergestellten, konzentrisch zum Magnetkern umlaufenden Verzahnung zwischen Magnetwerkstoff- Umspritzung und aufgespritztem Kunststoffgehäuse bestehen. Diese Läbyrinthdichtung verhindert in Verbindung mit dem Verwenden von kraftstoffdichtem Kunststoff für das Kunststoffgehäuse ein Austreten von Kraftstoff aus dem Kraftstoffströmungspfad.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Magnetspule einen auf den Magnetkern aufgeschobenen oder aufgespritzten Spulenträger aus Kunststoff und eine auf den
Spulenträger aufgewickelte Erregerwicklung auf. Zwischen dem Spulenträger und der Magnet- werkstoff-Umspritzung sind wiederum der Abdichtung gegenüber dem Kraftstoffströmungspfad dienende, konzentrisch umlaufende Labyrinthdichtungen vorgesehen, die vorzugsweise jeweils aus einer Verzahnung zwischen Spulenträger und aufgespritzter Magnetwerkstoff-Umspritzung besteht.
In einer alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung entfällt der Spulenträger und die Erregerwicklung ist aus Backlackdraht unmittelbar auf den Magnetkern aufgewickelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Ventilglied aus Kunst¬ stoff und trägt eine mit dem Ventilsitzkörper zusammenwirkende Elastomerdichtung zum Abdichten der Ventilöfmung gegenüber dem Kraftstoffströmungspfad. Ventilglied mit Elastomerdichtung sind in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der am Ventilglied angeordnete Magnetanker aus einem magnetisch leitfähigen Kunststoff, wobei Ventilglied, Elastomefdichtung und Magnetanker in einem Dreikomponenten-Spritzverfahren hergestellt sind. Dies bringt zusätzliche Kostenreduzierung aufgrund vereinfachter Fertigung des Ventilglieds mit sich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der die Ventilöfmung auf¬ weisende Ventilsitzkörper ebenfalls aus Kunststoff gefertigt und nach Fügen in den Ventilsitzträgerbereich des Kunststoffgehäuses vorzugsweise durch Laserstrahlschweißen mit dem Kunststoffgehäuse fest verbunden.
Alternativ kann der Ventilsitzkörper auch in üblicher Weise aus Metall gefertigt werden, gegenüber dem Kunststoffgehäuse mit einer Ringdichtung abgedichtet und mittels einer in dem Kunststoffgehäuse sich verkrallenden Spritzlochscheibe gegen Axialverschiebung gesichert werden.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Einspritzventils zur Kraftstoffeinspritzung, Fig.2 einen Halblängsschnitt eines Einspritzventils gemäß einem weiteren
Ausfuhrungsbeispiel,
Fig. 3 bis 5 jeweils ausschnittweise einen Halbschnitt von drei Einspritzventilen, die bezüglich der Ventilsitzkörperintegration in das Kunststoffgehäuse modifiziert sind.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen insbesondere von Kraftfahrzeugen weist ein Kunststoffgehäuse 10 aus einem kraftstoffdichten Kunststoff auf, an dessen einem Ende ein Anschlussstutzen 12 und an dessen anderem Ende ein Ventilsitzträger 13 ausgeformt ist. Anschlussstutzen 12 und Ventilsitzträger 13 sind mit einer zwischen ihnen liegenden Kunststoffummantelung 11 einstückig zu dem kompletten
Kunststoffgehäuse 10 zusammengesetzt. Der Anschlussstutzen 12 dient zum Anschließen des Einspritzventils an eine Kraftstoffzuleitung 30, eine sog. Rail. Der Ventilsitzträger 13 nimmt einen Ventilsitzkörper 14 auf, in dem eine von einem Ventilsitz 141 umschlossene Ventilöffnung 15 angeordnet ist. Die Ventilöfmung 15 steht über einen im Innern des , Kunststoffgehäuses 11 vorhandenen Kraftstoffströmungspfad 16 mit dem Anschlussstutzen 12 in Verbindung. Ein mit einem am Ventilsitzkörper 14 ausgebildeten Ventilsitz 141 zusammenwirkendes Ventilglied 17 dient zum Steuern der Ventilöfmung 15 zwecks Ausspritzen von Kraftstoff über die Ventilöfmung 15. Das Ventilglied 17 wird von einer Ventilschließfeder 18 auf den Ventilsitz 141 aufgepresst und dadurch die Ventilöffnung 15 verschlossen. Ein Elektromagnet 19 dient zum Öffnen des Einspritzventils, indem durch
Bestromen des Elektromagneten 19 das Ventilglied 17 gegen die Kraft der Ventilschließfeder 18 vom Ventilsitz 141 abgehoben wird. Der Elektromagnet 19 ist von dem zwischen dem Anschlussstutzen 12 und dem Ventilsitzträger 13 liegenden, diese einstückig miteinander erbindenden Kunststoffummantelung 11 umschlossen.
Der Elektromagnet 19 besteht aus einem hohlzylindrischen Magnetkern 20 aus ferromag- netischem Material, durch den der Kraftstoffströmungspfad 16 hindurchgeführt ist, einer Magnetspule 21, einem am Ventilglied 17 befestigten Magnetanker 22, der ebenfalls eine axiale Bohrung für den Kunststoffströmungspfad 16 aufweist und koaxial zum Magnetkern 20 angeordnet ist, und einem den Magnetkreis über Magnetkern 20 und Magnetanker 22 schließenden, magnetischen Rückschlusselement 23.
Zwecks Erzielung einer einfachen Ventilkonstruktion mit wenigen Bauteilen und geringen Montagekosten ist die Magnetspule 21 unmittelbar auf dem Magnetkern 20 angeordnet und der Magnetkern 20 mit Magnetspule 21 in ein Spritzwerkzeug eingelegt und diese zur Herstellung des Rückschlusselements 23 mit einem magnetisch leitfähigen Werkstoff, kurz Magnetwerkstoff genannt, umspritzt, wobei eine spaltlose Verbindung der Magnetwerkstoff- Umspritzung 24 mit dem Magnetkern 20 hergestellt wird. Die so vorgefertigte Baueinheit wird in ein weiteres Spritzwerkzeug eingelegt, mit dem das Kunststoffgehäuse 10 gespritzt wird.
Dabei wird die Baueinheit von der Kunststoffummantelung 11 umschlossen und gleichzeitig die Bereiche von Anschlussstutzen 12 und Ventilsitzträger 13 an die Kunststoffummantelung 11 mit angespritzt. Dem Spritzwerkzeug wird das fertige Kunststoffgehäuse 10 entnommen, in dem bereits der komplette Elektromagnet 19 - mit Ausnahme des Magnetankers 22 - integriert ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist die Magnetspule 21 einen Spulenträger 26 aus Kunststoff und eine auf den Spulenträger 26 aufgewickelte Erregerwicklung 27 aus Ankerlackdraht auf. Die Erregerwicklung 27 wird auf den vorgefertigten Spulenträger 26 aufgewickelt und mit ihren Wicklungsenden an am Spulenträger 26 gehaltenen Steckerstiften 25 angeschlossen. Der bewickelte Spulenträger 26 wird auf den Magnetkern 20 aufgeschoben. Alternativ wird der Spulenträger 26 durch Umspritzen des Magnetkerns 20 mit einem Kunststoff hergestellt und anschließend die Erregerwicklung 27 aufgewickelt und mit den Steckerstiften 25 belegt. Zur Abdichtung der Erregerwicklung 27 gegenüber dem Kraftstoffströmungspfad 16 sind zwischen Magnetwerkstoff-Umspritzung 24 und Kunststoffgehäuse 10 zwei zur Gehäuseachse konzentrische Labyrinthdichtungen 28 und zwischen Spulenträger 26 und Magnetwerkstoff-Umspritzung 24 zwei ebenfalls konzentrisch umlaufende Labyrinthdichtungen 29 vorgesehen. Jede Labyrinthdichtung 29 wird durch eine Verzahnung zwischen den aneinandergrenzenden Komponenten, also Magnetwerkstoff- Umspritzung 24 und Kunststoffgehäuse 10 einerseits und Magnetwerkstoff-Umspritzung 24 und Spulenträger 26 andererseits, realisiert.
Zur Komplettierung des Einspritzventils müssen in das Kunststoffgehäuse 10 mit integriertem Elektromagneten 19 noch Ventilschließfeder 18, Ventilglied 17 mit daran befestigtem Magnetanker 22 und Ventilsitzkörper 14 in das Kunststoffgehäuse 10 gefügt werden. Zur Einstellung des Ventilhubs wird der Ventilsitzkörper 14 im Bereich des Ventilsitzträgers 13 des Kunststoffgehäuses 10 hochgenau positioniert und am Kunststoffgehäuse 10 axial unverschieblich festgelegt. Die im Magnetkern 20 aufgenommene Ventilschließfeder 18 stützt sich am Magnetanker 20 und an einer in den Magnetkern 20 eingeschobenen und darin festgesetzten Einstellhülse 31 ab. Mittels der Einstellhülse 31 wird die Vorspannung der
Ventilschließfeder 18 festgelegt. Dem Ventilsitzkörper 14 ist noch eine Spritzlochscheibe 32 mit Spritzlöchern 33 in Kraftstoffflussrichtung nachgeordnet, die entweder am Kunststoffgehäuse 10 oder am Ventilsitzkörper 14 befestigt ist, so dass der bei geöffnetem Einspritzventil aus der Ventilöfmung 15 austretende Kraftstoff über die Spritzlöcher 33 der Spritzlochscheibe 32 abgespritzt wird. Das Einspritzventil wird mittels eines Dichtungsrings 34 gegenüber der Bohrungswand im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors oder einer Brennkraftmaschine abgedichtet und mit seinem als Anschlussstutzen 12 ausgebildeten Bereich des Kunststoffgehäuses 10 an die Kraftstoffzuleitung 30 oder Rail angesetzt und mit dieser durch Laserstrahlschweißen kraftstoffdicht verbunden.
Im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 besteht das hülsenförmige, an einem Hülsenende geschlossene und mit Durchtrittsöfrhungen 173 für den Kraftstoff versehene Ventilglied 17 aus Kunststoff und ist in seinem mit dem Ventilsitz 141 am Ventilsitzkörper 14 in Berührung kommenden Stirnbereich mit einer Elastomerdichtung 35 versehen, die sich bei geschlossenem Einspritzventil auf den Ventilsitz 141 aufpresst und damit die Ventilöfmung 15 gegenüber dem Kraftstoffströmungspfad 16 abdichtet. Ventilglied 17 und Elastomerdichtung 35 werden vorteil¬ haft in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt. Der Magentanker 22 ist als separates Bauteil an der Ventihiadel 17 befestigt. Vorteilhaft wird der Magnetanker 22 aus einem magnetisch leitfähigem Kunststoff (Magnetkunststoff) hergestellt und zusammen mit dem Ventilglied 17 und der Elastomerdichtung 35 in einem Dreikomponenten-Spritzverfahren gefertigt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist auch der Ventilsitzkörper 14 aus Kunststoff gefertigt und mittels Laserstrahlschweißen im Kunststoffgehäuse 10 festgelegt. An der Spritzlochscheibe 32 ist ein federnder Ringbereich 321 ausgebildet, der vorgespannt ist und sich mit einer Ringkante
322 aufgrund seiner Überfederung in der Innenwand des Kunststoffgehäuses 10 "verbeißt".
Ih einer in Fig. 5 skizzierten alternativen Ausführung des aus Kunststoff bestehenden Ventil¬ sitzkörpers 14 trägt der Ventilsitzkörper 14 auf seiner der Spritzlochscheibe 32 zugekehrten Unterseite angeformte Zapfen 36, die durch kongruente Öffnungen 37 in der Spritzlochscheibe 32 hindurchführbar sind. Die Spritzlochscheibe 32 wird auf die Unterseite des Ventilsitzkörpers 14 so aufgesetzt, dass die Zapfen 36 durch die Öffnungen 37 hindurchragen. Anschließend werden die Zapfen 36 in ihrem über die Spritzlochscheibe 32 vorstehenden Endbereich umgeformt, beispielsweise mittels Ultraschall oder Heißprägen, so dass eine Art Kunststoff- Nietverbindung zwischen dem Ventilsitzkörper 14 und der Spritzlochscheibe 32 entsteht.
Das Einspritzventü gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einigen Punkten gegenüber dem zuvor beschriebenen Einspritzventil modifiziert. So ist bei der Magnetspule 21 der Spulenträger entfallen und die Erregerwicklung 27 aus Backlackdraht unmittelbar auf den hohlzylindrischen Magnetkern 20 aufgewickelt. Die Wicklungsenden der Erregerwicklung 27 sind in einem von der Magnetwerkstoff-Umspritzung 24 eingeschlossenen Kunststoffteil 38 festgelegt. Von diesem Kunststoffteil 38 führen mit den Wicklungsenden der Erregerwicklung 27 verbundene Steckerstifte 39 durch das Kunststoffgehäuse 10 hindurch. Das Kunststoffteil 38 mit den an der Erregerwicklung 27 angeschlossenen Steckerstiften 39 wird beim Spritzen der Magnetwerkstoff-Umspritzung 24 mit in die Spritzform eingelegt und ist dadurch beim anschließenden Spritzen des Kunststoffgehäuses 10 bereits fixiert. Die Kraft¬ stoffzuleitung 30 oder Rail ist mit Steckerbuchsen 40 versehen, die in einer Ausnehmung 31 angeordnet sind und beim Aufschieben des am Kunststoffgehäuse 10 einstückig ausgebildeten Anschlussstutzens 12 auf die Kraftstoffzuleitung 30 durch die in die Steckerbuchsen 40 sich einschiebenden Steckerstifte 39 kontaktiert werden. Die Steckerbuchsen 40 sind an nicht dargestellten elektrischen Anschlussleitungen zum Bestromen der Erregerwicklung 27 ange¬ schlossen. Zur Kraftstoff abdichtung sind in der die Steckerbuchsen 40 aufnehmenden Ausnehmung 41 Dichtungsringe 42 angeordnet, die jeweils einen Steckerstift 39 auf der dem Kunststoffgehäuse 10 zugekehrten Unterseite der Steckerbuchse 40 gegen die Wand der
Ausnehmung 41 in der Kraftstoffzuleitung 30 abdichten. Der Dichtungsring 42 kann entfallen, wenn die Steckstifte 39 mit einer Strukturierung 47, z.B. einer Verzahnung oder starken Riffelung, versehen werden. Die Strukturierung 47 ist in Fig.2 zusätzlich in einem Abschnitts¬ bereich des Steckerstiftes 39 angedeutet. Da die Werkstoffe von Kunststoffummantelung 11 und Steckerstifte 39 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, kommt es zu einem wechselseitigen Verbeißen von Kunststoffummantelung 11 und Steckerstifte 39 im Bereich der Strukturierung 47 und damit zu einer flüssigkeitsdichten Abdichtung der Steckerstifte 39. Im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 2 ist der Ventilsitzkörper 14 in herkömmlicher Weise aus Metall gefertigt und mittels eines Dichtungsrings 43, die in einer Umfangsnut 44 im Ventilsitzkörper 14 einliegt, gegenüber der Innenwand des Kunststoffgehäuses 10 abgedichtet. Die dem Ventilsitzkörper 14 nachgeordnete Spritzlochscheibe 32 ist in gleicher Weise ausgebildet und im Kunststoffgehäuse 10 befestigt, wie dies zu Fig. 1 beschrieben ist. Der Ventilsitzkörper 14 ist an der Spritzlochscheibe 32 befestigt, z.B. durch Laserstrahlschweißen, und wird durch die in der Innenwand des Kunststoffgehäuses 10 sich verbeißende Ringkante 322 der Spritzlochscheibe 32 axial unverschieblich festgelegt. Das Ventilglied 17 ist in herkömmlicher Weise aus Metall gefertigt und besteht aus einer hülsenförmigen Ventilnadel 171 mit radialen Bohrungen 174 zum Durchtritt von Kraftstoff und einem an der Stirnseite der Ventilnadel 171 angeschweißten Ventilschließkopf 172, der mit dem am Ventilsitzkörper 14 ausgebildeten Ventilsitz 141 zusammenwirkt. Der Magnetanker 22 ist auf das vom Ventilschließkopf 172 abgekehrte Ende der Ventilnadel 171 aufgesetzt und mit dieser verschweißt.
Ih Fig. 3 und 4 sind noch zwei weitere Ausführungsbeispiele zur Befestigung eines aus Metall hergestellten Ventilsitzkörpers 14 im Kunststoffgehäuse 10 dargestellt. Der Ventilsitzkörper 14 trägt wie der Ventilsitzkörper 14 in Fig. 2 eine Umfangsnut 44, in der der gegenüber der Innen¬ wand des Kunststoffgehäuses 10 abdichtende Dichtungsring 43 einliegt. Im Ausführungs- beispiel der Fig. 3 sind der Ventilsitzkörper 14 und die Spritzlochscheibe 32 mittels eines überfederten und vorgespannten Profilrings 45 festgelegt, der sich mit seinem am Außenumfang ausgebildeten sägezahnartigen Profil in die Wandung des Kunststoffgehäuses 10 eingräbt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Ventilsitzkörper 14 in Einpressrichtung aufgeweitet, d.h. er besitzt einen in Einpressrichtung zunehmenden Durchmesser. An seinem den größten Durchmesser aufweisenden Stirnende ist eine Profilkante 46 ausgebildet, die sich in die Innenwand des Kunststoffgehäuses 10 eingräbt und somit ein weiteres Axialverscbieben des Ventilsitzkörpers 14 verhindert. Die Spritzlochscheibe 32 ist an der Unterseite des Ventilsitzkörpers 14, z.B. durch Schweißen, befestigt.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzventil zur Kraftstoffeinspritzung, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit einem Anschlussstutzen (12) für eine Kraftstoffeuleitung (30), der über einen Kraftstoffströmungspfad (16) mit einer Ventilöffnung (15) in Verbindung steht, mit einem Ventilsitzträger (13), an dem ein die Ventilöffnung (15) tragender Ventilsitzkörper (14) festge¬ legt ist, mit einem innerhalb des Ventilsitzträgers (13) angeordneten Ventilglied (17) zum Steuern der Ventilöffhung (15), mit einem das Ventilglied (17) betätigenden Elektromagneten (19), der einen an dem Ventilglied (17) angeordneten Magnetanker (22), einen zum Magnet¬ anker (22) koaxialen Magnetkern (20), eine den Magnetkern (20) umgebende Magnetspule (21) und ein den Magnetkreis über Magnetkern (20) und Magnetanker (22) schließendes Rückschlusselement (23) aufweist, und mit einer Anschlussstutzen (12), Elektromagnet (19) und Ventilsitzträger (13) umfassenden Kunststoffummantelung (11), dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussstutzen (12) und Ventilsitzträger (13) aus Kunststoff bestehen und zusammen mit der Kunststoffummantelung (11) als einstückiges Kunststoffgehäuse (10) ausgeführt sind und dass das Rückschlusselement (23) von einer Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) der Magnetspule (21) gebildet ist, die sich spalüos an dem Magnetkern (20) anschließt und mit Spaltabstand vor dem Magnetanker (22) endet.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (10) durch Umspritzen des Magnetkerns (20) und der die Magnetspule (21) umschließenden Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) mit vorzugsweise kraftstoffdichtem Kunststoff gefertigt ist.
3. Einsprhzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Magnetwerk¬ stoff-Umspritzung (24) und Kunststoffgehäuse (10) der Abdichtung gegenüber dem Kraftstoffströmungspfad (16) dienende Labyrinthdichtungen (28) vorgesehen sind und vorzugsweise dass jede Labyrinthdichtung (28) aus einer Verzahnung zwischen Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) und aufgespritztem Kunststoffgehäuse (10) besteht.
4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet¬ spule (21) einen auf den Magnetkern (20) aufgeschobenen oder aufgespritzten Spulenträger (26) aus Kunststoff und eine auf den Spulenträger (26) aufgewickelte Erregerwicklung (27) aufweist und vorzugsweise, dass die Anschlussenden der Erregerwicklung (27) am Spulenträger (26) festgelegt und dort mit durch das Kunststoffgehäuse (10) geführten Steckerstiften (39) kontaktiert sind.
5. Einspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spulenträger (26) und der Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) der Abdichtung gegenüber dem Kraftstoff¬ strömungspfad (16) dienende Labyrinthdichtungen (29) vorgesehen sind und vorzugsweise dass jede Labyrinthdichtung (29) aus einer Verzahnung zwischen Spulenträger (26) und aufgespritz¬ ter Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) besteht.
6. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Magnetspule (21) eine unmittelbar auf dem Magnetkern (20) aufgewickelte Erregerwicklung (27) aufweist und vorzugsweise dass die Anschlussenden der Erregerwicklung (27) mit in einem in der Magnetwerkstoff-Umspritzung (24) eingeschlossenen Kunststoffteil (38) festgelegten, durch das Kunststoffgehäuse (10) geführten Steckerstiften (39) kontaktiert sind.
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil¬ glied (17) aus Kunststoff besteht und in seinem Berührungsbereich mit dem Ventilsitzkörper (14) eine gegenüber der Ventilöffnung (15) dichtende Elastomerdichtung (35) trägt.
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (17) mit Elastomerdichtung (35) im Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt ist.
9. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem Ventilglied (17) angeordnete Magnetanker (22) aus einem magnetisch leitfahigem Kunststoff besteht und dass das Ventilglied (17) mit Elastomerdichtung (35) und Magnetanker (22) in einem Dreikomponenten-Spritzverfahren hergestellt ist.
10. Eiαspritzventü nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilsitzträger (13) dem Ventilsitzkörper (14) in Kraftstorϊströmungsrichtung nachgeordnet eine Spritzlochscheibe (32) angeordnet ist.
1.1. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spritzlochscheibe (32) ein federnder Ringbereich (321) ausgebildet ist, der vorgespannt ist und sich mit einer Ringkante (322) im Kunststoffgehäuse (10) verbeißt, und dass der Ventilsitzkörper (14) an der Spritzlochscheibe (32) oder am Kunststoffgehäuse (10) befestigt ist.
12. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Spritzlochscheibe (32) und Ventilsitzkörper (14) im Ventilsitzträger (13) mittels eines in den Ventilsitzträger (13) eingeschobenen, geschlitzten und vorgespannten Profürings (45) festgelegt sind, der ein in die Innenwand des Kunststoffgehäuses (10) sich eingrabendes Außenprofil (451) trägt.
13. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (14) einen in seiner Einpressrichtung in den Ventilsitzträger (13) zunehmenden Durchmesser aufweist und an seinem den größten Durchmesser besitzenden Stirnende eine in die Innenwand des Kunststoffgehäuses (10) sich eingrabende Profilkante (46) trägt.
14. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ventilsitzkörper (14) eine Umfangsnut (44) aufweist und dass in der Umfangsnut (44) ein gegen die Innenwand des Kunststoffgehäuses (10) dichtender Dichtungsring (43) einliegt.
15. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (14) aus Kunststoff besteht und am Kunststoffgehäuse (10) vorzugsweise durch Laserstrahl¬ schweißen, befestigt ist und dass der Ventilsitzkörper (14) auf seiner der Spritzlochscheibe (32) zugekehrten Unterseite Zapfen (36) trägt, die durch kongruente Öffnungen (37) in der Spritzlochscheibe (32) hindurchragen und auf der von dem Ventilsitzkörper (14) abgekehrten Seite der Spritzlochscheibe (32) nietkopfartig umgeformt sind.
16. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 6 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerstifte (39) zumindest abschnittweise mit einer Strukturierung (47), vorzugsweise einer Verzahnung oder starken Riffelung, versehen sind.
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