PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60308814T2 22.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001469187
Titel Nadelventilanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder D'Arrigo, Angelo, 57123 Livorno, IT
DE-Aktenzeichen 60308814
Vertragsstaaten DE, FR, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.04.2003
EP-Aktenzeichen 030089544
EP-Offenlegungsdatum 20.10.2004
EP date of grant 04.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse F02M 51/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02M 61/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F02M 61/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilnadelanordnung mit einer Ventilnadel und einem mit der Ventilnadel gekoppelten elektromagnetischen Anker, wobei die Ventilnadelanordnung zur Verwendung in einer Ventilanordnung einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor eines Fahrzeugs geeignet ist, wobei die Ventilanordnung einen Ventilkörper mit einem Ventilkörperhohlraum umfasst, in welchen die Ventilnadelanordnung einzusetzen ist und der Ventilkörper mindestens eine ringartige Führungszone zum Führen einer Axialbewegung der Ventilnadelanordnung umfasst und die Ventilnadelanordnung eine entsprechende zylindrische Führungszone umfasst.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Ventilanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor eines Fahrzeugs, mit einem Ventilkörper mit einem Ventilkörperhohlraum und einer Ventildrosselscheibe, wobei in dem Ventilkörperhohlraum eine Ventilnadelanordnung mit einer Ventilnadel eingebaut ist, die entlang ihrer Längsachse zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel die Ventildrosselscheibe verschließt, und einer offenen Position bewegbar ist, in welcher die Ventilnadel die Ventildrosselscheibe nicht verschließt, wobei der Ventilkörper mindestens eine ringartige Führungszone zum Führen der Axialbewegung der Ventilnadelanordnung umfasst und die Ventilnadelanordnung eine entsprechende zylindrische Führungszone umfasst.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Ventilanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor eines Fahrzeugs, mit den Schritten des Bereitstellens eines Ventilkörpers mit einem Ventilkörperhohlraum mit mindestens zwei Öffnungen und mit einer ringartigen Führungszone; des Bereitstellens einer Ventilnadelanordnung mit einer mit einem elektromagnetischen Anker gekoppelten Ventilnadel und des Weiteren mit mindestens einer zylindrischen Führungszone mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der ringartigen Führungszone des Ventilkörpers entspricht; des Einsetzens der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum derart, dass sich die Ventilnadel auf eine Weise, die durch das Zusammenwirken der entsprechenden Führungszonen geführt wird, entlang ihrer Längsachse bewegen kann.

Einspritzeinheiten zum Einspritzen von Kraftstoff in einen modernen Motor eines Fahrzeugs umfassen Ventilanordnungen zum Zumessen des Kraftstoffs mit hoher Präzision in Bezug auf Volumen und Einspritzzeit. Gewöhnliche Ventilanordnungen, wie sie beispielsweise in 6 dargestellt sind, bestehen hauptsächlich aus einem Ventilkörper und einer Ventilnadelanordnung. Die Ventilnadelanordnung umfasst gewöhnlich die Ventilnadel, die mit einem elektromagnetischen Anker gekoppelt ist, der von einer entsprechenden äußeren Spule betätigt werden kann. Gemäß der Betätigung ist die Ventilnadel entlang ihrer Längsachse bewegbar. Der Ventilkörper, der aus mehreren Teilen zusammengefügt werden kann, sieht eine äußere Aufbringfläche, beispielsweise für äußere Haltemittel, und einen inneren Hohlraum vor, der mit Kraftstoff geflutet werden kann. Der Hohlraum umfasst mindestens zwei Öffnungen: die eine, in welche gewöhnlich die Ventilnadelanordnung eingesetzt wird, und die andere, in welcher die Ventildrosselscheibe vorgesehen ist, und die von der Ventilnadel geöffnet und geschlossen wird.

Die vollkommene Längsbewegung der Ventilnadel ist sehr entscheidend. Jede seitliche Bewegung oder Fehljustierung führt zu starkem Verschleiß der Ventilnadel oder des Ventilsitzes. Mithin ist eine Führung der Bewegung vonnöten.

Gewöhnlich sind zwei Führungszonen vorgesehen, die im Folgenden als obere und als untere Führung bezeichnet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich die obere Führung. Jedoch ist das Erfindungsprinzip auch auf die untere Führung anwendbar. Die obere Führung stellt eine ringartige Führungszone dar und ist oft als Öse um den oberen Rand des Ventilkörpers herum konfiguriert, in welche die Ventilnadelanordnung eingesetzt wird. Jedoch kann die obere Führung auch wie ein Hohlzylinder oder dergleichen geformt sein, wobei der Begriff "ringartig" alle diese Alternativen umfasst. Nach dem Zusammenfügen wirkt ein zylindrischer Abschnitt der Ventilnadelanordnung, gewöhnlich ein Abschnitt des elektromagnetischen Ankers, als zylindrische Führungszone in Zusammenwirken mit der ringartigen Führungszone des Ventilkörpers.

Die richtigen zugehörigen Abmessungen der ringartigen Führungszone und der zylindrischen Führungszone sind eindeutigerweise für die richtige Funktion der Einspritzeinheit sehr wichtig. Wenn beispielsweise die Öffnung der ringartigen Führungszone in Bezug auf die zylindrische Führungszone zu groß ist, ergibt das eine seitliche Bewegungskomponente der Ventilnadel, was zu übermäßigem Verschleiß und zur Gefahr der Blockierung führt. Wenn dagegen die Öffnung der ringartigen Führungszone in Bezug auf die zylindrische Führungszone zu klein ist, ergibt das eine übermäßige Reibung, was ebenfalls zu übermäßigem Verschleiß und zur Gefahr der Blockierung führt.

Leider reicht es oft nicht aus, jede von den zusammenwirkenden Führungszonen gemäß den theoretischen Spezifikationen mit Bearbeitungstoleranzen zu formen, da die jeweiligen Abmessungen ausschlaggebend sind. Auch können selbst dann, wenn alle Teile mit hoher Präzision bearbeitet sind, einige Verformungen durch Schweißhitze oder Anquetschvorgänge beim Zusammenfügen der Einheit zu einem Versatz der entsprechenden Führungszonen führen.

In DE 100 51 016 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Ventilnadel mit einem Anker offenbart. Der Anker besitzt einen vorstehenden Ring zum Führen des Ankers in der Bohrung eines äußeren Pols des Magnetkreises. Der Ring besitzt radiale Ausnehmungen, damit Kraftstoff an dem Anker vorbei in Richtung zu dem Ventilauslass strömen kann. Zur Verbesserung des Kraftstoffstroms und zur Verminderung des Widerstands für die Bewegung des Ankers und der Ventilnadel weist der Ring Ränder oder Stege auf.

In US 4,519,547 ist ein Einspritzventil mit einer Ventilnadel offenbart, welche zwei getrennte Führungsabschnitte aufweist. Einer der Führungsabschnitte dient gleichzeitig als Zumessabschnitt. Der Zumessabschnitt weist ebene Flächen und/oder Nuten oder Schlitze auf, die in Axial- und Parallelrichtung zu der Achse der Ventilnadel verlaufen.

In WO 99/49209 ist eine Hochdruckkolbenzylindereinheit mit einem Kolben offenbart, der in einer Zylinderbohrung geführt wird. Zumindest ein Teil der Führungsfläche des Kolbens weist mehrere feine Nuten auf, die eng aneinander liegen. Die Nuten in dem Kolben können in Radial-, Axial- oder anderen Richtungen konfiguriert sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilnadelanordnung zu schaffen, mit welcher die Nachteile nach dem Stand der Technik beseitigt werden, und insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, die eine bessere jeweilige Übereinstimmung der entsprechenden Führungszonen garantiert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche 2 bis 9 definiert.

Mit der Ventilnadelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilnadelanordnung gemäß dem Stand der Technik mit einem Formungsmittel verbessert, das mindestens ein Formungsglied angrenzend an die zylindrische Führungszone zum Formen des Durchmessers der ringartigen Führungszone beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum umfasst. Das heißt, es ist nicht mehr notwendig, die entsprechenden Führungszonen mit äußerst hoher Präzision (und immer noch der Gefahr eines Versatzes) zu bearbeiten und zusammenzufügen, da die richtige Formung beim Zusammenfügen der Ventilanordnung, d.h. beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum, ausgeführt wird. Mit anderen Worten, gemäß der Erfindung wird die Ventilnadelanordnung mit einer Selbstformungszone angrenzend an ihre zylindrische Führungszone versehen. Mithin reicht es aus, die ringartige Führungszone grob vorzuformen, da sie während des Einsetzens der. Ventilnadelanordnung automatisch fertiggeformt wird. Es ist jedoch immer noch möglich, richtig bearbeitete Teile herzustellen und zusammenzufügen und nur die Selbstformungszone der Ventilnadelanordnung als Kontrollmittel zu verwenden, um die Übereinstimmung der zusammenwirkenden Zonen zu bestätigen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Formungsmittel an dem elektromagnetischen Anker positioniert. Der Anker umfasst gewöhnlich den Bereich mit dem größten Durchmesser der Ventilnadelanordnung. Mithin stellt er einen Abschnitt dar, der in jedem Fall, gewöhnlich mit der oberen Führung, geführt werden muss. Er ist auf Grund seines großen Durchmessers mechanisch auch verhältnismäßig stabil und kann die Kraft aushalten, die bei der Formung der ringartigen Führungszone auf ihn ausgeübt wird. Jedoch kann die Grundidee der Erfindung zusätzlich oder alternativ auf die Ventilnadel und die entsprechende untere Führung ausgeübt werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Formungsglied als voll umfänglicher Wulstring um einen zylindrischen Abschnitt der Ventilnadelanordnung herum konfiguriert. Ein Wulstring verkleinert die Kontaktfläche zwischen dem Formungsmittel und der zu formenden ringartigen Führungszone. Mithin wird die benötigte Kraft vermindert, was den Formungsvorgang erleichtert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist mindestens ein Wulstring ein gerundetes Profil auf. Das ist eine folgerichtige Fortsetzung der oben erläuterten Idee und führt zu einer minimierten Kontaktfläche.

Bei einer weiteren, verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Formungsmittel aus einer Mehrzahl koaxialer, voll umfänglicher Wulstringe um einen zylindrischen Abschnitt der Ventilnadelanordnung herum konfiguriert. Durch Verwendung mehrerer Wulstringe wird ein Setzvorgang des Materials berücksichtigt, das eine plastische Verformung erfährt. Mithin wird der Formungsvorgang so viele Male wie die Anzahl der Wulstringe wiederholt, wobei die Ventilnadelanordnung nur ein einziges Mal eingesetzt wird.

Bei einer weiteren Verbesserung der vorliegenden Erfindung weist jeder Wulstring der Mehrzahl von Wulstringen einen Außendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser seines benachbarten Wulstrings ist, der von der ringartigen Führungszone der Ventilnadelanordnung weiter entfernt ist. Das heißt, beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung gemäß der Erfindung wird die ringartige Führungszone von mehreren Wulstringen mit zunehmendem Durchmesser kontaktiert und geformt. Mithin stellt die von jedem Wulstring eingebrachte plastische Verformung nur einen Bruchteil der gesamten plastischen Verformung dar. Das führt zu einer Verminderung der erforderlichen Kraft sowie zu einer glatteren Oberfläche.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist mindestens ein Wulstring, vorzugsweise der von der zylindrischen Führungszone der Ventilnadelanordnung am weitesten entfernt befindliche, einen Außendurchmesser auf, der etwas größer als der gewollte Innendurchmesser der ringartigen Führungszone des Ventilkörpers ist. Selbst wenn eine Mehrzahl von Wulstringen zur Formung verwendet wird, wird stets eine Restsetzung von Material bestehen. Diese Restsetzung wird durch das beschriebene Merkmal berücksichtigt, was mithin zu einer richtig bemaßten Führungszone führt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Formungsmittel eine Oberfläche auf, die aus einem härteren Material als dem Material der ringartigen Führungszone des Ventilkörpers besteht. Das ist günstig, da kein Verschleiß des Formungsmittel berücksichtigt zu werden braucht.

Bei einer weiteren verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Material der Oberfläche des Formungsmittels eine Chrom umfassende Legierung. Das ist eine billige Methode zum Ausführen einer harten, glatten und korrosionsfesten Oberfläche. Der Begriff der Chrom umfassenden Legierung umfasst auch eine Oberfläche aus reinem Chrom. Offenkundig umfasst das die Möglichkeit, dass nur Teile der Gesamtfläche, beispielsweise nur die Wulstringe, überzogen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zu schaffen, mit welcher die Nachteile nach dem Stand der Technik beseitigt werden und insbesondere eine Vorrichtung geschaffen wird, die eine bessere jeweilige Übereinstimmung der entsprechenden Führungszonen garantiert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs 10 erfüllt.

Mit der Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilanordnung gemäß dem Stand der Technik dadurch verbessert, dass die Ventilnadelanordnung gemäß einem der oben erläuterten Ausführungsformen konfiguriert ist. Die Wirkungen und Vorteile dieses Merkmals sind analog der oben beschriebenen Wirkung und Vorteile.

Schließlich liegt der vorliegenden Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Ventilanordnung zu schaffen, das leicht auszuführen ist und zu einem besseren Zusammenwirken der entsprechenden Führungszonen führt und dabei die erforderliche Genauigkeit vermindert, mit welcher die zusammenwirkenden Teile bearbeitet werden müssen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs 11 erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche 11 bis 15 definiert.

Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren gemäß dem Stand der Technik durch die Ventilnadelanordnung mit einem Formungsmittel mit mindestens einem Formungsglied angrenzend an die zylindrische Führungszone und durch den Schritt des Formens des Durchmessers der ringartigen Führungszone durch das Formungsmittel beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum verbessert.

Das heißt, dass die Endformung der ringartigen Führungszone mit Hilfe der Ventilnadelanordnung beim Einsetzen derselben vorgenommen wird, anstatt vor dem Einsetzen der Ventilnadelanordnung gesonderte Werkzeuge zu verwenden. Auf diese Weise werden die Abmessungen der zusammenwirkenden Führungszonen in Bezug zueinander optimiert, was für eine richtige Funktionsweise wesentlich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Einsetzens der Ventilnadelanordnung das Einsetzen einer Ventilnadelanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. Das ist eine vorteilhafte Methode zur leichten Umsetzung der Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung. Aus den obigen Erläuterungen kann der Fachmann die Wirkungen und Vorteile erkennen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Formens des Durchmessers der ringartigen Führungszone das Komprimieren des Materials der ringartigen Führungszone zum Einbringen einer plastischen Verformung. Das ist gegenüber dem Materialabrieb vorteilhaft, da das zu einer glatteren Oberfläche führt und in dem Ventilkörperhohlraum keine Teilchen verbleiben, welche die Funktionsweise der Ventilnadel beeinträchtigen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kraft gemessen, die zum Einsetzen der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum erforderlich ist. Die Messwerte werden vorzugsweise zur Entscheidung darüber verwendet, ob die ringartige Führungszone und/oder die Ventilnadelanordnung innerhalb gewollter Spezifikationen bearbeitet werden. Wenn die gemessene Kraft zu niedrig ist, so ist das ein Anzeichen, dass die ringartige Führungszone des Ventilkörpers in Bezug auf die zylindrische Führungszone der Ventilnadelanordnung zu groß bemessen ist. Wenn die gemessene Kraft dagegen zu hoch ist, so ist das ein Anzeichen, dass die ringartige Führungszone des Ventilkörpers in Bezug auf die zylindrische Führungszone der Ventilnadelanordnung zu klein bemessen ist.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher an Hand der Zeichnung beschrieben, in der

1 eine Ventilnadelanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

2 drei alternative Ausführungsformen einer Ventilnadelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

3 eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrer Endkonfiguration darstellt;

4 eine vergrößerte Ansicht der zusammenwirkenden Führungszonen der in 3 gezeigten Ventilanordnung darstellt;

5 vier Schritte eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der in 3 gezeigten Ventilanordnung darstellt;

6 eine Ventilanordnung gemäß dem Stand der Technik darstellt.

6 stellt eine Ventilanordnung 10' gemäß dem Stand der Technik dar. Eine Ventilnadelanordnung 12' umfasst eine Ventilnadel 14', die mit einer Betätigungseinheit 16' gekoppelt ist, die als elektromagnetischer Anker konfiguriert ist. Die Ventilnadelanordnung ist bei Betätigung durch eine (nicht gezeigte) äußere Spule entlang ihrer Längsachse bewegbar. Die Ventilnadelanordnung 12' ist in einem Ventilkörperhohlraum 20' eines Ventilkörpers 18' positioniert. Die Ventilnadelanordnung 12' ist derart positioniert, dass bei ihrer Betätigung die Ventilnadel 14' durch Bewegung zu einem und von einem Ventilsitz 24' eine Drosselscheibe 22' schließt und öffnet.

Wie oben erläutert, ist die vollkommen lineare Bewegung der Ventilnadel 14' für eine langlebige Betätigung der Ventilanordnung 10' wesentlich. Mithin sind in dem Ventilkörperhohlraum 20' zwei Führungszonen vorgesehen, und zwar eine obere Führung 26' und eine untere Führung 28'. Die obere Führung 26' ist als Metallhülse oder -öse konfiguriert, die an den oberen Rand des Ventilkörpers 18' angequetscht ist. Der Innendurchmesser der Öse 26' entspricht dem Außendurchmesser des Ankers 16' der Ventilnadelanordnung 12'. Diese stellen mithin zwei zusammenwirkende Führungsflächen oder Führungszonen bereit, und zwar eine ringartige Führungszone 28' des Ventilkörpers 18' (die Öse 26') und die zylindrische Führungszone 30' des Ankers 16'. Die untere Führungszone 32' ist als Öffnung mit einem Durchmesser konfiguriert, welcher dem Durchmesser der Ventilnadel 14' entspricht, und welche nahe dem Ventilsitz 24' positioniert ist. Es ist offenkundig, dass richtige jeweilige Abmessungen der oberen Führung 26' in Bezug auf den Anker 16' für ein richtiges Verhalten während des Betriebs ausschlaggebend sind. Da diese jedoch als zwei getrennte Elemente konfiguriert sind, die in verschiedenen Schritten in den Ventilkörperhohlraum 20' eingesetzt und darin befestigt werden, lässt sich eine solche richtige Bemessung nur schwer erhalten.

Im Folgenden symbolisieren gleiche Bezugsziffern ohne Index (') gleiche oder funktionsmäßig gleiche Elemente wie in 6.

1 stellt eine Ventilnadelanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Ventilnadel 14 kann in herkömmlicher Weise konfiguriert sein. Gemäß der Erfindung ist jedoch der Anker 16 mit einer Formungszone 34 versehen, die an die Führungszone 30 angrenzt. Die Formungszone 34 umfasst zwei Wulstringe 36, die beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung 12 in den Ventilkörper 18 als Formungsmittel wirken, wie im Folgenden ausführlicher erläutert ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die Wulstringe 36 voneinander im Durchmesser, wobei der am weitesten von der Führungszone 30 entfernt befindliche Wulstring – in 1 der untere – den kleinsten Außendurchmesser aufweist. Der Außendurchmesser des am nächsten zu der Führungszone 30 befindlichen Wulstrings – in 1 des oberen – weist einen Außendurchmesser auf, der vorzugsweise etwas größer als der Außendurchmesser der zylindrischen Führungszone 30 ist.

Wie man aus 1a ersehen kann, ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein innerer Kraftstoffkanal in dem Anker 16 mit einem Kraftstoffauslass 38 versehen. Das ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich.

2 stellt drei alternative Ausführungsformen einer Ventilnadelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Wie aus 2 im Vergleich zu 1 ersichtlich ist, sind die Gesamtdurchmesser verschiedener Abschnitte der Ventilnadelanordnung nicht wesentlich, können jedoch gemäß der speziellen Anwendung gewählt werden. Mithin stellt 2c eine Ausführungsform dar, die im wesentlichen zu der in 1 gezeigten korrespondiert. 2a und 2b stellen Ausführungsformen mit nur einem Wulstring 36 dar. Die Ausführungsformen gemäß 21, 2b und 2c unterscheiden sich im Profil der Wulstringe 36, die gerundet, quadratisch, dreieckig oder in anderer Weise geformt sein können.

3 stellt eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrer Endkonfiguration dar, d.h. bei welcher die Ventilnadelanordnung 12 in den Ventilkörper 18 eingesetzt ist. 4 stellt eine vergrößerte Ansicht der zusammenwirkenden Führungszonen 28, 30 der in 3 gezeigten Ventilanordnung dar. Wenn die Ventilnadelanordnung 12 eingesetzt wird, läuft die Formungszone 34 mit den Wulstringen 36 zuerst an der ringartigen Führungszone 28 der Öse 26 vorbei, welche ihren Durchmesser derart formt, dass die Übereinstimmung zwischen der ringartigen Führungszone 28 der Öse 26 und der zylindrischen Führungszone 30 des Ankers 16, welche der Formungszone 34 beim Einsetzen folgt, optimiert wird. Mithin ist der Außendurchmesser der Wulstringe 36 kleiner als der Innendurchmesser des Ventilkörperhohlraums 20 in diesem Abschnitt, wodurch sich ein Freiraum 40 ergibt, der dafür sorgt, dass die Formungszone 34 nicht die Axialbewegung der Ventilnadelanordnung während des Betriebs behindert.

5 stellt vier Schritte eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der in 3 gezeigten Ventilanordnung dar.

In Schritt a) sind ein Ventilkörper 18 und eine Öse 26 vorgesehen. Der Ventilkörper 18 kann als einzelnes Teil sowie als eine Baugruppe aus mehreren aneinander befestigten Teilen konfiguriert sein. Die Öse besteht vorzugsweise aus einem unmagnetischen Material und wirkt mithin als unmagnetische Hülle. Die Öse ist vorzugsweise an den oberen Rand des Ventilkörpers 18 angequetscht. Jedoch sind auch andere Verfahren zum Befestigen der Öse 26 an dem Ventilkörper 18 anwendbar.

In Schritt b) wird die Ventilnadelanordnung 12 in den Ventilkörper 18 eingesetzt. Der Anker der Ventilnadelanordnung 12 besteht vorzugsweise aus einem magnetischen und korrosionsfesten Stahl wie 430 Fr in geglühter Solenoid-Qualität. Auf Grund der Konfiguration der Formungszone 24, die gemäß der Erfindung an die zylindrische Formungszone 30 angrenzt, wird das Material der Öse 26 während des Einsetzvorgangs komprimiert und plastisch verformt. Neben einer unvermeidlichen Materialsetzung, die durch einen dementsprechend größeren Durchmesser der Formungszone 34 ausgeglichen werden kann, wird die ringartige Führungszone 28 mithin auf den gewünschten Durchmesser geformt.

In Schritt c) werden der Ventilsitz 24 und die Ventildrosselscheibe 22 eingesetzt, vorzugsweise als vorbefestigte Einheit.

In 5d ist die Ventilanordnung in ihrer Endkonfiguration gezeigt.

Zwar wurde die Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen gezeigt, für den Fachmann ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung in zahlreichen Weisen modifiziert werden kann und viele andere Ausführungsformen als die oben speziell dargestellte und beschriebene annehmen kann. Demgemäß sollen die beigefügten Ansprüche alle Modifizierungen der Erfindung erfassen, die in den Umfang der Erfindung fallen.


Anspruch[de]
Ventilnadelanordnung mit einer Ventilnadel (14) und einem mit der Ventilnadel (14) gekoppelten elektromagnetischen Anker (16), wobei die Ventilnadelanordnung zur Verwendung in einer Ventilanordnung (10) einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor eines Fahrzeugs geeignet ist, wobei die Ventilanordnung einen Ventilkörper (18) mit einem Ventilkörperhohlraum (20) umfasst, in welchen die Ventilnadelanordnung einzusetzen ist und der Ventilkörper (18) mindestens eine ringartige Führungszone (28) zum Führen einer Axialbewegung der Ventilnadelanordnung umfasst und die Ventilnadelanordnung eine entsprechende zylindrische Führungszone (30) umfasst, gekennzeichnet durch ein Formungsmittel (28, 34, 36) mit mindestens einem Formungsglied (36) angrenzend an die zylindrische Führungszone (30) zum Formen des Durchmessers der ringartigen Führungszone (28) beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung in den Ventilkörperhohlraum (20). Ventilnadelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungsmittel (28, 34, 36) an dem elektromagnetischen Anker (16) positioniert ist. Ventilnadelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Formungsglied als voll umfänglicher Wulstring (36) um einen zylindrischen Abschnitt der Ventilnadelanordnung herum konfiguriert ist. Ventilnadelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wulstring (36) ein gerundetes Profil aufweist. Ventilnadelanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungsmittel aus einer Mehrzahl koaxialer, voll umfänglicher Wulstringe (36) um einen zylindrischen Abschnitt der Ventilnadelanordnung herum konfiguriert ist. Ventilnadelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wulstring (36) der Mehrzahl von Wulstringen (36) einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser seines benachbarten Wulstrings (36) ist, der von der ringartigen Führungszone (30) der Ventilnadelanordnung weiter entfernt ist. Ventilnadelanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wulstring (36) einen Außendurchmesser aufweist, der etwas größer als der gewollte Innendurchmesser der ringartigen Führungszone (28) des Ventilkörpers (18) ist. Ventilnadelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungsmittel (28, 34, 36) eine Oberfläche aufweist, die aus einem härteren Material als dem Material der ringartigen Führungszone (28) des Ventilkörpers (18) besteht. Ventilnadelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Oberfläche des Formungsmittels (28, 34, 36) eine Chrom umfassende Legierung ist. Ventilnadelanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor eines Fahrzeugs, mit einem Ventilkörper (18) mit einem Ventilkörperhohlraum (20) und einer Ventildrosselscheibe (22), wobei in dem Ventilkörperhohlraum (20) eine Ventilnadelanordnung (12) mit einer Ventilnadel (14) eingebaut ist, die entlang ihrer Längsachse zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel (14) die Ventildrosselscheibe (22) verschließt, und einer offenen Position bewegbar ist, in welcher die Ventilnadel (14) die Ventildrosselscheibe (22) nicht verschließt, wobei der Ventilkörper (18) mindestens eine ringartige Führungszone (28) zum Führen der Axialbewegung der Ventilnadelanordnung (12) umfasst und die Ventilnadelanordnung (12) eine entsprechende zylindrische Führungszone (30) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadelanordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert ist. Verfahren zur Herstellung einer Ventilanordnung (10), insbesondere zur Verwendung in einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor eines Fahrzeugs, mit den folgenden Schritten:

– Bereitstellen eines Ventilkörpers (18) mit einem Ventilkörperhohlraum (20) mit mindestens zwei Öffnungen und mit einer ringartigen Führungszone (28);

– Bereitstellen einer Ventilnadelanordnung (12) mit einer mit einem elektromagnetischen Anker (16) gekoppelten Ventilnadel (14) und des Weiteren mit mindestens einer zylindrischen Führungszone (28) mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der ringartigen Führungszone (28) des Ventilkörpers (18) entspricht;

– Einsetzen der Ventilnadelanordnung (12) in den Ventilkörperhohlraum (20) derart, dass sich die Ventilnadel (14) auf eine Weise, die durch das Zusammenwirken der entsprechenden Führungszonen (28, 30) geführt wird, entlang ihrer Längsachse bewegen kann;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ventilnadelanordnung (12) ein Formungsmittel (28, 34, 36) aufweist, wobei mindestens ein Formungsglied (36) zu der zylindrischen Führungszone (30) benachbart ist, und gekennzeichnet durch den Schritt des Formens des Durchmessers der ringartigen Führungszone (28) durch das Formungsmittel (28, 34, 36) beim Einsetzen der Ventilnadelanordnung (12) in den Ventilkörperhohlraum (20).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einsetzens der Ventilnadelanordnung (12) das Einsetzen einer Ventilnadelanordnung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Formens des Durchmessers der ringartigen Führungszone (28) das Komprimieren des Materials der ringartigen Führungszone (28) zum Einbringen einer plastischen Verformung umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch das Messen der Kraft, die zum Einsetzen der Ventilnadelanordnung (12) in den Ventilkörperhohlraum (20) erforderlich ist. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung der Messwerte der Kraft zur Entscheidung darüber, ob die ringartige Führungszone (28) und/oder die Ventilnadelanordnung (12) innerhalb gewollter Spezifikationen bearbeitet werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com