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WO2019137679A1 - Ventil zum zumessen eines fluids, insbesondere brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Ventil zum zumessen eines fluids, insbesondere brennstoffeinspritzventil Download PDF

Info

Publication number
WO2019137679A1
WO2019137679A1 PCT/EP2018/082310 EP2018082310W WO2019137679A1 WO 2019137679 A1 WO2019137679 A1 WO 2019137679A1 EP 2018082310 W EP2018082310 W EP 2018082310W WO 2019137679 A1 WO2019137679 A1 WO 2019137679A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
closing body
fuel injection
needle shaft
valve needle
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/082310
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Suenkel
Stefan Cerny
Marcel Behringer
Andreas Glaser
Matthias Boee
Frank Mueller
Axel Heinstein
Martin Buehner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to US16/769,030 priority Critical patent/US20210222657A1/en
Priority to CN201880086083.7A priority patent/CN111566336A/zh
Priority to JP2020538642A priority patent/JP2021510191A/ja
Priority to KR1020207019891A priority patent/KR20200103717A/ko
Publication of WO2019137679A1 publication Critical patent/WO2019137679A1/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/168Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
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    • F02M61/1873Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
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    • F02M2200/80Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8084Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering
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    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9038Coatings

Definitions

  • Valve for metering a fluid in particular fuel injection valve
  • the invention is based on a valve for metering a fluid
  • a known valve in the form of a fuel injection valve is shown.
  • a valve is known for example from DE 10 2010 038 437 Al.
  • the fuel injection valve is particularly suitable for the direct injection of fuel into a combustion chamber of internal combustion engines.
  • the valve has an electromagnet as an excitable actuator for actuating a
  • Valve-closing body which forms a sealing seat together with a formed on a valve seat body valve seat surface, and at least one
  • valve closing body is spherical and as part of a longitudinally movable along a valve longitudinal axis valve needle with a pin-shaped solid
  • Valve pin shaft firmly connected to its ball pole.
  • Characteristic features of claim 1 is characterized by a simple and inexpensive manufacturability. According to the invention, there is a contact area a pin-shaped solid valve pin shaft and a spherical
  • Valve-closing body of a valve needle radially outside the valve longitudinal axis and runs around a ring.
  • the spherical valve closing body touches the
  • Valve needle shaft no longer with his ball pole, but at a radially outer lying Bernton Vietnamese.
  • the spherical valve closing body is centered with respect to the valve needle shaft.
  • the rotation of the valve needle shaft during the welding process at corresponding
  • Valve seat Overall, a simplified system technology for the preparation of the solid compound can be used; In addition, a very stable welding process is guaranteed in which the tendency to weld spatter is minimized, the crack tendency is reduced and an axial position sensitivity is eliminated.
  • Design variants according to the invention enable welding by means of a
  • the spherical valve closing body is provided with a coating on its lower side remote from the valve needle shaft.
  • the coating is ideally carried out with an amorphous carbon layer, such as DLC (diamond-like carbon). drawing
  • FIG. 1 shows a schematic section through a fuel injection valve in a known embodiment with a valve pin on a valve needle attached to a spherical valve closing body
  • FIG. 2 is an enlarged schematic representation of a valve needle end as a detail II - V of FIG. 1 according to the prior art
  • FIG. 3 shows a first embodiment according to the invention of a valve needle in a detail view comparable to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a second embodiment according to the invention a valve needle in a comparable with FIG. 2 cutout and
  • Fig. 5 shows a third embodiment of a valve needle according to the invention in a comparable with FIG. 2 cutout view.
  • a known example of a fuel injection valve 1 shown in FIG. 1 is in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the invention is applicable to valves for metering a fluid.
  • the fuel injection valve 1 consists of a nozzle body 2 in which a valve needle 3, which is axially movable along a valve longitudinal axis 40, is arranged.
  • the valve needle 3 is connected to a spherical valve closing body 4 in
  • Valve seat surface 6 cooperates to a sealing seat.
  • Nozzle body 2 can also be made in one piece.
  • Fuel injection valve 1 is in the exemplary embodiment to an inwardly opening fuel injection valve 1, which via at least one
  • the fuel injection valve 1 is ideally designed as a multi-hole injection valve and therefore has between four and thirty
  • the nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against a valve housing 9.
  • the drive is e.g. an electromagnetic circuit comprising a solenoid coil 10 as an actuator, which is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a bobbin 12, which rests against an inner pole 13 of the magnetic coil 10.
  • the inner pole 13 and the valve housing 9 are separated by a constriction 26 and connected to each other by a non-ferromagnetic connecting member 29.
  • the magnetic coil 10 is energized via a line 19 from a via an electrical plug contact 17 can be supplied with electric current.
  • the plug contact 17 is surrounded by a plastic casing 18, which may be molded on the inner pole 13. Alternatively, piezoelectric or magnetostrictive actuators can be used.
  • valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14 which is e.g.
  • the stroke setting is a paired
  • Shim 15 On the other side of the shim 15 is an anchor 20. This is about a first flange 21 frictionally with the anchor 20.
  • Valve needle 3 in conjunction, which is connected by a weld 22 to the first flange 21.
  • a return spring 23 is supported, which is brought in the present design of the fuel injection valve 1 by an adjusting sleeve 24 to bias.
  • valve needle guide 14 in the armature 20 and on a guide body 41 extend fuel channels 30, 31 and 32.
  • the fuel is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25.
  • Fuel injection valve 1 is sealed by a seal 28 against a fuel distributor line, not shown, and by a further seal 36 against a cylinder head, not shown.
  • an annular damping element 33 which consists of an elastomer material, arranged. It rests on a second flange 34 which is non-positively connected to the valve needle 3 via a weld seam 35.
  • Valve-closing body 4 is held on the valve seat surface 6 in sealing engagement.
  • the armature 20 drops after sufficient degradation of the magnetic field by the pressure of the return spring 23 from the inner pole 13, whereby the valve connected to the needle 3 in communication first flange 21 moves against the stroke direction.
  • the valve needle 3 is thereby moved in the same direction, whereby the valve closing body 4 touches on the valve seat surface 6 and the fuel injection valve 1 is closed.
  • FIG. 2 shows an enlarged schematic representation of a valve seat surface 6 facing valve needle end as a section II - V of FIG. 1 according to the prior art.
  • the pin-shaped massive valve needle shaft 45 is placed centrally in the region of the valve longitudinal axis 40 on the spherical valve closing body 4.
  • valve needle shaft 45 and valve closing body 4 Connection of valve needle shaft 45 and valve closing body 4 is the
  • Valve closing body 4 only to the flat end of the valve needle shaft 45th pressed down, while subsequently by means of laser welding a circumferential deep weld or more distributed over the circumference welds around the central contact area around are generated.
  • valve needle shaft 45 and valve closing body 4 In order to achieve good concentricity of the valve needle 3 and an exact alignment of valve needle shaft 45 and valve closing body 4 to each other, the production of the fixed connection between the two components is relatively complex. Either the two components 4, 45 must be separately driven during welding, with an exact alignment of the rotational speeds of the valve needle shaft 45 and valve closing body 4 is required to avoid cracks during welding and subsequent cooling. Or alternatively, the laser optics must be moved during the welding process to the stationary components valve needle shaft 45 and valve closing body 4, which means a particularly high and costly effort for the welding system.
  • the object of the invention is therefore to simplify one in the production
  • valve needle 3 for a valve which has a safe and reliable durable connection area with a weld seam without seam incidence and thereby meets all the requirements for concentricity and component alignment.
  • the object is achieved in that a contact area of pin-shaped massive valve needle shaft 45 and spherical valve closing body 4 is located radially outside the valve longitudinal axis 40 and annularly rotates.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a valve needle 3 according to the invention in a detail representation comparable to FIG.
  • the valve closing body 4 facing the lower end of the
  • Ventilnadelschafts 45 starting from the lower end face on a blind hole 50, which serves as a center hole.
  • the blind hole 50 runs to
  • Valve-closing body 4 out in a truncated cone region 51, to the spherical valve closing body 4 is applied for improved ball centering.
  • the contact of the valve closing member 4 on the valve needle shaft 45 is thus at the truncated cone portion 51 largely linear and annular before.
  • Figure 4 shows a second inventive embodiment of a valve needle 3 in a comparable with Figure 2 cutout view.
  • the valve closing body 4 facing the lower end of the
  • Valve needle shaft 45 starting from the lower end face on a recess in the form of a Kugelkalotten Schemes 52, which also serves as a centering. At the Kugelkalotten Scheme 52 of the spherical valve closing body 4 is applied for improved ball centering.
  • Kugelkalotten Schemes 52 is slightly smaller than the diameter of the spherical valve closing body 4, to ensure that the contact of the valve closing body 4 is always present at the outer edge Kugelkalotten Schemes 52 of the valve needle shaft 45.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of a valve needle 3 according to the invention in a detail representation comparable to FIG. In this embodiment, the valve closing body 4 facing the lower end of the
  • Valve needle shaft 45 starting from the lower end face on a cone portion 53 which serves to center the valve closing body 4. To the cone portion 53 of the spherical valve closing body 4 is applied for improved ball centering. The contact of the valve closing body 4 on the valve needle shaft 45 is thus at the cone portion 53 largely linear and annular before.
  • the spherical valve closing body 4 on its valve needle shaft 45 facing away from the lower side with a
  • Coating e.g. a DLC coating (diamond-like carbon) be provided.
  • FIGS. 3 to 5 The illustration of the connecting regions of the valve needle 3 in FIGS. 3 to 5 is only schematic and not exact to scale.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders exakt ausgerichtete Ventilnadel (3) vorliegt. Das Brennstoffeinspritzventil (1) umfasst einen erregbaren Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an dem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und Abspritzöffnungen (7), die stromabwärts der Ventilsitzfläche (6) ausgebildet sind. Der Ventilschließkörper (4) ist kugelförmig ausgebildet und als Teil einer entlang einer Ventillängsachse (40) axial bewegbaren Ventilnadel (3) mit einem stiftförmigen massiven Ventilnadelschaft (45) fest verbunden. Ein Berührbereich von Ventilnadelschaft (45) und Ventilschließkörper (4) liegt radial außerhalb der Ventillängsachse (40) und läuft ringförmig um. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine.

Description

Beschreibung
Titel
Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Ventil zum Zumessen eines Fluids,
insbesondere einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
In der Figur 1 ist ein bekanntes Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils gezeigt. Ein solches Ventil ist beispielsweise aus der DE 10 2010 038 437 Al bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum von Brennkraftmaschinen. Das Ventil besitzt einen Elektromagneten als erregbaren Aktuator zur Betätigung eines
Ventilschließkörpers, der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper ausgebildeten Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet, und wenigstens eine
Abspritzöffnung, die stromabwärts der Ventilsitzfläche ausgebildet ist. Der Ventilschließkörper ist kugelförmig ausgebildet und als Teil einer entlang einer Ventillängsachse axial bewegbaren Ventilnadel mit einem stiftförmigen massiven
Ventilnadelschaft an seinem Kugelpol fest verbunden.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Ventil zum Zumessen eines Fluids mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich durch eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit aus. Erfindungsgemäß liegt ein Berührbereich eines stiftförmigen massiven Ventilnadelschafts und eines kugelförmigen
Ventilschließkörpers einer Ventilnadel radial außerhalb der Ventillängsachse und läuft ringförmig um. Der kugelförmige Ventilschließkörper berührt den
Ventilnadelschaft nicht mehr mit seinem Kugelpol, sondern an einem radial weiter außen liegenden Berührkreis. Der kugelförmige Ventilschließkörper wird gegenüber dem Ventilnadelschaft zentriert. In vorteilhafter Weise kann die Drehung des Ventilnadelschafts während des Schweißprozesses bei entsprechender
Anpresskraft mittels Reibung übertragen werden. Dies führt zu einem besseren Rundlauf der beiden verschweißten Bauteile und wirkt sich positiv auf Funktion und Verschleißverhalten aus, vor allen Dingen zwischen Ventilschließkörper und
Ventilsitz. Insgesamt kann eine vereinfachte Anlagentechnik zur Herstellung der festen Verbindung verwendet werden; zudem ist ein sehr stabiler Schweißprozess garantiert, bei dem die Neigung zu Schweißspritzern minimiert ist, die Rissneigung reduziert ist und eine axiale Positionsempfindlichkeit behoben ist. Die
erfindungsgemäßen Designvarianten ermöglichen das Verschweißen mittels einer
Wärmeleit-Schweißnaht, die folgende Vorteile gegenüber einer Tiefschweißnaht hat:
- deutlich geringere Neigung zu Schweißspritzern,
- geringerer Verzug, der zu einem besseren Rundlauf von Ventilschließkörper zu Ventilnadelschaft im verschweißten Zustand führt,
- höhere Festigkeit aufgrund des größeren Anbindequerschnitts, wodurch die Gefahr eines Nahteinfalls vermieden ist,
- geringere Rissneigung in der Schweißnaht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der kugelförmige Ventilschließkörper auf seiner dem Ventilnadelschaft abgewandten unteren Seite mit einer Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung erfolgt in idealer Weise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, wie DLC (diamond-like carbon). Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil in einer bekannten Ausgestaltung mit einem an einem Ventilnadelschaft einer Ventilnadel befestigten kugelförmigen Ventilschließkörper,
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Ventilnadelendes als Ausschnitt II - V von Fig. 1 gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung,
Fig. 4 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung und
Fig. 5 ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel in einer mit Fig. 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in Figur 1 dargestelltes bekanntes Beispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Allgemein ist die Erfindung anwendbar bei Ventilen zum Zumessen eines Fluids.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine entlang einer Ventillängsachse 40 axial bewegliche Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 4 in
Wirkverbindung, der mit einer an einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten
Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ventilsitzkörper 5 und
Düsenkörper 2 können auch einteilig ausgeführt sein. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über wenigstens eine
Abspritzöffnung 7 verfügt, typischerweise aber wenigstens zwei Abspritzöffnungen 7 aufweist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist jedoch idealerweise als Mehrloch- Einspritzventil ausgeführt und hat deshalb zwischen vier und dreißig
Abspritzöffnungen 7. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen ein Ventilgehäuse 9 abgedichtet. Als Antrieb dient z.B. ein elektromagnetischer Kreis, der eine Magnetspule 10 als Aktuator umfasst, die in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt ist, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und das Ventilgehäuse 9 sind durch eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann. Alternativ sind auch piezoelektrische oder magnetostriktive Aktuatoren verwendbar.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche z.B.
scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte
Einstellscheibe 15. Auf der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der
Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Einstellhülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und an einem Führungskörper 41 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das
Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffverteilerleitung und durch eine weitere Dichtung 36 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf abgedichtet. Auf der stromabwärtigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher über eine Schweißnaht 35 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 verbunden ist.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der
Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, dass der
Ventilschließkörper 4 an der Ventilsitzfläche 6 in dichtender Anlage gehalten wird.
Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab, und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnungen 7 abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines der Ventilsitzfläche 6 zugewandten Ventilnadelendes als Ausschnitt II - V von Fig. 1 gemäß dem Stand der Technik. Bei einer solchen bekannten Ventilnadel 3 wird der stiftförmige massive Ventilnadelschaft 45 mittig im Bereich der Ventillängsachse 40 auf den kugelförmigen Ventilschließkörper 4 aufgesetzt. Zur Herstellung der festen
Verbindung von Ventilnadelschaft 45 und Ventilschließkörper 4 wird der
Ventilschließkörper 4 erst an die ebene Stirnseite des Ventilnadelschafts 45 angedrückt, während nachfolgend mittels Laserschweißen eine umlaufende Tiefschweißnaht oder mehrere über den Umfang verteilte Schweißpunkte um den mittleren Berührbereich herum erzeugt werden.
Um gute Rundlaufeigenschaften der Ventilnadel 3 und eine exakte Ausrichtung von Ventilnadelschaft 45 und Ventilschließkörper 4 zueinander zu erreichen, ist die Herstellung der festen Verbindung zwischen beiden Bauteilen relativ aufwändig. Entweder müssen nämlich die beiden Bauteile 4, 45 beim Verschweißen separat angetrieben werden, wobei eine exakte Angleichung der Drehgeschwindigkeiten von Ventilnadelschaft 45 und Ventilschließkörper 4 erforderlich ist, um Risse während des Schweißens und nachfolgenden Abkühlens zu vermeiden. Oder alternativ muss die Laseroptik während des Schweißprozesses um die fest stehenden Bauteile Ventilnadelschaft 45 und Ventilschließkörper 4 bewegt werden, was einen besonders hohen und kostspieligen Aufwand für die Schweißanlage bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine in der Herstellung vereinfachte
Ventilnadel 3 für ein Ventil bereitzustellen, die einen sicheren und zuverlässig haltbaren Verbindungsbereich mit einer Schweißnaht ohne Nahteinfall aufweist und dabei alle Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeit und die Bauteilausrichtung erfüllt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Berührbereich von stiftförmigem massiven Ventilnadelschaft 45 und kugelförmigem Ventilschließkörper 4 radial außerhalb der Ventillängsachse 40 liegt und ringförmig umläuft.
Figur 3 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel 3 in einer mit Figur 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung. Bei dieser Ausführung weist das dem Ventilschließkörper 4 zugewandte untere Ende des
Ventilnadelschafts 45 von der unteren Stirnfläche ausgehend eine Sacklochbohrung 50 auf, die als Zentrierbohrung dient. Die Sacklochbohrung 50 läuft zum
Ventilschließkörper 4 hin in einem Kegelstumpfbereich 51 aus, an den der kugelförmige Ventilschließkörper 4 zur verbesserten Kugelzentrierung angelegt wird. Die Berührung des Ventilschließkörpers 4 am Ventilnadelschaft 45 liegt also an dessen Kegelstumpfbereich 51 weitgehend linien- und ringförmig vor.
Figur 4 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel 3 in einer mit Figur 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung. Bei dieser Ausführung weist das dem Ventilschließkörper 4 zugewandte untere Ende des
Ventilnadelschafts 45 von der unteren Stirnfläche ausgehend eine Ausnehmung in Form eines Kugelkalottenbereichs 52 auf, der ebenfalls als Zentrierhilfe dient. An den Kugelkalottenbereich 52 wird der kugelförmige Ventilschließkörper 4 zur verbesserten Kugelzentrierung angelegt. Der Durchmesser des
Kugelkalottenbereichs 52 ist dabei geringfügig kleiner als der Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers 4, um sicherzustellen, dass die Berührung des Ventilschließkörpers 4 immer am äußeren Rand Kugelkalottenbereichs 52 des Ventilnadelschafts 45 vorliegt.
Figur 5 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilnadel 3 in einer mit Figur 2 vergleichbaren Ausschnittdarstellung. Bei dieser Ausführung weist das dem Ventilschließkörper 4 zugewandte untere Ende des
Ventilnadelschafts 45 von der unteren Stirnfläche ausgehend einen Kegelbereich 53 auf, der der Zentrierung des Ventilschließkörpers 4 dient. An den Kegelbereich 53 wird der kugelförmige Ventilschließkörper 4 zur verbesserten Kugelzentrierung angelegt. Die Berührung des Ventilschließkörpers 4 am Ventilnadelschaft 45 liegt also an dessen Kegelbereich 53 weitgehend linien- und ringförmig vor.
In allen Ausführungsbeispielen kann der kugelförmige Ventilschließkörper 4 auf seiner dem Ventilnadelschaft 45 abgewandten unteren Seite mit einer
Beschichtung, z.B. einer DLC-Beschichtung (diamond-like carbon) versehen sein.
Die Darstellung der Verbindungsbereiche der Ventilnadel 3 in den Figuren 3 bis 5 ist nur schematisch und nicht exakt maßstäblich.

Claims

Ansprüche
1. Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum, für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem erregbaren
Aktuator (10) zur Betätigung eines Ventilschließkörpers (4), der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildeten Ventilsitzfläche (6) einen Dichtsitz bildet, und wenigstens einer Abspritzöffnung (7), die stromabwärts der
Ventilsitzfläche (6) ausgebildet ist, wobei der Ventilschließkörper (4) kugelförmig ausgebildet ist und als Teil einer entlang einer Ventillängsachse (40) axial bewegbaren Ventilnadel (3) mit einem stiftförmigen massiven Ventilnadelschaft (45) fest verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Berührbereich von Ventilnadelschaft (45) und Ventilschließkörper (4) radial außerhalb der Ventillängsachse (40) liegt und ringförmig umläuft.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilschließkörper (4) durch seine weitgehend linienförmige Berührung am Ventilnadelschaft (45) zentriert zu diesem anlegbar und befestigbar ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem Ventilschließkörper (4) zugewandte untere Stirnfläche des
Ventilnadelschafts (45) einen Kegelbereich (53) aufweist, an den der
Ventilschließkörper (4) anlegbar ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die dem Ventilschließkörper (4) zugewandte untere Stirnfläche des
Ventilnadelschafts (45) eine als Zentrierbohrung dienende Sacklochbohrung (50) aufweist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sacklochbohrung (50) zum Ventilschließkörper (4) hin in einem
Kegelstumpfbereich (51) ausläuft, an den der kugelförmige Ventilschließkörper (4) anlegbar ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem Ventilschließkörper (4) zugewandte untere Stirnfläche des
Ventilnadelschafts (45) eine Ausnehmung in Form eines Kugelkalottenbereichs (52) aufweist, an den der Ventilschließkörper (4) anlegbar ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des Kugelkalottenbereichs (52) geringfügig kleiner als der Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers (4) ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der kugelförmige Ventilschließkörper (4) auf seiner dem Ventilnadelschaft (45) abgewandten unteren Seite mit einer Beschichtung versehen ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, wie DLC (diamond- like carbon) erfolgt.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die feste Verbindung von Ventilnadelschaft (45) und Ventilschließkörper (4) mittels Verschweißen durch das Anbringen einer Wärmeleit-Schweißnaht herstellbar ist.
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