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EP0612375B1 - Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares ventil und verfahren zur herstellung - Google Patents

Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares ventil und verfahren zur herstellung Download PDF

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Publication number
EP0612375B1
EP0612375B1 EP93918902A EP93918902A EP0612375B1 EP 0612375 B1 EP0612375 B1 EP 0612375B1 EP 93918902 A EP93918902 A EP 93918902A EP 93918902 A EP93918902 A EP 93918902A EP 0612375 B1 EP0612375 B1 EP 0612375B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
section
armature
needle
closing element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP93918902A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0612375A1 (de
Inventor
Peter Romann
Ferdinand Reiter
Martin Maier
Thomas Naeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
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
Publication of EP0612375A1 publication Critical patent/EP0612375A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0612375B1 publication Critical patent/EP0612375B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors 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
    • F02M51/0671—Injectors 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
    • F02M51/0682—Injectors 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 the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8046—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the manufacture involving injection moulding, e.g. of plastic or metal

Definitions

  • the invention is based on a valve needle for an electromagnetically actuated valve and on a method for producing a valve needle according to the preamble of claim 1 and claim 4.
  • a valve needle for an electromagnetically actuated valve which consists of an armature section, a valve closing member section and a valve sleeve section connecting the armature section to the valve closing member section.
  • the armature section is made as one part with the valve sleeve section by means of a metal injection molding process, while the valve closing member section is connected to the valve sleeve section by means of a clamp connection or a welded connection.
  • valve needle To produce the valve needle, two operations are required, which lead to a relatively complex and expensive manufacture of the valve needle.
  • valve needle which is manufactured by machining methods as a part with an armature section, a valve sleeve section and a valve closing member section.
  • valve needle according to the invention with the features of claim 1 and the method according to the invention with the features of claim 4 have the advantage that such a valve needle can be produced in a simple and inexpensive manner.
  • the composition of the metal powder used can easily be matched to optimal magnetic properties of the armature section.
  • valve sleeve section tapers in the direction of the valve closing member section, starting from the anchor section.
  • valve sleeve section which extend in the direction of the valve longitudinal axis, so that the flow through the longitudinal opening of the valve sleeve section is not impeded.
  • the molded part is hot isostatically pressed after sintering, so that a particularly dense structure of the valve needle results.
  • FIG. 1 shows a fuel injector with a 2 shows a valve needle known in its two-part form
  • FIG. 3 shows a valve needle according to the present invention
  • FIG. 4 shows a manufacturing method of a valve needle according to the invention.
  • the electromagnetically actuated valve for example shown in FIG. 1, in the form of an injection valve for fuel injection systems of mixed-compression spark-ignition internal combustion engines has a core 2, which is surrounded by a magnet coil 1 and serves as a fuel inlet connector.
  • the magnet coil 1 with a coil body 3 is e.g. provided with a plastic extrusion 5, wherein at the same time an electrical connector 6 is also molded.
  • a tubular, metallic intermediate part 12 is tightly connected, for example by welding, concentrically to a longitudinal valve axis 11 and overlaps the core end 10 partially axially with an upper cylinder section 14.
  • the coil former 3 partially overlaps the core 2 and the upper cylinder section 14 of the intermediate part 12.
  • the intermediate part 12 is provided at its end facing away from the core 2 with a lower cylinder section 18 which overlaps a tubular nozzle carrier 19 and is tightly connected thereto, for example by welding .
  • a cylindrical valve seat body 21 is tightly mounted by welding in a through bore 20 running concentrically to the valve longitudinal axis 11.
  • the valve seat body 21 has a fixed valve seat 22 facing the magnet coil 1, downstream of it For example, two spray openings 23 are formed in the valve seat body 21. Downstream of the spray openings 23, the valve seat body 21 has a treatment bore 24 which widens in the shape of a truncated cone in the flow direction.
  • a tubular adjusting bushing 27 is pressed into a stepped flow bore 25 of the core 2 that runs concentrically to the valve longitudinal axis 11 in order to adjust the spring force of a return spring 26.
  • the return spring 26 rests with one end on a lower end face 28 of the adjusting bushing 27 facing the valve seat body 21.
  • the press-in depth of the adjusting bushing 27 into the flow bore 25 of the core 2 determines the spring force of the return spring 26 and thus also influences the dynamic fuel quantity emitted during the opening and closing stroke of the valve.
  • the return spring 26 With its end facing away from the adjusting bush 27, the return spring 26 is supported on a holding shoulder 30 of a tubular, e.g. from actuating part 32 arranged concentrically to valve longitudinal axis 11.
  • the actuating part 32 has a longitudinal opening 34 which, facing the core 2, merges into the holding shoulder 30.
  • a valve needle 58 which partially deviates from that shown in FIG. 1, is shown in FIG.
  • the tubular actuating part 32 consists of a tubular armature section 36, which faces the core 2 and cooperates with the core 2 and the magnetic coil 1, and a tubular valve sleeve section 38 which faces the valve seat body 21. Near its end 39, which faces away from the armature section 35, is in the longitudinal opening 34 of the actuating part 32 a bottom 40 is formed.
  • the bottom 40 divides the longitudinal opening 34 of the actuating part 32 into a blind-shaped flow section 42 facing the core 2, which forms an extension of the flow bore 25 of the core 2, and one in comparison to the flow section 42 has only a small axial extent blind hole section 44.
  • the actuating part 32 is connected to an eg spherical valve closing member section 46 by means of a welded connection 48.
  • the valve sleeve section 38 of the actuating part 32 has at its end 39 facing away from the holding shoulder 30 an end-side, for example dome-shaped contact surface 49 generally a smaller diameter than the armature section 36.
  • The, for example, spherical valve closing member section 46 has, for example, four flattened areas 50 on its circumference, which facilitate the flow of fuel in the direction of the valve seat 22 of the valve seat body 21.
  • a cavity 52 is formed, in which the welding spatter formed during the production of the welded connection 48, for example by means of laser welding, accumulates. These weld spatter cannot escape from the cavity 52 and reach the valve seat 22, for example, so that the function of the valve is not disturbed.
  • a plurality of through openings 56 are provided which pass through the wall of the valve sleeve section 38. These through openings 56 allow the fuel to flow through the flow bore 25 of the core 2 and the longitudinal opening 34 of the actuating part 32 in the direction of the valve seat 22 of the valve seat body 21.
  • the actuating part 32 consisting of the armature section 36 and the valve sleeve section 38 and also the valve closing member section 46 of the valve needle 58 are injection molded and then Sintered.
  • FIG. 4 shows the inventive method for producing a valve needle in a simplified manner.
  • the process which is also known as metal injection molding (MIM), comprises the production of molded parts from a metal powder with a binder, for example a plastic binder, for example on conventional plastic injection molding machines, and the subsequent removal of the binder and sintering of the remaining metal powder structure.
  • MIM metal injection molding
  • the composition of the metal powder can be matched in a simple manner to optimal magnetic properties of the actuating part 32 consisting of the armature section 36 and valve sleeve section 38 or the valve closing member section 46.
  • the metal powder 61 is mixed with the plastic used as the binder 62 in a mixing device 63 and homogenized. This mixture is now processed into granules in a granulating device 64 and further processed in a manner known per se into a molded part 66 by means of a plastic injection molding machine 65. The components of the plastic binary 62 are then removed from the injection-molded part 66 by thermal methods, for example under the influence of protective gas. The remaining material structure of the molded part 66 now consists of approximately 60 percent by volume of metal.
  • the molded part is sintered, for example, under the influence of protective gas in a sintering device 68.
  • the sintering process can also be carried out under the influence of hydrogen or in a vacuum.
  • the molded part 66 can then be densified by hot isostatic pressing in order to reduce the proportion of pores in the structure of the actuating part 32 or the valve needle 58 to approximately 1%.
  • the magnetic coil 1 is at least partially surrounded by at least one guide element 81, for example in the form of a bracket, which serves as a ferromagnetic element and which bears at one end on the core 2 and at the other end on the nozzle carrier 19 and with these e.g. is connected by welding or soldering.
  • a part of the valve is enclosed by a plastic sheath 83, which extends from the core 2 in the axial direction over the magnetic coil 1 with connector 6 and the at least one guide element 81.
  • the actuating part 32 according to FIG. 2 is designed such that the valve sleeve section 38 tapers from the armature section 36 in the direction of the valve closing member section 46 in the shape of a truncated cone.
  • This conical shape of the valve sleeve section 38 facilitates the demolding of the actuating part 32 from the tools used for its manufacture, for example from a form of the plastic injection molding machine 65 or the sintering device 68.
  • the longitudinal opening 34 of the actuating part 32 there are, for example, four recesses extending in the direction of the valve longitudinal axis 11 85 trained, which allow the weight of the valve needle 58 to be reduced without compromising its mechanical strength.
  • valve needle 58 In the exemplary embodiment of a valve needle 58 according to the invention according to FIG. 3, armature section 36, valve sleeve section 38 and valve closing member section 46 are produced as one part according to the MIM method described above.
  • the longitudinal opening 34 advantageously extends into the valve closing member section 46. Welded connections are not present in the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the new valve needle with an injection molded section and subsequent sintering, consisting of armature section 36 and valve sleeve section 38 existing actuating part 32 and with the valve closing glide section 46, which is also manufactured at the same time, has the advantage of very simple and inexpensive production, in which the welding operation between the armature section 36 and the valve sleeve section 38 and between the valve sleeve section 38 and the valve closing member section 46 is eliminated.

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Abstract

Bei bekannten elektromagnetisch betätigbaren Ventilen besteht die Ventilnadel aus einem rohrförmigen Ankerabschnitt, einem rohrförmigen Ventilhülsenabschnitt und einem Ventilschließgliedabschnitt. Der Ankerabschnitt wird mit dem einen Ende des Ventilhülsenabschnittes mittels einer ersten Schweißverbindung und der Ventilschließgliedabschnitt mit dem anderen Ende des Ventilhülsenabschnittes mittels einer zweiten Schweißverbindung verbunden. Dieses Herstellverfahren ist aufgrund der erforderlichen zwei Schweißarbeitsgänge relativ aufwendig und teuer. Bei der neuen Ventilnadel (58) wird ein aus einem Ankerabschnitt (36) und einem Ventilhülsenabschnitt (38) bestehendes rohrförmiges Betätigungsteil (32) durch Spritzgießen und anschließendes Sintern nach dem Metal-Injection-Molding-Verfahren hergestellt. Anschließend wird das Betätigungsteil (32) mittels einer Schweißverbindung (48) mit einem Ventilschließgliedabschnitt (46) verbunden, so daß sich die Ventilnadel (58) auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellen läßt. Die Ventilnadel eignet sich besonders für Einspritzventile für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bzw. von einem Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel nach der Gattung des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 4. Aus Patent Abstracts of Japan, Band 14, Nr. 49(M-927), 29. Januar 1990 und JP-A-1-277677 ist eine Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, die aus einem Ankerabschnitt, einem Ventilschließgliedabschnitt und einem den Ankerabschnitt mit dem Ventilschließgliedabschnitt verbindenden Ventilhülsenabschnitt besteht. Der Ankerabschnitt ist mit dem Ventilhülsenabschnitt mittels eines Metal-Injection-Molding-verfahrens als ein Teil hergestellt, während der Ventilschließgliedabschnitt mit dem Ventilhülsenabschnitt mittels einer Klemmverbindung oder einer Schweißverbindung verbunden ist. Zur Herstellung der Ventilnadel sind also zwei Arbeitsgänge erforderlich, die zu einer relativ aufwendigen und teuren Fertigung der Ventilnadel führen. Zudem besteht die Gefahr, daß beim Herstellen der Schweißverbindung zwischen dem ventilschließgliedabschnitt und dem Ventilhülsenabschnitt Schweißspritzer entstehen, die sich an der inneren Wandung des Ventilhülsenabschnittes ablagern und die Funktion des Ventils beeinträchtigen.
  • Bekannt ist aus der US-A-4 197 996, die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine Ventilnadel, die durch spanabtragende Verfahren als ein Teil mit einem Ankerabschnitt, einem Ventilhülsenabschnitt und einem Ventilschließgliedabschnitt hergestellt ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Ventilnadel mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 4 haben demgegenüber den Vorteil, daß eine solche Ventilnadel auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar ist. Die Zusammensetzung des verwendeten Metallpulvers kann dabei einfach auf optimale magnetische Eigenschaften des Ankerabschnittes abgestimmt werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ventilnadel und des im Anspruch 4 angegebenen Verfahrens möglich.
  • Für eine gute Entformung aus den bei der Herstellung verwendeten Formwerkzeugen ist es vorteilhaft, wenn sich der Ventilhülsenabschnitt ausgehend von dem Ankerabschnitt in Richtung des Ventilschließgliedabschnittes verjüngt.
  • Zur Reduzierung des Gewichtes der Ventilnadel ist es vorteilhaft, wenn in der Wandung der Längsöffnung des Ventilhülsenabschnittes Ausnehmungen ausgebildet sind, die sich in Richtung zu der Ventillängsachse erstrecken, so daß die Strömung durch die Längsöffnung des Ventilhülsenabschnittes nicht behindert wird.
  • Von Vorteil ist es, wenn als Bindemittel ein Kunststoffbindemittel verwendet wird und, wenn dieses Bindemittel durch eine thermische Behandlung des Formteils aus diesem Formteil entfernt wird. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Herstellung eines die Ventilnadel bildenden Formteiles ermöglicht, das bereits eine hohe Gefügedichte aufweist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Formteil nach dem Sintern heißisostatisch gepreßt wird, so daß sich ein besonders dichtes Gefüge der Ventilnadel ergibt.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einer bekannten Ventilnadel Figur 2 eine in ihre zweiteiligen Form bekannte Ventilnadel, Figur 3 eine Ventilnadel gemäß der vorliegenden Erfindung, Figur 4 ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren einer Ventilnadel.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das in der Figur 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnetspule 1 umgebenen, als Brennstoffeinlaßstutzen dienenden Kern 2. Die Magnetspule 1 mit einem Spulenkörper 3 ist z.B. mit einer Kunststoffumspritzung 5 versehen, wobei zugleich ein elektrischer Anschlußstecker 6 mitangespritzt ist.
  • Mit einem unteren Kernende 10 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 11 dicht ein rohrförmiges, metallenes Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und übergreift dabei mit einem oberen Zylinderabschnitt 14 das Kernende 10 teilweise axial. Der Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und den oberen Zylinderabschnitt 14 des Zwischenteils 12. Das Zwischenteil 12 ist an seinem dem Kern 2 abgewandten Ende mit einem unteren Zylinderabschnitt 18 versehen, der einen rohrförmigen Düsenträger 19 übergreift und mit diesem beispielsweise durch Schweißen dicht verbunden ist. In das stromabwärts liegende Ende des Düsenträgers 19 ist in einer konzentrisch zu der Ventillängsachse 11 verlaufenden Durchgangsbohrung 20 ein zylinderförmiger Ventilsitzkörper 21 durch Schweißen dicht montiert. Der Ventilsitzkörper 21 weist der Magnetspule 1 zugewandt einen festen Ventilsitz 22 auf, stromabwärts dessen im Ventilsitzkörper 21 z.B. zwei Abspritzöffnungen 23 ausgebildet sind. Stromabwärts der Abspritzöffnungen 23 hat der Ventilsitzkörper 21 eine sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig erweiternde Aufbereitungsbohrung 24.
  • In eine konzentrisch zu der Ventillängsachse 11 verlaufende abgestufte Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 ist zur Einstellung der Federkraft einer Rückstellfeder 26 eine rohrförmige Einstellbuchse 27 eingepreßt. Die Rückstellfeder 26 liegt mit ihrem einen Ende an einer dem Ventilsitzkörper 21 zugewandten unteren Stirnseite 28 der Einstellbuchse 27 an. Die Einpreßtiefe der Einstellbuchse 27 in die Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 bestimmt die Federkraft der Rückstellfeder 26 und beeinflußt damit auch die dynamische, während des Öffnungs- und des Schließhubes des Ventils abgegebene Brennstoffmenge. Mit ihrem der Einstellbuchse 27 abgewandten Ende stützt sich die Rückstellfeder 26 an einem Halteabsatz 30 eines rohrförmigen, z.B. konzentrisch zu der Ventillängsachse 11 angeordneten Betätigungsteiles 32 ab. Das Betätigungsteil 32 weist eine Längsöffnung 34 auf, die dem Kern 2 zugewandt in den Halteabsatz 30 übergeht.
  • Eine Ventilnadel 58, die von der in der Figur 1 dargetellten teilweise abweicht, ist in Figur 2 gezeigt.
  • Das rohrförmige Betätigungsteil 32 besteht aus einem rohrförmig ausgebildeten, dem Kern 2 zugewandten und mit dem Kern 2 sowie der Magnetspule 1 zusammenwirkenden Ankerabschnitt 36 und einem sich dem Ventilsitzkörper 21 zugewandt erstreckenden rohrförmigen Ventilhülsenabschnitt 38. Nahe ihres dem Ankerabschnitt 35 abgewandten Endes 39 ist in der Längsöffnung 34 des Betätigungsteils 32 ein Boden 40 ausgebildet. Der Boden 40 unterteilt die Längsöffnung 34 des Betätigungsteils 32 in einen dem Kern 2 zugewandten, eine Verlängerung der Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 bildenden sacklochförmigen Strömungsabschnitt 42 sowie einen im Vergleich zu dem Strömungsabschnitt 42 nur eine geringe axiale Erstreckung aufweisenden Sacklochabschnitt 44. An dem Ende 39 des Ventilhülsenabschnittes 38 ist das Betätigungsteil 32 mit einem z.B. kugelförmigen Ventilschließgliedabschnitt 46 mittels einer Schweißverbindung 48 verbunden. Um eine möglichst gute Verbindung und eine exakte Zentrierung des kugelförmigen Ventilschließgliedabschnittes 46 gegenüber dem Betätigungsteil 32 zu erzielen, hat der Ventilhülsenabschnitt 38 des Betätigungsteiles 32 an seinem Ende 39 dem Halteabsatz 30 abgewandt eine stirnseitige, z.B. kalottenförmig ausgebildete Anlagefläche 49. Ventilhülsenabschnitt 38 und Ventilschließgliedabschnitt 46 haben in der Regel einen geringeren Durchmesser als der Ankerabschnitt 36. Der beispielsweise kugelförmige Ventilschließgliedabschnitt 46 weist an seinem Umfang z.B. vier Abflachungen 50 auf, die das Strömen des Brennstoffs in Richtung des Ventilsitzes 22 des Ventilsitzkörpers 21 erleichtern. Zwischen dem Boden 40 des Sacklochabschnittes 44 und dem Ventilschließgliedabschnitt 46 ist ein Hohlraum 52 gebildet, in dem sich die bei der Herstellung der Schweißverbindung 48 z.B. mittels Laserschweißen entstehenden Schweißspritzer ansammeln. Diese Schweißspritzer können aus dem Hohlraum 52 nicht austreten und z.B. zu dem Ventilsitz 22 gelangen, so daß die Funktion des Ventils nicht gestört wird.
  • In Richtung der Ventillängsachse 11 zwischen dem Ankerabschnitt 36 und dem Boden 40 des Betätigungsteils 32 ist eine Mehrzahl von durch die Wandung des Ventilhülsenabschnittes 38 hindurchgehenden Durchgangsöffnungen 56 vorgesehen. Diese Durchgangsöffnungen 56 ermöglichen ein Strömen des Brennstoffs durch die Strömungsbohrung 25 des Kerns 2 und die Längsöffnung 34 des Betätigungsteils 32 in Richtung des Ventilsitzes 22 des Ventilsitzkörpers 21.
  • Das aus dem Ankerabschnitt 36 und dem Ventilhülsenabschnitt 38 bestehende Betätigungsteil 32 und auch der Ventilschließgliedabschnitt 46 der Ventilnadel 58 sind durch Spritzgießen und anschließendes Sintern hergestellt. Die Figur 4 zeigt in vereinfachter Art und Weise das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Ventilnadel. Das auch als Metal-Injection-Molding (MIM) bezeichnete Verfahren umfaßt die Herstellung von Formteilen aus einem Metallpulver mit einem Bindemittel, z.B. einem Kunststoffbinäemittel beispielsweise auf konventionellen Kunststoffspritzgießmaschinen und das nachfolgende Entfernen des Bindemittels und Sintern des verbleibenden Metallpulvergerüstes. Die Zusammensetzung des Metallpulvers kann dabei auf einfache Weise auf optimale magnetische Eigenschaften des aus Ankerabschnitt 36 und Ventilhülsenabschnitt 38 bestehenden Betätigungsteils 32 oder des Ventilschließgliedabschnittes 46 abgestimmt werden. Schwefel und/oder Kohlenstoff in dem Metallpulver können vermieden werden. Zunächst wird das Metallpulver 61 mit dem als Bindemittel 62 verwendeten Kunststoff in einer Mischvorrichtung 63 gemischt und homogenisiert. Dieses Gemisch wird nun in einer Granuliervorrichtung 64 zu einem Granulat aufbereitet und in an sich bekannter Art und Weise mittels einer Kunststoffspritzgießmaschine 65 zu einem Formteil 66 weiterverarbeitet. Aus dem spritzgegossenen Formteil 66 werden anschließend die Bestandteile des Kunststoffbinäemittels 62 durch thermische Verfahren beispielsweise unter Schutzgaseinfluß entfernt. Das verbleibende Materialgerüst des Formteils 66 besteht nun zu ca. 60 Volumenprozent aus Metall. Um die Dichte des Formteils 66 zu erhöhen, wird das Formteil beispielsweise unter Schutzgaseinfluß in einer Sintervorrichtung 68 gesintert. Der Sintervorgang kann aber auch unter Wasserstoffeinfluß oder in einem Vakuum vorgenommen werden. Bei Bedarf kann das Formteil 66 dann durch heißisostatisches Pressen nachverdichtet werden, um den Anteil der Poren im Gefüge des Betätigungsteils 32 bzw. der Ventilnadel 58 auf etwa 1 % zu reduzieren.
  • Die Magnetspule 1 ist von wenigstens einem, beispielsweise als Bügel ausgebildeten, als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 81 wenigstens teilweise umgeben, das mit seinem einen Ende an dem Kern 2 und mit seinem anderen Ende an dem Düsenträger 19 anliegt und mit diesen z.B. durch Schweißen oder Löten verbunden ist. Ein Teil des Ventils ist von einer Kunststoffummantelung 83 umschlossen, die sich vom Kern 2 ausgehend in axialer Richtung über die Magnetspule 1 mit Anschlußstecker 6 und das wenigstens eine Leitelement 81 erstreckt.
  • Das Betätigungsteil 32 gemäß Figur 2 ist derart ausgebildet, daß sich der Ventilhülsenabschnitt 38 ausgehend von dem Ankerabschnitt 36 in Richtung des Ventilschließgliedabschnittes 46 kegelstumpfförmig verjüngt. Diese konische Form des Ventilhülsenabschnittes 38 erleichtert die Entformung des Betätigungsteiles 32 aus den zu seiner Herstellung verwendeten Werkzeugen, z.B. aus einer Form der Kunststoffspritzgießmaschine 65 oder der Sintervorrichtung 68. In der Längsöffnung 34 des Betätigungsteils 32 sind beispielsweise vier sich in Richtung der Ventillängsachse 11 erstreckende Ausnehmungen 85 ausgebildet, die eine Verringerung des Gewichts der Ventilnadel 58 ermöglichen, ohne ihre mechanische Festigkeit zu gefährden. Zwischen jeweils zwei Ausnehmungen 85 werden auf diese Weise an der Wandung der Längsöffnung 34 des Betätigungsteils 32 in radialer Richtung nach innen weisende Stege 87 ausgeformt, die mit ihren dem Ventilschließgliedabschnitt 46 abgewandten Ende gemeinsam den Halteabsatz 30 für die Rückstellfeder 26 bilden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Ventilnadel 58 nach Figur 3 sind Ankerabschnitt 36, Ventilhülsenabschnitt 38 und Ventilschließgliedabschnitt 46 als ein Teil nach dem oben beschriebenen MIM-Verfahren hergestellt. Dabei erstreckt sich vorteilhafterweise die Längsöffnung 34 bis in den Ventilschließgliedabschnitt 46. Schweißverbindungen sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 nicht vorhanden.
  • Die neue Ventilnadel mit einem durch Spritzgießen und anschließendes Sintern hergestellten, aus Ankerabschnitt 36 und Ventilhülsenabschnitt 38 bestehenden Betätigungsteil 32 und mit dem ebenfalls zugleich gefertigten Ventilschließglidabschnitt 46 hat den Vorteil einer sehr einfachen und kostengünstigen Herstellung, bei der der Schweißarbeitsgang zwischen Ankerabschnitt 36 und Ventilhülsenabschnitt 38 und zwischen Ventilhülsenabschnitt 38 und Ventilschließgliedabschnitt 46 entfällt.

Claims (7)

  1. Ventilnadel für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, das einen Kern (2), eine Magnetspule (1) und einen festen Ventilsitz (22) hat, mit dem die aus einem Ankerabschnitt (36), einem Ventilhülsenabschnitt (38) und einem Ventilschließgliedabschnitt (46) bestehende Ventilnadel (58) zusammenwirkt, wobei der Ventilhülsenabschnitt (38) den Ankerabschnitt (36) mit dem Ventilschließgliedabschnitt (46) verbindet und eine Längsöffnung (34) sich durch den Ankerabschnitt (36) und den Ventilhülsenabschnitt (38) erstreckt sowie der Ankerabschnitt (36), der ventilhülsenabschnitt (38) und der Ventilschließgliedabschnitt (46) der Ventilnadel (58) als ein Teil hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Ankerabschnitt (36), Ventilhülsenabschnitt (38) und Ventilschließgliedabschnitt (46) der Ventilnadel (58) aus gesintertem Materialbestehen und nach dem Metal-Injection-Molding-Verfahren hergestellt sind.
  2. Ventilnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilhülsenabschnitt (38) ausgehend von dem Ankerabschnitt (36) in Richtung des Ventilschließgliedabschnittes (46) konisch verjüngt.
  3. Ventilnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Längsöffnung (34) des Ventilhülsenabschnittes (38) sich in Richtung einer Ventillängsachse (11) erstreckende Ausnehmungen (85) ausgebildet sind.
  4. Verfahren zur Herstellung einer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildeten Ventilnadel, die aus einem Ankerabschnitt (36), einem Ventilschließgliedabschnitt (46) und einem den Ankerabschnitt (36) mit dem Ventilschließgliedabschnitt (46) verbindenden Ventilhülsenabschnitt (38) besteht, wobei der Ankerabschnitt (36), der Ventilhülsenabschnitt (38) und der Ventilschließgliedabschnitt (46) als ein Teil ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Metal-Injection-Molding-Verfahren in einem ersten Verfahrensschritt ein Metallpulver (61) und ein Bindemittel (62) miteinander gemischt und homogenisiert werden, in einem zweiten Verfahrensschritt durch Spritzgießen ein aus dem Ankerabschnitt (36) dem Ventilhülsenabschnitt (38) und dem Ventilschließgliedabschnitt (46) bestehendes Formteil (66) hergestellt wird, in einem dritten Verfahrensschritt das Bindemittel (62) aus dem Formteil (66) entfernt wird und in einem vierten Verfahrensschritt das Formteil (66) gesintert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunststoff verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel durch eine thermische Behandlung des Formteils (66) aus diesem Formteil (66) entfernt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (66) nach dem Sintern heißisostatisch gepreßt wird.
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