DE102009046466A1

DE102009046466A1 - MIM 2K sleeve for injector

Info

Publication number: DE102009046466A1
Application number: DE102009046466A
Authority: DE
Inventors: Dieter Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2011-05-12
Also published as: EP2320062B1; ES2382692T3; EP2320062A1; ATE557180T1

Abstract

The injection valve comprises a valve seat support (11) having a valve seat (16), where the valve seat support is manufactured as a single component with two areas (91,92). The valve seat support is formed of a magnetic material in one area. The valve seat support is formed of a non magnetic material in another area. An independent claim is also included for a method for producing an injection valve.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil, insbesondere für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. von einem Verfahren zur Herstellung eines Einspritzventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to an injection valve, in particular for fuel injection systems of internal combustion engines in motor vehicles, according to the preamble of claim 1 and of a method for producing an injection valve according to the preamble of claim 9.

Solche Einspritzventile sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2004 058 803 A1 ein Einspritzventil mit einem Ventilsitzträger bekannt, mit einem am Ende des Ventilsitzträgers sich befindlichen; eine Ventilöffnung umschließenden Ventilsitz, mit einer im Ventilsitzträger koaxial angeordneten, axial verschiebbar geführten Ventilnadel, die an ihrem dem Ventilsitz zugekehrten Nadelende eine mit dem Ventilsitz zum Schließen und Freigeben der Ventilöffnung zusammenwirkendes Ventilschließglied trägt, mit einem Elektromagneten zur Hubbetätigung der Ventilnadel, der einen inneren, hohlzylindrischen Magnetkern, einen äußeren Magnettopf, eine dazwischenliegende, an einem Anschlussstecker angeschlossene Magnetspule und einen dem Magnetkern axial gegenüberliegenden Magnetanker aufweist, der an dem vom Ventilschließglied abgekehrten Nadelende der Ventilnadel angeordnet ist, wobei Ventilöffnung und Ventilsitz am einteiligen Ventilsitzträger selbst ausgebildet sind, wobei die axial verschiebbar Führung der Ventilnadel dem Ventilsitzträger zugewiesen ist, wobei Magnetspule und Anschlussstecker in einem kunststoffumspritzten separaten Spulenteil zusammengefasst sind.Such injectors are well known. For example, from the document DE 10 2004 058 803 A1 an injection valve with a valve seat carrier known, with a located at the end of the valve seat carrier; a valve seat enclosing a valve seat, with a valve seat carrier coaxially arranged, axially displaceably guided valve needle carrying at its valve seat facing the needle end cooperating with the valve seat for closing and releasing the valve opening valve closure member, with an electromagnet for lifting the valve needle, an inner, hollow cylindrical magnetic core, an outer magnet pot, an intermediate, connected to a connector solenoid and a magnet core axially opposite magnet armature, which is arranged on the valve closing member facing away from the needle end of the valve needle, wherein the valve opening and valve seat are formed on the one-piece valve seat carrier itself, wherein the axial slidably guide the valve needle is assigned to the valve seat carrier, wherein magnetic coil and connector are combined in a plastic-molded separate coil part.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Einspritzventil gemäß Anspruch 1 sowie den nebengeordneten Ansprüchen und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Einspritzventils gemäß Anspruch 9 sowie den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Ventilsitzträger in einem einteiligen Bauteil hergestellt ist und somit keine Verbindungsprozesse notwendig sind. Insbesondere ist keine Schweißverbindung notwendig, sodass eine Verformung aufgrund der Hitzeeinwirkung vermieden wird.The injection valve according to claim 1 and the independent claims and the inventive method for producing an injection valve according to claim 9 and the independent claims have the advantage over the prior art that the valve seat carrier is made in a one-piece component and thus no connection processes are necessary. In particular, no weld connection is necessary, so that deformation due to the effect of heat is avoided.

Zusätzlich zu diesem Vorteil wird durch die Herstellung eines einteiligen Bauteils, das im Wesentlichen aus einem magnetischen und einem unmagnetischen Material (im Folgenden auch magnetische Trennung oder magnetische Drossel genannt) besteht (im Folgenden auch 2-Komponenten-Bauteil bzw. 3-Komponenten-Bauteil genannt) eine vergleichsweise hohe magnetische Kraft zur Hubbetätigung der Ventilnadel erreicht. Weiterhin ist nur vergleichsweise geringer Bauraum für Ventilsitz, Ventilsitzträger und magnetische Trennung erforderlich. Außerdem ist ein vergleichsweise runder Lauf einer oberen zu einer unteren Nadelführung erreichbar. Insgesamt ist es erfindungsgemäß möglich, verschiedene Bereiche des Ventilsitzträgers hinsichtlich ihres Materials weitgehend optimal an ihre jeweiligen zu erfüllenden Aufgaben anzupassen und dennoch durch die einteilige Anordnung eine kostengünstige Herstellbarkeit zu gewährleisten sowie die Nachteile von Verbindungsprozessen (wie die Verringerung der Maßgenauigkeit) zu vermeiden.In addition to this advantage is by the production of a one-piece component, which consists essentially of a magnetic and a non-magnetic material (hereinafter also called magnetic separation or magnetic throttle) (hereinafter also 2-component component or 3-component component called) reaches a comparatively high magnetic force for lifting the valve needle. Furthermore, only comparatively small space for valve seat, valve seat carrier and magnetic separation is required. In addition, a relatively round run an upper to a lower needle guide is reached. Overall, it is possible according to the invention to adapt various areas of the valve seat carrier largely optimal in terms of their material to their respective tasks yet to ensure cost-effective manufacturability by the one-piece arrangement and to avoid the disadvantages of connection processes (such as the reduction of dimensional accuracy).

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger im Bereich des Ventilsitzes im Wesentlichen aus dem ersten Material gefertigt ist. Weiterhin ist der Ventilsitzträger am dem Ventilsitz axial entgegengesetzten Ende aus dem zweiten Material (magnetische Trennung) gefertigt. Dadurch ist eine vergleichsweise hohe magnetische Kraft zur Hubbetätigung der Ventilnadel bei einteiliger Bauweise von Ventilsitzträger und Ventilsitz erreichbar.According to a preferred embodiment, it is provided that the valve seat carrier is made in the region of the valve seat substantially of the first material. Furthermore, the valve seat carrier on the valve seat axially opposite end of the second material (magnetic separation) is made. As a result, a comparatively high magnetic force for lifting actuation of the valve needle in one-piece design of valve seat carrier and valve seat can be achieved.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger im Bereich des Ventilsitzes Spritzlöcher aufweist. Dadurch, dass die Spritzlöcher in den Ventilsitz eingebracht werden, ist ein Einkleben beispielsweise einer Spritzlochscheibe nicht mehr notwendig und es wird ein Fertigungsprozess eingespart.According to another preferred embodiment, it is provided that the valve seat carrier has injection holes in the region of the valve seat. Characterized in that the injection holes are introduced into the valve seat, a gluing example, a spray-orifice plate is no longer necessary and it is a manufacturing process saved.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger als MIM (Metall Injection Moulding)-Teil hergestellt ist. Dadurch ist ein erfindungsgemäßes Einspritzventil mit den genannten Vorteilen mittels bekannter Spritzgussverfahren, insbesondere MIM-Technologie, einfach und kostengünstig herstellbar. Insbesondere ist es möglich, dass die Spritzlöcher bereits bei der Formgebung des 2-K-Bauteils bzw. des 3-K-Bauteils erzeugt werden.According to another preferred embodiment, it is provided that the valve seat carrier is manufactured as a MIM (Metal Injection Molding) part. Thereby, an injection valve according to the invention with the advantages mentioned by means of known injection molding, in particular MIM technology, easy and inexpensive to produce. In particular, it is possible that the injection holes are already produced during the shaping of the 2-component component or of the 3-component component.

Gemäß zwei anderer bevorzugter Weiterbildungen ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger als MIM-Teil hergestellt ist und die Spritzlöcher nach der Formgebung in den Ventilsitz gebohrt sind oder die Spritzlöcher mittels eines Laserverfahrens bzw. mittels eines Abtragungsverfahrens gefertigt sind. Dadurch ist es möglich, dass die Spritzlöcher auch erst nach der Formgebung des Ventilsitzträgers in diesen eingebracht werden und mittels bekannter Technologien hergestellt werden.According to two other preferred developments, it is provided that the valve seat carrier is produced as an MIM part and the injection holes are drilled in the valve seat after the shaping or the injection holes are made by means of a laser process or by means of a removal process. This makes it possible that the injection holes are also introduced after the shaping of the valve seat carrier in these and manufactured by known technologies.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine der Ventilnadel zugekehrte Oberfläche des Ventilsitzträgers im Bereich des Ventilsitzes mittels eines Nitrierverfahrens oder eines Oberflächenbeschichtungsverfahrens gehärtet ist. Durch diese Härtung werden der Dichtsitz des Ventilsitzes sowie die Nadelführung des Ventilsitzes vergleichsweise erheblich verbessert. Zur Härtung sind bekannte Härteverfahren einsetzbar. Außerdem wird die Verschleißfestigkeit vergleichsweise erheblich verbessert. According to another preferred development, it is provided that a surface of the valve seat carrier facing the valve needle is hardened in the region of the valve seat by means of a nitriding method or a surface coating method. As a result of this hardening, the sealing seat of the valve seat and the needle guide of the valve seat are comparatively considerably improved. For hardening known hardening methods can be used. In addition, the wear resistance is comparatively improved considerably.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger als 3-K-Bauteil gefertigt ist und im Bereich des Ventilsitzes im Wesentlichen aus einem dritten Material gefertigt ist, wobei das dritte Material eine vergleichsweise große Härte aufweist. Durch die Herstellung eines Ventilsitzträgers aus drei Materialien (3-Komponenten MIM-Technik) ist es möglich, auf nachträgliche Härteverfahren des Ventilsitzes zu verzichten und den Fertigungsprozess zu verkürzen. Das erste Material ist in diesem Fall zwischen dem Bereich des Ventilsitzes und dem Bereich der magnetischen Drossel angeordnet.According to another preferred embodiment, it is provided that the valve seat carrier is made as a 3-component component and is made in the region of the valve seat substantially of a third material, wherein the third material has a comparatively high hardness. By producing a valve seat carrier made of three materials (3-component MIM technology), it is possible to dispense with subsequent hardening processes of the valve seat and to shorten the production process. The first material is in this case arranged between the region of the valve seat and the region of the magnetic throttle.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zu Herstellung eines Einspritzventils gemäß Anspruch 9. Der Ventilsitzträger wird in einem einteiligen Bauteil hergestellt und es sind keine Verbindungsprozesse notwendig. Insbesondere ist keine Schweißverbindung notwendig, sodass eine Verformung aufgrund der Hitzeeinwirkung vermieden wird. Zusätzlich zu diesem Vorteil wird durch die Herstellung eines einteiligen Bauteils, das im Wesentlichen ein magnetisches und ein unmagnetisches Material aufweist, eine vergleichsweise hohe magnetische Kraft zur Hubbetätigung der Ventilnadel erreicht.Another object of the invention is a method for producing an injection valve according to claim 9. The valve seat carrier is manufactured in a one-piece component and there are no connection processes necessary. In particular, no weld connection is necessary, so that deformation due to the effect of heat is avoided. In addition to this advantage, the production of a one-piece component, which essentially comprises a magnetic and a non-magnetic material, achieves a comparatively high magnetic force for the lifting operation of the valve needle.

Weiterhin ist nur vergleichsweise geringer Bauraum für Ventilsitz, Ventilsitzträger und magnetische Trennung erforderlich. Außerdem ist ein vergleichsweise runder Lauf der oberen zur unteren Nadelführung erreichbar. Dadurch, dass die Spritzlöcher direkt in den Ventilsitz eingebracht werden, ist ein Einkleben beispielsweise einer Spritzlochscheibe nicht mehr notwendig und es wird ein Fertigungsprozess eingespart. Die Herstellung mittels MIM-Technologie erfordert vergleichsweise wenige Fertigungsschritte.Furthermore, only comparatively small space for valve seat, valve seat carrier and magnetic separation is required. In addition, a relatively round run of the upper to the lower needle guide is reached. Because the injection holes are introduced directly into the valve seat, gluing in, for example, a spray perforated disk is no longer necessary and a manufacturing process is saved. Manufacturing using MIM technology requires comparatively few production steps.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ventilsitzträger im Bereich des Ventilsitzes im Wesentlichen aus einem dritten Material gefertigt wird, wobei das dritte Material eine vergleichsweise große Härte aufweist. Durch die Herstellung eines Ventilsitzträgers aus drei Materialien (3-Komponenten MIM-Technik) ist es möglich, auf nachträgliche Härteverfahren des Ventilsitzes zu verzichten und den Fertigungsprozess zu verkürzen.According to a preferred embodiment, it is provided that the valve seat carrier is made in the region of the valve seat substantially of a third material, wherein the third material has a comparatively high hardness. By producing a valve seat carrier made of three materials (3-component MIM technology), it is possible to dispense with subsequent hardening processes of the valve seat and to shorten the production process.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 eine schematisierte Darstellung eines Längsschnittes eines Einspritzventils gemäß dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic representation of a longitudinal section of an injection valve according to the prior art,

2 eine Prinzipdarstellung eines Längsschnittes eines Einspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 a schematic representation of a longitudinal section of an injection valve according to a first embodiment of the present invention and

3 eine Prinzipdarstellung eines Längsschnittes eines Einspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 a schematic representation of a longitudinal section of an injection valve according to a second embodiment of the present invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

Das in 1 im Längsschnitt schematisiert dargestellte Einspritzventil gemäß dem Stand der Technik wird in Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Es weist einen Träger 11', eine im Träger 11' koaxial angeordnete Ventilnadel 12, einen Elektromagneten 13 zum Betätigen der Ventilnadel 12, sowie einen Anschlussstutzen 14 zum Zuführen von Kraftstoff auf. Der Träger 11' weist einen unteren Bereich, der im Folgenden auch als Ventilsitzträger 11 bezeichnet wird, und einen oberen Bereich 201 auf.This in 1 In longitudinal section schematically illustrated injection valve according to the prior art is used in fuel injection systems of internal combustion engines in motor vehicles. It has a carrier 11 ' , one in the carrier 11 ' Coaxially arranged valve needle 12 , an electromagnet 13 for actuating the valve needle 12 , as well as a connecting piece 14 for supplying fuel. The carrier 11 ' has a lower portion, hereinafter also referred to as valve seat carrier 11 is designated, and an upper area 201 on.

Beim Herstellen des Trägers 11 wird in dessen Bodenbereich eine Ventilöffnung 15 und ein diese umschließender Ventilsitz 16 aus- bzw. angeformt. Gemäß dem Stand der Technik ist im Boden des Ventilsitzträgers 11 auf der vom Ventilsitz 16 abgekehrten Außenseite eine Ausnehmung koaxial zur Ventilöffnung 15 eingeformt, in die eine Spritzlochscheibe 17 eingeklebt ist. An seinem vom Ventilsitz 16 abgekehrten Ende ist der Träger 11' mit einer außen umlaufenden Ringnut 18 versehen.When making the carrier 11 in the bottom area of a valve opening 15 and a valve seat surrounding this 16 formed or formed. According to the prior art is in the bottom of the valve seat carrier 11 on the valve seat 16 turned-off outside a recess coaxial with the valve opening 15 molded, into which a spray perforated disk 17 is glued. At his from the valve seat 16 Averted end is the wearer 11 ' with an outer circumferential groove 18 Mistake.

Die hohlzylindrische Ventilnadel 12 ist an ihrem vom Ventilsitz 16 abgekehrten Ende zum Kraftstoffeintritt offen und trägt an ihrem dem Ventilsitz 16 zugekehrten anderen Ende ein Ventilschließglied 19, das mit dem Ventilsitz 16 zum Freigeben und Schließen der Ventilöffnung 15 zusammenwirkt. Zum Kraftstoffaustritt ist die Ventilnadel 12 mit einem radial durch die Zylinderwand hindurchgehenden Austrittsloch 20 versehen. An dem vom Ventilschließglied 19 abgekehrten Ende der Ventilnadel 12 ist ein Magnetanker 21 angeordnet, über den die Ventilnadel 12 in dem Ventilsitzträger 11 axial verschiebbar geführt ist. Eine innen am Ventilschließglied 19 ausgerichtete ebene Fläche 22 dient als Reflexionsfläche für einen Laserstrahl bei der Trockeneinstellung des Ventilhubs.The hollow cylindrical valve needle 12 is at her from the valve seat 16 turned off end to the fuel inlet and carries on her the valve seat 16 facing another end, a valve closure member 19 that with the valve seat 16 for releasing and closing the valve opening 15 interacts. To the fuel outlet is the valve needle 12 with an outlet hole passing radially through the cylinder wall 20 Mistake. At the valve closure member 19 turned off end of the valve needle 12 is a armature 21 arranged over which the valve needle 12 in the valve seat carrier 11 is guided axially displaceable. An inside of the valve closing member 19 aligned flat surface 22 serves as a reflection surface for a laser beam during the dry adjustment of the valve lift.

Der Elektromagnet 13 umfasst neben dem mit der Ventilnadel 12 einstückig ausgebildeten Magnetanker 21 einen innenliegenden, hohlzylindrischen Magnetkern 23, einen außenliegenden, tiefgezogenen Magnettopf 24 und eine zwischen Magnetkern 23 und Magnettopf 24 einliegende Magnetspule 25, die aus auf einen Spulenkörper aufgewickelten Erregerwicklungen besteht. Die Magnetspule 25 ist an einem Anschlussstecker 26 angeschlossen. Der hohlzylindrische Magnetkern 23 ist an dem vom Ventilsitz 16 abgekehrten Ende des Trägers 11' in diesen eingepresst. Seine Einpresstiefe bestimmt den Hub der Ventilnadel 12.The electromagnet 13 includes next to the valve needle 12 integrally formed magnet armature 21 an internal, hollow cylindrical magnetic core 23 , an external, deep-drawn magnet pot 24 and one between magnetic core 23 and magnet pot 24 inset magnetic coil 25 consisting of wound on a bobbin exciter windings. The magnetic coil 25 is on a connector 26 connected. The hollow cylindrical magnetic core 23 is on the valve seat 16 turned away end of the carrier 11 ' pressed into this. Its offset determines the stroke of the valve needle 12 ,

Die Magnetspule 25 und der Anschlussstecker 26 sind zu einem kunststoffumspritzten Spulenteil 27 zusammengefasst, das auf den Träger 11' aufgeschoben wird. Auf das kunststoffumspritzte Spulenteil 27 wird der Magnettopf 24 aufgesetzt, der mit seinem Topfboden 241 den Träger 11' umschließt und mit seinem Topfmantel 242 am Topföffnungsrand einen am Ventilsitzträger 11 angeformten Radialflansch 111 nahezu spiellos übergreift. Der Radialflansch 111 ist in Höhe des Magnetkerns 23 an der Ventilnadel 12 angeordnet.The magnetic coil 25 and the connector 26 are to a plastic-molded coil part 27 summarized that on the carrier 11 ' is postponed. On the plastic-coated coil part 27 becomes the magnet pot 24 put on that with his bottom of the pot 241 the carrier 11 ' encloses and with his pot coat 242 at the pot opening edge on the valve seat carrier 11 molded radial flange 111 almost without clearance overlaps. The radial flange 111 is equal to the magnetic core 23 at the valve needle 12 arranged.

Die Ventilnadel 12 wird mit ihrem Ventilschließglied 19 durch eine als Druckfeder ausgebildete Ventilschließfeder 28 auf den Ventilsitz 16 aufgepresst. Hierzu stützt sich die Ventilschließfeder 28 einerseits in einer im Innern der Ventilnadel 12 ausgebildeten, radialen Ringschulter 121 und andererseits an einer Einstellhülse 29 ab, die in den Magnetkern 23 eingepresst ist. Die Einpresstiefe der Einstellhülse 29 bestimmt die Federvorspannung der Ventilschließfeder 28 und damit die Schließkraft der Ventilnadel 12. Bei geschlossenem Ventil ist zwischen den ringförmigen Stirnflächen von Magnetanker 21 und Magnetkern 23 ein Arbeitsluftspalt 30 vorhanden. Der Magnetkern 23, der Magnettopf 24, der Radialflansch 111 und der Magnetanker 21 bilden einen Magnetkreis.The valve needle 12 is with its valve closure member 19 by a trained as a compression spring valve closing spring 28 on the valve seat 16 pressed. For this purpose, the valve closing spring is supported 28 on the one hand in an interior of the valve needle 12 trained, radial ring shoulder 121 and on the other hand on an adjusting sleeve 29 starting in the magnetic core 23 is pressed. The offset of the adjusting sleeve 29 determines the spring preload of the valve closing spring 28 and thus the closing force of the valve needle 12 , When the valve is closed is between the annular end faces of armature 21 and magnetic core 23 a working air gap 30 available. The magnetic core 23 , the magnetic pot 24 , the radial flange 111 and the magnet armature 21 form a magnetic circuit.

Der Anschlussstutzen 14 ist als separates Kunststoffspritzgussteil mit integriertem Filter 31 hergestellt. Er weist einerseits einen Ringsteg 141, der mit der Ringnut 18 am Träger 11' eine Klipsverbindung herstellt, und eine radial abstehende Montagenase 142 auf, die als Verdrehsicherung dient und zum lagerichtigen Einsetzen des Einspritzventils in eine Kraftstoffsammelleitung dient.The connecting piece 14 is as a separate plastic injection molded part with integrated filter 31 produced. He has on the one hand a ring land 141 that with the ring groove 18 on the carrier 11 ' a clip connection produces, and a radially projecting mounting nose 142 on, which serves as anti-rotation and is used for correct insertion of the injection valve in a fuel rail.

2 zeigt eine schematische Darstellung in Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils. Der Ventilsitzträger 11 weist den Ventilsitz 16 mit zwei Spritzlöchern 69 auf. Weiterhin weist der Ventilsitzträger 11 den Radialflansch 111 auf. Der Ventilsitzträger 11 ist mittels einer Kleb-, Löt- oder Schweißverbindung 200 mit dem oberen Bereich des Trägers 11' (nachfolgend auch als übrige Ventilstruktur 201) verbunden. Der Ventilsitzträger 11 ist in einem mindestens den Ventilsitz 16 umfassenden ersten Bereich 91 aus einem im Wesentlichen magnetischen ersten Material gefertigt. Dieses erste magnetische Material weist beispielsweise ein ferromagnetisches Material auf, insbesondere ein Eisenmaterial, ein Kobaltmaterial oder ein Nickelmaterial. Der Ventilsitzträger 11 ist gemäß der ersten Ausführungsform in einem dem Ventilsitz 16 abgekehrten zweiten Bereich 92 aus einem im Wesentlichen unmagnetischen zweiten Material gefertigt (magnetische Trennung). Dieses zweite Material weist beispielsweise ein austenitisches Material, insbesondere ein Stahlmaterial auf. 2 shows a schematic representation in longitudinal section of a first embodiment of an injection valve according to the invention. The valve seat carrier 11 has the valve seat 16 with two spray holes 69 on. Furthermore, the valve seat carrier 11 the radial flange 111 on. The valve seat carrier 11 is by means of a glued, soldered or welded connection 200 with the upper portion of the carrier 11 ' (hereinafter also as the remaining valve structure 201 ) connected. The valve seat carrier 11 is in at least one valve seat 16 comprehensive first area 91 made of a substantially magnetic first material. This first magnetic material comprises, for example, a ferromagnetic material, in particular an iron material, a cobalt material or a nickel material. The valve seat carrier 11 is according to the first embodiment in a valve seat 16 turned away second area 92 made of a substantially non-magnetic second material (magnetic separation). This second material comprises, for example, an austenitic material, in particular a steel material.

Durch die magnetische Trennung als Teil des Ventilsitzträgers 11 ist eine vergleichsweise erhebliche Erhöhung der magnetischen Kraft zur Hubbetätigung der Ventilnadel 12 erreichbar. Ventilsitz 16 mit Spritzlöchern 69 und der restliche Ventilsitzträger 11 sind in einem einteiligen Bauteil gefertigt, insbesondere mittels eines 2-Komponenten-MIM (Metal Injection Moulding) Verfahrens durch Spritz gießen der beiden Komponenten und anschließendem Sintern herstellbar. Durch die Fertigung eines einteiligen Bauteils ist ein vergleichsweise verbesserter Rundlauf einer oberen zu einer unteren Nadelführung 400 erreichbar (obere Nadelführung zur besseren Darstellung nicht abgebildet). Zusätzlich ist es möglich, beispielsweise die untere Nadelführung 400 zu unterbrechen und mindestens eine Durchströmnut derart einzubringen, dass durch diese Durchströmnut der Kraftstoff an der unteren Nadelführung vorbeigeführt wird. Außerdem ist es möglich, den erforderlichen Bauraum des Ventilsitzträgers 11 vergleichsweise erheblich zu reduzieren. Weiterhin ist ein Verschweißen eines Bereiches des Ventilsitzes mit dem restlichen Ventilsitzträger 11 nicht erforderlich, sodass Verzug aufgrund der Hitzeeinwirkung vermeidbar ist.Due to the magnetic separation as part of the valve seat carrier 11 is a comparatively significant increase in the magnetic force for lifting the valve needle 12 reachable. valve seat 16 with spray holes 69 and the remaining valve seat carrier 11 are manufactured in a one-piece component, in particular by means of a 2-component MIM (Metal Injection Molding) method by injection molding of the two components and subsequent sintering produced. By manufacturing a one-piece component is a relatively improved concentricity of an upper to a lower needle guide 400 reachable (upper needle guide not shown for better illustration). In addition, it is possible, for example, the lower needle guide 400 to interrupt and to introduce at least one Durchströmnut such that through this Durchströmnut the fuel is guided past the lower needle guide. It is also possible, the required space of the valve seat carrier 11 to reduce comparatively considerably. Furthermore, a welding of a region of the valve seat with the rest of the valve seat carrier 11 Not required, so that distortion due to the effect of heat is avoidable.

Ein Dichtsitzbereich 300 ist auf einer der Ventilnadel 12 zugekehrten Oberfläche des Ventilsitzes 16 angeordnet und sorgt für den dichten Sitz zwischen Ventilsitz und (hier zur besseren Darstellung nicht abgebildeter) Ventilnadel 12. Der Dichtsitzbereich 300 ist beispielsweise durch Nitrieren der Oberfläche des Ventilsitzes 16 härtbar. Beim Nitrierhärten wird das Werkstück in einem evakuierten Ofen beispielsweise bis zur halben Schmelztemperatur erwärmt. Dann wird im Innern des Ofens eine Stickstoff- oder Kohlenstoffatmosphäre erzeugt (Aufkohlen). Die Stickstoff- oder Kohlenstoffatome diffundieren dann in die äußersten Schichten des Werkstückes ein. Bei diesem Verfahren ist erforderlich, dass die weichmagnetischen Bereiche abgeschirmt werden.A sealing seat area 300 is on one of the valve needle 12 facing surface of the valve seat 16 arranged and ensures the tight fit between the valve seat and (not shown here for clarity) valve needle 12 , The fit seat area 300 is for example by nitriding the surface of the valve seat 16 curable. In nitriding, the workpiece is heated in an evacuated oven, for example up to half the melting temperature. Then, inside the furnace, a nitrogen or carbon atmosphere is generated (carburizing). The nitrogen or carbon atoms then diffuse into the outermost layers of the workpiece. This method requires that the soft magnetic areas be shielded.

Weiterhin ist eine Härtung der Oberfläche des Ventilsitzes 16 durch Randschichtharten, insbesondere durch induktives Härten mittels eines frequenzabhängigen Magnetfeldes oder mittels Flammhärten, möglich, wodurch die Randschichten des Werkstückes austenitisiert werden. Weiterhin möglich ist ein Härten mittels Laser- oder Elektronenstrahlhärten. Durch eine vergleichsweise große Härte der Oberfläche des Ventilsitzes 16 ist eine vergleichsweise hohe Verschleißfestigkeit des Ventilsitzes 16 erreichbar.Furthermore, a hardening of the surface of the valve seat 16 by surface hardness, in particular by inductive hardening by means of a frequency-dependent magnetic field or by flame curing, possible, whereby the edge layers of the workpiece are austenitized. Furthermore possible is hardening by means of laser or electron beam hardening. Due to a comparatively high hardness of the surface of the valve seat 16 is a comparatively high wear resistance of the valve seat 16 reachable.

3 zeigt eine schematische Darstellung in Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils. Der Ventilsitzträger 11 weist mindestens ein Spritzloch 69 auf. Außerdem weist der Ventilsitzträger 11 den Radialflansch 111 auf. Der Ventilsitzträger 11 ist aus drei Materialien geformt. Im ersten Bereich 91 ist der Ventilsitzträger 11 aus dem magnetischen ersten Material gefertigt. Dieser erste Bereich 91 ist schraffiert dargestellt. Weiterhin ist der Ventilsitzträger 11 im dem Ventilsitz 16 abgekehrten zweiten Bereich 92 aus dem unmagnetischen zweiten Material (magnetische Trennung) gefertigt. Weiterhin ist der Ventilsitz 16 aus einem dritten Material gefertigt, wobei das dritte Material im Wesentlichen ein besonders harter Werkstoff ist. Als besonders harter Werkstoff ist beispielsweise ein Stahlmaterial oder alternativ ein Hartmetall einsetzbar. 3 shows a schematic representation in longitudinal section of a second embodiment of an injection valve according to the invention. The valve seat carrier 11 has at least one spray hole 69 on. In addition, the valve seat carrier 11 the radial flange 111 on. The valve seat carrier 11 is made of three materials. In the first area 91 is the valve seat carrier 11 made of the magnetic first material. This first area 91 is shown hatched. Furthermore, the valve seat carrier 11 in the valve seat 16 turned away second area 92 made of the non-magnetic second material (magnetic separation). Furthermore, the valve seat 16 made of a third material, wherein the third material is essentially a particularly hard material. As a particularly hard material, for example, a steel material or alternatively a hard metal can be used.

Dieses 3-Komponenten-Bauteil wird beispielsweise mittels MIM-Technik geformt, wobei die drei Komponenten den drei Materialien entsprechen. Mittels Spritzgussverfahren und anschließendem Sintern wird das Bauteil bzw. der Ventilsitzträger 11 gefertigt. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist ein nachträgliches Härten der Oberfläche des Ventilsitzes 16 nicht notwendig, sodass es möglich ist, die Anzahl der Herstellungsschritte erheblich zu reduzieren.This 3-component component is molded by means of MIM technology, for example, the three components corresponding to the three materials. By injection molding and subsequent sintering, the component or the valve seat carrier 11 manufactured. In this second embodiment, a subsequent hardening of the surface of the valve seat 16 not necessary, so that it is possible to significantly reduce the number of manufacturing steps.

Jede Materialkomponente des 2-K-Bauteils bzw. des 3-K-Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst beispielsweise ein Metallpulver mit einem Bindemittel, z. B. einem Kunststoffbindemittel. Durch Sintern wird das jeweilige Bindemittel wieder entfernt. Die Spritzlöcher 69 werden beispielsweise direkt beim Herstellen des einteiligen Ventilsitzträgers 11 mittels MIM-Verfahren hergestellt. Alternativ ist es möglich, die Spritzlöcher erst nach der Herstellung des Ventilsitzträgers 11 in den Ventilsitz 16 einzubringen. Dies geschieht beispielsweise durch Bohren, durch ein Laserverfahren oder durch ein Abtragungsverfahren, beispielsweise ein ECM-Verfahren (Electrochemical Machining).Each material component of the 2-component or 3-component according to the present invention comprises, for example, a metal powder with a binder, e.g. B. a plastic binder. By sintering the respective binder is removed again. The spray holes 69 For example, directly when manufacturing the one-piece valve seat carrier 11 produced by MIM process. Alternatively, it is possible, the injection holes only after the manufacture of the valve seat carrier 11 in the valve seat 16 contribute. This is done, for example, by drilling, by a laser method or by a removal method, for example an ECM method (Electrochemical Machining).

Der elektrochemische Bearbeitungsprozess beim ECM-Verfahren ist durch eine anodische elektrochemische Auflösung des zu bearbeitenden Werkstückes gekennzeichnet. Durch einen Elektrolyt, der durch einen Spalt zwischen Werkzeug und Werkstück fließt, wird das gelöste Material entfernt und das Werkstück gleichzeitig gekühlt. Mit diesem elektrochemischen Bearbeitungsverfahren ist es möglich, das Werkstück in einem einzigen Arbeitsablauf fertig zu stellen. Beim ECM-Prozess gibt es im Allgemeinen keinen oder nur einen verschwindend geringen Verschleiß an der Werkzeug-Elektrode, und es können sehr hohe Abtragraten erzielt werden.The electrochemical machining process in the ECM process is characterized by an anodic electrochemical dissolution of the workpiece to be machined. An electrolyte that flows through a gap between the tool and the workpiece removes the dissolved material and simultaneously cools the workpiece. With this electrochemical machining method, it is possible to finish the workpiece in a single operation. In the ECM process, there is generally no or very little wear on the tool electrode, and very high removal rates can be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004058803 A1 [0002]

Claims

Injection valve, in particular for fuel injection systems of internal combustion engines in motor vehicles, having a valve seat carrier ( 11 ), wherein the valve seat carrier ( 11 ) a valve seat ( 16 ), with a in the valve seat carrier ( 11 ) arranged and displaceably guided valve needle ( 12 ), with an electromagnet ( 13 ) for lifting the valve needle ( 12 ), wherein the electromagnet ( 13 ) an inner, hollow cylindrical magnetic core ( 23 ), an outer magnet pot ( 24 ), one on a connector ( 26 ) connected solenoid coil ( 25 ) and the magnetic core ( 23 ) axially opposed armature ( 21 ), wherein the magnet armature ( 21 ) on the valve seat ( 16 ) turned off needle end of the valve needle ( 12 ), characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) is manufactured as a one-piece component and that the valve seat carrier ( 11 ) at least a first area ( 91 ) and a second area ( 92 ), wherein the valve seat carrier ( 11 ) in the first area ( 91 ) substantially of a magnetic first material and in the second region ( 92 ) is made substantially of a non-magnetic second material.

Injection valve according to claim 1, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) in the region of the valve seat ( 16 ) is made essentially of the first material.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) in the region of the valve seat ( 16 ) Spray holes ( 69 ) having.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) is produced as a metal injection molding (MIM) part.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) is manufactured as MIM part and the injection holes ( 69 ) in the valve seat ( 16 ) are drilled.

Injection valve according to claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) is manufactured as MIM part and the injection holes ( 69 ) are manufactured by means of a laser process or an ablation process.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that one of the valve needle ( 12 ) facing surface of the valve seat carrier ( 11 ) in the region of the valve seat ( 16 ) is hardened by a nitriding method or a surface coating method.

Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) in the region of the valve seat ( 16 ) is made substantially of a third material, wherein the third material has a comparatively high hardness.

Method for producing an injection valve, wherein in a valve seat carrier ( 11 ) with a valve seat ( 16 ) a valve needle ( 12 ) is displaceably guided, wherein the valve needle ( 12 ) by an electromagnet ( 13 ) is actuated, wherein the electromagnet ( 13 ) from an inner, hollow cylindrical magnetic core ( 23 ), an outer magnet pot ( 24 ), one on a connector ( 26 ) connected solenoid coil ( 25 ) and a magnetic core ( 23 ) axially opposed armature ( 21 ), wherein the magnet armature ( 21 ) on the valve seat ( 16 ) turned off needle end of the valve needle ( 12 ), characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) in a first area ( 91 ) is essentially made of a magnetic first material and in a second region ( 92 ) is made substantially of a non-magnetic second material, and that the valve seat carrier ( 11 ) is manufactured as a one-piece component by means of an MIM process.

Method according to claim 9, characterized in that the valve seat carrier ( 11 ) in the region of the valve seat ( 16 ) is made substantially of a third material, wherein the third material has a comparatively high hardness.