DE102005061408A1

DE102005061408A1 - Kunststoff-Metall-Verbindung und Brennstoffeinspritzventil mit einer Kraftstoff-Metall-Verbindung

Info

Publication number: DE102005061408A1
Application number: DE102005061408A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-06-28
Also published as: CN102383994B; EP1966482A1; US20120318892A1; CN101346543B; US20090179090A1; CN101346543A; JP2009520171A; US8287007B2; JP5334589B2; DE502006009127D1; CN102383994A; WO2007073963A1; US8596562B2; EP1966482B1

Abstract

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil, insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Magnetkreis mit einem Kern (2), mit einer Magnetspule (1) und mit einem Anker (27) sowie mit einer bewegbaren Ventilnadel (19), die einen Ventilschließkörper (21) aufweist, der mit einem festen Ventilsitz (30) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (30) an einem Ventilsitzkörper (29) ausgeformt ist, und mit einem Ventilsitzträger (16), in den der Ventilsitzkörper (29) eingebracht ist, vorgesehen ist. Dabei weist wenigstens ein metallenes Bauteil des Brennstoffeinspritzventils an seinem äußeren Umfang eine sägezahnähnliche Struktur (63a-f) zur Herstellung einer festen Verbindung mit einem korrespondierenden Bauteil aus Kunststoff auf. Kunststoff-Bauteile können ein Anschlussstutzen (51), ein Ventilsitzträger (16), ein Spulenkörper (3) und ein Verbindungsrohr (23) der Ventilnadel (19) sein. DOLLAR A Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kunststoff Metall-Verbindung nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einem Brennstoffeinspritzventil mit einer Kunststoff-Metall-Verbindung nach der Gattung des Anspruchs 8.

In der 1 ist ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil aus dem Stand der Technik dargestellt, das einen klassischen dreiteiligen Aufbau eines inneren metallenen Strömungsführungsteils und zugleich Gehäusebauteils besitzt. Dieses innere Ventilrohr wird aus einem einen Innenpol bildenden Einlassstutzen, einem nichtmagnetischen Zwischenteil und einem einen Ventilsitz aufnehmenden Ventilsitzträger gebildet. In dem Ventilsitzträger ist eine axial bewegbare Ventilnadel angeordnet, die einen Anker und einen kugelförmigen Ventilschließkörper sowie ein den Anker mit dem Ventilschließkörper verbindendes Verbindungsrohr umfasst. Die drei Einzelkomponenten der Ventilnadel sind mittels eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens, insbesondere Schweißen, miteinander fest verbunden.

Aus der DE 40 08 675 A1 ist bereits ein solches elektromagnetisch betätigbares Ventil in Form eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Das innere Ventilrohr bildet das Grundgerüst des gesamten Einspritzventils und besitzt in seiner Gesamtheit aus den drei Einzelbauteilen eine wesentliche Stützfunktion. Das nichtmagnetische Zwischenteil ist durch Schweißnähte sowohl dicht und fest mit dem Einlassstutzen als auch mit dem Ventilsitzträger verbunden. Die Wicklungen einer Magnetspule sind in einem Spulenträger aus Kunststoff eingebracht, der wiederum in Umfangsrichtung einen Teil des als Innenpol dienenden Einlassstutzens und auch das Zwischenteil umgibt. In dem Ventilsitzträger ist eine axial bewegbare Ventilnadel angeordnet, die einen hülsenförmigen Anker und einen kugelförmigen Ventilschließkörper sowie ein den Anker mit dem Ventilschließkörper verbindendes Verbindungsrohr umfasst. Das Verbindungsrohr ist mittels Schweißnähten fest mit dem Anker und auch mit dem Ventilschließkörper verbunden. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer kegelstumpfförmig verlaufenden Ventilsitzfläche eines metallenen Ventilsitzkörpers zusammen. Der Ventilsitzkörper ist mittels einer Schweißnaht fest mit dem Ventilsitzträger verbunden.

Aus der DE 195 03 224 A1 ist ein weiteres elektromagnetisch betätigbares Ventil in der Form eines Brennstoffeinspritzventils bekannt. Das Brennstoffeinspritzventil besitzt einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden kugelförmigen Ventilschließkörper, der an einem Schließkörperträger in Form eines Kunststoffrohres angebracht ist, während an dem dem Ventilschließkörper gegenüberliegenden Ende ein Anker an dem Kunststoffrohr befestigt ist. Zusammen bilden diese Bauteile eine axial bewegbare Ventilnadel. Das untere Ende des Kunststoffrohres ist kalottenförmig ausgebildet, wobei in der gewölbten Ausnehmung der Ventilschließkörper formschlüssig mittels einer Schnappverbindung festgehalten wird. Das Kunststoffrohr ist im Bereich der unteren Ausnehmung federelastisch ausgeführt, da Haltebacken den Ventilschließkörper umgreifen müssen. Der kugelförmige Ventilschließkörper kann aus Stahl, einer Keramik oder einem Kunststoff hergestellt sein. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer kegelstumpfförmig verlaufenden Ventilsitzfläche eines metallenen Ventilsitzkörpers zusammen. Der Ventilsitzkörper ist mittels einer Schweißnaht fest mit dem Ventilsitzträger verbunden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kunststoff-Metall-Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie einfach und kostengünstig herstellbar ist und trotzdem eine automatische Montage gewährleistet ist. Die Kunststoff-Metall-Pressverbindungen können besonders sicher und zuverlässig dadurch hergestellt werden, dass in den Überlappungsbereichen der jeweils zu verbindenden Bauteile sägezahnähnliche Strukturen zumindest an dem metallenen Bauteil optimiert ausgebildet sind. Die sägezahnähnliche Struktur des metallenen Bauteils dringt in den Kunststoff des korrespondierenden Bauteils ein und verformt dieses elastisch, wodurch eine Relaxation des Kunststoffs in die sägezahnähnliche Struktur hinein erfolgt. Die erfindungsgemäße Ausbildung garantiert eine hohe Sicherheit gegen ein Lösen der Verbindung durch Ausziehen gegen die Montagerichtung und bietet zudem eine sehr hohe Verdrehsicherheit, die besonders wünschenswert ist, wenn die beiden korrespondierenden Bauteile in einer bestimmten Drehlage zueinander verbleiben müssen. Zudem ist eine Spanbildung bei der Montage ausgeschlossen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kunststoff-Metall-Verbindung möglich.

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung und automatische Montage vieler Einzelbauteile und damit des gesamten Ventils realisierbar ist, da auf stoffschlüssige Fügeverfahren, wie Schweißen, die den Nachteil eines Wärmeverzugs besitzen, und aufwändige formschlüssige Verbindungstechniken verzichtet werden kann. Vielmehr können besonders vorteilhafte Pressverbindungen zwischen einem metallenen Bauteilpartner und einem Bauteilpartner aus Kunststoff eingesetzt werden, die einfach und sehr sicher und zuverlässig anbringbar sind. Die erfindungsgemäße Anordnung hat zudem den Vorteil einer Reduktion des Körperschalls und damit der Geräuschentwicklung gegenüber bekannten Lösungen.

Die Kunststoff-Metall-Pressverbindungen können besonders sicher und zuverlässig hergestellt werden, wenn in den Überlappungsbereichen der jeweils zu verbindenden Bauteile sägezahnähnliche Strukturen zumindest an dem metallenen Bauteil optimiert ausgebildet sind. Die sägezahnähnliche Struktur des metallenen Bauteils dringt in den Kunststoff des korrespondierenden Bauteils ein und verformt dieses elastisch, wodurch eine Relaxation des Kunststoffs in die sägezahnähnliche Struktur hinein erfolgt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils 8 möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, den Anschlussstutzen, den Ventilsitzträger und die Ventilnadel zusätzlich zu dem Spulenkörper und dem elektrischen Anschlussstecker aus einem Kunststoff herzustellen, die dann jeweils mit metallenen Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils fest verbunden werden. Auf diese Weise kann deutlich die Masse des Brennstoffeinspritzventils reduziert werden. Aus der verringerten Masse dieser Bauteile ergeben sich die Vorteile einer besseren Dynamik des Ventils und einer verringerten Geräuschentwicklung.

Vorteilhaft ist es zudem, an der sägezahnähnlichen Struktur einen weiteren profilierten Bereich auszubilden. Dieser profilierte Bereich ist als Rändelung ausgeführt, die durch eine Vielzahl von parallelen, über den Umfang verteilten senkrechten oder schrägen Rillen, Riefen oder Aufwürfen gebildet ist. Mit diesem profilierten Bereich wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das Metallbauteil formschlüssig und absolut verdrehsicher in dem hülsenförmigen Kunststoffbauteil fixiert ist. Dabei kann der profilierte Bereich an beiden Enden der sägezahnähnlichen Struktur des metallenen Bauteils vorgesehen sein.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer bekannten Ausführung gemäß dem Stand der Technik, 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit einer Vielzahl von festen Kunststoff Metall-Verbindungen zwischen jeweils zwei Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, 3 ein erstes weiteres Ausführungsbeispiel einer Kunststoff-Metall-Verbindung in einer Detailansicht, 4 ein zweites weiteres Ausführungsbeispiel einer Kunststoff-Metall-Verbindung und 5 ein drittes weiteres Ausführungsbeispiel einer Kunststoff-Metall-Verbindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der 1 ist zum besseren Verständnis der Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil in einer bekannten Ausführung gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Das in der 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 und Innenpol dienenden Kern 2, der beispielsweise hier rohrförmig ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist. Ein in radialer Richtung gestufter Spulenkörper 3 nimmt eine Bewicklung der Magnetspule 1 auf und ermöglicht in Verbindung mit dem Kern 2 einen kompakten Aufbau des Einspritzventils im Bereich der Magnetspule 1.
Mit einem unteren Kernende 9 des Kerns 2 ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 10 dicht ein rohrförmiges metallenes nichtmagnetisches Zwischenteil 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden und umgibt dabei das Kernende 9 teilweise axial. Der gestufte Spulenkörper 3 übergreift teilweise den Kern 2 und mit einer Stufe 15 größeren Durchmessers das Zwischenteil 12 zumindest teilweise axial. Stromabwärts des Spulenkörpers 3 und des Zwischenteils 12 erstreckt sich ein rohrförmiger Ventilsitzträger 16, der fest mit dem Zwischenteil 12 verbunden ist. In dem Ventilsitzträger 16 verläuft eine Längsbohrung 17, die konzentrisch zu der Ventillängsachse 10 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 17 ist eine rohrförmige Ventilnadel 19 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 20 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 21, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 22 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Die Ventilnadel 19 stellt das bewegbare Betätigungsteil des Brennstoffeinspritzventils dar.
Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 19 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 25 bzw. Schließen des Einspritzventils dient der elektromagnetische Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2 und einem Anker 27. Der Anker 27 ist mit dem dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Ende der Ventilnadel 19 durch eine Schweißnaht 28 verbunden und auf den Kern 2 ausgerichtet. In das stromabwärts liegende, dem Kern 2 abgewandte Ende des Ventilsitzträgers 16 ist in der Längsbohrung 17 ein zylinderförmiger metallener Ventilsitzkörper 29, der einen festen Ventilsitz 30 aufweist, durch Schweißen dicht montiert.
Zur Führung des Ventilschließkörpers 21 während der Axialbewegung der Ventilnadel 19 mit dem Anker 27 entlang der Ventillängsachse 10 dient eine Führungsöffnung 32 des Ventilsitzkörpers 29. Der kugelförmige Ventilschließkörper 21 wirkt mit dem sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 zusammen. An seiner dem Ventilschließkörper 21 abgewandten Stirnseite ist der Ventilsitzkörper 29 mit einer beispielsweise topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 34 konzentrisch und fest verbunden. Im Bodenteil der Spritzlochscheibe 34 verläuft wenigstens eine, beispielsweise verlaufen vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzöffnungen 39.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 29 mit der topfförmigen Spritzlochscheibe 34 bestimmt die Voreinstellung des Hubs der Ventilnadel 19. Dabei ist die eine Endstellung der Ventilnadel 19 bei nicht erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 21 am Ventilsitz des Ventilsitzkörpers 29 festgelegt, während sich die andere Endstellung der Ventilnadel 19 bei erregter Magnetspule 1 durch die Anlage des Ankers 27 am Kernende 9 ergibt.
Eine in eine konzentrisch zur Ventillängsachse 10 verlaufende Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 eingeschobene Einstellhülse 48, die beispielsweise aus gerolltem Federstahlblech ausgeformt ist, dient zur Einstellung der Federvorspannung der an der Einstellhülse 48 anliegenden Rückstellfeder 25, die sich wiederum mit ihrer gegenüberliegenden Seite an der Ventilnadel 19 abstützt. Das Einspritzventil ist weitgehend mit einer Kunststoffumspritzung 50 umschlossen. Zu dieser Kunststoffumspritzung 50 gehört beispielsweise ein mitangespritzter elektrischer Anschlussstecker 52. Ein Brennstofffilter 61 ragt in die Strömungsbohrung 46 des Kerns 2 an dessen zulaufseitigem Ende 55 hinein und sorgt für die Herausfiltrierung solcher Brennstoffbestandteile, die aufgrund ihrer Größe im Einspritzventil Verstopfungen oder Beschädigungen verursachen könnten.
In der 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils gezeigt. Das Brennstoffeinspritzventil ist mit einem besonders einfachen und leichten Aufbau ausgeführt. Dazu sind mehrere Bauteile des Brennstoffeinspritzventils beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Keramikwerkstoff gefertigt, wodurch eine Massereduzierung des Brennstoffeinspritzventils ermöglicht ist. Während bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil gemäß 1 ausschließlich die Kunststoffumspritzung 50 mit dem Anschlussstecker 52 sowie der Spulenkörper 3 aus einem Kunststoff ausgeführt sind, sind z.B. bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel noch die Bauteile Ventilsitzträger 16 und Ventilnadel 19 aus einem Kunststoff geformt. Von einer Kunststoffumspritzung des Brennstoffeinspritzventils im klassischen Sinne kann deshalb nicht mehr gesprochen werden, da mehrere der das Ventilgehäuse bildenden Bauteile selbst unmittelbar aus Kunststoff hergestellt sind. Ein Anschlussstutzen 51 aus Kunststoff bildet z.B. den Einströmkanal des Brennstoffeinspritzventils und nimmt dabei den Brennstofffilter 61 auf. Der Spulenkörper 3 ist z.B. dermaßen ausgebildet, dass aus ihm einteilig der elektrische Anschlussstecker 52 mit hervorgeht.
Die Ventilnadel 19 besteht bei der gezeigten Ausführung aus drei Einzelkomponenten, die zusammen das Bauteil Ventilnadel 19 bilden. Der Anker 27, der z.B. als Drehteil ausgebildet ist, bildet dabei eine erste Einzelkomponente, während ein kugelförmiger Ventilschließkörper 21 eine zweite Einzelkomponente der Ventilnadel 19 darstellt. Ein den Anker 27 mit dem Ventilschließkörper 21 verbindendes Verbindungsrohr 23 stellt einen Schließkörperträger dar. Das Verbindungsrohr 23 ist z.B. mittels Kunststoffspritzgießen hergestellt und besitzt eine innere Längsöffnung, aus der mehrere Queröffnungen ausmünden. Die Queröffnungen können optional mit einem Siebgewebe 80 aus Kunststoff oder Metall versehen sein, das im Spritzgussprozess des Verbindungsrohrs 23 als Einlegeteil mit angebracht wird.
Am dem Ventilschließkörper 21 zugewandten unteren Ende weist der Anker 27 eine sägezahnähnliche Struktur 63a mit einem „Tannenbaumprofil" auf. Diese Struktur 63a korrespondiert mit einem oberen aufgeweiteten Ende des Verbindungsrohres 23 aus Kunststoff. Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Anker 27 und dem Verbindungsrohr 23 wird der Anker 27 mit seiner Struktur 63a in das Verbindungsrohr 23 eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63a fest, sicher und verdrehfixiert am Ende des Verbindungsrohrs 23 verhakt und verspreizt. Zur Aufnahme des Ventilschließkörpers 21 ist das Verbindungsrohr 23 mit einer gewölbten bzw. kalottenförmigen Ausnehmung 78 versehen. Die gewölbte Aufnahmefläche der Ausnehmung 78 weist idealerweise einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als den Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers 21, wodurch nach dem Anbringen des Ventilschließkörpers 21 unter Aufbringung einer geringen Kontaktkraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsrohr 23 und dem Ventilschließkörper 21 entsteht. Der Ventilschließkörper 21 wird über das Verbindungsrohr 23 beim Bestromen der Magnetspule 1 sicher, zuverlässig und reproduzierbar aus dem Ventilsitz 30 des Ventilsitzkörpers 29 gezogen, obwohl der Ventilschließkörper 21 „lose" an dem Verbindungsrohr 23 gehalten wird. Als Material für den als Vollkugel ausgebildeten Ventilschließkörper 21 bietet sich ein keramischer Werkstoff, z.B. Si₃N₄ an. Allerdings kann der Ventilschließkörper 21 metallisch oder keramisch oder aus einem Kunststoff sein.
Vergleichbar mit der am Anker 27 ausgebildeten sägezahnähnlichen Struktur 63a mit einem „Tannenbaumprofil" können zur Herstellung von sicheren Verbindungen zwischen Brennstoffeinspritzventilbauteilen aus Metall und Kunststoffweitere sägezahnähnliche Strukturen 63 vorgesehen sein. So weist der Kern 2 an seinen beiden axialen Enden jeweils eine sägezahnähnliche Struktur 63b, 63c auf, die dafür sorgt, dass bei eingepresstem Kern 2 sowohl eine sichere und zuverlässige feste Verbindung zum Anschlussstutzen 51 aus Kunststoff als auch zum Spulenkörper 3 aus Kunststoff gewährleistet ist. Durch das Einpressen des Kerns 2 in den Anschlussstutzen 51 und den Spulenkörper 3 dringt die sägezahnähnliche Struktur 63b, 63c des metallischen Bauteils Kern 2 in den Kunststoff des jeweils korrespondierenden Fügepartners ein, und der Kunststoff relaxiert nachfolgend, so dass eine sichere und zuverlässige feste Verbindung zwischen diesen Bauteilen gewährleistet ist.
Zwei weitere sägezahnähnliche Strukturen 63d, 63e mit „Tannenbaumprofil" sind an einem metallenen, magnetisch leitenden Zwischenteil 13 vorgesehen, das unterhalb des Spulenkörpers 3 im axialen Erstreckungsbereich des Ankers 27 angeordnet ist. Dieses ringförmige Zwischenteil 13 ist z.B. im Profil T-förmig ausgebildet, wobei zwei Schenkel des T-Profils die Strukturen 63d, 63e aufweisen und somit für eine feste sichere Verbindung mit dem Spulenkörper 3 und mit dem Ventilsitzträger 16 sorgen. Der dritte radial nach außen gerichtete Schenkel des T-Profils des Zwischenteils 13 ist mit einem ein äußeres Magnetbauteil darstellenden Magnettopf 14 verbunden, durch den der Magnetkreis geschlossen wird. Zumindest in einem gewissen Überlappungsbereich von Zwischenteil 13 und Spulenkörper 3 bzw. Ventilsitzträger 16 sind die inneren Wandungen des Spulenkörpers 3 und des Ventilsitzträgers 16 mit einer etwas versetzten, weitgehend ebenen Oberfläche ausgeformt. Diese Oberflächen des Spulenkörpers 3 und des Ventilsitzträgers 16 korrespondieren mit der sägezahnähnlich ausgelegten Struktur 63d, 63e am Zwischenteil 13. Das Zwischenteil 13 wird zur Herstellung von festen Verbindungen mit dem Spulenkörper 3 und dem Ventilsitzträger 16 in diese Bauteile eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63d, 63e fest, sicher und verdrehfixiert an den Oberflächen des Spulenkörpers 3 und des Ventilsitzträgers 16 verhakt und verspreizt. Durch entsprechende Absätze 64, 65 am Spulenkörper 3 und Ventilsitzträger 16 kann die Einpresstiefe des Zwischenteils 13 in diese Bauteile festgelegt werden, an denen das Zwischenteil 13 im eingepressten Zustand dann anliegt. Die Führung des axial beweglichen Ankers 27 erfolgt z.B. in der Innenöffnung 66 des Zwischenteils 13.
In das untere Ende des aus Kunststoff bestehenden Ventilsitzträgers 16 ist der Ventilsitzkörper 29 eingesetzt, der aus einem Metall- oder Keramikwerkstoff besteht. Als Material für den Ventilsitzkörper 29 bietet sich der keramische Werkstoff Si₃N₄ an. Ein solcher Werkstoff besitzt nur ca. 1/3 der Masse eines vergleichbar großen Bauteils aus Stahl, wie er üblicherweise verwendet wird. Auch der Ventilsitzkörper 29 ist an seinem Außenumfang mit einer sägezahnähnlichen Struktur 63f ausgebildet, die als „Tannenbaumprofil" bezeichnet werden kann. Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Ventilsitzkörper 29 und dem Ventilsitzträger 16 wird der Ventilsitzkörper 29 mit seiner Struktur 63f in den Ventilsitzträger 16 eingepresst, und zwar in der Weise, dass sich die Struktur 63f fest, sicher und verdrehfixiert am unteren Ende des Ventilsitzträgers 16 verhakt und verspreizt. Die sägezahnähnliche Struktur 63f des Ventilsitzkörpers 29 dringt also in den Kunststoff des Ventilsitzträgers 16 ein und verformt diesen elastisch, wodurch eine Relaxation des Kunststoffs in die sägezahnähnliche Struktur 63f hinein erfolgt.
In den 3, 4 und 5 sind drei weitere Ausführungsbeispiele einer Kunststoff-Metall-Verbindung jeweils in einer Detailansicht gezeigt. Diese Verbindungsbereiche können an beliebigen Stellen im Brennstoffeinspritzventil vorgesehen sein, an denen Bauteile aus Kunststoff und Metall zu einer festen Verbindung miteinander korrespondieren. Zusätzlich zu den bereits in der 2 angedeuteten Kunststoff-Metall-Verbindungen, die sich ausschließlich durch ihre sägezahnähnliche Struktur 63 auszeichnen, weisen die in den 3 und 4 dargestellten Kunststoff-Metall-Verbindungen einen weiteren profilierten Bereich 70 auf. Dieser profilierte Bereich 70 ist z.B. als Rändelung ausgeführt, die durch eine Vielzahl von parallelen, über den Umfang verteilten senkrechten oder schrägen Rillen, Riefen oder Aufwürfen gebildet ist. Mit diesem profilierten Bereich 70 wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das Metallbauteil formschlüssig und absolut verdrehsicher in dem hülsenförmigen Kunststoffbauteil fixiert ist. Dabei kann der profilierte Bereich 70 an beiden Enden der sägezahnähnlichen Struktur 63 des metallenen Bauteils vorgesehen sein, wie die 3 und 4 verdeutlichen.
In der 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Kunststoff-Metall-Verbindung in einer Detailansicht dargestellt. Die sägezahnähnliche Struktur 63 ist dabei immer wieder durch zylindrische Abschnitte 73 unterbrochen. Eine solche Struktur 63 mit dazwischen liegenden Abschnitten 73 kann ebenso zusätzlich mit einem profilierten Bereich 70 versehen sein.
Die Zahnform der sägezahnähnlichen Strukturen 63 kann unmittelbar spitz zulaufend, schräg und senkrecht mit Knick zulaufend oder gewölbt zulaufend oder in Kombinationen ausgebildet sein. Die sägezahnähnliche Struktur 63 wird jeweils von mehreren umlaufenden Zähnen gebildet, die aufeinanderfolgend ausgebildet sind. Insbesondere sind 2 bis 15 umlaufende Zähne bei einer Struktur 63 vorgesehen.
Zum jeweiligen zylindrischen Abschnitt 73 hin kann die Struktur 63 scharfkantig oder sanft auslaufend ausgebildet sein (5).
Der erregbare Aktuator des Brennstoffeinspritzventils als elektromagnetischer Kreis mit der Magnetspule 1, dem Kern 2, dem Zwischenteil 13, dem Magnettopf 14 und dem Anker 27 kann z.B. auch als piezoelektrischer oder magnetostriktiver Antrieb ausgeführt sein.

Claims

Kunststoff-Metall-Verbindung zwischen einem metallenen Bauteil und einem Bauteil aus einem Kunststoff, wobei das metallene Bauteil mit dem Bauteil aus dem Kunststoff zur Bildung einer sicheren festen Verbindung korrespondiert und das metallene Bauteil in das Bauteil aus Kunststoff eingepresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an dem metallenen Bauteil im Überlappungsbereich mit dem Bauteil aus Kunststoff eine sägezahnähnliche Struktur (63) vorgesehen ist.
Kunststoff-Metall-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere umlaufende Zähne aufeinanderfolgend die Struktur (63) bilden.
Kunststoff-Metall-Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 15 umlaufende Zähne die Struktur (63) bilden.
Kunststoff-Metall-Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der sägezahnähnlichen Struktur (63) ein weiterer profilierter Bereich (70) ausgebildet ist
Kunststoff-Metall-Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der profilierte Bereich (70) als Rändelung ausgeführt ist, die durch eine Vielzahl von parallelen, über den Umfang verteilten senkrechten oder schrägen Rillen, Riefen oder Aufwürfen an wenigstens einem der beiden Enden der Struktur (63) gebildet ist.
Kunststoff-Metall-Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sägezahnähnliche Struktur (63) zwischen den Zähnen durch zylindrische Abschnitte (73) unterbrochen ist.
Kunststoff-Metall-Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnform der sägezahnähnlichen Struktur (63) unmittelbar spitz zulaufend, schräg und senkrecht mit Knick zulaufend oder gewölbt zulaufend oder in Kombinationen ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil, insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Ventillängsachse (10), mit einem erregbaren Aktuator (1, 2, 13, 14, 27), mit einem bewegbaren Betätigungsteil (19), das einen Ventilschließkörper (21) aufweist, der mit einem festen Ventilsitz (30) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (30) an einem Ventilsitzkörper (29) ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein metallenes Bauteil des Brennstoffeinspritzventils an seinem äußeren Umfang eine sägezahnähnliche Struktur (63a–f) zur Herstellung einer festen Verbindung mit einem korrespondierenden Bauteil aus Kunststoff aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile Anschlussstutzen (51), Ventilsitzträger (16), Spulenkörper (3) und Verbindungsrohr (23) einer Ventilnadel (19) aus einem Kunststoff gefertigt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zur festen Verbindung korrespondierende metallene Bauteil mit der Struktur (63a–f) in das jeweilige Bauteil aus Kunststoff eingepresst ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erregbare Aktuator ein elektromagnetischer Kreis ist, der eine Magnetspule (1), einen Kern (2) und einen Anker (27) umfasst, wobei der Kern (2) mit wenigstens einer sägezahnähnlichen Struktur (63b, 63c) versehen ist, womit eine feste Verbindung mit einem Anschlussstutzen (51) und/oder mit einem Spulenkörper (3) herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (27) eine sägezahnähnliche Struktur (63a) aufweist, mit der ein Verbindungsrohr (23) der Ventilnadel (19) zu einer festen Verbindung korrespondiert.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallenes Zwischenteil (13) zum Schließen des magnetischen Kreises nahe der Magnetspule (1) vorgesehen ist, wobei das Zwischenteil (13) mit wenigstens einer sägezahnähnlichen Struktur (63d, 63e) versehen ist, womit eine feste Verbindung mit dem Spulenkörper (3) und/oder mit einem Ventilsitzträger (16) herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (13) im Profil T-förmig ausgeführt ist und an wenigstens einem Schenkel die sägezahnähnliche Struktur (63d, 63e) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (29) mit einer sägezahnähnlichen Struktur (63f) versehen ist, womit eine feste Verbindung mit einem Ventilsitzträger (16) herstellbar ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere umlaufende Zähne aufeinanderfolgend die Struktur (63a–f) bilden.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der sägezahnähnlichen Struktur (63a–f) ein weiterer profilierter Bereich (70) ausgebildet ist, der insbesondere als Rändelung ausgeführt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnform der sägezahnähnlichen Struktur (63a–f) unmittelbar spitz zulaufend, schräg und senkrecht mit Knick zulaufend oder gewölbt zulaufend oder in Kombinationen ausgebildet ist.