DE10142798C2

DE10142798C2 - Lagerung für ein Piezoaktormodul in einem Common-Rail-Injektor

Info

Publication number: DE10142798C2
Application number: DE10142798A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kienzler; Wolfgang Stoecklein; Holger Rapp; Udo Schaich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: DE10142798A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung für ein Piezoaktormodul in einem Common-Rail-Injektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Common-Rail-Injektoren mit Piezoaktormodulen sind in unterschiedlicher Ausgestaltung bekannt. Die Lagerung eines Aktorkopfes an einem Injektorkörper bzw. Injektorgehäuse ist beispielsweise in Fig. 3 darstellt. Hierbei richtet sich die Achse X-X des Aktormoduls 4 an einer planen Auflagefläche am Injektorkörper 2 aus. Der Aktorkopf 3 weist hierbei ebenfalls eine plane Auflagefläche auf. Die Achse eines Kopplermoduls, wie beispielsweise eines hydraulischen oder mechanischen Übersetzers, in welches die Aktorkraft eingeleitet wird, richtet sich ebenfalls an einer planen Auflagenfläche an einer Ventilplatte aus. Auf Grund von Form- und Lagetoleranzen ist es möglich, dass diese beiden Achsen nicht miteinander übereinstimmen. Dadurch kann es zu einer außermittigen Krafteinleitung in das Kopplermodul kommen. Eine derartige außermittige Krafteinleitung hat jedoch eine erhöhte Reibung und einen erhöhten Verschleiß am aktorseitigen Kolben des Kopplermoduls zur Folge. Wenn man bei der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion die Anbindung des Aktormoduls an das Kopplermodul derart verändert, dass die beiden Achsen an der Kontaktstelle zwangsweise zusammengeführt werden, so führt dies zu einem Verkippen des Aktormoduls und zu einer einseitigen Auflage im Injektorkörper. Hieraus resultiert eine deutlich verringerte Steifigkeit des Gesamtverbandes und damit eventuell ein Verlust der Injektorfunktion.

In Fig. 4 ist eine weitere bekannte Lagerung des Aktorkopfes 3 am Injektorkörper 2 dargestellt. Bei dieser Ausführung der Lagerung wird die Auflagefläche des Aktorkopfes als Kugelkalotte ausgeführt. Die zugehörige Auflagefläche im Injektorkörper wird dabei derart ausgeführt, dass ein Schnitt durch diese Auflagefläche senkrecht zur Achse Y-X stets einen Kreis ergibt, welcher konzentrisch zur Achse der Bohrung für das Aktormodul liegt. Dabei nimmt der Durchmesser des Schnittkreises nach unten hin zu. Derartige Bedingungen erfüllen beispielsweise ein Hohlkegel oder eine konkave Kugelkalotte, deren Radius größer als ein Radius der Kugelkalotte am Aktorfuß ist. Auf diese Weise ist das Aktormodul 4 im Injektorkörper 2 schwenkbar gelagert. Dadurch wird eine selbstzentrierende Anbindung des Kopplermoduls an das Aktormodul ermöglicht.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Lagerung ist jedoch nachteilig, dass eine freie Ausrichtung des Aktormoduls im Injektorkörper 2 nur dann funktioniert, wenn das Aktormodul ohne axiale Vorspannkraft in seiner Lage im Injektorkörper liegt. Bei einer Montage des Injektors wird das Aktormodul jedoch zunächst mit einer Axialkraft F_V von ca. 750 N beaufschlagt, bevor nach Abschluß des Anziehens der Düsenspannmutter die endgültige Ausrichtung des Kopplermoduls im Injektorkörper erfolgt. Während dieser endgültigen Ausrichtung des Kopplermoduls sollte aber das Aktormodul seine Ausrichtung an die Lage des Kopplermoduls anpassen können, was jedoch auf Grund der Reibkräfte, die dann in der Lagerstelle des Aktormoduls im Injektorkörper 2 auftreten, nicht mehr möglich ist.

Durch die DE 197 57 659 C1 ist es ferner bekannt, zwischen Aktor und einem Stellglied eines Einspritzventils ein in einer Bohrung axial geführtes Ausgleichselement vorzusehen, das eine gekrümmte Oberseite und eine gekrümmte Unterseite hat, an die Aktor und Stellglied jeweils anliegen. Bei einer Dejustierungen von Aktor und Stellglied werden dabei in nachteiliger Weise Querkräfte auf das Ausgleichselement und seine Führung ausgeübt. Der Aktor oder das Stellglied erhalten durch diese Maßnahme keine verbesserte Führung.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lagerung für ein Piezoaktormodul in einen Common-Rail-Injektor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden und dass die Lagerung für das Aktormodul frei ausrichtbar ist. Hierbei ist eine freie Ausrichtung der Achse des Aktormoduls im Injektorkörper auch dann möglich, wenn das Aktormodul mit Koaxialkraft gegen seine Lagerstelle im Injektorkörper gepresst wird. Somit ist erfindungsgemäß auch eine Neuausrichtung des Aktormoduls beispielsweise am Ende des Anziehvorgangs einer Düsenspannmutter oder im Falle einer Biegung des Injektorkörpers während dessen Befestigung im Motor möglich. Die erfindungsgemäße Lagerung wird dabei dadurch ermöglicht, dass zwischen einem Aktorkopf und dem Injektorkörper Rollelemente angeordnet sind, welche zwischen den beiden Teilen Rollreibungskräfte erzeugen. Erfindungsgemäß übertragen somit an der Lagerstelle keine Haft- oder Gleitreibungskräfte sondern nur noch Rollreibungskräfte ein die Ausrichtung hemmendes Drehmoment auf das Aktormodul. Dadurch ist eine freie Ausrichtung des Aktormoduls im Injektorkörper auch unter axialer Last möglich.

Um eine gute Ausrichtung des Aktormoduls zu ermöglichen, sind vorzugsweise mindestens drei Rollelemente zwischen dem Aktorkopf und dem Injektorkörper vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Rollelemente als zylinder- oder tonnenförmige Wälzkörper ausgebildet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Rollelemente aus zwei Kugelkalotten zusammengesetzt, wobei die Kugelkalotten entweder gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen können.

Gemäß einer weiteren anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind als Rollelemente Kugeln vorgesehen.

Um eine Montage der Rollelemente im Injektorkörper zu erleichtern, sind die Rollelemente vorzugsweise in einem Käfig gehalten. Dadurch sind die Rollelemente als eine Baugruppe zusammengehalten, welche komplett in den Injektorkörper eingebracht werden können.

Vorzugsweise ist die Lagerung am Injektorkörper als Kugelkalotte mit einem Radius R_i ausgebildet.

Weiter bevorzugt ist die Lagerung am Aktorkopf als konkave Kugelkalotte mit einem Radius R_a ausgebildet.

Um eine besonders gute Lagerung der Rollelemente bereitzustellen, sind rillenförmige Ausnehmungen als Lagerflächen im Injektorkörper und/oder im Aktorkopf gebildet. In diesen rillenförmigen Ausnehmungen sind dann die Rollelemente angeordnet. Hierdurch wird eine besonders sichere und kompakte Lagerung bereitgestellt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die rillenförmigen Lagerflächen im Injektorkörper und/oder im Aktorkopf als Kegel ausgebildet. Mit anderen Worten wird einer oder beide der Radien am Aktormodul bzw. am Injektorkörper unendlich, sodass die Rille die Form eines Kegels einnimmt. Dadurch ergibt sich für die rillenförmigen Ausnehmungen eine im Schnitt V-förmige Lagerfläche.

Es sei angemerkt, dass die jeweiligen Radien am Aktorkopf bzw. am Injektorkörper nicht zwingend auf der Symmetrieachse der Aufnahmebohrung für das Aktormodul liegen müssen. Weiterhin können die Lagerflächen auch derart gebildet werden, dass sie von einer exakten Kreisgeometrie mit einem definierten Radius abweichen und konvexe bzw. konkave Raumkurven beschreiben. Dies gilt auch für die aus Kugelkalotten gebildete Form der Rollelemente.

Erfindungsgemäß wird somit eine Aktorlagerung für einen Common-Rail-Injektor bereitgestellt, welche eine freie Ausrichtung des Aktors im Injektorkörper auch unter axialer Last ermöglicht. Die Reibungs- bzw. Verschleißprobleme im Stand der Technik können somit mit der vorliegenden Erfindung erstmals zufriedenstellend überwunden werden. Dabei kann erfindundungsgemäß trotzdem eine einfach aufgebaute und wartungsfreie Lagerung bereitgestellt werden, welche insbesondere auch kostengünstig herstellbar ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Lagerung für ein Piezoaktormodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Details Y,

Fig. 3 eine Lagerung für ein Piezoaktormodul gemäß dem Stand der Technik, und

Fig. 4 eine andere Lagerung für ein Piezoaktormodul gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 eine Lagerung für ein Piezoaktormodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Lagerung 1 zwischen dem Injektorkörper 2 und dem Aktorkopf 3 des Aktors 4 ausgebildet. Zwischen dem Aktorkopf 3 und dem Injektorkörper 2 sind mehrere Rollelemente 5 angeordnet.

Die Rollelemente 5 sind aus zwei Kugelkalotten zusammengesetzt, wobei eine Kugelkalotte einen Radius R1 und die andere Kugelkalotte einen Radius R2 aufweist (vgl. Fig. 2). Die Rollelemente 5 sind dabei in Rillen angeordnet. Genauer, wie in Fig. 2 gezeigt, ist am Injektorkörper 2 eine konkave Rille 7 mit einen Radius R_i und am Aktorkopf 3 eine konkave Rille 6 mit einem Radius R_a ausgebildet.

Durch die Ausbildung der Rollelemente 5 an der Lagerung des Aktors 4 am Injektorkörper 2 sind somit nur noch Rollreibungskräfte vorhanden, wodurch eine freie Ausrichtung des Aktormoduls 4 in der Injektorachse X-X möglich ist. Die Ausrichtung kann dabei nicht nur im lastfreien Zustand erfolgen, sondern ist auch bei Auftreten einer axialen Last, wie beispielsweise beim Anziehen der Düsenspannmutter, möglich.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Lagerung 1 für ein Piezoaktormodul in einem Common-Rail-Injektor. Dabei ist ein Aktorkopf 3 an einem Injektorkörper 2 gelagert. Zwischen dem Aktorkopf 3 und dem Injektorkörper 2 sind Rollelemente 5 zur Erzeugung von Rollreibungskräften angeordnet, sodass jederzeit eine freie Ausrichtung des Aktormoduls zum Injektorkörper 2 möglich ist.

Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. Lagerung für ein Piezoaktormodul in einem Common-Rail- Injektor, wobei ein Aktorkopf (3) an einem Injektorkörper (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktorkopf (3) und dem Injektorkörper (2) Rollelemente (5) zur Erzeugung von Rollreibungskräften angeordnet sind.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Rollelemente (5) zwischen dem Aktorkopf (3) und dem Injektorkörper (2) angeordnet sind.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (5) als zylinderförmige oder tonnenförmige Wälzkörper ausgebildet sind.

4. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (5) aus zwei Kugelkalotten zusammengesetzt sind, wobei die Kugelkalotten gleiche oder unterschiedliche Radien (R1, R2) aufweisen.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (5) als Kugeln ausgebildet sind.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (5) mittels eines Käfigs gehalten sind.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerfläche der Lagerung am Injektorkörper (2) als konkave Kugelkalotte mit einem Radius (R_i) ausgebildet ist.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerfläche der Lagerung am Aktorkopf (3) als konkave Kugelkalotte mit einem Radius (R_a) ausgebildet ist.

9. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Lagerfläche rillenförmige Ausnehmungen (6, 7) im Injektkörper (2) und/oder im Aktorkopf (3) gebildet sind, in denen die Rollelemente (5) angeordnet sind.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen im Injektorkörper (2) und/oder im Aktorkopf (3) als Kegel ausgebildet sind.