Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Einspannvorrichtung für ein
Kraftstoffeinspritzventil aus, die der Gattung des
Patentanspruchs 1 entspricht. Eine derartige Einspannvorrichtung ist
beispielsweise aus der Schrift DE 195 21 363 C1 bekannt. Bei
der dort gezeigten Einspannvorrichtung wird ein
Kraftstoffeinspritzventil in einer Bohrung im Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine eingespannt, wobei das eine Längsachse
aufweisende Kraftstoffeinspritzventil mit einer Spannpratze
befestigt ist. Die Spannpratze weist eine Abstützfläche auf,
mit der sie an einer Anlagestelle des
Kraftstoffeinspritzventils anliegt. Die Spannpratze wird in ihrer Mitte von
einer Einspannkraft beaufschlagt, wobei die Einspannkraft
durch eine Schraube ausgeübt wird, die die Spannpratze gegen
den Zylinderkopf drückt. Durch die Einspannkraft wird die
Spannpratze mit der Abstützfläche gegen die Auflagestelle
des Kraftstoffeinspritzventils gepresst und drückt dieses in
die Bohrung im Zylinderkopf. In der Schrift DE 195 21 363 C1
ist die Abstützfläche der Spannpratze ballig ausgebildet und
liegt auf einer ebenen Auflagestelle des
Kraftstoffeinspritzventils auf. Hierbei wird darauf geachtet, dass die
Stelle, an der die Spannpratze an der Auflagestelle des
Kraftstoffeinspritzventils aufliegt, genau in Richtung der
Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils ausgerichtet ist,
so dass sich durch die Einspannkraft kein Kippmoment auf das
Kraftstoffeinspritzventil ergibt. In der dort gezeigten
Konstruktion ist dies jedoch nicht immer sicher zu verhindern:
Durch thermische Ausdehnung der Spannpratze oder sonstiger
Teile der Brennkraftmaschine, durch Erschütterungen oder
Verschiebungen kann es vorkommen, dass die Abstützfläche der
Spannpratze am Kraftstoffeinspritzventil verschoben wird und
die Anpresskraft nicht mehr genau mittig in Richtung der
Längsachse in das Kraftstoffeinspritzventil eingeleitet
wird. Dadurch kann es zu einem Kippmoment des
Kraftstoffeinspritzventils in der Bohrung kommen und damit zu einer
ungleichen mechanischen Belastung, was die Funktion der
beweglichen Teile im Kraftstoffeinspritzventil erheblich
beeinträchtigen kann.
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Eine ähnliche Einspannvorrichtung ist auch aus der Schrift
US 6 196 194 B1 bekannt. Die dort gezeigte Spannpratze weist
an ihrer Abstützfläche ebenfalls eine ballige Form auf und
ist gegabelt ausgebildet, so dass sie an zwei Auflagestellen
des Kraftstoffeinspritzventils, die einander diametral
gegenüberliegen, angreift. Die Einspannkraft wird hierbei
nicht in der Mitte der Spannpratze eingeleitet, sondern an
dem der Abstützfläche gegenüberliegenden Ende der
Spannpratze, wobei die Spannschraube die Spannpratze vom Zylinderkopf
weg drückt. Die Anpresskraft wird über ein Widerlager
erreicht, an dem die Spannpratze im Mittelbereich anliegt.
Auch diese Einspannvorrichtung weist den Nachteil auf, dass
die Anpresskraft nicht immer zentrisch auf das
Kraftstoffeinspritzventil wirkt, so dass es, wie bereits oben
geschildert, zu einem Kippmoment auf das Kraftstoffeinspritzventil
kommen kann und zu den damit verbundenen Nachteilen.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung für ein
Kraftstoffeinspritzventil weist den Vorteil auf, dass die
Einspannkraft auf das Kraftstoffeinspritzventil stets symmetrisch
ausgeübt wird, so dass durch die Einspannvorrichtung kein
oder nur ein sehr geringes Kippmoment ausgeübt wird. Hierzu
ist am Kraftstoffeinspritzventil eine Auflagestelle
ausgebildet, die eine gerade Linie bildet, die in einer Ebene mit
der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils liegt.
Hierdurch wird die Einspannkraft in einer Symmetrieebene des
Kraftstoffeinspritzventils eingeleitet. Die Spannpratze
weist eine Abstützfläche auf, die bei einer eventuellen
horizontalen Verschiebung, also senkrecht zur Längsachse des
Kraftstoffeinspritzventils, über die Auflagestelle gleitet,
so dass der Punkt, an dem die Einspannkraft in das
Kraftstoffeinspritzventil eingeleitet wird, ortsfest bleibt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der
Erfindung ist die Abstützfläche an der Spannpratze eben
ausgebildet, damit sie leicht auf der linienförmigen
Auflagestelle des Kraftstoffeinspritzventils abgleiten kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die
Spannpratze als zweiarmiger Hebel ausgebildet, an dessen einem
Ende die Abstützstelle ausgebildet ist und dessen anderes
Ende am Zylinderkopf aufliegt, wobei die Einspannkraft
zwischen den beiden Enden des Hebels eingeleitet wird. Durch
diese Ausführung lässt sich die bereits bekannte Spannpratze
durch eine leichte Abwandlung an der Abstützfläche für die
erfindungsgemäße Einspannvorrichtung verwenden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die linienförmige
Auflagestelle am Kraftstoffeinspritzventil ein Grat, der
durch zwei Anschrägungen gebildet wird. Durch diese
Ausbildung lässt sich die linienförmige Auflagestelle einfach
fertigen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind am
Kraftstoffeinspritzventil zwei sich diametral bezüglich der
Längsachse gegenüberliegende Auflagestellen ausgebildet, die
jeweils als ein durch zwei Anschrägungen gebildeter Grat
ausgebildet sind. Dadurch lässt sich die Einspannkraft auf
zwei Seiten des Kraftstoffeinspritzventils symmetrisch
einbringen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die
Spannpratze an dem Ende, an dem sich die Abstützfläche befindet,
gegabelt ausgebildet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die
Auflagestelle am Kraftstoffeinspritzventil als Mantellinie an
einem Auflagezylinder ausgebildet, wobei sich die Längsachse
des Auflagezylinders mit der Längsachse des
Kraftstoffeinspritzventils schneidet. Dies hat den Vorteil, dass die in
horizontaler Richtung sich eventuell verschiebende
Spannpratze mit ihrer Abstützfläche über den Zylinder abrollt und
so keine horizontalen Kräfte auf das
Kraftstoffeinspritzventil ausüben kann. Hierdurch werden eventuell noch
auftretende Kippmomente auf das Kraftstoffeinspritzventil weiter
vermindert. Auch hierbei kann es vorteilhafterweise vorgesehen
sein, zwei Auflagezylinder anzuordnen, die koaxial
hintereinander auf je einer Seite des Kraftstoffeinspritzventils
angeordnet sind.
Zeichnung
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung dargestellt. Es zeigt
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine mit darin angeordneten
Kraftstoffeinspritzventil,
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Fig. 2 eine Vergrößerung von Fig. 1 im Bereich der
Auflagestelle des Kraftstoffeinspritzventils,
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Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einspannvorrichtung und
den Zylinderkopf,
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Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei derselbe
Ausschnitt wie in Fig. 2 gezeigt ist und
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Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des
brennraumabgewandten Endbereichs des Kraftstoffeinspritzventils mit
der erfindungsgemäßen Auflagestelle.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Zylinderkopf 1
einer Brennkraftmaschine dargestellt. Im Zylinderkopf 1 der
ansonsten nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist
eine Bohrung 3 ausgebildet, die unter Bildung eines
Ringabsatzes 8 gestuft ausgebildet ist, wobei der Ringabsatz 8 dem
Brennraum zugewandt ist. In der Bohrung 3 ist ein
Kraftstoffeinspritzventil 5 angeordnet, das eine Längsachse 6
aufweist und an dessen Außenmantelfläche eine Ringschulter
10 ausgebildet ist, mit der das Kraftstoffeinspritzventil 5
unter Zwischenlage einer Dichtscheibe 12 am Ringabsatz 8 der
Bohrung 3 anliegt. Am brennraumabgewandten Ende des
Kraftstoffeinspritzventils 5, das im wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet ist, sind zwei sich diametral gegenüberliegende
Abflachungen 29, 29' ausgebildet. Zur Vereinfachung sind die
Anschlüsse für den Kraftstoff und sonstige Verbindungen des
Kraftstoffeinspritzventils 5 in der Zeichnung nicht
dargestellt.
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An der brennraumabgewandten Seite des Zylinderkopfs 1 ist
eine Spannpratze 20 angeordnet, die als zweiarmiger Hebel
ausgebildet ist. Die Spannpratze 20 weist mittig eine
Bohrung 22 auf, durch die eine Spannschraube 24 geführt ist,
welche an ihrem Ende ein Außengewinde 28 aufweist. Die
Spannschraube 24 ist mit dem Außengewinde 28 in ein
Aufnahmegewinde 26 im Zylinderkopf 1 eingeschraubt, so dass über
ein entsprechendes Drehmoment auf die Spannschraube 24 eine
Einspannkraft auf die Spannpratze 20 ausgeübt werden kann,
die diese in Richtung des Zylinderkopfs 1 drückt. Die
Spannpratze 20 stützt sich mit ihrem dem
Kraftstoffeinspritzventil 5 abgewandten Hebel mit einem Gegenlager 35 am
Zylinderkopf 1 ab. Der dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugewandte
Hebel weist eine Abstützfläche 30 auf, mit der die
Spannpratze 20 an einer Auflagestelle 32 des
Kraftstoffeinspritzventils 5 aufliegt. Fig. 2 zeigt eine Vergrößerung von
Fig. 1 im Bereich dieser Auflagestelle 32. Die dem Brennraum
zugewandte Endfläche der Abflachung 29 ist durch zwei
Anschrägungen 37 giebelförmig zugespitzt. Durch die
Anschrägungen 37 wird ein Grat gebildet, der die gerade,
linienförmige Auflagestelle 32 bildet. Die Spannpratze 20 übt durch
die Einspannkraft der Spannschraube 24 eine Kraft auf das
Kraftstoffeinspritzventil 5 aus, mit der dieses mit der
Ringschulter 10 gegen den Ringabsatz 8 gepresst wird.
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Die der in der Fig. 2 gezeigten Abflachung 29 diametral
gegenüberliegende weitere Abflachung 29' ist identisch mit der
ersten Abflachung 29. Fig. 3 zeigt hierzu eine Draufsicht
auf die Spannpratze 20 und auf den entsprechenden Ausschnitt
des Zylinderkopfs 1. Die Spannpratze 20 ist an ihrem dem
Kraftstoffeinspritzventil 5 zugewandten Ende gegabelt
ausgebildet, so dass zwei gegabelte Enden 120 gebildet werden.
Beide gegabelten Enden 120 weisen eine Abstützfläche 30 auf,
die sich an jeweils einer Auflagestelle 32 des
Kraftstoffeinspritzventils 5 abstützt. Dadurch wird die Einspannkraft
auf das Kraftstoffeinspritzventil 5 sowohl in Richtung der
linienförmigen Anlagestelle 32 als auch senkrecht dazu
symmetrisch in das Kraftstoffeinspritzventil 5 eingeleitet.
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Es ist hierbei entscheidend, dass sich beide Auflagestellen
32 in einer Ebene mit der Längsachse 6 befinden. Nur so ist
gewährleistet, dass die Einspannkraft genau symmetrisch in
das Kraftstoffeinspritzventil 5 eingebracht wird, so dass
die ringscheibenförmige Ringschulter 10 über ihren gesamten
Umfang gleichmäßig gegen den Ringabsatz 8 gepresst wird.
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Fig. 4 zeigt den gleichen Ausschnitt wie Fig. 2 eines
weiteren Ausführungsbeispiels. Am brennraumzugewandten Ende ist
an der Abflachung 29 eine halbzylinderförmige Aufnahme 46
ausgebildet, in die ein Auflagezylinder 42 eingelegt ist,
der eine Achse 44 aufweist. Der Auflagezylinder 42 weist
hierbei denselben Durchmesser auf wie die
halbzylinderförmige Aufnahme 46, so dass er in der Aufnahme 46 drehbar um
seine Achse 44 gelagert ist. Die Achse 44 schneidet sich
hierbei in ihrer gedachten Verlängerung mit der Längsachse 6
des Kraftstoffeinspritzventils 5. Die Spannpratze 20 liegt
mit ihrer Abstützfläche 30 an einer Mantellinie des
Auflagezylinders 42 auf, so dass diese Mantellinie die
linienförmige Auflagestelle 32 bildet. Diese Auflagestelle 32 in Form
einer Mantellinie schneidet sich in ihrer gedachten
Verlängerung mit der Längsachse 6 des Kraftstoffeinspritzventils
5, um die Krafteinleitung auch hier genau in der Ebene der
Längsachse 6 zu erreichen. Verschiebt sich die Spannpratze
20 in horizontaler Richtung, also senkrecht zur Achse 44 des
Auflagezylinders 42 bzw. senkrecht zur Längsachse 6, so kann
sich der Auflagezylinder 42 in der Aufnahme 46 drehen, so
dass sich keine Querkräfte auf das Kraftstoffeinspritzventil
5 ergeben. Es kann hierbei auch vorgesehen sein, dass der
Auflagezylinder 42 mittels einer Schraube, die den
Auflagezylinder 42 in seiner Mitte in Richtung der Achse 44
durchdringt, am Kraftstoffeinspritzventil 5 befestigt ist. An der
diametral gegenüberliegenden Seite des
Kraftstoffeinspritzventils 5 ist, gleich wie bei der gratförmigen Auflagestelle
32, ein zweiter Auflagezylinder 42 angeordnet, auf dem das
andere gegabelte Ende 120 der Spannpratze 20 aufliegt.
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Fig. 5 verdeutlicht noch einmal die Ausbildung der
Abflachung 29 am Kraftstoffeinspritzventil 5. Es ist in Fig. 5
der brennraumabgewandte Endbereich des
Kraftstoffeinspritzventils 5 gezeigt, wobei die Spannpratze 20 und der
Zylinderkopf 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Es
wird die Ausbildung der Anschrägungen 37 deutlich und der
Grat zwischen den Anschrägungen 37, der die Auflagestelle 32
bildet. In Fig. 5 ist eine Verlängerung der linienförmigen
Auflagestelle 32 gezeichnet, die sich mit der Längsachse 6
des Kraftstoffeinspritzventils 5 schneidet. Die Längsachse 6
und die Verlängerung der Auflagestelle 32 spannen so eine
Ebene auf, die eine Symmetrieebene des
Kraftstoffeinspritzventils 5 ist.
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Die Einspannkraft kann außer mit einer Spannschraube auch
auf andere Weise in die Spannpratze 20 eingeleitet werden.
Es kommen dafür beispielsweise auch eine Klemmvorrichtung,
eine Spannfeder oder eine sonstige Vorrichtung in Frage, die
eine ausreichende Einspannkraft auf die Spannpratze ausüben
kann.
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Neben der Ausbildung der Auflagestelle als linienförmiger
Grat auf beiden Seiten des Kraftstoffeinspritzventils 5 kann
es auch vorgesehen sein, die Anschrägungen 37 über die
gesamte Breite des Kraftstoffeinspritzventils 5 zu erstrecken,
so dass der entsprechend dadurch gebildete Grat einen
Durchmesser des Kraftstoffeinspritzventils 5 bildet. Die
Spannpratze 20 ist in diesem Fall an ihrer Abstützfläche 30 nicht
mehr gegabelt ausgebildet, sondern weist nur eine ebene
Abstützfläche 30 auf. Diese Ausgestaltung kommt vor allem dann
in Frage, wenn der Kraftstoffanschluss und sonstige,
beispielsweise elektrische Anschlüsse seitlich in das
Kraftstoffeinspritzventil 5 münden.