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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung eines Kraftstoffinjektors.
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Ein
derartiger Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus der
DE 102 51 225 A1 bekannt.
Bei diesem Stand der Technik wird zur Schaffung einer dauerhaften,
insbesondere öldichten
Abdichtung zwischen einem Piezoaktor und einer Außenkontaktierung
(Kontaktbaugruppe) vorgeschlagen, einen kraftstoffbeständigen Dichtring
(O-Ring) in jede Öffnung einer
aufgesetzten Kopfplatte einzusetzen. In jeder Durchtrittsöffnung ist
außerdem
unterhalb des Dichtrings eine Hülse
aus Isolationsmaterial eingesetzt, die eine Zentrierung und elektrische
Isolation des Anschlussstifts bewirkt.
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Nachteilig
ist bei dieser bekannten Anordnung zur Kontaktierung und Abdichtung
des verwendeten Piezoaktors, dass diese eine vergleichsweise dicke
Kopfplatte erfordert, um in deren Durchtrittsöffnungen jeweils einen Dichtring
und eine Zentrierhülse
unterzubringen.
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Außerdem besitzt
der Piezoantrieb des bekannten Kraftstoffinjektors eine begrenzte
Lebensdauer. Es hat sich herausgestellt, dass diese Lebensdauer
von der Installationsumgebung des Piezoantriebs abhängt.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor
der eingangs genannten Art hinsichtlich der Lebensdauer seines Piezoantriebs
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einem Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor
ist gekennzeichnet durch
- – eine Abdichtungsanordnung
umfassend ein aus einem flüssigkeitsdichtenden
Material gebildetes Dichtelement, das auf aus den Öffnungen
hervorstehenden Anschlussstiftabschnitten aufgesetzt ist und einerseits
an Umfangsflächen
der Anschlussstiftabschnitte und andererseits an der Kopfanordnung
dichtend anliegt, und
- – eine
Belüftungsanordnung,
die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung
und der Außenseite
des Dichtelements fördert
und von Aussparungen der Injektorgehäuseanordnung gebildet ist.
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Bei
internen betrieblichen Versuchen der Anmelderin hat sich überraschenderweise
herausgestellt, dass die Anordnung eines piezokeramischen Bauteils
wie den hier interessierenden Piezoaktor in einer "möglichst hermetisch" abgedichteten Piezogehäuseanordnung
in einer schädliche
Medien aufweisenden Installationsumgebung die Lebensdauer des Bauteils
in der Praxis nicht verlängert
sondern tendenziell sogar eher verkürzt.
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Demgegenüber führt die
erfindungsgemäße Schaffung
einer Belüftungsanordnung
zwischen der Außenseite
der Injektorgehäuseanordnung
und der Außenseite
des Dichtelements zu einer er heblichen Verlängerung der Lebensdauer des
Piezoaktors. Zudem ist die gemäß der Erfindung
vorgesehene Abdichtungsanordnung insbesondere auch für eine vergleichsweise
dünn ausgebildete
Kopfanordnung geeignet, da das Dichtelement außerhalb dieser Kopfanordnung
abdichtet.
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Eine
mögliche
Erklärung
des Wirkmechanismus der Erfindung besteht darin, dass bei einem möglichst
hermetisch, insbesondere möglichst
gasdicht abgedichteten Aktorgehäuse
unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Unterdruck im Gehäuseinnenraum
entsteht (z. B. durch Temperaturschwankungen), durch welchen schädliche Medien
durch die in der Praxis nicht absolut hermetisch auszubildende Abdichtung
hindurch in den Gehäuseinnenraum
gelangen können.
Andere mögliche
Erklärungen
bestehen beispielsweise darin, dass sich nach der Fertigung eines
hermetisch abgeschlossenen Piezoantriebs die Konzentration irgendeines
die Lebensdauer verkürzenden
Gases im Innenraum des Piezoantriebs erhöht bzw. das eine der atmosphärischen
Luft ähnelnde
Füllung
des Gehäuseinnenraums
eine positive Wirkung auf die Lebensdauer der piezoelektrischen
Keramik besitzt.
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Es
hat sich jedenfalls herausgestellt, dass die gemäß der Erfindung vorgesehene
Förderung
eines Gasaustausches zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung
und der Außenseite
des Dichtelements die Lebensdauer tendenziell verlängert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Injektorgehäuseanordnung eine an der Kopfanordnung
aufgesetzte Kontaktbaugruppe zur elektrischen Weiterverbindung der
Anschlussstifte zu einem Steckverbinder umfasst und diese Kontaktbaugruppe
mit Gasaustauschöffnungen
versehen ist.
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Aus
DE 10 2004 039 673
B3 ist ein Piezoelektrischer Stellantrieb für einen
Kraftstoffinjektor bekannt, bei dem eine durch das Stellantriebsgehäuse hindurchverlaufende
Ausgleichspassage vorgesehen ist, über welche ein druckausgleichender
Gasaustausch zwischen dem Gehäuseinnenraum
und der Atmosphäre
ermöglicht
wird.
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Aus
US 5,059,857 A ist
ein piezoelektrischer Stellantrieb bekannt, bei dem die Anschlusstifte
axial durch eine hülsenförmig ausgebildete
Kopfplatte des Aktors hindurchgeführt sind. Diese hülsenförmige Einheit
weist weiterhin Innen- und Außengewinde
zur Befestigung des Piezos im inneren und äußeren Aktorraum auf.
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Aus
JP 2000 197 374 AA ist
ein piezoelektrischer Aktor bekannt, bei dem der Aktor von einer
Metallhülse
umfasst ist, wobei an einer Stirnseite eine Membran vorgesehen ist,
die den Piezoaktor nach außen
abdichtet und die Aktorbewegungen flexibel an ein Stellglied weitergibt.
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Aus
EP 1 130 249 A2 ist
ein magnetostriktiver Aktor für
ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem eine Hülse das
Aktorelement umfasst. Die Aktorbewegung wird über einen Hebelmechanismus auf
die Düsennadel
des Injektors übertragen.
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Eine
weitere solche Kontaktbaugruppe kann beispielsweise von einem Kunststoff-Formteil
mit eingeformten und mit den Anschlussstiften des Piezoaktors zu
verschweißenden
Metallkontakten gebildet sein. Eine derartige Kontaktbaugruppe ist
beispielsweise in der
DE
198 44 743 C1 beschrieben, wobei der Trägerkörper eines solchen Kontaktzungenträgers zur
Verwendung bei der vorliegenden Erfindung mit Gasaustauschöffnungen (z.
B. Bohrungen und/oder Formteil-Aussparungen) vorzusehen ist.
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Um
eine möglichst
gute Flüssigkeitsabdichtung
im Bereich der Anlage des Dichtelements an der Kopfanordnung (Axialabdichtung)
zu gewährleisten, ist
in einer Ausführungsform
vorgesehen, dass die Kontaktbaugruppe das Dichtelement wenigstens
abschnittsweise gegen die Kopfanordnung presst. Diese somit gewissermaßen zwischen
der Kontaktbaugruppe und der Kopfanordnung eingeklemmten Dichtelementabschnitte
können
dann z. B. die Axialabdichtung bewerkstelligen.
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Bevorzugt
ist das Dichtelement einteilig scheibenartig ausgebildet, so dass
die mehreren (in der Regel zwei) Anschlussstifte des Piezoaktors durch
ein einziges Dichtelement abgedichtet werden. In diesem Fall kann
das Dichtelement in einfacher Weise ringförmig am Umfang der Kopfanordnung umlaufend
dichtend anliegen. Radial innerhalb dieses ringförmigen Umlaufes befinden sich
dann alle Anschlussstifte. Prinzipiell denkbar ist jedoch auch eine
mehrteilige Ausführung
des Dichtelements, etwa eines separaten Dichtelementteils für jeden
Anschlussstift, wobei sich dann jeder betreffende Anschlussstift
radial innerhalb einer ringförmig
um den Anschlussstift herum erstreckenden Axialabdichtung befindet.
Auch letztere, um jeden einzelnen Anschlussstift herum verlaufende "Einzel-Axialabdichtung" kann in einfacher
Weise bewerkstelligt werden durch ein Einklemmen eines ringförmig ge schlossenen
Dichtelementbereiches zwischen der Kontaktbaugruppe und der Kopfanordnung.
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Das
Anpressen des Dichtelements gegen die Kopfanordnung erfolgt in gut
definierter Weise, wenn die Kontaktbaugruppe hierfür mit einem
oder mehreren dem Dichtelement zugewandten Vorsprüngen versehen
ist, die bei der Montage des Kraftstoffinjektors zu einer Verpressung
der entsprechenden Dichtelementabschnitte führen.
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Eine
einfache Montage der Kontaktbaugruppe, bei welcher die soeben erläuterte Verpressung des
Dichtelements gewährleistet
werden kann, ergibt sich, wenn die Kontaktbaugruppe einen Umfangsbereich
der Kopfanordnung umgreift und an diesem Umfangsbereich durch eine
Formschlussverbindung gehalten ist. Diese Formschlussverbindung
kann insbesondere als Rastverbindung derart vorgesehen sein, dass
allein durch das Aufdrücken
der Kontaktbaugruppe deren Verrastung mit der Kopfanordnung erfolgt.
Die Rastverbindung kann z. B. ringförmig am Umfang verlaufen oder
auch durch eine Mehrzahl von über
dem Umfang verteilten, separaten Rastbereichen vorgesehen sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Injektorgehäuseanordnung
eine äußere Ummantelung
(z. B. Kunststoff) auf, in welcher wenigstens eine labyrinthartige
Gasaustauschöffnung
vorgesehen ist. Mit dieser Gestaltung kann insbesondere ein Eindringen
von festen Gegenständen
in den Bereich der elektrischen Weiterverbindung trotz vorhandener Gasaustauschöffnung vermieden
werden, so dass insbesondere eine erhöhte elektrische Betriebssicherheit
gegeben ist.
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Wenngleich
es nicht ausgeschlossen sein soll, eine mit labyrinthartigen Gasaustauschöffnungen
versehene äußere Ummante lung
aus einem Bauteil bzw. einer Kunststoffumspritzung herzustellen,
so ist in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Injektorgehäuseanordnung
aus mehreren Bauteilen gebildet ist und wenigstens eine Gasaustauschöffnung als
Spalt zwischen diesen Bauteilen vorgesehen ist. Derartige Gasaustauschöffnungen,
insbesondere auch labyrinthartige Spalte lassen sich dann fertigungstechnisch
sehr einfach realisieren.
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Bevorzugt
ist die Gasaustauschöffnung
dazu ausgebildet, eine in das Innere der Injektorgehäuseanordnung
eingedrungene Flüssigkeit
(z. B. Kraftstoff oder Öl)
wieder herausfließen
zu lassen. Dies lässt
sich z. B. einfach dadurch sicherstellen, dass – unter Berücksichtigung einer Verwendungsvertikalrichtung
des Kraftstoffinjektors – die
Gasaustauschöffnung
sich im Verlauf von innen nach außen niemals "bergauf" sondern insbesondere
stets bergab erstreckt. Kraftstoffinjektoren der hier interessierenden
Art besitzen üblicherweise
eine in einer Axialrichtung langgestreckte Injektorgehäuseanordnung,
wobei die übliche
Verwendungsvertikalrichtung mehr oder weniger dieser Axialrichtung
entspricht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Dichtelementmaterial ein Elastomer, weiter bevorzugt ein
elektrisch isolierendes Elastomer. Durch Wahl eines elektrisch isolierenden
Dichtelementmaterials sind keine besonderen Vorkehrungen gegen eine
unzureichende elektrische Isolierung der Anschlussstifte in dem
Fall zu treffen, in welchem die Kopfanordnung elektrisch leitet.
Letzteres ist in der Regel der Fall, da die Piezogehäuseanordnung
insgesamt und somit auch die Kopfanordnung üblicherweise aus metallischen
Werkstoffen hergestellt werden. Für den Fall, dass bei einer
elektrisch leitenden Kopfanordnung das Material des Dichtelements
nicht ausreichend elektrisch isoliert, kann vorgesehen sein, dass
zumindest in den Bereichen der Anlage des Dichtelements an der Kopfanordnung
die Kopfanordnung elektrisch isoliert ist, z. B. mit einer Isolationsschicht
bzw. einem Isolationsteil versehen ist. Diese Isolationsschicht
kann beispielsweise als Isolierscheibe ausgebildet sein, die sich
bis nahe zum Umfangsbereich der Kopfanordnung erstreckt und ebenfalls Öffnungen
zum Durchtritt der Anschlussstifte aufweist. Eine solche Isolierscheibe
kann vorteilhaft mit Hülsenfortsätzen versehen
sein (z. B. einteilig angeformt), die sich in die Öffnungen
der Kopfanordnung hinein erstrecken, um die Anschlussstifte dort
gegenüber
der Innenwandung dieser Öffnungen zu
isolieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Material des Dichtelements eine hohe Gaspermeabilität besitzt.
Insbesondere kann als Material ein Silikonwerkstoff, insbesondere Fluorsilikonwerkstoff
gewählt
werden (z. B. Elastomere des Typs "LSR" oder "FVMQ"). Letztere Werkstoffe
ermöglichen
auch bei einer vergleichsweise großen Dicke des Dichtelements
eine hohe Permeationsrate gegenüber
gasförmigen
Stoffen wie z. B. Luft. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft für die Haltbarkeit
bzw. Lebensdauer der piezoelektrischen Keramik des Piezoantriebs.
Die Wahl eines Dichtelementmaterials mit vergleichsweise großer Gasdurchlässigkeit
verbessert gewissermaßen
den positiven Effekt der oben erwähnten Belüftung der Injektorgehäuseanordnung.
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Der
erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor
ist insbesondere zur Verwendung in einer "schädliche Medien" enthaltenden Installationsumgebung
geeignet. Eine derartige Umgebung ergibt sich insbesondere, wenn
ein Kraftstoffinjektor und wenigstens eine weitere Komponente einer
Kraftstoff-Einspritzeinrichtung im Wesentlichen vollständig innerhalb
einer Motorblockbaugruppe der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Damit ist insbesondere der Fall gemeint, in welchem Komponenten
der Einspritzeinrichtung innerhalb der Motorblockbaugruppe untergebracht sind,
die ohne Einschränkung
ihrer Funktion auch außerhalb
derselben angeordnet werden könnten.
Der Begriff "Motorblockbaugruppe" bezeichnet hierbei die
Gesamtheit der schmierölhaltenden
Motorkomponenten, also den "Motorblock" im engeren Sinne und
Anbauteile (wie z. B. einen Zylinderkopfdeckel etc.), in denen das
Schmieröl
der Brennkraftmaschine gepumpt wird oder schmiert oder (zurück)geführt wird.
Bei dieser Konstruktion besteht eine erhöhte Gefahr eines Eintrags von
schädlichen
Medien (Motoröl,
kraftstoffverdünntes
Motoröl,
Wasser, oder deren Dämpfe)
in das Innere des Kraftstoffinjektors.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1 ist
ein Axiallängsschnitt
eines Kraftstoffinjektors im Bereich der Abdichtung eines Anschlussstiftes
des verwendeten Piezoaktors,
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Details einer äußeren Umhüllung der
Injektorgehäuseanordnung
bei deren Montage, und
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3 ist
eine Explosionsdarstellung wesentlicher Komponenten eines Piezoantriebs
mit aufgesetzter Kontaktbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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1 veranschaulicht
die Gestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einer ersten
Ausführungsform.
Der Kraftstoffinjektor umfasst in an sich bekannter Weise eine in
einer Axialrichtung A langgestreckte Injektorgehäuseanordnung, in welcher ein
Kraftstoffeinspritzventil sowie ein über eine Wirkverbindung damit
verbundener Piezoantrieb zur Betätigung
des Kraftstoffeinspritzventils untergebracht sind. Hinsichtlich
des prinzipiellen Aufbaus des Kraftstoffinjektors sei lediglich
beispielhaft auf bekannte Kraftstoffinjektoren verwiesen, wie sie in
der
DE 199 56 256
B4 und der
DE
100 07 175 A1 beschrieben sind.
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1 zeigt
einen Teil des langgestreckten Kraftstoffinjektors im Bereich seines
oberen axialen Endes.
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Der
Piezoantrieb weist einen in einem Aktorgehäuse eingeschlossenen Piezoaktor
auf, der als in Axialrichtung A langgestreckter Piezoelementstapel ausgebildet
ist. In 1 erkennt man einen von insgesamt
zwei in Axialrichtung A aus dem Piezoaktor hervorstehenden Anschlussstiften 10, über welche der
Piezoantrieb im Betrieb angesteuert wird.
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Eine
den (nicht dargestellten) Piezoaktor einschließende Piezogehäuseanordnung
umfasst im dargestellten Bereich ein den Piezoaktor hülsenartig umgebendes
Aktorgehäuse 12 sowie
eine am oberen Ende dieses Gehäuses
eingesetzte und damit verschweißte
Kopfplatte 14. Das dargestellte obere Ende des Aktorgehäuses 12 bildet
zusammen mit der Kopfplatte 14 eine Kopfanordnung, wobei
die Kopfplatte 14 mit Öffnungen
in Form von Bohrungen 16 zum axialen Durchtritt der Anschlussstifte 10 versehen
ist.
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Unmittelbar
auf der Kopfplatte aufliegend und bis zu deren Umfangsbereich sich
erstreckend ist eine perforierte Isolierscheibe 18 aus
elektrisch gut isolierendem Material (z. B. Polyamid) angeordnet,
von welcher sich einstückig
angeformte Hülsenfortsätze 20 in
die Bohrungen 16 der Kopfplatte 14 hinein erstrecken
und dort die Anschlussstifte 10 zentrieren und gegenüber der
Innenwandung der Bohrungen 16 elektrisch isolieren. Die
Perforation der Isolierscheibe 18 ist hier z. B. an einer
Durchgangsöffnung 19 zu
erkennen.
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Die
Anschlussstifte 10 stehen mit Anschlussstiftabschnitten 22 aus
den Bohrungen 16 nach oben hervor. Auf diese Anschlussstiftabschnitte 22 ist
ein Dichtelement 24 aufgesetzt, welches einerseits an Umfangsflächen der
Anschlussstiftabschnitte 22 und andererseits in einer Ringnut 26 des
oberen Endes des Aktorgehäuses 12 dichtend
anliegt. Das Dichtelement 24 ist hierbei aus einem Fluorsilikonwerkstoff mit
vergleichsweise hoher Gaspermeabilität gebildet, so dass durch die
Anlage an den Anschlussstiftabschnitten (Radialabdichtung) und an
den dem Aktorgehäuse 12 (Axialabdichtung)
eine gute Flüssigkeitsabdichtung
des Innenraums der Piezogehäuseanordnung
gegenüber
einem Kontaktierungsbereich 28 zur elektrischen Weiterverbindung
der Anschlussstifte 10 geschaffen wird, wobei jedoch eine
vergleichsweise hohe Permeationsrate für gasförmige Medien ermöglicht wird.
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Die
Radialabdichtung wird hierbei durch eine elastische Vorspannung
des Dichtelementmaterials sichergestellt, welche dieses Material
zuverlässig
radial gegen die Umfangsfläche
des Anschlussstiftabschnitts andrückt. Demgegenüber wird
eine zuverlässige
Axialabdichtung im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht,
dass eine als Kunststoff-Formteil mit eingeformten elektrischen
Weiterverbindungen ausgebildete Kontaktbaugruppe 30 mit einem
ringförmigen,
in Axialrichtung A nach unten hervorstehenden Vorsprung 32 im
Umfangsbereich des Dichtelements 24 gegen die Oberseite
dieses Dichtelements drückt
und somit den belasteten Dichtelementabschnitt zuverlässig in
die Ringnut 26 des Aktorgehäuses 12 drückt.
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Die
Kontaktbaugruppe 30 umgreift hierbei einen mit einer konischen
Anlauffläche
versehenen Umfangsbereich des Aktorgehäuses 12 und wird nach
dem Aufdrücken
durch eine in diesem Bereich vorgesehene Rastverbindung 34 gehalten.
In diesem montierten Zustand nach 1 greift
ein radial nach innen abstehender Vorsprung 36 der Kontaktbaugruppe 30 in
eine unter der konischen Anlauffläche angeordnete Umfangsnut 38 des
Aktorgehäuses 12.
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Zur
Förderung
eines Gasaustausches zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung
und der Außenseite
des Dichtelements 24 ist eine Gasaustauschöffnung 40 an
der Kontaktbaugruppe 30 sowie eine weitere Gasaustauschöffnung 42 in
einer äußeren Kunststoffumhüllung der
Injektorgehäuseanordnung
vorgesehen. Damit wird ein die Dauerhaltbarkeit des Piezoaktor vorteilhafter
Gasaustausch zwischen dem Innenraum der Piezogehäuseanordnung und der Installationsumgebung
des Kraftstoffinjektors geschaffen.
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Von
der äußeren Kunststoffumhüllung ist
in 1 zunächst
eine finale Kunststoffumspritzung 44 ersichtlich, die im
Umfangsbereich der Gasaustauschöffnung 42 bis
etwa auf axialer Höhe
des Dichtelements 24 nach dem Aufdrücken der Kontaktbaugruppe 30 am
Umfangsbereich des Aktorgehäuses 12 angeformt
wurde. Sodann wurde diese äußere Umhüllung durch
einen Kunststoffdeckel 46 vervollständigt, der im dargestellten
Ausführungsbeispiel mit
der zuvor aufgebrachten Umspritzung 44 durch eine Ultraschallverschweißung verbunden
wurde. Diese zweiteilige Ausführung
des oberen Bereichs der Injektorgehäuseanordnung besitzt den Vorteil, dass
die Gasaustauschöffnung 42 in
einfacher Weise als labyrinthartiger verbleibender Spalt zwischen
diesen beiden Umhüllungskomponenten
ausgebildet werden kann, wie in 1 dargestellt.
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Die
labyrinthartige Gestaltung der äußeren Belüftungsöffnung 42 verhindert
ein Eindringen von festen Gegenständen in den Innenraum dieser
Umhüllung.
Außerdem
ermöglicht
der in 1 ersichtliche Verlauf dieser Öffnung 42, dass eine
etwaig in den Innenraum der Umhüllung
eingedrungene Flüssigkeit
wie Motoröl
schwerkraftbedingt von selbst wieder herausfließen kann.
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2 veranschaulicht
die Ausbildung der Gasaustauschöffnung 42 bei
der Montage des Umhüllungsdeckels 46 auf
der Umspritzung 44. Der Deckel 46 besitzt am Umfang
eine in Axialrichtung A abstehende Blende 48, die bei der
Montage (Pfeil in 2) in Eingriff mit einer an
der Umspritzung 44 vorgesehenen Aussparung 50 gelangt,
wobei zwischen der Blende 48 und dem Rand der Aussparung 50 ein kleiner
Spalt verbleibt, der im montierten Zustand die labyrinthartige Gasaustauschöffnung 42 (1)
bildet. Die Ultraschallverschweißung des Deckels 46 auf
der Umspritzung 44 erfolgt hierbei im Bereich des Eingriffs
eines ebenfalls axial abstehenden Schweißprofils (Feder) des Deckels 46 in
ein entsprechendes Schweißprofil 54 (Nut)
der Umspritzung 44. Die vorteilhafte "Labyrinthgestaltung" des zwischen diesen beiden Umhüllungskomponenten
verbleibenden Spalts 42 wird hierbei durch korrespondierende
Absätze 56, 58 geschaffen,
die im radialen Verlauf der Blende 48 bzw. des Rands der
Aussparung 50 vorgesehen sind.
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Diese
Gestaltung mit einem aufgeschweißten Kunststoffdeckel 46 kann
auch vorteilhaft die Werkstoff-Vielfalt verringern, da z. B. kein
Vergusswerkstoff wie Epoxydharz verwendet werden muss. Dies vereinfacht
das Recycling insbesondere dann, wenn keinerlei duroplastische Werkstoffe
zum Einsatz kommen. Auch ist im Fertigungsprozess des Kraftstoffinjektors
keine Zwischenlagerung auf Grund eines Aushärtprozesses erforderlich, welche
die Taktzeit verlangsamen würde.
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Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel
ist es prinzipiell denkbar, eine wie bei herkömmlichen Kraftstoffinjektoren übliche einteilige Kunststoffumspritzung
vorzusehen, die jedoch zur Schaffung wenigstens einer Gasaustauschöffnung nachträglich perforiert
(z. B. durchbohrt) wird. Für eine
labyrinthartige Gestaltung der Gasaustauschöffnung eignet sich jedoch besser
eine mehrteilige Ausführung,
wie z. B. mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Nochmals
auf 1 zurückkommend
erkennt man einen vom Deckel 46 axial nach unten abstehenden
Trennsteg 31, der in eine korrespondierende Nut an der
Oberseite des Trägerkörpers der Kontaktbaugruppe 30 eingreift
(oder alternativ von oben auf den Trägerkörper drückt). Dadurch wird in diesem
Bereich eine "Labyrinthabdichtung" (mit geringem Restspalt)
geschaffen, welche den Bereich oberhalb der Kontaktbaugruppe 30 in
zwei Einzelkammern trennt. Dies besitzt z. B. den Vorteil, dass ein
elektrischer Kurzschluss zwischen den Anschlussstiften 10 auf
Grund einer eventuellen elektrischen Leitfähigkeit eines in diesem Bereich
eingedrungenen Mediums vermieden werden kann.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für analoge Komponenten
die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur
Unterscheidung der Ausführungsform.
Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw.
den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen
eingegangen und im Übrigen
hiermit ausdrücklich auf
die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
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3 veranschaulicht
eine Modifikation des mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Kraftstoffinjektors.
Die Modifikation besteht darin, dass anstatt einer perforierten
Isolierhülse
mit Hülsenfortsätzen zur
Zentrierung und elektrischen Isolation der Anschlussstifte herkömmliche
Isolierhülsen 60a in
Bohrungen 16a einer Kopfplatte 14a eingesetzt
werden. Ansonsten entspricht die in 3 dargestellte
Ausführungsform
der oben bereits beschriebenen Ausführung. Insbesondere wird ebenfalls
ein einteiliges, im Wesentlichen scheibenförmiges Dichtelement 24a auf
die hervorstehenden Anschlussstiftabschnitte 22a aufgesetzt
und durch eine ringförmig umlaufende
axiale Verpressung zur Anlage in einer Ringnut 26a an der
Stirnseite eines Aktorgehäuses 12a zur
Anlage gebracht.
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Ferner
sind in 3 vier Gasaustauschöffnungen 40a in
einem Trägerkörper einer
Kontaktbaugruppe 30a ersichtlich, welche einen Gasaustausch zwischen
der Unterseite und der Oberseite der Kontaktbaugruppe 30a fördern. Schließlich erkennt
man in 3 auch metallische Schweißlaschen 62a, die nach
der Montage der dargestellten Komponenten mit den oberen Enden der
Anschlussstifte 10a verschweißt werden und seitlich aus
dem Trägerkörper der
Kontaktbaugruppe 30a heraus geführt sind und dort die Kontaktzungen 64a eines
externen Steckverbinders bilden. Die übrigen Bestandteile des Steckverbinders
werden durch eine in 3 nicht dargestellte finale
Kunststoffumspritzung (aus Polyamid) hergestellt.
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Mit
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
kann eine große
Permeationsrate von "flüchtigen Stoffen" aus dem Aktorraum
heraus und von Sauerstoff in den Aktorraum hinein erreicht oder
gefördert werden.
Die mehr oder weniger große
Gasdurchlässigkeit
des verwendeten Dichtmaterials kann zur weiteren Erhöhung dieser
Permeationsrate gezielt ausgewählt
werden.
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Auf
Grund des Vorsehens von Gasaustauschöffnungen im Bereich der Injektorgehäuseanordnung
kann ein Injektorgehäuse
vorteilhaft durch die bereits gut etablierte Methode einer Kunststoffumspritzung
und/oder einem Verguss aus Epoxydharz weiter verwendet werden. Die
Gasaustauschfähigkeit
dieser äußeren Umhüllung ist
unabhängig
von deren Material und wird durch die Gasaustauschöffnungen
bereits sichergestellt. Die Anzahl und Anordnung derartiger Gasaustauschöffnungen
der Injektorgehäuseanordnung
wie auch etwaiger Gasaustauschöffnungen
einer gegebenenfalls separat im Innenraum der Injektorgehäuseanordnung
untergebrachten Kontaktbaugruppe kann den konstruktiven Erfordernissen
nach variiert werden.
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Sowohl
für die äußere Umhüllung als
auch für
eine Kontaktbaugruppe können
vorteilhaft die Materialien sehr frei gewählt werden, da der Gasaustausch
durch die Gasaustauschöffnungen
bereitgestellt bzw. gefördert
wird. Es ergibt sich eine gute Belüftung des Piezoaktors und damit
eine Steigerung der Dauerhaltbarkeit.