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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine.
Für derartige
Injektoren ist es bereits bekannt, eine Vorrichtung zur elektrischen
Verbindung von Kontaktstiften eines elektrischen Aktors mit Anschlussstiften
eines von der Vorrichtung ausgebildeten Steckverbinders vorzusehen.
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So
ist z. B. aus der
DE
197 15 487 A1 eine derartige Verbindungsvorrichtung in
Form einer auf zwei Kontaktstifte eines piezoelektrischen Aktors
aufgesteckten Kontaktplatte bekannt. Die bekannte Kontaktplatte
ist aus isolierendem Kunststoff hergestellt und mit Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der nahezu parallel zur Längsrichtung des Aktors abstehenden
Kontaktstifte versehen. Im Inneren der Kontaktplatte sind jeweils
ausgehend von einer Kontaktierung an einer Durchtrittsöffnung elektrische
Leitungen zu Anschlussstiften geführt, die seitwärts aus
der Kontaktplatte herausragen. Durch eine Umspritzung eines oberen
Teils eines Aktorgehäuses
sowie der Kontaktstifte mit der aufgesetzten und kontaktierten Kontaktplatte
wird ein Steckergehäuse
ausgebildet, bei welchem die seitwärts abstehenden Anschlussstifte
in eine Anschlusskammer ragen, so dass an dieser Stelle ein Steckverbinder
ausgebildet wird, mittels welchem der piezoelektrische Aktor mit
einer externen Leitungsanordnung verbindbar ist.
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Aus
der
DE 198 44 743
C1 ist ebenfalls eine Verbindungsvorrichtung in Form eines
Kontaktzungenträgers
bekannt. Der bekannte Kontaktzungenträger dient zur Abdichtung und
Positionierung von Kontaktstiften eines Piezoaktors für das Ein spritzventil
einer Brennkraftmaschine und besitzt einen Vorrichtungskorpus aus
Kunststoff mit Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der Kontaktstifte. Nach dem Aufsetzen des Kontaktzungenträgers auf
die Kontaktstifte des Piezoaktors kommen die aus den Durchtrittsöffnungen
herausragenden Kontaktstiftenden in Kontakt mit im Kunststoffkorpus
eingeformten Schweißlaschen
und können
mit denselben verschweißt
werden. Die Schweißlaschen
sind elektrisch mit seitlich abstehenden Kontaktzungen verbunden,
welche als Anschlussstifte eines durch eine Kunststoffumspritzung
ausgebildeten Steckverbinders dienen.
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Aus
der
EP 1 445 470 A1 ist
eine Verbindungsvorrichtung bekannt, die eine Steckverbindung (
32)
umfasst mit erste Kontaktstiften (
34A,
34B,
36A,
36B),
die eine elektrische Kontaktierung zu einer externen Stromversorgung
ermöglichen,
und mit zweiten Kontaktstiften (
38A,
38B), die
in Verbindung zu den ersten Kontaktstiften (
34A,
34B,
36A,
36)
stehen. Die ersten Kontaktstifte sind fest verbunden mit dem Steckverbinder
(
32) und die zweiten Kontaktstifte (
38A,
38B)
sind beweglich in dem Steckverbinder (
32) angeordnet, so
dass sie eine schnelle Axialbewegung des Thermokompensators (
20)
zulassen.
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Aus
der
DE 102 51 225
A1 ist eine Verbindungsvorrichtung für einen Piezoaktor (
18)
bekannt in Form einer auf zwei Anschlussstifte (
1) eines
Piezoelektrischen Aktators aufgesteckten Kopfplatte (
3). Diese
weist Öffnungen
(
8) zum Durchtritt der Anschlussstifte (
1) auf.
Um eine dauerhafte, insbesondere öldichte Abdichtung zwischen
dem piezoaktor (
18) und der Außenkontaktierung zu schaffen
wird vorgeschlagen, einen kraftstoffbeständigen Dichtring (O-Ring) (
12)
in jede Öffnung
(
8) einzusetzen.
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Aus
der
DE 199 40 347
A1 ist eine elektrische Verbindungsvorrichtung bekannt,
die zum Aufsetzen auf parallel hervorstehende Anschlussstifte (
31a,
31b)
eines elektrischen Bausteins (
30) dient. Die Verbindungsvorrichtung
weist Durchtrittsöffnungen
zum Hindurchschieben der Anschlussstifte (
31a,
31b)
auf und eine entsprechende Mehrzahl leitender Elemente (
20a,
20b)
zur Kontaktgabe mit den Anschlussstiften (
31a,
31b).
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Die
Offenlegungsschrift
DE
199 40 346 A1 zeigt eine Verbindungsvorrichtung, die zum
Aufsetzen auf die Anschlussstifte eines piezoelektrischen Bausteins
dient. Die Verbindungsvorrichtung weist zwei leitende Elemente (
20a,
20b)
auf, die zur Kontaktgabe zwischen den Anschlussstiften und einer elektrischen
Außenverbindung
dient.
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Die
Herstellung einer elektrischen Verbindung mittels der bekannten
Verbindungsvorrichtungen ist insofern problematisch, als diese Vorrichtungen
sich nach deren Montage oftmals nicht in einer exakt definierten
Lage befinden und somit oftmals zusätzlich von Hand zu justieren
sind. Ohne eine solche Einstellung der Position und Orientierung
der Verbindungsvorrichtung ist die elektrische Kontaktierung der
Kontaktstifte erschwert. Außerdem
besteht für eine
nachfolgende Umspritzung der Verbindungsvorrichtung bei unzureichender
Lagegenauigkeit die Gefahr, dass Umspritzungsmaterial in unerwünschter Weise
durch Spalte hindurchtritt, die bei exakt definierter Lage der Verbindungsvorrichtung
wesentlich kleiner und somit abdichtend wären. Schließlich ist eine möglichst
exakt definierte und fixierte Lage, insbesondere Drehwinkellage,
für die
Verbindungsvorrichtung von Vorteil, um die Steckbarkeit einer elektrischen
Außenverbindung
(z. B. Stecker) an der von der Verbindungsvorrichtung ausgebildeten
Anschlusseinrichtung (z. B. Steckverbinderbuchse) sicherzustellen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor
der eingangs genannten Art bereitzustel len, bei welchem in einfacher Weise
eine relativ genau definierte Lage der Verbindungsvorrichtung des
Injektors bezüglich
eines Injektorgehäuses
gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einer Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor
ist eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Verbindung von
Kontaktstiften des Aktors, die aus einer axialen Öffnung eines
hülsenartigen
Gehäuses herausragen,
mit Anschlussstiften einer von der Vorrichtung ausgebildeten Anschlusseinrichtung
vorgesehen, umfassend einen Einführabschnitt,
der zum axialen Eingriff in die axiale Öffnung geeignet ausgebildet
ist und mit Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der Kontaktstifte versehen ist, und mit einer bezüglich des
Einführabschnitts
seitlich versetzt angeordneten und im Wesentlichen tangential sich
erstreckenden Anlagefläche
sowie einem zwischen dem Einführabschnitt
und der Anlagefläche
angeordneten, im Wesentlichen radial sich erstreckenden Steg, die
bei Einführung
des Einführabschnitts
in die axiale Öffnung
mit einer korrespondierenden Anlagefläche des Gehäuses bzw. mit einer korrespondierenden
Aussparung einer Wandung der axialen Öffnung verdrehsichernd zusammenwirken.
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Wesentlich
ist zunächst,
dass die Verbindungsvorrichtung einen Einführabschnitt zum axialen Eingriff
in eine axiale Öffnung
eines Gehäuses
aufweist. Dies bewirkt vorteilhaft bereits eine gewisse "Grobjustierung" der Lage der Verbindungsvorrichtung
bei deren Montage und gestattet in einfacher Weise das Vorsehen
von vergleichsweise engen Spalten zwischen der Verbindungsvorrichtung
und dem Gehäuse,
z. B. in Form ei nes kleinen Zwischenraums zwischen dem Einführabschnitt
und der Mantelfläche
der axialen Öffnung.
Der Einführabschnitt kann
beispielsweise eine insgesamt etwa zylindrische Form besitzen.
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Eine "grobe" Verdrehsicherung
und gegebenenfalls auch eine verbesserte Positionierung der Verbindungsvorrichtung
bezüglich
des Gehäuses wird
hierbei durch eine sich im Wesentlichen tangential erstreckende
Anlagefläche
des Vorrichtungskorpus bereitgestellt, die mit einer korrespondierenden Anlagefläche des
Gehäuses
zusammenwirkt.
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Für die genauere
Definition der Lage der Verbindungsvorrichtung bezüglich des
Gehäuses
ist gemäß der Erfindung
schließlich
wesentlich, dass die Verbindungsvorrichtung ferner einen zwischen
dem Einführabschnitt
und der Anlagefläche
angeordneten, im Wesentlichen radial sich erstreckenden Steg aufweist,
der mit einer korrespondierenden Aussparung einer Wandung der axialen Öffnung zusammenwirkt.
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Bevorzugt
ist die Anlagefläche
derart ausgebildet, dass deren Zusammenwirkung mit der korrespondierenden
Anlagefläche
des Gehäuses
im Wesentlichen nur an tangential einander entgegengesetzten Anlageflächenbereichen
stattfindet.
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Bevorzugt
ist der Steg einstückig
mit dem Einführabschnitt
verbunden und/oder einstückig
mit der Anlagefläche
verbunden ausgebildet. Dies ist insbesondere vorteilhaft hinsichtlich
der Lagegenauigkeit und mechanischen Stabilität des Stegs.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Vorrichtungskorpus ein Kunststoffformteil, welches einteilig
zusammenhängend
sowohl den Einführabschnitt
als auch die Anlage fläche
ausbildet. Neben einer einfachen Herstellbarkeit besitzt diese Maßnahme z.
B. den Vorteil, dass die zur Lagedefinition herangezogene Anlagefläche eine
besonders genaue Lage bezüglich
des Einführabschnitts
besitzt. Weiter bevorzugt bildet ein solches Kunststoffformteil
schließlich
auch noch den Steg aus.
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Zur
Erzielung einer besonders zuverlässigen und
exakten Verdrehsicherung ist es von Vorteil, wenn der Steg und die
korrespondierende Aussparung für
eine Presspassung geeignet dimensioniert sind.
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Um
beim Einführen
des Einführabschnitts
in die Öffnung
des Gehäuses
die korrespondierenden Anlageflächen
einfach und zuverlässig
zur Zusammenwirkung zu bringen, ist es von Vorteil, wenn wenigstens
eine der Anlageflächen
mit einer Einführschräge versehen
ist. Ebenso ist es günstig,
wenn ein freies Ende des Einführabschnitts,
z. B. ringförmig
umlaufend, mit einer Einführschräge versehen ist,
welche das Einführen
in die Öffnung
des Gehäuses
vereinfacht.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung ein Kunststoffformteil
umfasst (beispielsweise das oben erwähnte, sowohl den Einführabschnitt
als auch die Anlagefläche ausbildende
Teil), bei welchem die Anschlussstifte, Kontaktteile zur Kontaktierung
der Kontaktstifte sowie eine elektrische Leitungsanordnung zwischen den
Anschlussstiften und den Kontaktteilen eingeformt sind. Insbesondere
ist es möglich,
im Wesentlichen die ganze Verbindungsvorrichtung aus einem einzigen
Kunststoffkorpus mit den genannten eingeformten Komponenten herzustellen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind Kontaktteile zur Kontaktierung der Kontaktstifte als Schweißlaschen
ausgeführt,
die mit den Kontaktstiften zu verschweißen sind. Solche Schweißlaschen sind
bevorzugt angrenzend an die Durchtrittsöffnungen derart angeordnet,
dass diese an den Kontaktstiften anliegen und somit besonders einfach
verschweißt
werden können.
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Eine
bevorzugte Verwendung der Verbindungsvorrichtung ist die elektrische
Kontaktierung von Kontaktstiften eines piezoelektrischen Aktors
eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine. Bei dem Kraftstoffinjektor
kann es sich z. B. um einen Dieselinjektor eines Speichereinspritzsystems ("common rail") handeln.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kontaktzungenträgers von
schräg
oben,
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des Kontaktzungenträgers von schräg unten,
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines oberen Endbereichs eines mit
dem Kontaktzungenträger
von 1 zu versehenden Gehäuses eines Kraftstoffinjektors,
und
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Injektorgehäuses mit montiertem Kontaktzungenträger.
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Die 1 und 2 zeigen
einen insgesamt mit 10 bezeichneten Kontaktzungenträger (Verbindungsvorrichtung)
zur elektrischen Verbindung von Kontaktstiften eines piezoelektrischen
Aktors (nicht dargestellt) mit Kontaktzungen 12 (Anschlussstifte), welche
in einem Kunststoffkorpus 14 eingeformt sind und zusammen
mit einer (nicht dargestellten) Kunststoffumspritzung einen Steckverbinder
eines Kraftstoffinjektors ausbilden.
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Der
Korpus 14 ist im dargestellten Beispiel ein einstückig gefertigtes
Kunststoffformteil und besitzt einen zylindrischen Einführabschnitt 16,
der zum axialen Eingriff in eine axiale Öffnung eines hülsenartigen
Gehäuses
des Kraftstoffinjektors geeignet ausgebildet ist und mit Durchtrittsöffnungen 18 zum Durchtritt
der Kontaktstifte des Piezoaktors versehen ist, sowie eine bezüglich des
Einführabschnitts 16 seitlich
versetzt angeordnete und im Wesentlichen tangential im Abstand von
einer Umfangsfläche 20 des
Einführabschnitts 16 sich
erstreckende Anlagefläche 22.
Ferner besitzt der Korpus 14 einen plättchenförmigen Steg 24, der
zwischen dem Einführabschnitt 16 und
der Anlagefläche 22 angeordnet
ist und sich im Wesentlichen radial (und axial) erstreckt. Die Anlagefläche 22 sowie
der hierzu im Wesentlichen orthogonal sich erstreckende Steg 24 wirken
in unten noch beschriebener Weise nach einer Montage des Kontaktzungenträgers 10,
bei welcher der Einführabschnitt 16 axial
in die Öffnung
des Injektorgehäuses
eingeführt
wird, mit einer korrespondierenden Anlagefläche sowie einer korrespondierenden Aussparung
dieses Injektorgehäuses
verdrehsichernd zusammen.
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Um
das Einführen
des Einführabschnitts 16 in
die Gehäuseöffnung zu
vereinfachen ist der Einführabschnitt 16 an
seinem freien Ende mit einer ringförmig umlaufenden Einführschräge 32 versehen.
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Neben
den Durchtrittsöffnungen 18 besitzt der
Einführabschnitt 16 noch
zwei Sacklöcher
(vgl. 2), die (in Zusammenwirkung mit entsprechenden
Positionierstiften an einer Aktor-Kopfanordnung) ebenfalls für eine zumindest
grobe Verdrehsicherung wirken.
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Bei
der Herstellung des Kontaktzungenträgers 10 werden die
Kontaktzungen 12, die über
eine einstückig
ausgebildete elektrische Leitungsanordnung (im Inneren des Kunststoffkorpus 14)
zu Schweißlaschen 34 führen, in
das zur Bildung des Kunststoffkorpus 14 verwendete Kunststoffmaterial eingeformt.
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Bei
der Montage des Kontaktzungenträgers 10 treten
die Kontaktstifte des Piezoaktors durch die Durchtrittsöffnungen 18 hindurch
und liegen mit deren Enden an den angrenzend an diesen Durchtrittsöffnungen 18 angeordneten
Schweißlaschen 34 an, so
dass die Kontaktstifte in einfacher Weise zur Herstellung eines
elektrischen Kontakts mit den Schweißlaschen 34 verschweißt werden
können.
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3 zeigt
das insgesamt mit 50 bezeichnete Injektorgehäuse in seinem
oberen (einspritzdüsenfernen)
Bereich vor der Montage des oben beschriebenen Kontaktzungenträgers 10.
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Das
Injektorgehäuse 50 weist
einen Hochdruck-Kraftstoffzufuhranschluss 52 sowie
einen Kraftstoffleckageanschluss 54 auf, um ein im unteren Bereich
des Gehäuses 50 (nicht
dargestellt) angeordnetes hydraulisches Kraftstoff-Servoventil in an sich
bekannter und somit hier nicht erläuterungsbedürftiger Weise mit Kraftstoff
zu versorgen. Die Steuerung des Servoventils erfolgt mittels des
ebenfalls im unteren Bereich des Gehäuses 50 angeordneten und über eine Wirkverbindung
mit einem Stellglied des Servoventils verbundenen Piezoaktors.
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In 3 erkennt
man ferner die axiale Öffnung 56 des
insgesamt hülsenartigen
Gehäuses 50, aus
welcher nach einem Einsetzen einer den Piezoaktor enthaltenden piezoelektrischen
Baugruppe (von unten) die Kontaktstifte des Piezoaktors nach oben
herausragen. Die oben mit Bezug auf die 1 und 2 bereits
erwähnte,
zu dem Steg 24 (2) korrespondierende Aussparung
ist in 3 ersichtlich und mit 26 bezeichnet.
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Nach
der Montage der piezoelektrischen Baugruppe in das Injektorgehäuse 50 wird
der oben mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebene Kontaktzungenträger 10 von
oben auf das Gehäuse 50 aufgesetzt,
so dass die Kontaktstifte des Piezoaktors durch die Durchtrittsöffnungen 18 des
Einführabschnitts 16 hindurchtreten
und dann mit den Schweißlaschen 34 verschweißt werden
können. Eine
möglichst
gut definierte Lage des aufgesetzten Kontaktzungenträgers 10 bezüglich des
Gehäuses 50 wird
dadurch erzielt, dass eine sich tangential erstreckende Anlagefläche 58 des
Gehäuses 50 mit der
oben bereits beschriebenen Anlagefläche 22 des Kontaktzungenträgers 10 zusammenwirkt
und der Steg 24 des Kontaktzungenträgers 10 mit der Aussparung 26 zusammenwirkt.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind der Steg 24 und die Aussparung 26 derart
bemessen, dass der Steg 24 mit einer Presspassung in Eingriff
mit der Aussparung 26 gelangt.
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Um
die korrespondierenden Anlageflächen 22, 58 in
einfacher und zuverlässiger
Weise in die gegenseitige Anlage zu bringen, ist das Gehäuse 50 mit einer
an die Anlagefläche 58 angrenzenden
Schrägfläche 60 versehen.
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Um
auch das Einlaufen des Stegs 24 in die Aussparung 26 der
Gehäusewandung
zu vereinfachen, können
der Steg 24 und/oder die Aussparung 26 mit entsprechenden
Einlaufschrägen
versehen sein.
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4 zeigt
die Situation unmittelbar nach dem Aufsetzen des Kontaktzungenträgers 10 auf
das Injektorgehäuse 50.
Die Kontaktstifte des Piezoaktors liegen in dieser Situation an
den Schweißlaschen 34 an
und werden mit denselben verschweißt. Sodann wird durch eine
Kunststoffumspritzung am dargestellten Ende des Injektorgehäuses 50 eine
Kunststoffumhüllung
(nicht dargestellt) ausgebildet, welche auch ein Steckergehäuse für den mittels
der Kontaktzungen 12 ausgebildeten Steckverbinder bereitstellt.
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Der
Anschlag zwischen dem Kontaktzungenträger 10 und dem in
dieser Figur ersichtlichen Absatz im Injektorgehäuse 50 sowie der Eingriff
des Stegs 24 in die Aussparung 26 gewährleisten
eine Verdrehsicherung mit beträchtlicher
Genauigkeit.
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Insbesondere
zur Erzielung einer möglichst guten
Anlage zwischen den Schweißlaschen 34 und den
Kontaktstiften des Piezoaktors, zur Erzielung einer möglichst
koaxialen Anordnung des Einführabschnitts 16 in
der Gehäuseöffnung 56 sowie
zur Erzielung einer gewünschten
Drehwinkelstellung der Kontaktzungen 12 ist die Gestaltung
der Anlagefläche 22 mit
dem davon abstehenden Steg 24 von besonderer Bedeutung.
Durch die Zusammenwirkung der Anlageflächen 22 und 58 sowie
des Stegs 24 mit der Aussparung 26 wird der Einführabschnitt 16 bereits
vor der Verschweißung
(und auch vor der Kunststoffumspritzung) zuverlässig und genau positioniert.
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Der
Grundgedanke der beschriebenen Ausführungsform ist die Implementierung
einer Verdrehsicherung in den Kontaktzungenträger 10 zur Definition
und Fixierung der radialen Position. Die Anzahl und geometrische
Gestaltung des oder der Stege kann in Anpassung an die betreffende
Gesamtkonstruktion variabel gestaltet sein. Der oder die im Bereich
des Kontaktzungenträgers 10 integrierten
Stege können
in Kombination mit einer oder mehreren Aussparungen des Gehäuses insbesondere
als besonders präzise
Verdrehsicherung dienen. Daraus ergeben sich z. B. folgende Vorteile:
- – Genaue
Positionierung des Kontaktzungenträgers auf dem Injektorgehäuse in radialer
Richtung.
- – Vermeidung
einer aufwändigen,
zusätzlichen Positionierung
des Kontaktzungenträgers
von Hand vor dem Umspritzen des steckerseitigen Gehäuseendes.
- – Radialer
Toleranzausgleich zur genauen Positionierung des Kontaktzungenträgers auf
dem Injektorgehäuse.