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Stand der Technik
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Bei modernen Dieselmotoren wird der Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffeinspritzventil unter hohem Druck in den Brennraum eingespritzt. Kraftstoffeinspritzventile kommen bei verschiedenen Einspritzsystemen zur Anwendung, beispielsweise bei Common-Rail-Systemen oder sogenannten Unit Injectors (UI), die auch als Pumpe-Düse-Einheiten bezeichnet werden und bei denen das Kraftstoffeinspritzventil und eine Pumpe eine Einheit bilden. Kraftstoffeinspritzventile bestehen aus mehreren Komponenten, unter anderem aus einer Düse, in der die Einspritzöffnungen ausgebildet sind und in der eine die Einspritzöffnungen verschließende oder öffnende Düsennadel angeordnet ist, und aus einem Haltekörper, der verschiedene weitere Komponenten enthält und an dem sich der Krafstoffanschluss befindet. Die Düse wird durch eine Düsenspannmutter gegen den Haltekörper verspannt, wobei recht hohe Anzugsmomente nötig sind, um eine entsprechend, hohe axiale Kraft zwischen der Düse und dem Haltekörper zu erreichen. Dies ist nötig, um eine zuverlässige Abdichtung an der Anlagefläche zwischen der Düse und dem Haltekörper sicherzustellen.
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Im Haltekörper und der Düse verlaufen Kanäle, über die der Kraftstoff letztendlich bis zu den Einspritzöffnungen geleitet wird. Da die Kanäle in Düse und Haltekörper richtig zueinander ausgerichtet sein müssen, sind meist ein oder mehrere Spannstifte vorgesehen, die sowohl in die Düse als auch in den Haltekörper ragen und damit die richte Ausrichtung gewährleisten.
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Bei der werksseitigen Fertigung wird die Düse zur Montage mit einer definierten Kraft am Haltekörper vorgespannt, bei Common Rail Injektoren beispielsweise mit 700 N. Damit wird eine Vorschädigung der Spannstifte zwischen Düse und Haltekörper vermieden. Ebenso schließt diese Montagekraft eine Verschmutzung zwischen Düse und Injektorkörper während des Anzugs der Düsenspannmutter durch Abrieb oder Staub aus, was zum vorzeitigen Ausfall des Injektors führen könnte. Die Düsenspannmutter wird dann mit geringem Drehmoment aufgeschraubt, anschließend mit definiertem Winkel angezogen und die Düse schließlich entlastet. Für die Düsenspannmutter des UI (Unit Injector bzw. Pumpe-Düse-Einheit) kann in gleicher Weise verfahren werden, allerdings ist hier eine Anpresskraft von 8 kN bis 15 kN nötig.
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Bei der Instandsetzung von Common Rail Injektoren oder Pumpe-Düse-Einheiten ist meist die Düse zu tauschen, was die Kosten gegenüber einem kompletten Austausch des Injektors bzw. der Pumpe-Düse-Einheit erheblich reduziert. Wird die Düsenspannmutter einfach losgedreht, kann es durch die hohen Spannkräfte vorkommen, dass die Düse mitdreht und die Spannstifte dadurch abgeschert werden. Um dies zu vermeiden sind besondere Vorkehrungen nötig.
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In dem Dokument
DE 20 2004 009 755 U1 ist eine Vorrichtung zum Ausziehen eines in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingepressten Düsenstockes einer Kraftstoff-Einspritzanlage gezeigt.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen kostengünstigen und schonenden Austausch der Düse von Kraftstoffeinspritzventilen erlaubt. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Klemmvorrichtung auf, in der das Kraftstoffeinspritzventil fixiert werden kann. Hierbei wird vorzugsweise der Haltekörper festgeklemmt oder mit dem Haltekörper verbundene Teile des Kraftstoffeinspritzventils, nicht jedoch die Düsenspannmutter oder die Düse. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Spannvorrichtung, mit der eine definierte Anpresskraft auf die Düse in axialer Richtung ausgeübt werden kann. Es ist hierbei entscheidend, dass die Anpresskraft einem definierten, vorgegebenen Wert entspricht: Zum einen darf für eine schonende Demontage der Düsenspannmutter ohne Gefahr für die Spannstifte die Anpresskraft nicht zu klein sein. Zum anderen dürfen die durch die Anpresskraft verursachten Verformungen der Düse nicht zu groß werden, um eine Beschädigung insbesondere der Düsennadel zu vermeiden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es so möglich, schnell und ohne Gefahr einer Beschädigung des Kraftstoffeinspritzventils die Düse zu tauschen. Die Vorrichtung ist dabei leicht zu bedienen und dadurch auch für den Einsatz in Werkstätten geeignet.
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In vorteilhafter Weise kann die Anpresskraft durch eine Spannfeder erzeugt werden, die um eine vorgegebene Strecke gestaucht wird. Die Spannfeder ist hierbei zwischen einer Düsenaufnahme, die an der Düse anliegt, und einem Vortrieb angeordnet. Dadurch erhält man eine definierte Anpresskraft, die auf die Düse wirkt. Die Anpresskraft kann auch mittels eines hydraulisch beaufschlagten Kolbens erzeugt werden, was bei übersichtlichen Abmessungen höhere Kräfte erlaubt als Federelemente.
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Als Vortrieb eignet sich für nicht allzu große Kräfte, also insbesondere für Common Rail Injektoren, eine Spannschraube, so dass die Vorrichtung komplett von Hand bedient werden kann und keine Elektromotoren oder ähnliche Aktoren benötigt. Dies erleichtert den Einsatz in Werkstätten erheblich und senkt die Anschaffungskosten.
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Figurenliste
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt
- 1 eine seitliche Sicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Spannvorrichtung teilweise geschnitten dargestellt ist,
- 2 eine gegenüber 1 um 90° gedrehte seitliche Sicht der Vorrichtung,
- 3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung und
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der 1 ist eine seitliche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. 2 zeigt eine um 90° gedrehte Ansicht der Vorrichtung und 3 dieselbe Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, so dass im folgenden alle drei Figuren gemeinsam beschrieben werden, wobei zu beachten ist, dass einige Teile der Vorrichtung nur in einer oder zwei der Figuren sichtbar sind. Die Vorrichtung weist ein Grundgestell auf, das eine Führungsstange 1 und eine Grundplatte 2 umfasst, wobei die Führungsstange 1 auf ihrer gesamten Länge ein Gewinde aufweist. An der Grundplatte 2 kann ein Halteelement 17 befestigt werden, um die Vorrichtung in einen Schraubstock einklemmen zu können. Falls die Vorrichtung direkt auf einer Werkbank befestigt werden soll, sind dafür Bohrungen in der Grundplatte 2 vorhanden. An der Grundplatte 2 ist eine erste Klemmvorrichtung 4 für ein Kraftstoffeinspritzventil angeschraubt oder anderweitig befestigt, wobei hier exemplarisch ein Injektor 8 dargestellt ist, wie er in Common-Rail-Einspritzsystemen verwendet wird. Die erste Klemmvorrichtung 4 umfasst eine Flügelmutter 40, mit der eine in einem Gewindestück 41 geführte Schraube 42 gedreht werden kann. Dadurch wird eine Klemmbacke 44 bewegt, zwischen der und einem Gegenstück 45 der Injektor 8 eingeklemmt wird. Zur weiteren Fixierung ist eine zweite Klemmvorrichtung 5 vorgesehen, die an einem Haltearm 16 befestigt ist. Der Haltearm 16 ist über eine Führungshülse 7 auf der Führungsstange 1 bewegbar und kann damit in der Höhe verstellt werden. Mittels Drehung der Führungshülse 7 lässt sich die zweite Klemmvorrichtung an unterschiedliche Injektoren anpassen. Der Haltearm 6 ist drehbar auf der Führungshülse 7 angebracht, so dass der Haltearm 6 zum Fixieren des Injektors 8 eingeschwenkt werden kann. Die zweite Haltevorrichtung 5 umfasst einen Bügel 53, der bezüglich des Haltearms 6 verschiebbar ist, so dass über eine Rändelschraube 50 eine Klemmbacke 51 verschoben werden kann, an der ein Führungsblech 52 befestigt ist. Der Injektor 8 wird durch die Klemmbacke 51 geklemmt, wobei ein Versatz zur Richtung der ersten Klemmvorrichtung 4 von ca. 80° - 90° vorhanden ist, so dass der Injektor nach allen Richtungen gesichert ist.
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Der dargestellte Injektor 8 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und weist einen Haltekörper 16 und eine Düse 15 auf, wobei die eine Längsachse 19 aufweisende Düse 15 mittels einer Düsenspannmutter 9 gegen den Haltekörper 16 axial verspannt ist. Vor der Demontage des Injektors 8 wird an der Düsenspannmutter 9 des Injektors 8 eine Winkelscheibe 14 aufgesteckt. Diese kann mittels einer Schraube 18 oder eines eingearbeitetem O-Rings über Reibung fixiert werden. Die Nullposition der Winkelscheibe 14 wird mit einer höhenverstellbaren Einstellscheibe 13 eingestellt. Über die Düsenspannmutter 9 wird ein Steckschlüsseleinsatz 60 angebracht. Dadurch kann bei niedergedrückter Düse 15 ein Drehmomentschlüssel mit Gabeleinsatz verwendet werden. Durch die Winkelscheibe 14 ist ein Spiel zwischen dem Drehmomentschlüssel und dem Steckschlüsseleinsatz unerheblich.
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Zum Anpressen der Düse 15 dient eine Spannvorrichtung 20, die auf einer Verbindung 31 montier ist, die längsverschiebbar auf zwei Querstangen 3, 3' befestigt ist. Die Querstangen 3, 3' sind hierbei über eine Haltevorrichtung 12 mit der Führungsstange 1 verbunden, wobei die Haltevorrichtung 12 mittels einer Führung 10 in ihrer Höhe verstellbar ist und sich um die Führung 10 schwenken lässt. Durch eine Kontermutter 11 kann die Führung 10 gesichert werden. Da sich die Verbindung 31 und damit die Spannvorrichtung 20 entlang der Querstangen 3, 3' verschieben lassen, kann die Spannvorrichtung 20 in alle Richtungen bewegt werden und zum Aufbringen von Winkelscheibe 14 und des Steckschlüsseleinsatzes 60 montagefreundlich weggedreht werden.
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Die Spannvorrichtung 20 besteht aus einem Führungsteil 27, das ein Führungselement 22 führt. Über eine Rückstellfeder 23 wird das Führungselement 22 nach oben gezogen und über einen Vortrieb in Form einer Spannschraube 30, welche in einen an der Verbindung 31 befestigten Bügel 21 eingeschraubt ist, nach unten gedrückt. Innerhalb des Führungselements 22 ist ein Druckstück 26 angeordnet, das mittels einer Schraube 28 fixiert ist. Zwischen dem Druckstück 26 und dem Führungselement 22 befindet sich eine Spannfeder 29, die das Druckstück 26 vom Führungselement 22 wegdrückt. Zur Anpassung an verschiedene Düsenformen ist in das Druckstück 26 eine Düsenaufnahme 25 eingesetzt, die gegebenenfalls ausgetauscht werden kann. Der Abstand zwischen dem Führungselement 22 und dem Druckstück 26 ist definiert: Zum Aufbringen der Anpresskraft wird das Druckstück 26 durch Drehen der Spannschraube 30 nach unten in Richtung der Düse 15 bewegt. Nachdem die Düsenaufnahme 25 auf der Düse 15 aufgesetzt hat wird durch das weitere Drehen der Spannschraube 30 die Spannfeder 29 gespannt, bis das Druckstück 26 an einem Anschlag 24 am Führungselement 22 anliegt. In diesem Zustand hat die Spannfeder 29 durch die feste Stauchung die vorgegebene, definierte Anpresskraft für die Düse 15 erreicht.
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Die Vorrichtung ermöglicht die Grobpositionierung der Spannvorrichtung 20, so dass eine Anpassung an verschiedenste Injektorformen möglich ist. Die definierte Anpresskraft durch die Spannfeder 29 ist dabei unabhängig von Verformungen im in der Führungsstange 1 und in den übrigen Bauteilen.
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In 4 ist eine modifizierte Vorrichtung dargestellt, wie sie zur Montage und Demontage von Unit Injektoren (UI, Pumpe-Düse-Einheiten) verwendet werden kann. Bei diesen Einspritzventilen ist eine wesentlich höhere Anpresskraft auf die Düse von 8 kN bis teilweise 15 kN erforderlich. Um jegliche Schrägstellung der Spannvorrichtung bezüglich der Düse zu vermeiden und die damit einhergehende Bruchgefahr, ist die Vorrichtung gegenüber der in 1-3 gezeigten Vorrichtung verstärkt ausgebildet. Auf der Grundplatte 2 sind zwei Führungsstangen 1, 1' befestigt, die jeweils ein Außengewinde aufweisen. Um die Vorrichtung in einem Schraubstock zu fixieren kann ein Halteelement 17 an der Grundplatte 2 befestigt sein oder es kann alternativ die Grundplatte 2 direkt auf eine Werkbank aufgeschraubt werden, wobei dann das Halteelement 17 entfällt.
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Die Aufnahme 65 für den UI besteht aus einem austauschbaren U-Stahl mit einer passenden Führung. In dieser Führung sitzt die ebenfalls austauschbare Halterung 67 für den jeweiligen UI. Diese Halterung 67 ist verschiebbar, so dass in dieser Richtung jede Position angefahren werden kann. Die Spannvorrichtung 20' zur Aufbringung der Anpresskraft ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. An dem der Grundplatte 2 abgewandten Ende der Führungsstangen 1,1' ist jeweils eine Haltevorrichtung 12, 12' montiert, in denen die beiden Querstangen 3, 3' fixiert sind. Die in der 4 vordere Querstange 3' ist der Übersichtlichkeit halber teilweise geschnitten dargestellt. Auch bei diesem Aufbau ist eine Höhenverstellung durch Verschiebung der Haltevorrichtungen 12 möglich. Darüber hinaus ist die Spannvorrichtung 20' auf den Querstangen 3, 3' verschiebbar, so dass jede Position zum Anpressen der UI-Düse 15 angefahren werden kann.
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Die Spannvorrichtung 20' umfasst die Verbindung 31, welche das Druckstück 26 führt. Das Druckstück 26 ist mittels einer Rückstellfeder 23 abgestützt, um ein Durchsacken zu vermeiden. Am Druckstück 26 ist eine austauschbare Düsenaufnahme 25 angebracht, das an den jeweiligen UI-Typ angepasst ist. Die Düsenaufnahme 25 kann über Dämpfungselemente 32, beispielsweise Gummidämpfer, gelagert sein.
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Über einen Vortrieb in Form einer Spindel 33, die alternativ auch durch eine Schraube ersetzt sein kann, wird die Kraft über einen Kraftsensor 34 in die Spannvorrichtung 20' eingebracht. Der Kraftsensor 34 ist mit einer entsprechenden Messvorrichtung verbunden und ermöglicht so direkt eine Messung ein eingebrachten Anpresskraft. Alternativ könnte dies auch über ein Federpaket mit Sichtkontrolle oder einen Hebelarm mit Gewichten vonstatten gehen. Vor dem Anpressen wird eine Winkelscheibe und ein Steckschlüsseleinsatz an der Düsenspannmutter 15 des UI angebracht, wie es in 1 bis 3 gezeigt ist.
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Die in 4 gezeigte und oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht die individuelle Positionierung der Spannvorrichtung 20' zur UI-Düse 15. Durch die Ausführung als Zweisäulenpresse wird eine Schrägstellung ausgeschlossen, so dass die Anpresskraft stets exakt in Längsrichtung der Düse 15 eingebracht wird. Die Vorrichtung nach 4 kann auch für die Montage eines Common-Rail-Injektors verwendet werden. Hierzu wird die Spannvorrichtung 20' durch eine Spannvorrichtung 20 ersetzt, die der Spannvorrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht.