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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie einen damit gebildeten Kraftstoffinjektor.
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Ein
derartiger Stellantrieb ist beispielsweise aus der
DE 102 51 225 A1 bekannt.
Bei diesem Stand der Technik wird zur Schaffung einer dauerhaften,
insbesonderen öldichten
Abdichtung zwischen einem Piezoaktor und einer Außenkontaktierung
vorgeschlagen, einen kraftstoffbeständigen Dichtring (O-Ring) in
Durchtrittsöffnungen
einer auf den Piezoaktor aufgesetzten Kopfplatte einzusetzen. In
jeder Durchtrittsöffnung
ist außerdem
unterhalb des Dichtrings eine Hülse
aus Isolationsmaterial eingesetzt, die eine Zentrierung und elektrische
Isolation des Kontaktstifts bewirkt.
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Eine
Kontaktierungsanordnung zur elektrischen Weiterverbindung von Kontaktstiften
eines Piezoaktors mit seitlich abstehenden Anschlussstiften einer
Außenanschlusseinrichtung
ist beispielsweise aus der
DE
198 44 743 C1 bekannt. Diese Veröffentlichung beschreibt einen
Kontaktzungenträger
mit Durchtrittsöffnungen
für die
Kontaktstifte und mit Schweißlaschen,
die angrenzend an die Durchtrittsöffnungen so angeordnet sind,
dass sie mit den hindurchgetretenen Kontaktstiften verschweißt werden können. Die
Schweißlaschen
des Kontaktzungenträgers
sind hierbei elektrisch mit seitlich abstehenden Kontaktzungen verbunden,
welche somit zum Außenanschluss
des fertigen Kraftstoffinjektors genutzt werden können. Nach
der Verschweißung
der Kontaktstifte mit den Schweißlaschen ist bei diesem Stand
der Technik der Fertigungsschritt einer fi nalen Kunststoffumspritzung
an der Oberseite des Kontaktzungenträgers vorgesehen.
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Die
bekannte Umspritzung einer Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung
an einem Stellantrieb ist vergleichsweise einfach durchzuführen und
schützt
vorteilhaft die darunter befindlichen Stellantriebskomponenten.
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Nachteilig
ist bei der bekannten Abdeckung mittels Umspritzung jedoch, dass
die von dem angespritzten Kunststoffmaterial überdeckten Stellantriebskomponenten
dann oftmals in besonderer Weise (mit erhöhtem Aufwand) auszubilden sind.
So ist beispielsweise bei dem Kontaktzungenträger gemäß der oben bereits erwähnten
DE 198 44 743 C1 eine besondere
Abdichtung der Durchtrittsöffnungen
des Kontaktzungenträgers
gegen eindringenden Kunststoff bei der Umspritzung vorgesehen.
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Unabhängig davon
hat es sich insbesondere für
Stellantriebe mit einem Piezoaktor herausgestellt, dass die Lebensdauer
des Aktors durch Dichtelemente zur Abdichtung des Aktorraums und
eine finale Kunststoffumspritzung der Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung
und somit die mehr oder weniger hermetische Abdichtung des Aktors tendenziell
negativ beeinflusst wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Stellantrieb
der eingangs genannten Art eine möglichst universell einsetzbare, schützende Abdeckung
für Komponenten
einer Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung zu schaffen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Stellantrieb
ist vorgesehen, dass die Abdichtungsanordnung gaspermeabel ausgebildet
ist und au ßenseitig
in einen Hohlraum mündet,
der von einem Deckel abgedeckt ist, welcher am Stellantrieb befestigt
wurde mittels einer durch lokale Wärmezufuhr hervorgerufenen Aufschmelzung
eines Deckelabschnitts und/oder eines an den Deckel angrenzenden
Befestigungsabschnitts des Stellantriebs.
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Bei
internen betrieblichen Versuchen der Anmelderin hat sich überraschenderweise
herausgestellt, dass die Anordnung eines piezokeramischen Bauteils
wie des hier interessierenden Piezoaktors in einem "möglichst hermetisch" abgedichteten Aktorgehäuse in einer
schädliche
Medien aufweisenden Installationsumgebung die Lebensdauer des Bauteils in
der Praxis nicht verlängert
sondern tendenziell sogar verkürzt.
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Demgegenüber führt die
erfindungsgemäß gaspermeable
Gestaltung der Abdichtungsanordnung zu einer gewissen "Belüftung" des Piezoaktors und
somit zu einer Verlängerung
der Lebensdauer bzw. Dauerhaltbarkeit des Piezoaktors.
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Eine
mögliche
Erklärung
des Wirkmechanismus der Aktorbelüftung
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. dass eine der atmosphärischen Luft ähnelnde
Füllung
des Gehäuseinnenraums
eine posi tive Wirkung auf die Lebensdauer der piezoelektrischen
Keramik besitzt.
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Es
hat sich jedenfalls herausgestellt, dass die Förderung eines Gasaustausches
zwischen der Außenseite
des Stellantriebs und der Außenseite
der Abdichtungsanordnung die Lebensdauer tendenziell verlängert.
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In
dieser Hinsicht ist eine einfache finale Kunststoffumspritzung der
Abdichtungsanordnung kontraproduktiv, da eine solche Abdeckung den
gewünschten
Gasaustausch in der Regel behindern würde. Daher ist bei der Erfindung
ferner vorgesehen, dass die Abdichtungsanordnung außenseitig
in einen Hohlraum mündet,
der von einem Deckel überdeckt
ist. Diese Gestaltung der Abdeckung wirkt sich positiv auf die Belüftung des
Piezoaktors aus, wobei zur Befestigung des Deckels am Stellantrieb
eine Verbindungsmethode vorgesehen ist, durch welche die Montage
des Deckels besonders einfach ist. Diese Methode besteht darin,
einen Deckelabschnitt und/oder einen – spätestens am fertigen Stellantrieb – an den
Deckel angrenzenden Befestigungsabschnitt des Stellantriebs durch
eine lokale Wärmezufuhr
aufzuschmelzen.
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Durch
diese Verbindungsmethode ist auch jegliche Schädigung des im Allgemeinen relativ
empfindlichen, zu diesem Zeitpunkt bereits verbauten Piezoaktor
praktisch ausgeschlossen.
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Die
lokale Wärmezufuhr
kann vor oder nach einem Anfügen
des Deckels am Stellantrieb bzw. an dessen Befestigungsabschnitt
erfolgen.
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Nach
dem Erstarren des aufgeschmolzenen Materials kann sich die Verbindung
zwischen dem oder den Deckelabschnitten und dem oder den Befestigungsabschnitten
als eine oder mehrere Verschweißungen
und/oder eine oder mehrere Kraft- oder Formschlussverbindungen ausbilden.
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Vorteilhaft
kann die Außenseite
des Deckels auch für
eine Beschriftung genutzt werden, wobei eine solche Beschriftung
sowohl vor als auch nach dem Aufsetzen des Deckels möglich ist,
z. B. mittels eines Beschriftungslasers.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Deckel einteilig aus Kunststoff gebildet
ist. In diesem Fall kann der Deckel in einfacher Weise z. B. als
Spritzgussteil (auch mit komplizierterer Formgestaltung) hergestellt
werden. Wenn ein Abschnitt des Deckels aufgeschmolzen werden soll,
so kann dies bei einem Kunststoffmaterial mit vergleichsweise geringem
Energieaufwand realisiert werden.
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Insbesondere
im Hinblick auf einen möglichst
geringen Bauraum für
die von dem Deckel gebildete Abdeckung ist es vorteilhaft, wenn
der Deckel im Wesentlichen scheibenförmig ist. Bei einer solchen
Deckelscheibe kann die Verbindung zum Befestigungsabschnitt des
Stellantriebs hin beispielsweise an einer oder mehreren Stellen
entlang des Deckelumfangs erfolgen. Am Umfang eines scheibenförmigen Deckels
können
hierfür
auch ein oder mehrere axiale Vorsprünge bzw. ein axial abstehender
Bund ausgebildet sein.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt aus Kunststoff gebildet
ist. Damit ergeben sich zunächst
die oben bereits für
einen Deckel aus Kunststoff erläuterten
Vorteile. Außerdem
kann der Befestigungsabschnitt vorteilhaft an einer am Umfang des
stirnseitigen Endes des Aktorgehäuses
vorgesehenen Kunststoffumspritzung aus gebildet sein, insbesondere
als oberer Abschnitt einer einstückigen
Kunststoffumspritzung. Eine solche Kunststoffumspritzung kann auch
in einfacher Weise gleichzeitig ein Steckergehäuse ausbilden, in welchem die
Anschlussstifte für
den Außenanschluss des
Stellantriebs bzw. Kraftstoffinjektors untergebracht sind.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt oder der Deckelabschnitt
einen Vorsprung bzw. Stiftkörper
umfasst, der durch eine Öffnung
des Deckels bzw. des Befestigungsabschnitts hindurchragt und an
seinem freien Ende aufgeschmolzen wurde. Der Stiftkörper und
die Öffnung
sind hierbei bevorzugt derart bemessen, dass der Stiftkörper mit
allenfalls geringfügigem
Spiel durch die Öffnung
hindurchtritt. Es ergeben sich damit im Wesentlichen zwei besondere
Vorteile. Zum einen kann bereits vor dem Aufschmelzen eine gewisse
Positionierung bzw. Zentrierung des Deckels am Stellantrieb durch
den Eingriff des Stiftkörpers
in die Öffnung
realisiert werden. Zum zweiten kann das Aufschmelzen des freien
Endes des Stiftkörpers
vorteilhaft dazu genutzt werden, eine Kraft- oder Formschlussverbindung
und/oder eine Verschweißung
im Bereich des aus der Öffnung
herausragenden Stiftkörperabschnitts
zu erzielen.
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Bevorzugt
wird der Deckel in Axialrichtung des Stellantriebs am Ende desselben
aufgesetzt bzw. an den Stellantrieb angefügt. In diesem Fall sollten
der oder die Stiftkörper
sich in Axialrichtung erstrecken, um beim Aufsetzen des Deckels
in ebenfalls in Axialrichtung sich erstreckende Öffnungen in Eingriff zu gelangen.
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Zur
Erzielung einer nietartigen Kraftschlussverbindung zwischen dem
Stiftkörper
und dem Material, in welchem die Öff nung ausgebildet ist, kann
vorgesehen sein, dass das freie Ende des Stiftkörpers mittels des Aufschmelzens über einen
Rand der Öffnung
hinaus verbreitert wurde (nach Art eines "Nietkopfs"). Sofern eine solche Verbreiterung
des aufgeschmolzenen Materials nicht ohnehin durch ein Fließen desselben
erfolgt, so kann diese Verbreiterung gefördert bzw. sichergestellt werden
durch Ausübung entsprechenden
Drucks auf das geschmolzene Material. Zu diesem Zweck kann gleichzeitig
mit der Wärmezufuhr
oder unmittelbar danach z. B. ein Stempel auf das aufgeschmolzene,
freie Ende des Stiftkörpers
aufgedrückt
werden.
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Im
einfachsten Fall besitzen der oder die Stiftkörper einen im Wesentlichen
einheitlichen Querschnitt, z. B. einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Querschnitt des Stiftkörpers langgestreckt ist, insbesondere
in Umfangsrichtung des Deckels betrachtet langgestreckt. Damit lässt sich
relativ platzsparend eine noch zuverlässigere Verbindung zwischen
Deckel und Stellantrieb erzielen. Wie oben bereits erwähnt, können der
oder die Befestigungsabschnitte und der oder die Deckelabschnitte
auch miteinander verschweißt
werden. Dies gilt auch z. B. für
ein freies Ende eines durch eine Öffnung hindurchragenden Stiftkörpers.
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Die
Verbindungsvorrichtung zur Weiterverbindung der Kontaktstifte des
Piezoaktors mit Außenanschlussstiften
kann einen auf die Kontaktstifte des Piezoaktors aufgesetzten, elektrisch
isolierenden Kunststoffformkörper
umfassen, der Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der Kontaktstifte enthält. Dieser Kunststoffformkörper kann
ferner eingeformte, jeweils einer der Durchtrittsöffnungen
zugeordnete elektrisch leiten de Verbindungsglieder tragen, die sich
jeweils von einem an die zugeordnete Durchtrittsöffnung angrenzenden Kontaktierungsabschnitt
zur Anlage an den hindurchgetretenen Kontaktstift zu einem der vom
Kunststoffkörper
abstehenden Anschlussstifte erstrecken. Diese Anschlussstifte können zusammen
mit einem seitlich abstehenden Abschnitt der oben erwähnten Kunststoffumspritzung
einen Steckverbinder ausbilden, mittels welchem der Stellantrieb
bzw. der daraus gebildete Kraftstoffinjektor mit einer externen
Anschlussleitungsanordnung (z. B. Kabelbaum in einem Kraftfahrzeug)
verbindbar ist.
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Der
Hohlraum, in welchen die gaspermeabel ausgebildete Abdichtungsanordnung
mündet,
kann sich unmittelbar an eine dem Piezoaktor abgewandte Stirnseite
des Kunststoffformkörpers
anschließen. Dies
ergibt insbesondere mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Deckel
eine sehr kompakte Bauform.
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Im
Hinblick auf die gewünschte
Belüftung des
Aktorraums ist es vorteilhaft, wenn ein solcher Kunststoffformkörper wenigstens
eine Gasaustauschpassage enthält,
beispielsweise in Form von einer oder mehrerer in Axialrichtung
durch den Kunststoffformkörper
hindurchgehenden Öffnungen. Damit
kann vorteilhaft eine Gasaustauschverbindung zwischen der Außenseite
der gaspermeablen Abdichtungsanordnung und dem Hohlraum geschaffen werden.
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Die
gaspermeable Ausbildung der Abdichtungsanordnung kann in vielfältiger Weise
realisiert sein. So kann die Gaspermeabilität der Abdichtungsanordnung
durch ein gaspermeables Elastomermaterial (z. B. Silikonwerkstoff,
insbesondere Fluorsilikonwerkstoff) und/oder ein mikroporöses Material
(z. B. expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE)) geschaffen sein.
Solche Materialien können
im einfachsten Fall genau an den Stellen eingesetzt werden, bei
denen sich Dichtelemente (z. B. Dichtringe etc.) bei herkömmlichen
Abdichtungsanordnungen befinden.
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Ein
mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb versehener
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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Das
gemäß der Erfindung
vorgesehene Verfahren zur Herstellung eines Stellantriebs kann zur Realisierung
einer oder mehrerer der oben erwähnten
Details oder Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stellantriebs angepasst
vorgesehen sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird zur lokalen Wärmezufuhr
ein zuvor erwärmter
Stempel auf den aufzuschmelzenden Deckelabschnitt oder Befestigungsabschnitt
aufgelegt bzw. aufgedrückt.
In diesem Fall erfolgt eine Wärmeübertragung durch
den direkten Kontakt zwischen Stempel und aufzuschmelzendem Material.
Insbesondere zur Erzielung einer Verformung des aufgeschmolzenen Materials,
etwa zur Realisierung der oben bereits erwähnten Kraft- oder Formschlussverbindung
ist es vorteilhaft, wenn der Stempeldruck für eine solche Verformung geeignet
bemessen ist. Außerdem
kann die mit dem aufzuschmelzenden Material in Kontakt tretende
Stempelfläche
eine Formgestaltung besitzen, welche einer gewünschten Endform des zunächst aufgeschmolzenen
und dann wieder erstarrten Materials entspricht.
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Alternativ
oder zusätzlich
zur Verwendung eines oder mehrerer Stempel zur lokalen Wärmezufuhr
und/oder zur gezielten Verformung aufgeschmolzenen Materials kann
auch eine Heißluftdüseneinrichtung
zur Wärmezufuhr
verwendet werden. Bei einer solchen Einrichtung kann an einer oder mehreren
Stellen (Düsen)
ein heißes
Gas, insbesondere Luft, austreten und lokal Wärme an einem oder mehreren
Deckelabschnitten und/oder einem oder mehreren Befestigungsabschnitten
zuführen.
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Im
einfachsten Fall besitzt die Einrichtung eine Heißluftdüse und wird
mit dieser Düse
kurzzeitig an die aufzuschmelzenden Materialabschnitte herangeführt. Alternativ
werden die aufzuschmelzenden Materialabschnitte an die Heißluftdüse herangeführt.
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In
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heißluftdüseneinrichtung relativ zum
Deckel oder zum Befestigungsabschnitt rotieren gelassen wird, um
einen im Wesentlichen kreisringförmigen
Deckelabschnitt aufzuschmelzen und/oder einen im Wesentlichen kreisringförmigen Befestigungsabschnitt aufzuschmelzen.
Diese Maßnahme
ist vor allem bei einer im We sentlichen runden Querschnittsform
des Deckels und/oder des Stellantriebs von Vorteil. Die rotierende
Heißluftdüseneinrichtung
kann hierbei eine oder mehrere Heißluftdüsen besitzen. Bei mehreren
Heißluftdüsen kann
an mehreren Stellen gleichzeitig lokal Wärme zugeführt werden.
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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
eine perpektivische Ansicht eines Stellantriebs für ein Kraftstoffeinspritzventil
vor der Anbindung eines Stellantriebdeckels,
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2 ist
eine Detailansicht des in 1 mit II
gekennzeichneten Bereichs,
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Deckels für den Stellantrieb,
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4 ist
eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Aufsetzens
des Deckels am oberen Ende des Stellantriebs,
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des Stellantriebs mit dem daran aufgesetzten
Deckel,
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6 ist
eine der 4 entsprechende Ansicht gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
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7 ist
eine Schnittansicht zur Veranschaulichung der Verwendung eines erwärmten Stempels
zur lokalen Wärmezufuhr
und Materialverformung,
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8 ist
eine der 7 entsprechende Schnittansicht,
welche den Stempel im voll aufgedrückten Zustand zeigt,
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9 ist
eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Verwendung
einer Heißluftdüseneinrichtung
zur lokalen Wärmezufuhr
an einem Befestigungsabschnitt eines Stellantriebs,
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10 ist
eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Verwendung
einer Heißluftdüseneinrichtung
zur lokalen Wärmezufuhr
an einer Unterseite des Deckels, und
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11 ist
eine perspektivische Ansicht des Stellantrieb mit angebundenem Deckels.
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1 zeigt
einen Stellantrieb 10 zur Betätigung eines (nicht dargestellten)
Kraftstoffeinspritzventils. Der Stellantrieb 10 bildet
zusammen mit dem Kraftstoffeinspritzventil einen Kraftstoffinjektor
zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine.
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Der
Stellantrieb 10 umfasst ein hülsenförmiges metallisches Aktorgehäuse 12 mit
einem darin aufgenommenen piezoelektrischen Aktor (kurz: "Piezoaktor"), von welchem Kontaktstifte 14 aus
einer stirnseitigen Öffnung
des Aktorgehäuses 12 heraus und
durch einen auf die Kontaktstifte 14 aufgeschobenen Kontaktzungenträger 16 nach
oben (Axialrichtung A) ragen.
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Der
Kontaktzungenträger 16 und
die an dessen Oberseite herausragenden Kontaktstifte 14 sind am
besten aus der Detaildarstellung von 2 ersichtlich.
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Der
Kontaktzungenträger 16 dient
als Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Weiterverbindung der
Kontaktstifte 14 des Piezoaktors mit Anschlussstiften eines
Steckverbinders 18. Der Steckverbinder 18 stellt
eine Außenanschlusseinrichtung dar,
mittels welcher der Stellantrieb 10 bzw. der damit gebildete
Kraftstoffinjektor mit einer externen Ansteuerleitungsanordnung
(z. B. Kabelbaum in einem Kraftfahrzeug) verbunden werden kann,
um den Piezoaktor in gewünschter
Weise zum Einspritzen von Kraftstoff anzusteuern.
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Von
dem Steckverbinder 18 erkennt man in den Figuren nur dessen
Gehäuse 19,
welches die erforderlichen Außenanschlussstifte
enthält,
welche sich als elektrisch leitende Elemente durch einen Kunststoffformkörper 20 des
Kontaktzungenträgers 16 hindurch
bis zu Kontaktierungsabschnitten in Form von Schweißlaschen 22 erstrecken,
mit welchen die Kontaktstifte 14 nach dem Aufsetzen des Kontaktzungenträgers 16 verschweißt wurden.
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Nach
diesem Verschweißungsschritt
zur Kontaktierung des Piezoaktors wurde ein stirnseitiger Mantelflächenabschnitt
des hülsenförmigen Aktorgehäuses 12 ringförmig umlaufend
mit einer Kunststoffumspritzung 24 versehen, welche den
aufgesetzten Kontaktzungenträger 16 in
seiner Lage fixiert und gleichzeitig einstückig das Gehäuse 19 des
Steckverbinders 18 ausbildet.
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Im
Bereich der elektrischen Verbindungsvorrichtung (Kontaktzungenträger 16)
oder darunter ist eine Abdichtungsanordnung zur Abdichtung der stirnseitigen Öffnung des
Aktorgehäuses 12 gegen ein
Eindringen flüssiger
Medien vorgesehen.
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Eine
Besonderheit dieser Abdichtungsanordnung besteht darin, dass diese
gaspermeabel ausgebildet ist und somit einen Gasaustausch zwischen der
Installationsumgebung des Stellantriebs 10 bzw. des Kraftstoffinjektors
und dem Aktorraum ermöglicht,
in welchem der Piezoaktor aufgenommen ist. Gefördert wird diese Belüftung des
Piezoaktors noch durch eine oder mehrere vergleichsweise große, durch
den Kunststoffformkörpers 20 hindurchgehende
Gasaustauschaussparungen 26.
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Die
ringförmig
umlaufend vorgesehene Kunststoffumspritzung 24 steht in
Axialrichtung nach oben bundartig ab. Im Bereich dieses Bunds 27 sind mehrere
(im dargestellten Ausführungsbeispiel
drei) in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Belüftungsöffnungen 28 vorgesehen,
die auch nach einem Aufsetzen eines nachfolgenden noch beschriebenen Deckels 30 (3)
nicht vollständig
verschlossen werden, so dass an diesen Stellen vorteilhaft Belüftungspassagen
an den Rändern
der Belüftungsöffnungen 28 verbleiben,
welche einen Gasaustausch zwischen der Installationsumgebung und
einem unmittelbar über
dem Kontaktzungenträger 16 verbleibenden
Hohlraum 32 fördern.
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Beim
Umspritzungsprozess zur Bildung der Kunststoffumspritzung 24 wurde
der über
der Mitte des Kontaktzungenträgers 16 befindliche
Raum ausgespart und verbleibt als der erwähnte Hohlraum 32 am
fertigen Stellantrieb 10.
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Der
Bund 27 der Kunststoffumspritzung 24 bildet im
dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Befestigungsabschnitt, an welchem der zur Abdeckung der Kontaktierungs-
und Abdich tungsanordnung von oben aufzusetzende Deckel 30 in
nachfolgend beschriebener Weise befestigt wird.
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3 zeigt
den einteilig als Kunststoffspritzgussteil hergestellten, im Wesentlichen
scheibenförmigen
Deckel 30.
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Der
Deckel 30 weist drei äquidistant über den
Umfang verteilte, schlitzförmige
Deckelöffnungen 34 auf,
die beim Aufsetzen des Deckels 30 von drei korrespondierend
am Bund 27 des Stellantriebs 10 abstehenden Befestigungsvorsprüngen 36 durchgriffen
werden.
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4 veranschaulicht
diesen Montageschritt des Aufsetzens des Deckels 30 auf
den Bund 27 der Kunststoffumspritzung 24.
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Die
Befestigungsvorsprünge
bzw. Stiftkörper 36 stehen
in Axialrichtung A von der Oberseite des Bunds 27 nach
oben ab und besitzen einen in Umfangsrichtung des Deckels 30 bzw.
des Bunds 27 betrachtet langgestreckten und einheitlichen
Querschnitt. Dieser Querschnitt passt mit geringem Spiel in die Öffnungsfläche der
Deckelöffnungen 34,
so dass der Deckel 30 beim Aufsetzen und Ineingriffbringen
der Vorsprünge 36 mit
dem Öffnungen 34 den
Hohlraum 32 überdeckend
positioniert wird.
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Drei
am Umfang des Deckels 30, korrespondierend zu den Belüftungsöffnungen 28 des
Bunds 27 angeordnete, in Axialrichtung A nach unten abstehende
Blenden 38 überdecken
nach dem Aufsetzen des Deckels 30 im Wesentlichen vollständig die
Belüftungsöffnungen 28,
wobei jedoch zwischen den Blenden 38 und dem Rand der Öffnungen 28 jeweils ein
labyrinthartiger, kleiner Spalt verbleibt, der als Belüftungspassage
dient und ein Eindringen von festen Gegenständen in den Hohlraum 32 zuver lässig verhindert,
nicht jedoch einen Gasaustausch im hier interessierenden Ausmaß.
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5 zeigt
den Stellantrieb 10 unmittelbar nach dem Aufsetzen des
Deckels 30.
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Um
den auf die Steckeranspritzung 24 angefügten Deckel 30 fest
zu verbinden, erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine lokale
Wärmezufuhr
zu den nach oben hin aus dem Deckel 30 ragenden Enden der
Befestigungsvorsprünge 36,
woraufhin diese Enden nach Art eines Nietkopfs verformt werden und
den Deckel 30 dauerhaft kraftschlüssig an der Kunststoffumspritzung 24 halten.
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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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6 zeigt
einen geringfügig
modifizierten Stellantrieb 10a, dessen Kontaktzungenträger 16a bzw.
der darüber
verbleibende Hohlraum 32a mit einem entsprechend modifizierten
Deckel 30a abgedeckt wird.
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Im
Unterschied zu der mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen
Ausführungsform sind
vier in Umfangsrichtung äquidistant
angeordnete Befestigungsvorsprünge 36a und
korrespondierende Deckelöffnungen 34a vorgesehen.
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Ein
weiterer Unterschied besteht darin, dass jeder Befestigungsvorsprung 36a als
Befestigungsstift mit kreisförmigem
Querschnitt gestaltet ist.
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Die 7 und 8 veranschaulichen
für das
Anfügen
eines Deckels 30b an einem Stellantrieb 10b den
oben bereits erläuterten
Vorgang eines "Heißnietens", bei welchem obere
Enden von aus Deckelöffnungen 34b herausragenden
Befestigungsvorsprüngen 36b erwärmt und
verbreitert werden, um Nietköpfe
auszubilden.
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Zu
diesem Zweck wird an jedem Befestigungsabschnitt 36b von
oben ein zuvor erwärmter Stempel 50b aufgedrückt, so
dass der Endbereich des "Nietstifts" 36b erweicht
und verformt wird. Die sich ergebende Verformung des Befestigungsabschnitts
wird hierbei gezielt durch eine entsprechende Formgebung des Stempels 50b bestimmt.
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Dieses
Verfahren zum lokalen Erwärmen und
Verformen eines Materialabschnitts kann z. B. für die mit Bezug auf die 1 bis 5 bzw. 6 beschriebenen
Stellantriebe 10 bzw. 10a verwendet werden. Da
bei jedem solchen Stellantrieb jeweils zweckmäßigerweise mehrere Befestigungsabschnitte
und hierzu korrespondierend angeordnete Deckelöffnungen vorgesehen sind, kann
das Verfahren beschleunigt werden, indem ein Mehrfachstempel umfassend
eine entsprechende Mehrzahl von angepasst angeordneten Einzelstempeln
der in den 7 und 8 bei 50b gezeigten
Art aufweist. Durch Aufdrücken
eines solchen Mehrfachstempels können dann
alle Nietköpfe
gleichzeitig ausgebildet werden.
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Im
Hinblick auf die erforderliche Erwärmung der Materialabschnitte
(hier: obere Enden der Befestigungsvorsprünge 36b) kann alternativ
auch eine Heißluftdüseneinrichtung
verwendet werden, mittels welcher ein Heißgasstrom auf jeden betreffenden, aufzuschmelzenden
Materialabschnitt gerichtet wird. Analog zum Auflegen bzw. Aufdrücken eines
Stempels kann ein solcher Heißgasstrom
nacheinander oder gleichzeitig auf alle betreffenden Materialabschnitte
angewendet werden, gegebenenfalls z. B. unter Verwendung einer Heißluftdüseneinrichtung mit
mehreren Austrittsdüsen.
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Die
Verwendung einer Heißluftdüseneinrichtung
ist insbesondere auch vorteilhaft dann einzusetzen, wenn ein oder
mehrere Deckelabschnitte und/oder ein oder mehrere Befestigungsabschnitte des
Stellantriebs, welche am fertigen Stellantrieb an den Deckel angrenzen)
miteinander verschweißt werden
sollen. So kann beispielsweise mit einer am Umfang eines bereits
mit dem Deckel versehenen Stellantriebs ein Heißgasstrom an einer Grenzfläche bzw.
Fügestelle
zwischen dem Deckel und dem entsprechenden Befestigungsabschnitt
auftreffen gelassen werden, um die aneinander angrenzenden Materialabschnitte
miteinander zu verschweißen.
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Alternativ
kann mittels einer Heißluftdüseneinrichtung
zunächst
ein gewünschter
Deckelabschnitt und/oder Befestigungsabschnitt aufgeschmolzen werden,
um sodann den Deckel am Stellantrieb aufzusetzen oder aufzudrücken und
so die Verschweißung
zu realisieren. Diese Methode (erst Erwärmen dann Anfügen) eignet
sich etwa für
den Fall, in welchem die Verschweißungsstelle(n) bei aufgesetztem
Deckel von außen
nicht zugänglich
ist (sind). Ein derartiges Verfahren wird nachfolgend mit Bezug auf
die 9 bis 11 erläutert.
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9 zeigt
schematisch die Erwärmung
eines kreisringförmigen
Befestigungsabschnitts, der von einem Umfangsbereich ei nes axial
nach oben abstehenden Bunds 27c einer Kunststoffumspritzung 24c bei
einem Stellantrieb 10c gebildet wird. Eine Heißluftdüseneinrichtung 60c mit
einem Zufuhrrohr, welches sich in zwei diametral einander entgegensetzte
Düsenrohre
verzweigt, wird um das Zufuhrrohr rotieren gelassen, so dass die
als Heißluftdüsen fungierenden
Enden der Düsenrohre
den Befestigungsabschnitt in einem kreisringförmigen Bereich gleichmäßig erwärmen. Der
Befestigungsabschnitt ist hierbei an der Innenseite des Kunststoffbunds 27c vorgesehen.
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Gleichzeitig
wird, wie in 10 veranschaulicht, mit einer
in diesem Beispiel identisch ausgebildeten Heißluftdüseneinrichtung 62c in
analoger Weise ein kreisringförmiger
Materialabschnitt an der Innenseite eines von einem Deckel 30c axial
nach unten abstehenden Bunds erwärmt.
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Nachdem
die zu verschweißenden
Bereiche beider Fügepartner 27c, 30c lokal
durch den Gasstrom einer vorbestimmten Temperatur erwärmt wurden
und dadurch teilweise in den plastischen Zustand übergegangen
sind, werden die Fügepartner zusammengepresst
und die Fügestelle
erstarrt in Form einer gemeinsamen Schmelze.
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Durch
eine geeignete Auslegung der Heißluftdüseneinrichtung bzw. der daran
angeordneten Austrittsdüsen
ist es möglich,
einen lokal begrenzten Bereich zu erwärmen. Dies ist unter Umständen wichtig,
da temperaturempfindliche Bauteile in unmittelbarer Umgebung der
Erwärmungsstelle
angeordnet sein können.
Durch eine Einstellung der Gastemperatur und/oder der Gasströmungsrate
kann der thermische Energieeintrag in die Fügepartner individuell und exakt
eingestellt werden. Durch die Abstimmung der thermischen Energie
mit dem Fügedruck kön nen Bauteiltoleranzen
ausgeglichen werden. Das beschriebene Verfahren ist kostengünstig und
anwendungsfreundlich.
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11 veranschaulicht
den Stellantrieb 10c mit dem in dieser Weise fest angebundenen
Deckel 30c.
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Für alle oben
beschriebenen Ausführungsformen
gilt, dass der montierte Deckel keine abdichtende Funktion besitzt
sondern nur einen Schutz vor grober Verschmutzung und Beschädigung der
darunter befindlichen Bauteile vorsieht. Gleichzeitig stellt der
Deckel einen Berührschutz
der darunter befindlichen elektrischen Kontaktierungen dar.
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Durch
die erläuterte
konstruktive Ausgestaltung kann eine einfache, robuste und ohne
Hilfsmittel nicht lösbare
Verbindung geschaffen werden. Durch die Montage des Deckels am Stellantrieb
wird der innerhalb des Stellantriebs befindliche Piezoaktor mit Sicherheit
nicht beschädigt.
Zusammenfassend ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
- – Einfache
und kostengünstige
Realisierung und Montage einer mechanischen Abdeckung des Stellantriebs.
- – Weitgehend
freie Wahl der Werkstoffpaarung im Falle einer Kraft- oder Formschlussverbindung zwischen
dem Deckel und dem Befestigungsabschnitt. Beispielsweise kann für die Steckeranspritzung
und den Deckel das gleiche Kunststoffmaterial verwendet werden (z.
B. gleichfarbig und laserbeschriftbar).
- – Steigerung
der Dauerhaltbarkeit des verbauten Piezoaktors durch Gewährleistung
einer Belüftung.
- – Der
Deckel bietet einen mechanischen Schutz, ermöglicht bei entsprechender Gestaltung
aber gleichzeitig ein Durchströmen
des darunter befindlichen Hohlraums mit Motoröl und Luft.
- – Kein
Eindringen von "festen
Gegenständen" in den Bereich der
elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors und somit Sicherstellung
der elektrischen Betriebssicherheit.