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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Kontaktierung und/oder Abdichtung
eines Stellantriebs zur Betätigung
eines Kraftstoffeinspritzventils. Im Besonderen betrifft die Erfindung
einen Stellantrieb zur Betätigung
eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer Kontaktierungs- und/oder
Abdichtungsanordnung sowie die Verwendung eines Deckels für einen
solchen Stellantrieb bzw. Kraftstoffinjektor.
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Aus
DE 10 2004 042 352
A1 ist ein Piezoantrieb eines Kraftstoffinjektors mit einem
Piezoaktor bekannt, der in einer Piezogehäuseanordnung eingeschlossen
ist, die eine mit Öffnungen
zum Durchtritt von hervorstehenden Anschlussstiften des Piezoaktors
versehene Kopfanordnung aufweist. Dabei ist eine Abdichtungsanordnung
vorgesehen, die ein aus einem flüssigkeitsdichtenden
Material gebildetes Dichtelement aufweist, das einerseits an Umfangsflächen der
Anschlussstifte und andererseits an der Kopfanordnung dichtend anliegt.
Weiterhin ist eine Belüftungsanordnung
vorgesehen, die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite
der Injektorgehäuseanordnung
und der Außenseite
des Dichtelements fördert.
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Aus
DE 34 43 170 A1 ist
ein Kennzeichnungsschildersatz für
elektrische Installationsmodule bekannt mit einer Vielzahl von Kennzeichnungsschildern,
die nach Anzahl und Beschriftung einer vorgegebenen Kennzeichnungsaufgabe
entsprechen. Sämtliche
Kennzeichnungsschilder des Schildersatzes bilden ein zusammenhängendes
Raster in Form einer Platine, aus welcher die Kennzeichnungsschilder
bei Bedarf einzeln herausbrechbar sind. Dadurch wird die Handhabung
der Kennzeichnungsschilder von der Herstellung über die Beschriftung bis zum Gebrauch
wesentlich erleichtert und die Fertigung verbilligt.
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Aus
DE 198 12 314 A1 ist
eine lasermarkierbare Ummantelung bekannt, bestehend aus einer rußgeschwärzten inneren
PE-Schicht und einer ebenfalls
rußgeschwärzten äußeren PE-Schicht, die zur
Markierung dienende Laserstrahlung vollständig absorbiert wird, wodurch
die darunter liegende innere Schicht intakt bleibt. Als abriebfeste
Markierung dient eine weitgehende russfreie, schaumartige Struktur, welche
einfallendes Licht stark streut.
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Aus
DE 37 19 983 C2 ist
ein Verfahren zu Kennzeichnung von Halbleiteroberflächen mit
einer durch Laserbeschuss erzeugten Strichkodierung bekannt, wobei
die Strichkodierung durch Strichelemente gleicher Breite erzeugt
wird. Jedes Strichelement wird gebildet durch eine Reihe sich überlappender
Softmark-Schmelzpunkte, das heißt
an- oder ungeschmolzene Halbleiteroberflächenbereiche geringer Tiefe,
in deren nächste
Umgebung weder Materialspritzer noch Kristalldeffekte erzeugt werden.
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Eine
weitere Kontaktierungs- und Abdichtungsanordnung eines Stellantriebs
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 des Stellantriebs und einer Außenkontaktierung des Stellantriebs
vorgeschlagen, einen kraftstoffbeständigen Dichtring (O-Ring) in
die Öffnungen
einer auf den Piezoaktor bzw. dessen Kontaktstifte aufgesetzten
Kopfplatte einzusetzen. In jeder dieser Durchtrittsöffnungen
ist außerdem
unter halb 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
so genannten "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 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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Außerdem ist
es bei Verwendung eines geeigneten Kunststoffmaterials denkbar,
die fertige Umspritzung außenseitig
mittels eines Lasers zu beschriften.
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Eine
solche Beschriftung kann beispielsweise eine Typenbezeichnung und/oder
Seriennummer des Stellantriebs und/oder andere Informationen (z. B. über die
im Stellantrieb verbauten Einzelteile) umfassen, die am fertigen
Stellantrieb später
visuell abzulesen sind. Eine solche Information kann auch Symbole
bzw. Codes umfassen, etwa einen so genannten DMC (= "Data Matrix Code"). Ein solcher Code
ist vorteilhaft besonders gut maschinenlesbar. Die Beschriftung
kann z. B. eine Information enthalten, die für eine Nachvollziehbarkeit
oder Rückverfolgung
nützlich
ist, z. B. im Rahmen des Qualitätsmanagements,
bei Rückrufaktionen
etc. (z. B. "traceability
code").
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Die
Aufbringung einer Beschriftung an der Oberseite der Kunststoffumspritzung
ist für
viele gängige
Kunststoffmaterialien mit gängigen
Beschriftungslasern problemlos möglich,
da solche Kunststoffe zumeist eine vergleichsweise große optische Absorption
für die
betreffenden Wellenlängen
aufweisen, so dass die Laserleistung effektiv im Oberflächenbereich
des Kunststoffs deponiert werden kann.
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Die
finale Abdeckung einer Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung
an einem Stellantrieb mittels einer Kunststoffumspritzung besitzt
jedoch auch Nachteile.
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Es
hat sich beispielsweise herausgestellt, dass die von dem angespritzten
Kunststoffmaterial überdeckten
Stellantriebskomponenten oftmals in besonderer Weise (mit erhöhtem Aufwand)
auszubilden sind.
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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 beim Umspritzungsvorgang 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 eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schützende Abdeckung
für eine
Kontaktierungs- und/oder Abdich tungsanordnung an einem Stellantrieb
zur Betätigung
eines Kraftstoffeinspritzventils so auszubilden, dass diese einfach
beschriftbar und möglichst
universell einsetzbar ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einem Stellantrieb nach Anspruch 1 und die Verwendung eines
Deckels nach Anspruch 9. Die abhängigen
Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Für die Erfindung
wesentlich ist zunächst
das Vorsehen eines Deckels, so dass keine besondere Gestaltung der
darunter liegenden Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung
erforderlich ist, insbesondere also z. B. keine Maßnahmen
gegen ein unerwünschtes
Vordringen von flüssigem
Kunststoffmaterial zu treffen sind. Damit ein solcher (separat hergestellter)
Deckel in einfacher Weise zu befestigen ist und gleichzeitig in
einfacher Weise beschriftbar ist, sieht die Erfindung des weiteren
vor, dass der Deckel einen ersten, radial inneren Deckelabschnitt und
einen zweiten, radial äußeren Deckelabschnitt umfasst,
welche formschlüssig
miteinander verbunden sind und aus verschiedenen Materialien ausgebildet
sind, derart dass der erste Deckelabschnitt eine Laserbeschriftbarkeit
ermöglicht
und der zweite Deckelabschnitt eine Laserverschweißbarkeit
zur Befestigung des Deckels ermöglicht.
Der Formschluss gewährleistet
oder stabilisiert vorteilhaft die relative Lage der beiden Deckelabschnitte
zueinander. Dies schließt
nicht aus, dass die beiden Abschnitte zusätzlich anderweitig miteinander
verbunden sind, z. B. durch eine Verklebung oder eine Verschweißung.
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Der
zur Befestigung des Deckels herangezogene Befestigungsabschnitt
des Stellantriebs ist bevorzugt von einer am Umfang des Stellantriebs
ausgebildeten Kunststoffumspritzung gebil det, beispielsweise einer
gleichzeitig ein Steckergehäuse
zum Außenanschluss
des Stellantriebs bereitstellenden Umspritzung. Als Befestigungsabschnitt
können
jedoch auch andere Komponenten des Stellantriebs und insbesondere
Komponenten der Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung herangezogen
werden.
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Um
die mechanische Stabilität
des Deckels zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn Relativbewegungen
zwischen den beiden Deckelabschnitten möglichst weitgehend vermieden
sind.
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In
einer Ausführungsform
ist daher vorgesehen, dass der erste Deckelabschnitt im Wesentlichen die
Form einer runden Scheibe besitzt, jedoch an seinem Umfang eine
Korrugation zur Formschlussverbindung mit dem zweiten Deckelabschnitt
aufweist.
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Im
Hinblick auf den zweiten Deckelabschnitt ist es bevorzugt, wenn
dieser im Wesentlichen die Form eines Kreisringes besitzt, jedoch
an seinem Innenumfang eine Korrugation zur Formschlussverbindung
mit dem ersten Deckelabschnitt aufweist.
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Zur
umfassenden Vermeidung von Relativbewegungen der beiden Deckelabschnitte
ist es bevorzugt, wenn der Formschluss dergestalt vorgesehen ist,
dass dadurch jegliche Relativtranslation und gleichzeitig jegliche
Relativrotation der beiden Deckelabschnitte verhindert ist.
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Die
Befestigung des Deckels am Stellantrieb ist für viele Stellantriebskonstruktionen
vereinfacht, wenn ein äußerer Umfangsrand
des zweiten Deckelabschnitts an wenigstens einer Stelle des Umfangs einen
in Axialrichtung abstehenden Vorsprung oder Bund aufweist. An diesen
Stellen kann die erwähn te Laserverschweißung mit
einem Befestigungsabschnitt des Stellantriebs erfolgen.
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Eine
besonders einfache Fertigung des Deckels ist möglich, wenn das erste Material
und/oder das zweite Material ein Kunststoff ist. In einer bevorzugten
Ausführungsform
sind beide Materialien jeweils als ein Kunststoff vorgesehen.
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Der
Deckel lässt
sich in einfacher Weise z. B. mittels eines Zwei-Komponenten-Verfahrens,
insbesondere eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahrens
herstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst einer
der beiden Deckelabschnitte gefertigt und nachfolgend in einem Kunststoffumspritzungsprozess
der andere Deckelabschnitt aus Kunststoff angeformt. Durch ein solches
Herstellungsverfahren können
auch kompliziertere Formgestaltungen und der oben erwähnte Formschluss
in einfacher Weise vorgesehen werden.
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Bei
einem Stellantrieb zur Betätigung
eines Kraftstoffeinspritzventils mittels eines Piezoaktors ist in
einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung gaspermeabel
ausgebildet ist. Es hat sich nämlich
herausgestellt, dass die Lebensdauer eines zur Betätigung eines
Kraftstoffeinspritzventils eingesetzten Piezoaktors sich durch eine "Belüftung" des im Stellantrieb
verbauten Piezoaktors in der Praxis verlängern lässt.
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Eine
mögliche
Erklärung
der Verlängerung der
Lebensdauer bzw. Dauerhaltbarkeit eines Piezoaktors durch Förderung
eines Gasaustausches zwischen der Außenseite des Kraftstoffinjektors
und dem Aktorraum besteht darin, dass bei einem möglichst
hermetisch, insbesondere möglichst
gasdicht abgedichteten Ak torraum unter bestimmten Betriebsbedingungen
ein Unterdruck im Aktorraum entsteht (z. B. durch Temperaturschwankungen),
durch welchen schädliche
Medien (z. B. Kraftstoff, Öl
etc.) durch die in der Praxis nicht absolut hermetisch auszubildende
Abdichtung hindurch zum Piezoaktor vordringen können. Andere mögliche Erklärungen bestehen
beispielsweise darin, dass sich nach der Fertigung eines hermetisch
abgeschlossenen Piezoantriebs die Konzentration irgendeines die
Lebensdauer verkürzenden
Gases im Aktorraum erhöht
bzw. dass eine der atmosphärischen
Luft ähnelnde
Füllung
des Aktorraums eine positive Wirkung auf die Lebensdauer des piezoelektrischen
Materials besitzt.
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Die
Gaspermeabilität
der Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung kann beispielsweise
durch Integration eines gaspermeablen Elastomermaterials (z. B.
Silikonwerkstoff, insbesondere Fluorsilikonwerkstoff) und/oder eines
mikroporösen Materials
(z. B. expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE)) realisiert sein.
Durch solche Materialien hindurch kann ein Gasaustausch zwischen
der Außenseite
der Kontaktierungs- und/oder
Abdichtungsanordnung und dem Aktorraum bei gleichzeitiger Abdichtung
betreffend flüssige
Medien erfolgen.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Kontaktierungs- und/oder Abdichtungsanordnung
eine elektrische Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Weiterverbindung
von Kontaktstiften eines Aktors mit Anschlussstiften einer von der
Verbindungsvorrichtung ausgebildeten Außenanschlusseinrichtung umfasst
und zwischen dieser Verbindungsvorrichtung und dem Deckel ein Hohlraum
vorgesehen ist. Ein solcher Hohlraum ist insbesondere vorteilhaft
zur Belüftung
eines Piezoaktors nutzbar, wenn die verwendete Abdichtung gaspermeabel
ausgebildet ist.
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Die
elektrische Verbindungsvorrichtung kann prinzipiell nach Art eines
an sich bekannten Kontaktzungenträgers ausgebildet sein (vgl.
z. B. die oben bereits erwähnte
DE 198 44 743 C1 ).
Beispielsweise kann die Verbindungsvorrichtung einen auf die Kontaktstifte
eines Piezoaktors aufgesetzten, elektrisch isolierenden Kunststoffformkörper umfassen,
der Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der Kontaktstifte enthält und eingeformte, jeweils
einer der Durchtrittsöffnungen
zugeordnete elektrisch leitende Verbindungsglieder trägt, die
sich jeweils von einem an die zugeordnete Durchtrittsöffnung angrenzenden
Kontaktierungsabschnitt zur Anlage an den hindurchgetretenen Kontaktstift
zu einem von mehreren Außenanschlussstiften
erstrecken, die von dem Kunststoffformkörper seitlich abstehen. Der
oben erwähnte Hohlraum
kann sich beispielsweise unmittelbar an der Oberseite eines solchen
Kunststoffformkörpers anschließen. Für eine verbesserte
Förderung
des Gasaustausches ist es günstig,
wenn die Verbindungsvorrichtung, z. B. der erwähnte Kunststoffformkörper, Gasaustauschpassagen
enthält.
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Der
erfindungsgemäße Deckel
kann ebenfalls Gasaustauschpassagen enthalten und/oder in Zusammenwirkung
mit dem Befestigungsabschnitt des betreffenden Stellantriebs ausbilden.
In einer Ausführungsform
ist beispielsweise vorgesehen, dass der Deckel in seinem zweiten
Deckelabschnitt Passagen aufweist, welche den vom Deckel abgedeckten
Raum mit dem Außenraum
verbinden. Solche Passagen können
vergleichsweise klein und/oder labyrinthartig gestaltet sein, um
ein Eindringen von festen Medien zuverlässig zu verhindern. Bei einer
Verwendung des Stellantriebs für
einen Kraftstoffinjektor, der im Betrieb auch an seiner dem Einspritzventil
abgewandten Seite mit Motoröl
umspült wird,
können
solche Passagen eine Unterspülung des
Deckels mit Motoröl
gestatten, welches durch dieselben Passagen wieder herausfließen kann.
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Im
Hinblick auf eine einfache Bereitstellung der beiden zur Fertigung
des Deckels benötigten
Materialien ist in einer Ausführungsform
vorgesehen, dass beide Materialien als Kunststoff vorgesehen sind
und sich im Wesentlichen lediglich durch einen Anteil an Additiven
unterscheiden. Bei solchen Additiven kann es sich insbesondere um
Farbstoffe, z. B. in Form von Pigmenten, handeln. Der Vorteil einer Verwendung
von Additiven bei wenigstens einem der beiden Materialien besteht
darin, dass die optischen Eigenschaften der Materialien in gewünschter
Weise eingestellt bzw. "maßgeschneidert" werden können, wobei
dennoch vorteilhaft ein einziges Ausgangsmaterial herangezogen werden
kann.
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Im
Hinblick auf eine Laserbeschriftung des ersten Deckelmaterials ist
es günstig,
wenn die Leistung des verwendeten Beschriftungslasers nach einer
Eindringtiefe von wenigen μm
bereits zu wenigstens 90% absorbiert wird. Eine einfache Laserverschweißung des
zweiten Deckelmaterials mit einem Befestigungsabschnitt des Stellantriebs
lässt sich
z. B. besonders gut realisieren, wenn das Material des Befestigungsabschnitts
eine ebenso hohe Absorption für
die Wellenlänge
des verwendeten Schweißlasers
besitzt und, falls der Laserstrahl hierfür den zweiten Deckelabschnitt
durchdringen muss, das zweite Deckelmaterial wenigstens 90% der
Verschweißlaserleistung
transmittiert.
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Ganz
allgemein ist es bevorzugt, wenn das erste Deckelmaterial im Infraroten
einen größeren Absorptionseffizienten
als das zweite Deckelmaterial besitzt und/oder einen kleineren Transmissionskoeffizienten
als das zweite Deckelmaterial besitzt.
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Für eine Beschriftung
und Verschweißung von
Kunststoffen geeignete Laser emittieren oftmals im Infrarotbereich
(z. B. Nd:YAG-Laser: 1064 nm) und sind dem Fachmann wohlbekannt.
Solche Laser bedürfen
daher hier keiner näheren
Erläuterung.
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Die
erfindungsgemäße Verwendung
eines zweiteiligen Deckels zur Abdeckung einer Kontaktierungs- und/oder
Abdichtungsanordnung eines Stellantriebs zur Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils
bietet zusammenfassend bei entsprechender Ausgestaltung insbesondere
folgende Vorteile:
- – Konstruktiv einfache und
zugleich robuste Ausführung
einer schützenden
Abdeckung für
den Stellantrieb bzw. den damit gebildeten Kraftstoffinjektor
- – Einfache
Herstellbarkeit der Abdeckung z. B. in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren
- – Möglichkeit
zur Verschweißung
des Deckels zwecks Befestigung am Stellantrieb und gleichzeitig
problemlose Laserbeschriftbarkeit (vor oder nach der Befestigung
des Deckels)
- – Möglichkeit
zur Gewährleistung
einer möglichst guten "Belüftung" eines im Stellantrieb
enthaltenen Piezoaktors und somit Steigerung der Dauerhaltbarkeit
des Piezoaktors durch Wahl einer geeigneten Deckelgeometrie
- – Ausbildung
eines mechanischen Schutzes an einem Stellantrieb, bei welchem Motoröl die Kontaktierungs-
und/oder Abdichtungsanordnung zwar benetzen, jedoch auch wieder
von dieser abfließen
kann. Kein finaler Vergussschritt oder Umspritzungsschritt zum Schutz
der Kontaktierungs- und/oder
Abdichtungsanordnung notwendig.
- – Vermeidung
eines Eindringens von festen Gegenständen in den Bereich der elektrischen
Kontaktierung und somit Verbesserung der elektrischen Betriebssicherheit
- – Möglichkeit
zur Nutzung von Standard-Herstellungsverfahren
für den
Deckel (z. B. Spritzgussverfahren) und Standardverfahren (z. B.
Lasern) für
die Befestigung und die Beschriftung des Deckels
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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 eine
Längsschnittansicht
eines oberen Endbereichs eines Stellantriebs für einen Kraftstoffinjektor,
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2 eine
perspektivische Ansicht (teilweise geschnitten) eines ersten Deckelabschnitts
zur Ausbildung eines Deckels, der als äußere Abdeckung an einem Stellantrieb
zu verwenden ist,
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3 eine
der 2 entsprechende Ansicht des ersten Deckelabschnitts,
jedoch von unten betrachtet, und
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4 eine
perspektivische Ansicht (teilweise geschnitten) des durch Umspritzung
des ersten Deckelabschnitts gemäß 2 und 3 gebildeten Deckels.
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1 veranschaulicht
die Kontaktierung und Abdichtung eines Stellantriebs 1 zur
Betätigung
eines (nicht dargestellten) Kraftstoffeinspritzventils, welches
zusammen mit dem Stellantrieb 1 einen in einer Axialrichtung
A langgestreckten Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine bildet.
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In
der Figur ist lediglich der linke obere Teil eines im Wesentlichen
symmetrisch ausgebildeten Endbereichs des Stellantriebs 1 dargestellt.
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Der
Stellantrieb 1 umfasst einen Deckel 10 zur Abdeckung
einer Kontaktierungs- und Abdichtungsanordnung 12.
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Diese
Anordnung 12 dient zur Abdichtung und elektrischen Weiterverbindung
eines in einem hülsenförmigen metallischen
Aktorgehäuse 14 untergebrachten
Piezoaktors, von welchem in der Figur lediglich einer von zwei axial
nach oben herausragenden Kontaktstiften 16 zu erkennen
ist.
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Jeder
Kontaktstift 16 durchsetzt eine zugeordnete Durchtrittsöffnung in
einer gemeinsamen metallischen Kopfplatte 18, die von oben
in eine axiale Öffnung
des Aktorgehäuses 14 eingepresst und/oder
mit dem Aktorgehäuse 14 verschweißt wurde.
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Mit 20 ist
eine metallische Rohrfeder bezeichnet, welche sich zwischen der
Kopfplatte 18 und einer axial verschiebbaren Bodenplatte
erstreckt und den Piezoaktor unter axialer Druckvorspannung in einem
Aktorraum hält,
der von dem Aktorgehäuse 14, der
Kopfplatte 18 und der Bodenplatte begrenzt wird. Zur elektrischen
Isolierung der Kontaktstifte 16 gegenüber der Kopfplatte 18 ist
jede Durchtrittsöffnung mit
einer Isolierhülse 22 versehen.
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Die
elektrische Weiterverbindung jedes Kontaktstifts 16 mit
einer elektrischen Außenverbindung des
Stellantriebs, beispielsweise eines Steckverbinders, erfolgt mittels
eines ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen
zum Durchtritt der oberen Enden der Kontaktstifte 16 versehenen
Kontaktzungenträgers 24. Der
Kontaktzungenträger 24 ist
als Kunststoffspritzgussteil mit eingelegten elektrischen Verbindungsgliedern
ausgebildet, die sich jeweils von einer mit einem Kontaktstift 16 verschweißten Schweißlasche 26 zu
einem Anschlussabschnitt der elektrischen Außenverbindung erstrecken, so
dass der Stellantrieb 1 mit einer externen Leitungsanordnung
zur Ansteuerung des Piezoaktors verbindbar ist.
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Die
Abdichtung des Aktorraums gegen ein Eindringen flüssiger Medien
wie z. B. Motoröl
oder Kraftstoff aus der Installationsumgebung des Stellantriebs 1 ist
durch ein ebenfalls Durchtrittsöffnungen für die Kontaktstifte 16 aufweisendes,
an dem Verbund aus Aktorgehäuse 14 und
Kopfplatte 18 aufgesetztes Elastomer-Dichtelement 28 realisiert.
Das Material dieses Dichtelements 28 liegt einerseits an den
Umfangsflächen
der Kontaktstifte 16 und andererseits an der Stirnseite
des Aktorgehäuses 14 (ringförmig umlaufend)
dichtend an. Die dichtende Anlage des Dichtelements 28 am
Aktorgehäuse 14 wird
hierbei durch Ausübung
axialen Drucks vom Kontaktzungenträger 24 auf den Außenumfangsbereich
des Dichtelements 28 gewährleistet. Der Kontaktzungenträger weist
an seinem Außenumfang
einen axial nach unten abstehenden Bund auf, der mit einem Außenumfangsabschnitt
des Aktorgehäuses 14 (nach dem
Aufsetzen des Dichtelements 28) verrastet wurde. Die dichtende
Anlage des Dichtelements 28 an den Kontaktstiften 16 ist
in dieser Ausführungsform durch
eine Verspannung des Dichtelementmaterials gewährleistet, dessen Durchtrittsöffnungen
zu diesem Zweck im entspannten Materialzustand etwas kleiner als
die Querschnittsfläche
der Kontaktstifte 16 bemessen ist.
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Ferner
erkennt man eine zumindest im axial oberen Endbereich an der Außenumfangsfläche des Aktorgehäuses 14 vorgesehene
Kunststoffumspritzung 30, welche die Verrastung des Kontaktzungenträgers 24 am
Aktorgehäuse 14 und
somit die Lage des Kontaktzungenträgers 24 sichert und
außerdem ein
seitlich vom Stellantrieb 1 abstehendes (nicht dargestelltes)
Außenanschlussgehäuse ausbildet,
in welchem die außenseitigen
Enden der elektrischen Verbindungsglieder des Kontaktzungenträgers 24 enden.
Die Kunststoffumspritzung 30 kann daher auch als "Steckeranspritzung" bezeichnet werden.
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Der
Deckel 10 wurde separat gefertigt und nachträglich zum
Schutz der beschriebenen Stellantriebskomponenten vor schädlichen äußeren Einflüssen am
Stellantrieb 1 befestigt.
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Ein
erster, radial innerer Deckelabschnitt 32 aus Kunststoff
ist formschlüssig
mit einem zweiten, radial äußeren Deckelabschnitt 34 verbunden,
der ebenfalls aus Kunststoff gebildet ist.
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Die
beiden Materialien der Deckelabschnitte 32, 34 unterscheiden
sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften und sind so gewählt, dass
der erste Deckelabschnitt 32 für eine Laserbeschriftbarkeit
und der zweite Deckelabschnitt 34 für eine Laserverschweißbarkeit
mit dem Material der Kunststoffumspritzung 30 geeignet
sind. Im dargestellten Beispiel besitzt das Material des ersten
Deckelabschnitts 32 eine vergleichsweise große optische
Absorption für die
Wellenlänge eines
Infrarot-Beschriftungslasers, um den Deckel 10 vor oder
nach dessen Befestigung am Stellantrieb 1 an seiner Oberseite
zu beschriften. Demgegenüber
besitzt das Material des zweiten Deckelabschnitts 34 eine
vergleichsweise große
Transmission für
die Wellenlänge
eines Infrarot-Schweißlasers,
der beim Verschweißungsprozess
dieses Material durchdringt und an einer Grenzfläche zur Kunststoffumspritzung 30 hin
das Umspritzungsmaterial 30 aufschmilzt (dadurch mittelbar
auch mehr oder weniger das Material des zweiten Deckelabschnitts 34), um
eine feste Verbindung des Deckels 10 mit der Kunststoffumspritzung 30 vorzusehen.
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Die
innige Anbindung der Kunststoffumspritzung 30 am Aktorgehäuse 14 macht
diese Umspritzung 30 als Befestigungsabschnitt für den Deckel 10 besonders
geeignet. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel wäre es jedoch
auch möglich, einen
anderen Abschnitt bzw. eine andere Stellantriebskomponente zur Befestigung
des Deckels 10 zu wählen.
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Der
erste Deckelabschnitt 32 besitzt etwa die Form einer runden
Scheibe, an welcher sich am Umfang ringsherum umlaufend der zweite
Deckelabschnitt 34 anschließt. Die Formschlussverbindung zwischen
den Deckelabschnitten 32 und 34 wird durch eine
korrigierte Grenzfläche 36 hergestellt
und hält
die beiden Deckelabschnitte 32 und 34 in einer vorgegebenen
Lage zueinander. Bei entsprechender Formgestaltung dieser Grenzfläche 36 lässt sich
sicherstellen, dass jegliche Relativtranslation und jegliche Relativrotation
(einschließlich
z. B. einer Verkippung des ersten Deckelabschnitts 32 gegenüber dem
zweiten Deckelabschnitt 34) der beiden Deckelabschnitte 32, 34 verhindert
ist.
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Der äußere Umfangsrand
des zweiten Deckelabschnitts 34 besitzt an seinem Umfang
einen in Axialrichtung A nach unten abstehenden Bund 38. Am
unteren Randbereich dieses Bunds 38 erfolgt die erwähnte Verschweißung mit
der Kunststoffumspritzung 30. Stellenweise sind an diesem
Bund 38 in Zusammenwirkung mit der Kunststoffumspritzung 30 jedoch
auch Belüftungspassagen
zur Verbindung eines vom Deckel 10 abgedeckten Raums 40 mit
der Installationsumgebung (Außenseite
des Stellantriebs 1) ausgebildet, von denen in 1 eine
ersichtlich und mit 42 bezeichnet ist.
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Die
Belüftungspassage 42 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel "labyrinthartig" ausgebildet, so
dass bei vergleichsweise großem
Gasaustauschvermögen
ein Eindringen von festen Gegenständen in den Hohlraum 40 zuverlässig vermieden
wird. Des weiteren ist die Belüftungspassage 42 so
gestaltet, dass im Betrieb des Stellantriebs 1 etwaig durch
diese Passage 42 in den Stellantrieb hineinfließende flüssige Medien
wie Motoröl
auch wieder aus dem Stellantrieb 1 herausfließen können.
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Um
die Belüftung
des Hohlraums 40 über
die Belüftungspassage 42 letztlich
zur Belüftung
des im Aktorraum befindlichen Piezoaktors nutzbar zu machen, ist
die Kontaktierungs- und Abdichtungsanordnung 12 gaspermeabel
ausgebildet.
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Die
Gaspermeabilität
der Anordnung 12 beruht im Wesentlichen darauf, dass das
Dichtelement 28 aus einem Fluorsilikonwerkstoff mit vergleichsweise
hoher Gaspermeabilität
gebildet ist. Damit ergibt sich eine gute Flüssigkeitsabdichtung bei gleichzeitig vorteilhaft
hoher Permeationsrate für
gasförmige
Medien.
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Ein
hohes Gasaustauschvermögen
zwischen dem Hohlraum 40 und der Oberseite des Dichtelements 28 wird
hierbei gefördert
durch Belüftungspassagen,
welche durch das Kunststoffmaterial des Kontaktzungenträgers 24 hindurchgehen.
In 1 ist eine davon ersichtlich und mit 44 bezeichnet.
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Für die Herstellung
des zweiteiligen Deckels 10 eignet sich besonders gut ein
Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren, bei welchem in einfacher Weise
z. B. einer der Deckelabschnitte 32 und 34 an den
anderen Deckelabschnitt angeformt werden kann.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel für den zur
Abdeckung eines Stellantriebs vorgesehenen Deckel detaillierter
beschrieben, wobei für analoge
Komponenten die gleichen Bezugszahlen, jeweils ergänzt durch
einen kleinen Buchstaben "a", verwendet werden.
Dabei wird im Wesentlichen auf die Gestaltung des Deckels eingegangen
und im Hinblick auf dessen Funktion und Installationsumgebung hiermit
ausdrücklich
auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Die 2 und 3 sind
perspektivische Ansichten eines ersten Deckelabschnitts 32a,
der an einem fertigen zweiteiligen Deckel 10a (vgl. 4) einen
scheibenförmigen,
radial inneren Abschnitt bildet.
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Der
im Kunststoff-Spritzgussverfahren gefertigte Deckelabschnitt 32a besitzt
an seinem Umfang einen im Wesentlichen ringsherum umlaufenden und radial
nach außen
vorstehenden Bund 50a, der bei einer nachfolgenden Anspritzung
des zweiten Deckelabschnitts 34a (vgl. 4)
von dem Material dieses zweiten Deckelabschnitts fest umschlossen
bzw. umgriffen wird. Weiterhin sind zwei über die gesamte Höhe des Deckelab schnitts 32a ausgedehnte
radial nach außen
abstehende Vorsprünge 52a vorgesehen,
welche ebenfalls nach Anspritzung der äußeren Deckelkomponente von
dem Material des zweiten Deckelabschnitts 34a umschlossen
bzw. umgriffen werden.
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In 2 erkennt
man ferner einen mit 54a bezeichneten Beschriftungsbereich
an der Oberseite des Deckelabschnitts 32a, der vor der
Auslieferung des betreffenden Stellantriebs mit einem Laser beschriftet
wird.
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In 3 erkennt
man ferner zwei an der späteren
Unterseite des Deckelabschnitts 32a vorgesehene Aussparungen 56a,
welche Platz für
die Unterbringung der Enden von Kontaktstiften des verbauten Aktors
bzw. für
die Kontaktierungsbereiche an den Kontaktstiften bieten.
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4 zeigt
schließlich
den nach Anspritzung des im Wesentlichen kreisringförmigen Deckelabschnitts 34a sich
ergebenden Deckel 10a.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel übernimmt
der radial auswärts
abstehende Bund 50a des Deckelabschnitts 32a in
Zusammenwirkung mit den beim fertigen Deckel 10a daran
angrenzenden Materialbereichen des Deckelabschnitts 34a im
Wesentlichen die Funktion, den inneren Deckelabschnitt 32a in
seiner radialen und axialen Position zu halten und gegen eine Verkippung
zu sichern, wohingegen die Vorsprünge 52a in Zusammenwirkung
mit den angrenzenden Materialbereichen des äußeren Deckelabschnitts 34a eine
besonders zuverlässige
Verdrehsicherung bezüglich
einer Hochachse des Deckels 10a realisieren.
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Ein äußerer Umfangsrand
des zweiten Deckelabschnitts 34a weist in Axialrichtung
A abstehende Vorsprünge 58a und 60a auf,
die zur späteren
Befestigung am Außenumfang
des Stellantriebs (vgl. z. B. Umspritzung 30 in 1)
und/oder zur Ausbildung von Belüftungspassagen
am Deckelrand geeignet gestaltet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel von 4 ist
beispielsweise vorgesehen, dass der über zwei ausgedehnte Umfangsbereiche
durchgehend verlaufende Vorsprung 60a durchgehend an dem
Befestigungsabschnitt des Stellantriebs zur Anlage kommt und mit
diesem verschweißt
wird. Der bundartige Vorsprung 60a kann hierbei an seiner
radial äußeren Seite
zur Anlage mit einer Innenumfangsfläche einer Kunststoffumspritzung
des Stellantriebs gelangen (alternativ z. B. in eine nach oben offene
Nut eines solchen Befestigungsabschnitts eingreifen), wohingegen
der als etwa rechteckige Blende gestaltete Vorsprung 58a mit
einer Aussparung des Befestigungsabschnitts derart zusammenwirkt, dass
an den Rändern
des Vorsprungs 58a kleine Spalte zum Material des Befestigungsabschnitts
verbleiben, welche für
eine effiziente Belüftung
des unter dem Deckel 10a am fertigen Stellantrieb vorgesehenen
Hohlraums (vgl. z. B. 40 in 1) sorgen.
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Grundgedanke
der beschriebenen Ausführungsbeispiele
ist die Verbindung von zwei Komponenten eines zweiteiligen Stellantriebdeckels,
der beispielsweise mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahrens in
einfacher Weise herstellbar ist, wobei gleichzeitig eine einfache
Beschriftbarkeit und Möglichkeit
zur Befestigung mittels einer Laserschweißung geschaffen wird. Eine
dieser Komponenten, der erste Deckelabschnitt, kann hierbei eine geeignet
hohe optische Absorption für
den Beschriftungslaser bereitstellen, wohingegen die andere Komponente,
der zweite Deckelabschnitt, mit vergleichsweise hoher Lasertransparenz
vorgesehen werden kann. Damit kann in einfacher Weise ein Verschweißungsprozess
vorgesehen werden, bei welchem ein Laserstrahl durch das Material
dieser zweiten Deckelkomponente hindurch effizient zu einer Grenzfläche mit
einem Befestigungsabschnitt des Stellantriebs gelangen kann. Durch
die geeignete Wahl der Geometrie der Deckelabschnitte sind diese in
ihrer axialen und radialen Lage fest zueinander definiert. Eine
Befestigung des Deckels am Stellantrieb mittels örtlich begrenztem Aufschmelzen
der Grenzflächen
ermöglicht
eine dauerhafte und unlösbare Verbindung
zwischen dem Deckel und der zur Deckelbefestigung herangezogenen
Stellantriebskomponente.