DE102006013705A1

DE102006013705A1 - Federhülse

Info

Publication number: DE102006013705A1
Application number: DE102006013705A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking; Dietmar Uhlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-09-27
Also published as: WO2007110257A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federhülse mit einem kreiszylindermantelförmigen Hülsenkörper, der eine Vielzahl von in Reihen (91-94) angeordneten Aussparungen (88, 89) aufweist. Um eine Federhülse zu schaffen, die einfach herzustellen und vielseitig einsetzbar ist, ist mindestens eine der Reihen (91-94) schräg zu einer Radialebene angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federhülse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

In herkömmlichen Federhülsen, die auch als Rohrfedern bezeichnet werden und wie sie beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 103 44 621 A1 , DE 10 2004 028 209 A1 und DE 10 2004 031 597 A1 bekannt sind, sind die Aussparungen jeweils in mehreren Radialebenen angeordnet, um eine elastische Verformbarkeit in Axialrichtung der Federhülse zu ermöglichen.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federhülse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach herzustellen und vielseitig einsetzbar ist.

Die Aufgabe ist bei einer Federhülse mit einem insbesondere kreiszylindermantelförmigen Hülsenkörper, der eine Vielzahl von in Reihen angeordneten Aussparungen aufweist, dadurch gelöst, dass mindestens eine der Reihen schräg zu einer Radialebene angeordnet ist. Dadurch kann die Federsteifigkeit oder Federrate der Federhülse in axialer Richtung auf einfache Art und Weise gezielt verändert werden. So ist es zum Beispiel möglich, mit ein und demselben Stanzwerkzeug Federhülsen beziehungsweise Platinen mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten oder Federraten herzustellen, indem zum Beispiel die Anordnung der Platine relativ zu dem Stanzwerkzeug verändert wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen, insbesondere alle Reihen, parallel zueinander im gleichen Winkel zu den zugehörigen Radialebenen angeordnet sind. Daraus ergibt sich eine gewindeartige Anordnung der Reihen. Durch den Winkel der Reihen zu den zugehörigen Radialebenen wird die Steigung festgelegt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen, insbesondere alle Reihen, in einem Winkel zu einer zugehörigen Radialebene angeordnet sind, der zwischen 0 und 90 Grad beträgt. Es ist auch möglich, dass der Winkel genau 90 Grad beträgt. In diesem Fall sind die Reihen in axialer Richtung angeordnet, was einem Grenzfall entspricht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe mehr als zwei Aussparungen und/oder weniger als zehn Aussparungen enthält. Bei einer vorgegebenen Höhe der Federhülse hängt die Anzahl der Aussparungen einer Reihe unter anderem von dem Winkel ab, in dem die Reihe zu der zugehörigen Radialebene angeordnet ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einer Reihe aufeinander folgende Aussparungen jeweils durch einen Steg voneinander getrennt sind. Die Stege von benachbarten Reihen sind vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen alle die gleiche Gestalt aufweisen. Dadurch bekommt die Federhülse eine gleichmäßige Struktur.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen im Wesentlichen achtförmig ausgebildet sind. Die Gestalt der Aussparungen ähnelt einem Längsschnitt durch einen Knochen, so dass die Aussparungen im Wesentlichen die Gestalt von Schlitzen mit einem taillierten Mittenbereich und gerundeten Enden aufweisen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse aus einer rechteckigen Platine gebildet ist, die kreiszylindermantelförmig gekrümmt und deren Stoßkanten passend zueinander ausgebildet sind. Dadurch wird ein stoffschlüssiges Verbinden der Stoßkanten vereinfacht. Die Stoßkanten müssen aber nicht miteinander verbunden sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Federhülse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platine an ihren Stoßkanten verschweißt ist. Zum Verbinden der Stoßkanten sind auch andere stoffschlüssige Verbindungsmöglichkeiten, wie Kleben oder Löten, anwendbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit einer Federhülse;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts II aus 1;
3 ein Kopplermodul mit einer Federhülse im Längsschnitt;
4 eine perspektivische Darstellung einer Federhülse;
5 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts V aus 4;
6 eine Platine oder Abwicklung einer Federhülse;
7 einen vergrößerten Ausschnitt VII aus Figur VI;
8 eine Platine oder Abwicklung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 eine Platine oder Abwicklung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
10 eine Platine oder Abwicklung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Federhülse, die in axialer Richtung elastisch verformbar ist. Eine derartige Federhülse ist zum Beispiel in einen Kraftstoffinjektor 1 eingebaut, wie er in 1 im Längsschnitt dargestellt ist. Der Kraftstoffinjektor 1 wird über einen (nicht sichtbaren) Kraftstoffhochdruckanschluss mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff gelangt von dem Hochdruckanschluss in einen Hochdruckkanal 3, der in einem Injektorkörper 4 vorgesehen ist. Der Hochdruckkanal 3 erstreckt sich durch eine Ventilplatte 5 und eine Drosselplatte 6 hindurch in einen Düsenkörper 8. Die Ventilplatte 5 und die Drosselplatte 6 sind mit Hilfe einer Spannmutter 7 zwischen dem Düsenkörper 8 und dem Injektorkörper 4 eingespannt.
In dem Düsenkörper 8 ist eine Düsennadel 10 hin und her bewegbar aufgenommen, deren Spitze in bekannter Art und Weise Kraftstoffeinspritzöffnungen in dem Düsenkörper 8 öffnet oder verschließt. Das der Düsennadelspitze abgewandte Ende der Düsennadel 10 ist in einer Hülse 11 geführt, die einen Steuerraum 12 begrenzt.
In 2 ist ein Ausschnitt II aus 1 vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Ansicht sieht man, dass in der Ventilplatte 5 ein Ventilbolzen 14 hin und her bewegbar aufgenommen ist, der durch eine Druckfeder 15 vorgespannt ist. Der Ventilbolzen 14 wird über einen Piezoaktor 18 betätigt. Zwischen dem Piezoaktor 18 und dem Ventilbolzen 14 ist ein hydraulisches Kopplermodul 20 wirksam. Das hydraulische Kopplermodul 20 umfasst einen Übersetzerkolben 21 und einen Ventilkolben 22. Die beiden Kolben 21 und 22 sind über einen Kopplerspalt, der mit Hydraulikmedium gefüllt ist, hydraulisch miteinander gekoppelt. Der Übersetzerkolben 21 und der Ventilkolben 22 sind in einem Kopplergehäuse 23 hin und her bewegbar geführt.
In der Drosselplatte 6 sind neben der Fortsetzung des Hochdruckkanals 3 eine Bypassbohrung 24 und eine Füllbohrung 25 vorgesehen. Die beiden Bohrungen 24 und 25 sind jeweils mit einer Drosselstelle versehen. Über die Füllbohrung 25 wird der Steuerraum 12 mit Kraftstoff befüllt. Über eine (nicht darge stellte) Entlastungsbohrung, die ebenfalls mit einer Drosselstelle ausgestattet sein kann, ist der Steuerraum 12 mit einem Druckentlastungsraum verbindbar, in dem der Piezoaktor 18 angeordnet ist.
Im nicht angesteuerten Zustand befindet sich der Piezoaktor 18 in der Ausgangsposition, in welcher der Ventilbolzen 14 die Druckentlastungsverbindung verschließt. Wenn der Piezoaktor 18 angesteuert wird, dann öffnet der Ventilbolzen 14 und gibt die Verbindung zu dem Druckentlastungsraum frei. Dadurch wird der Druck in dem Steuerraum 12 abgesenkt und die Düsennadel 10 öffnet. Wenn der Ventilbolzen 14 über den Piezoaktor 18 wieder geschlossen wird, dann erhöht sich der Druck in dem Steuerraum 12 und die Düsennadel 10 schließt.
Das Kopplergehäuse 23 weist an seinem der Ventilplatte 5 zugewandten Ende einen Absatz 28 auf. An dem der Ventilplatte 5 abgewandten Ende des Übersetzerkolbens 21 ist Bund 30 vorgesehen. An der der Ventilplatte 5 zugewandten Seite des Bunds 30 liegt eine Einstellscheibe 32 an. Zwischen der Einstellscheibe 32 und dem Absatz 28 ist eine Federhülse 40 eingespannt.
In 3 sind das Kopplermodul 20 und die Federhülse 40 allein im Längsschnitt dargestellt.
In den 4 und 5 ist die Federhülse 40 in verschiedenen Ansichten perspektivisch dargestellt. Die Federhülse 40 ist aus einer rechteckigen Platine 41 gebildet, die kreiszylindermantelförmig ge krümmt und an zwei Stoßkanten durch eine Schweißnaht 42 verschweißt ist.
In 6 ist eine Platine 41 im Ausgangszustand oder in der Abwicklung dargestellt. Die Platine 41 hat die Gestalt eines Rechtecks mit zwei Stoßseiten 44, 45, die auch als Stoßkanten bezeichnet werden. An den beiden Stoßkanten 44 und 45 wird die Platine 41, wie man in den 4 und 5 sieht, verschweißt. Die Platine 41 ist mit einer Vielzahl von Aussparungen 46 und 47 ausgestattet. Die Aussparungen 46, 47 haben jeweils die Gestalt eines Längsschnitts durch einen Knochen. Zwischen zwei Aussparungen 46 und 47 ist jeweils ein Steg 48 vorgesehen. Die Aussparungen sind in Reihen 51 bis 53 angeordnet, die sich senkrecht zu den Stoßkanten 44 und 45, also in Umfangsrichtung der Federhülse erstrecken. Die Stirnseiten der Platine 41 beziehungsweise der Federhülse sind mit 55 und 56 bezeichnet.
In 7 ist ein Ausschnitt VII aus 6 vergrößert dargestellt. Verschiedene Abmessungen der Aussparungen sind in 7 mit S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ und S₈ bezeichnet. Die Radien an den Enden der Aussparungen sind mit R₁ bezeichnet. Die Radien im Bereich der taillierten Mittenbereiche der Aussparungen sind mit R₂ bezeichnet.
In 8 ist eine erfindungsgemäße Platine 81 in der Draufsicht dargestellt. Die Platine 81 hat die Gestalt eines Rechtecks mit zwei Stoßseiten 84, 85 und zwei Stirnseiten 86, 87. Außerdem ist die Platine 81 mit einer Vielzahl von Aussparungen 88, 89 versehen, die jeweils die Gestalt von einem Längsschnitt durch einen Knochen haben. Zwischen zwei Aussparungen 88, 89 ist jeweils ein Steg 90 vorgesehen. Die Aussparungen sind in parallelen Reihen 91 bis 94 angeordnet. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung verlaufen die Reihen jedoch nicht parallel zu den Stirnseiten 86 und 87 der Platine 81, sondern schräg dazu.
Durch eine strichpunktierte Linie 96 ist die Erstreckungsrichtung der Reihe 94 angedeutet. Zwischen der strichpunktierten Linie 96 und der Stirnseite 87 der Platine 81 ist ein Winkel α₁ eingeschlossen. Durch eine Änderung des Winkels α₁ kann die Federrate einer aus der Platine 81 hergestellten Federhülse auf einfache Art und Weise wirksam verändert werden, und zwar ohne wesentliche Änderung der Aussparungsgeometrie (Abstände S₁ bis S₈, Radien R₁ und R₂ in 7) sowie ohne wesentliche Änderung der Platinenabmessungen (Länge und Höhe).
Generell kann die Federrate der Federhülse durch die Aussparungsgeometrie, die Wanddicke, den Innendurchmesser und die Anzahl der federnden Windungsreihen in Längsrichtung direkt beeinflusst werden. Bauraumbedingt, zum Beispiel durch die Anbindung an das Kopplermodul, sowie durch eine bereits erfolgte Festlegung einer verwendeten Stempelform für die Aussparungsgeometrie kann die Federrate oder Federsteifigkeit nur durch eine komplette Neuauslegung der Platine geändert werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird eine Adaption der Federrate der Federhülse durch eine einfache Ände rung der Orientierung der Aussparungsreihen zu einer Stirnseite erreicht.
Die Stoßkanten 84 und 85 sind zweckmäßigerweise passend zueinander ausgeführt. Dadurch wird eine einfache Verschweißung an den Stoßkanten gewährleistet. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel α₁ so gewählt, dass die Reihen jeweils 8 beziehungsweise 9 Aussparungen aufweisen. Der Winkel α₁ beträgt etwa 25 Grad.
In 9 ist eine Platine 121 dargestellt, welche die Gestalt eines Rechtecks mit zwei Stoßkanten 124, 125 und zwei Stirnseiten 126, 127 aufweist. Die Platine 121 ist mit einer Vielzahl von Aussparungen 128, 129 ausgestattet, die jeweils durch einen Steg 130 voneinander getrennt sind. Die Aussparungen sind in Reihen 131 bis 134 angeordnet. Die Erstreckungsrichtung der Reihe 134 ist durch eine strichpunktierte Linie 136 angedeutet. Der Winkel α₂ zwischen der strichpunktierten Linie 136 und der Stirnseite 127 beträgt etwa 45 Grad. Daraus ergibt sich, dass die einzelnen Reihen jeweils vier bis fünf Aussparungen aufweisen.
In 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer Platine 141 mit zwei Stoßseiten 144, 145 und zwei Stirnseiten 146, 147 dargestellt. Zwischen zwei Aussparungen 148, 149 ist jeweils ein Steg 150 vorgesehen. Die Aussparungen sind in Reihen 151 bis 154 angeordnet. Die Ausdehnungsrichtung der Reihe 154 ist durch eine strichpunktierte Linie 156 angedeutet. Zwischen der strichpunktierten Linie 156 und der Stirnseite 147 ist ein Winkel α₃ einge schlossen, der etwa 65 Grad beträgt. Daraus ergibt sich, dass die Reihen jeweils drei bis vier Aussparungen aufweisen. Die in den 8 bis 10 dargestellten Platinen 81, 121 und 141 sind so ausgelegt, dass zwischen den Aussparungen und den Stirnseiten ausreichend Material stehen bleibt.

Claims

Federhülse mit einem kreiszylindermantelförmigen Hülsenkörper, der eine Vielzahl von in Reihen (51-53; 91-94; 131-134; 151-154) angeordneten Aussparungen (46, 47; 88, 89; 128, 129; 148, 149) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Reihen (91-94; 131-134; 151-154) schräg zu einer Radialebene angeordnet ist.
Federhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen (91-94; 131-134; 151-154), insbesondere alle Reihen, parallel zueinander im gleichen Winkel (α₁; α₂; α₃) zu den zugehörigen Radialebenen angeordnet sind.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen (91-94; 131-134; 151-154), insbesondere alle Reihen, in einem Winkel (α₁; α₂; α₃) zu einer zugehörigen Radialebene angeordnet sind, der zwischen 0 und 90 Grad beträgt.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe (91-94; 131-134; 151-154) mehr als zwei Aussparungen (88, 89; 128, 129; 148, 149) und/oder weniger als zehn Aussparungen enthält.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einer Reihe (91-94; 131-134; 151-154) aufeinander folgende Aussparungen (88, 89; 128, 129; 148, 149) jeweils durch einen Steg (90; 130; 150) voneinander getrennt sind.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (88, 89; 128, 129; 148, 149) alle die gleiche Gestalt aufweisen.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (88, 89; 128, 129; 148, 149) im Wesentlichen achtförmig ausgebildet sind.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (88, 89; 128, 129; 148, 149) die Gestalt von Schlitzen mit einem taillierten Mittenbereich und gerundeten Enden aufweisen.
Federhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse aus einer rechteckigen Platine (81; 121; 141) gebildet ist, die kreiszylindermantelförmig gekrümmt ist und deren Stoßkanten (84, 85; 124, 125; 144, 145) passend zueinander ausgebildet sind.
Federhülse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (81; 121; 141) an ihren Stoßkanten (84, 85; 124, 125; 144, 145) verschweißt ist.