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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Aktormodul, insbesondere für Brennstoffeinspritzventile
von Brennstoffeinspritzanlagen mit einer Brennstoffverteilerleiste, und
ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem Aktormodul. Speziell
betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen
von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus
der
DE 103 26 259
A1 ist ein Injektor für Kraftstoffeinspritzsysteme
von Brennkraftmaschinen, insbesondere von direkteinspritzenden Dieselmotoren,
bekannt. Der bekannte Injektor besitzt einen in einem Injektorkörper
angeordneten Piezoaktor, der über erste Federmittel einerseits
mit dem Injektorkörper und andererseits mit einem hülsenartigen Übersetzerkolben
in Anlage gehalten wird. Ferner sind ein mit dem Injektorkörper
verbundener, eine Düsenaustrittsöffnung aufweisender
Düsenkörper, in dem eine abgestufte Düsennadel
axial verschiebbar geführt ist, und innerhalb des Übersetzerkolbens
angeordnete, zweite Federmittel vorgesehen, welche zusammen mit
dem rückseitig auf die Düsennadel wirkenden Einspritzdruck
die Düsennadel in Schließrichtung halten. Dabei
ist der Piezoaktor in einer Ausnehmung des Injektorkörpers
angeordnet. Ein oberer, abgewinkelter Abschnitt der Ausnehmung dient
dabei als Kabeldurchführung für die Stromversorgung
des Piezoaktors.
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Bei
dem aus der
DE 103
26 259 A1 bekannten Injektor besteht das Problem, dass
die Kabeldurchführung elektrischer Anschlusskabel für
den Piezoaktor aufwändig ist. Außerdem muss zusätzlich eine
axiale Ausrichtung des Piezoaktors gewährleistet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Aktormodul mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 12 haben den Vorteil, dass eine
vorteilhafte elektrische Anbindung und Zentrierung des Aktors ermöglicht
ist. Speziell ist es möglich, dass das Zentrierelement
mit dem elektrisch leitenden Kontaktelement als separates Bauteil
hergestellt, insbesondere gespritzt, wird, und dann in das Übergangsstück
bei der Herstellung eingesetzt wird. Dadurch ist eine kostengünstige
und funktionale Ausgestaltung des Aktormoduls möglich.
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Unter
einer axialen Zentrierungsbohrung des Übergangsstücks
sind Durchgangsbohrungen mit nicht notwendigerweise kreisförmigem
Querschnitt zu verstehen, die zumindest näherungsweise
parallel zu einer Achse des Aktormoduls durch das Übergangsstück
verlaufen.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen
Aktormoduls und des im Anspruch 12 angegebenen Brennstoffeinspritzventils
möglich. In vorteilhafter Weise ist das Zentrierelement
als Spritzgussteil ausgestaltet. Das Zentrierelement kann dann bei
der Montage in das Übergangsstück eingesetzt werden.
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Vorteilhaft
ist es, dass ein Ende des stiftförmigen Zentrierfortsatzes
des Zentrierelements an einer Außenseite des Aktors angeordnet
ist, dass das Kontaktelement an dem Ende des stiftförmigen
Zentrierfortsatzes aus dem Zentrierfortsatz heraus zu der Außenseite
des Aktors geführt ist und dass das Kontaktelement an der
Außenseite des Aktors mit einer Außenelektrodenanbindung
des Aktors kontaktiert ist. Dabei kann das Kontaktelement durch
Schweißen mit der Außenelektrodenanbindung des
Aktors verbunden sein. Die Zentrierung des Aktors ist dabei vorzugsweise
durch mehrere stiftförmige Zentrierfortsätze gewährleistet,
deren Enden umfänglich verteilt an der Außenseite
des Aktors vorgesehen sind.
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In
vorteilhafter Weise ist das elektrisch leitende Kontaktelement als
Kontaktblech ausgestaltet. Dies ermöglicht eine kostengünstige
und robuste Ausgestaltung. Das elektrisch leitende Kontaktelement
kann allerdings auch durch ein Kabel oder einen einzelnen Draht
gebildet sein.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Übergangsstück eine weitere axiale
Zentrierungsbohrung aufweist, dass das Zentrierelement einen weiteren
Zentrierfortsatz aufweist, der sich durch die weitere Zentrierungsbohrung
des Übergangsstücks erstreckt und dass ein weiteres
elektrisch leitendes Kontaktelement vorgesehen ist, das sich durch
die weitere Zentrierungsbohrung des Übergangsstücks
erstreckt und dass zumindest im Bereich der Zentrierungsbohrung das Übergangsstücks
in den stiftförmigen Zentrierfortsatz eingebettet ist.
Dies ermöglicht eine vorteilhafte elektrische Anbindung
des Aktors über die beiden elektrisch leitenden Kontaktelemente,
wobei die stiftförmigen Zentrierfortsätze, die
die Kontaktelemente umgeben, zugleich zur Zentrierung des Aktors dienen.
Hierdurch kann die Anzahl der axialen Zentrierungsbohrungen des Übergangsstücks
optimiert werden.
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Vorteilhaft
ist es ferner, dass das Übergangsstück zumindest
eine zusätzliche axiale Zentrierungsbohrung aufweist und
dass das Zentrierelement zumindest einen zusätzlichen Zentrierfortsatz aufweist,
der sich durch die zusätzliche Zentrierungsbohrung des Übergangsstücks
erstreckt. Speziell ist es vorteilhaft, dass zwei Zentrierungsbohrungen
vorgesehen sind, durch die sich stiftförmige Zentrierfortsätze
erstrecken, in denen Kontaktelemente eingebettet sind und dass zusätzlich
zwei axiale Zentrierungsbohrungen vorgesehen sind, in die zusätzliche Zentrierfortsätze
des Zentrierelements eingreifen. Dabei können die Zentrierungsbohrungen
des Übergangsstücks sowie die Zentrierfortsätze
des Zentrierelements jeweils umfänglich um 90° versetzt
angeordnet sein. Dadurch ist eine zuverlässige axiale Zentrierung
und eine elektrische Anbindung des Aktors mit einer geringen Anzahl
an axialen Zentrierungsbohrungen in dem Übergangsstück
ermöglicht. Dadurch ist eine kostengünstige Ausgestaltung
möglich. Außerdem kann der Durchmesser der axialen Zentrierungsbohrungen
gegebenenfalls relativ groß vorgegeben sein, wodurch eine
sehr stabile Ausgestaltung ermöglicht wird.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Übergangsstück als metallisches Übergangsstück
ausgebildet ist und dass der Zentrierfortsatz des Zentrierelements
das elektrisch leitende Kontaktelement gegenüber dem Übergangsstück
isoliert. Dadurch kann das Kontaktelement ohne elektrisch isolierende
Kunststoffummantelung oder dergleichen ausgestaltet sein.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Zentrierelement einen hülsenförmigen
Teil aufweist, der einen von dem Aktor abgewandten, axialen Vorsprung
des Übergangsstücks umschließt und dass
der stiftförmige Zentrierfortsatz an dem hülsenförmigen
Teil angespritzt ist. Dadurch kann das Zentrierelement als separates
Bauteil gespritzt werden, wobei eine zuverlässige Zentrierung
und eine robuste Ausgestaltung möglich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein
Brennstoffeinspritzventil mit einem Aktormodul in einer schematischen,
auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
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2 einen
Schnitt durch das in 1 dargestellte Aktormodul des
Brennstoffeinspritzventils der Erfindung, das in 1 dargestellt
ist, entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem Aktormodul 2 entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen, auszugsweisen,
axialen Schnittdarstellung. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht
für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste,
die Brennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt.
Dabei kann das Brennstoffeinspritzventil 1 insbesondere
als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden,
selbstzündenden Brennkraftmaschinenen dienen. Das erfindungsgemäße
Aktormodul 2 eignet sich besonders für solch ein
Brennstoffeinspritzventil 1. Das erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzventil 1 und das erfindungsgemäße
Aktormodul 2 eignen sich jedoch auch für andere
Anwendungsfälle.
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Das
Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 3 auf,
an dem eine Ventilsitzfläche 4 ausgebildet ist.
In einem Brennstoffraum 5 im Inneren des Düsenkörpers 3 ist
eine Ventilnadel 6 mit einem Ventilschließkörper 7 angeordnet.
Der Ventilschließkörper 7 wirkt mit der
Ventilsitzfläche 4 zu einem Dichtsitz zusammen.
Die Ventilnadel 6 ist zumindest mittelbar von dem Aktormodul 2 betätigbar,
wie es durch den Doppelpfeil 8 veranschaulicht ist. Bei
einer Betätigung der Ventilnadel 6 hebt sich der
Ventilschließkörper 7 von der Ventilsitzfläche 4 ab,
wodurch der zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der
Ventilsitzfläche 4 gebildete Dichtsitz geöffnet wird.
Dadurch kann Brennstoff aus dem Brennstoffraum 5 über
den geöffneten Dichtsitz und eine Düsenöffnung 9 in
dem Düsenkörper 3 in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
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Das
in der 1 auszugsweise dargestellte Aktormodul 2 weist
einen piezoelektrischen Aktor 15 auf, der eine Vielzahl
von keramischen Schichten und zwischen den keramischen Schichten
angeordnete Elektrodenschichten umfasst. Ferner sind an einer Außenseite 16 des
piezoelektrischen Aktors 15 Außenelektrodenanbindungen 17, 18 vorgesehen, die
als Netzelektroden ausgestaltet sein können. Die Elektrodenschichten
des piezoelektrischen Aktors 15 sind abwechselnd mit entweder
der Außenelektrodenanbindung 17 oder der Außenelektrodenanbindung 18 verbunden.
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An
den piezoelektrischen Aktor 15 ist ein als Aktorfuß ausgestaltetes Übergangsstück 19 angefügt.
Das Übergangsstück 19 ist bezüglich
einer Achse 20 ausgerichtet. Das Übergangsstück 19 weist
einen von dem Aktor 15 abgewandten, axialen Vorsprung 21 auf.
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Das
Aktormodul 2 weist ein Zentrierelement 22 auf,
das einen hülsenförmigen Teil 23 umfasst. Ferner
weist das Zentrierelement 22 stiftförmige Zentrierfortsätze 24, 25 auf,
die an den hülsenförmigen Teil 23 angespritzt
sind. In die stiftförmigen Zentrierfortsätze 24, 25 sind
elektrisch leitende Kontaktelemente 28, 29 eingebettet.
Die Kontaktelemente 28, 29 erstrecken sich dabei
zumindest näherungsweise in axialer Richtung durch die
stiftförmigen Zentrierfortsätze 24, 25.
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Das Übergangsstück 19 weist
Zentrierungsbohrungen 30, 31 auf, in die die stiftförmigen
Zentrierfortsätze 24, 25 des Zentrierelements 22 eingesetzt
sind. Im eingesetzten Zustand erstrecken sich die stiftförmigen
Zentrierfortsätze 24, 25 durch die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19.
Hierbei erstrecken sich auch die Kontaktelemente 28, 29 durch
die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19.
Die Kontaktelemente 28, 29 sind in diesem Ausführungsbeispiel
als Kontaktbleche ausgestaltet. Das Übergangsstück 19 kann beispielsweise
aus einem Stahl gebildet sein. Das Zentrierelement 22 ist
aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gespritzt, der die
Kontaktelemente 28, 29 gegenüber dem
elektrisch leitenden Übergangsstück 19 isoliert.
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Somit
können zum einen die Kontaktelemente 28, 29 ohne
eine zusätzliche Isolierung durch die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19 geführt
werden. Zum anderen ist durch die in die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19 eingreifenden
stiftförmigen Zentrierfortsätze 24, 25 eine
stabile Positionierung der Kontaktelemente 28, 29 gewährleistet.
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Der
stiftförmige Zentrierfortsatz 24 ist an seinem
Ende 34 an die Außenseite 16 des Aktors 15 geführt.
Entsprechend ist ein Ende 35 des Zentrierfortsatzes 24 an
die Außenseite 16 des Aktors 15 geführt.
Dadurch wird der Aktor 15 axial zentriert. Somit wird der
Aktor 15 in Bezug auf die Achse 20 ausgerichtet.
Außerdem sind die Kontaktelemente 28, 29 aus
den Enden 24, 25 der Zentrierfortsätze 24, 25 heraus
zu den Außenelektrodenanbindungen 17, 18 an
der Außenseite 16 des Aktors 15 geführt.
Ferner sind die Kontaktelemente 28, 29 mit den
Außenelektrodenanbindungen 17, 18 kontaktiert,
beispielsweise durch Schweißverbindungen 36, 37.
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Somit
gewährleisten die in die Zentrierbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19 eingesetzten Zentrierfortsätze 24, 25 des Zentrierelements 22 auch
eine Zentrierung des piezoelektrischen Aktors 15.
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Der
piezoelektrische Aktor 15 ist von einer Aktorhülse 38 umgeben,
die einen Schutz gegenüber Brennstoffen oder anderen Flüssigkeiten
gewährleistet. Ferner ist eine Rohrfeder 39 vorgesehen,
die den von der Aktorhülse 38 umgebenden Aktor 15 umschließt.
Die Rohrfeder 39 ist mittels einer umlaufenden Schweißnaht 40 mit
dem Übergangsstück 19 verbunden.
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Das
Aktormodul 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des
Ausführungsbeispiels ist im Folgenden auch mit Bezugnahme
auf die 2 im weiteren Detail beschrieben.
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2 zeigt
einen schematischen Schnitt durch das in 1 dargestellte
Aktormodul 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des
Ausführungsbeispiels entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
Die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19 sind
in Bezug auf die Achsen 20 gegenüberliegend zueinander
angeordnet. Das heißt, bezüglich der Achse 20 sind
die Zentrierungsbohrungen 30, 31 des Übergangsstücks 19 umfänglich
um 180° versetzt zueinander angeordnet. Neben den Zentrierungsbohrungen 30, 31 weist
das Übergangsstück 19 zusätzliche
Zentrierungsbohrungen 32, 33 auf. Die zusätzlichen
Zentrierungsbohrungen 32, 33 liegen einander ebenfalls
gegenüber. Somit sind die Zentrierungsbohrungen 30, 31, 32, 33 umfänglich
um jeweils 90° beabstandet zueinander angeordnet. In den
zusätzlichen Zentrierungsbohrungen 32, 33 des Übergangsstücks 19 sind
zusätzliche stiftförmige Zentrierfortsätze 26, 27 des
Zentrierelements 22 angeordnet. Die zusätzlichen
stiftförmigen Zentrierfortsätze 26, 27 sind
dabei an den hülsenförmigen Teil 23 des
Zentrierelements 22 angespritzt.
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Durch
die zusätzlichen stiftförmigen Zentrierfortsätze 26, 27 sind
keine Kontaktelemente geführt. Zur Ansteuerung des piezoelektrischen
Aktors 15 genügen nämlich in diesem Ausführungsbeispiel
die beiden Kontaktelemente 28, 29. Die zusätzlichen stiftförmigen
Zentrierfortsätze 26, 27, die in die
zusätzlichen Zentrierungsbohrungen 32, 33 eingreifen, dienen
der zusätzlichen Stabilisierung und ermöglichen
eine robustere Ausgestaltung.
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Die
stiftförmigen Zentrierfortsätze 24, 25, 26, 27 sind
umfänglich verteilt an der Außenseite 16 des Aktors 15 angeordnet.
Dabei ist an jeder Seitenfläche des Aktors 15 einer
der Zentrierfortsätze 24, 25, 26, 27 angeordnet,
wodurch eine zuverlässige axiale Zentrierung des Aktors 15 in
Bezug auf die Achse 20 erreicht ist. Der Aktor 15 wird
dabei gewissermaßen zwischen den Enden 34, 35 der
Zentrierfortsätze 24, 25 sowie zwischen
Enden 41, 42 der zusätzlichen Zentrierfortsätze 26, 27 gehalten.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10326259
A1 [0002, 0003]