-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Ventil zum Zumessen von Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei der für ein strömendes oder fließendes Medium stehende übergeordnete Begriff Fluid in Übereinstimmung mit der Strömungslehre für Gase und Flüssigkeiten verwendet wird.
-
Ein bekanntes Kraftstoffeinspritzventil zum dosierten Einspritzen von Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen (
DE 10 2008 001 994 A1 ) weist einen als Modulbauteil ausgebildeten elektrischen Steckanschluss auf, der einen Leitungsbereich mit zwei parallel verlaufenden elektrischen Leitern und eine einstückige Steckerumspritzung aufweist, die den Leitungsbereich umgibt und einen Teil der äußeren Geometrie des Kraftstoffeinspritzventils bildet. Der Steckanschluss ist mittels eines Pressrings auf einem das Ventilgehäuse abschließenden Anschlussstück festgelegt. Das Anschlussstück ist mit einem Zulaufstutzen für den Kraftstoff versehen, auf den der Pressring aufgeschoben ist. Zulaufstutzen und Pressring werden in eine an einem Kraftstoffverteiler ausgebildete Anschlusstasse eingesteckt, wobei der Pressring sich radial an Zulaufstutzen und Anschlusstasse anpresst. Der Kraftstoffverteiler wird auf den Zylinder der Brennkraftmaschine aufgespannt, und durch die Anschlusstasse wird das in eine Bohrung des Zylinderkopfes eingesetzte Kraftstoffeinspritzventil festgesetzt. Der Steckanschluss ist mit einem ringförmigen Dichtbereich zum Anschlussstück und mit einem ringförmigen Dichtbereich zum Pressring versehen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Ventil zum Zumessen von Fluid mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die einer radialen Pressung ausgesetzte Dichtung, die in dem im Ventilgehäuse verlaufenden Leitungsabschnitt der elektrischen Leitung vorhanden ist, eine direkte Abdichtung der elektrischen Leiter erfolgt und somit Feuchte und Nässe, die in den elektrischen Stecker eindringen, nicht innerhalb der Kunststoffumspritzung entlang der elektrischen Leiter ins Ventilinnere vordringen und dort vorhandene, nicht feuchtigkeitsresistente Bauteile des Ventils schädigen können. Ein üblicherweise bei solchen Ventilen vorhandener Dichtbereich von Anschlussmodul zum Ventilgehäuse kann entfallen.
-
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Ventilgehäuse eine Durchführung für den Leitungsabschnitt der elektrischen Leitung vorgehalten und die Anordnung der Dichtung im Leitungsabschnitt so getroffen, dass die Dichtung in den dem Stecker zugekehrten Eingangsbereich der Durchführung eingepresst ist. Die Dichtung besteht aus einem Elastomer, vorzugsweise aus NBR. Die Anordnung der Dichtung im Eingangsbereich der Durchführung, die vorzugsweise in einem das Ventilgehäuse abschließenden Anschlussstück enthalten ist, vereinfacht den Anbau des Anschlussmoduls an das Ventilgehäuse.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Kunststoffumspritzung im Leitungsabschnitt der elektrischen Leitung zwei getrennte, jeweils einen elektrischen Leiter umschließende Kunststoffmäntel, die Dichtung zwei jeweils unmittelbar auf einem elektrischen Leiter sitzende Dichtungselemente und die Durchführung zwei in dem das Ventilgehäuse abschließenden Anschlussstück verlaufende axiale Durchgangskanäle auf, wobei jeweils ein Dichtungselement mit einer Mindestpressung von 2% in einen Durchgangskanal eingepresst ist.
-
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Kunststoffumspritzung im Leitungsabschnitt einen einzigen, die elektrischen Leiter gemeinsam umgebenden Kunststoffmantel, die Dichtung ein einziges, die Leiter gemeinsam unmittelbar umschließendes Dichtungselement und die Durchführung einen einzigen axialen Durchgangskanal auf, der in dem das Ventilgehäuse abschließenden Anschlussstück verläuft, wobei das einzige Dichtungselement mit einer Mindestpressung von 2% in den Durchgangskanal eingepresst ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Stecker, elektrische Leitung und Dichtung als Einzelteile montiert und mittels Spritzprozess mit der Kunststoffumspritzung umschlossen. Hierzu sind die vorgefertigten Dichtungselemente oder das vorgefertigte einzige Dichtungselement positionsrichtig auf die Leiter aufgeschoben und die mit den Dichtungselementen bestückten Leiter in eine Spritzform eingelegt. Der Stecker wird dabei vorzugsweise von den als Steck- oder Kontaktstifte ausgeführten Enden der elektrischen Leiter gebildet.
-
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden Stecker und elektrische Leitung mittels Spritzprozess mit der Kunststoffumspritzung umschlossen und die Dichtung mit einer Zweitumspritzung hergestellt. Bei der Erstumspritzung wird dabei ein Axialbereich um die Leiter herum zur nachfolgenden Aufbringung der Zweitumspritzung freigehalten.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Anschlussmodul einen in der Kunststoffumspritzung ausgeformten Befestigungsteil und Mittel zum Festsetzen des Befestigungsteils am Anschlussstück auf. Bevorzugt wird dabei als Festsetzungsmittel eine Druckfeder eingesetzt, die sich einerseits an dem auf das Anschlussstück aufgesetzten Befestigungsteil des Anschlussmoduls und andererseits an einem Federteller abstützt, der an einem am Anschlussstück angeformten Zulaufstutzen für das Fluid festgelegt ist. Vorzugsweise wird dabei der Federteller auf dem Zulaufstutzen axial begrenzt verschiebbar gehalten. Beim Einpassen des Zulaufstutzens in ein Anschlussorgan eines Fluidverteilers zur Versorgung des Ventils mit Fluid wird der Federteller durch das Anschlussorgan axial auf dem Zulaufstutzen verschoben, so dass die gespannte Druckfeder das Anschlussmodul kraftschlüssig am Anschlussstück des Ventilgehäuses festlegt. Die Druckfeder übernimmt dabei zugleich die Funktion eines Niederhalters für das Ventil, das beispielsweise als Kraftstoffeinspritzventil in eine Zylinderkopfbohrung im Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist. Der Fluidverteiler ist als sog. Kraftstoffverteiler auf dem Zylinderkopf befestigt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ausschnittweise einen Längsschnitt gemäß Linie I-I in 2 eines Ventils zum Zumessen von Fluid mit einem elektrischen Anschlussmodul,
-
2 eine Draufsicht des Ventils in Richtung Pfeil II in 1,
-
3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in 1,
-
4 eine Ansicht des elektrischen Anschlussmoduls in Richtung Pfeil IV in 1,
-
5 eine Seitenansicht des Anschlussmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
-
6 eine Ansicht des Anschlussmoduls in Richtung Pfeil VI in 5,
-
7 eine Unteransicht des Anschlussmoduls in Richtung Pfeil VII in 5,
-
8 eine gleiche Darstellung wie in 1 des mit dem Anschlussmodul gemäß 5 bis 7 versehenen Ventils.
-
Das in
1 im Längsschnitt ausschnittweise dargestellte Ventil zum Zumessen von Fluid wird beispielsweise als Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Das Kraftstoffeinspritzventil ist dabei in einer Zylinderkopfbohrung in einem Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine aufgenommen und mittels eines Niederhalters im Zylinderkopf festgesetzt. Das Kraftstoffeinspritzventil ist an einem Kraftstoffverteiler angeschlossen, der auf dem Zylinderkopf befestigt ist. In dem in
1 dargestellten Ausschnitt ist das zulaufseitige Ende des Ventils dargestellt. Das komplette Ventil ist beispielsweise in der
DE 10 2009 026 532 A1 vollständig im Längsschnitt dargestellt und beschrieben, auf die hier ergänzend Bezug genommen wird.
-
Das Ventil weist ein Ventilgehäuse 11 und ein elektrisches Anschlussmodul 12 auf, über das ein im Ventilgehäuse 11 angeordneter elektrischer Aktor 13 zur Ventilsteuerung, z.B. ein piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 13, bestromt wird. Das Anschlussmodul 12 weist einen elektrischen Stecker 14, eine vom Stecker 14 in das Ventilgehäuse 11 führende, elektrische Leitung 15 mit einem im Ventilgehäuse 11 axial verlaufenden Leitungsabschnitt 151 und eine Stecker 14 und elektrische Leitung 15 umschließende, formgebende Kunststoffumspritzung 16 auf, in der ein den Stecker 14 umgebendes Steckergehäuse 161 und ein Befestigungsteil 162 zum Festlegen des Anschlussmoduls 12 am Ventilgehäuse 11 ausgeformt sind. Die in der Kunststoffumspritzung 16 eingeschlossene elektrische Leitung 15 besteht aus zwei elektrischen Leitern 17, 18, die vom Stecker 14 in das Ventilgehäuse 11 führen. Die einen freiliegenden Enden der elektrischen Leiter 17 sind als den elektrischen Stecker 14 bildende Steck- oder Kontaktstifte ausgebildet, während die anderen, freiliegenden Ende der elektrischen Leiter 17, 18 mit einer an dem Aktor 13 angeschlossenen Kontaktbrücke 19 kontaktiert sind.
-
Um zu verhindern, dass im Steckergehäuse 161 sich ansammelnde Nässe und Feuchte innerhalb der Kunststoffumspritzung 16 entlang der elektrischen Leiter 17, 18 in das Innere des Ventilgehäuses 11 eindringen und dort den nicht feuchtigkeitsresistenten Aktor 13 schädigen können, ist im Leitungsabschnitt 151 der elektrischen Leitung 15 eine Dichtung 20 angeordnet. Die Dichtung 20 umschließt unmittelbar die Leiter 17, 18 und ist im Ventilgehäuse 11 einer radialen Pressung, d. h. auf den Umfang der Dichtung 20 wirkenden Querkräften, ausgesetzt. Hierzu ist im Ventilgehäuse 11 eine Durchführung 21 für den Leitungsabschnitt 15 vorgehalten und die Anordnung der Dichtung 20 im Leitungsabschnitt 151 so getroffen, dass die Dichtung 20 in den dem Stecker 14 zugekehrten Eingangsbereich der Durchführung 21 eingepresst ist.
-
Im Ausführungsbeispiel des Ventils gemäß 1 bis 4 ist die Durchführung 21 mittels zweier axialer Durchgangskanäle 22 realisiert, die in einem das Ventilgehäuse 11 abschließenden Anschlussstück 23 verlaufen. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist die Kunststoffumspritzung 16 im Leitungsabschnitt 151 zwei getrennte Kunststoffmäntel 163, 164, die jeweils einen der elektrischen Leiter 17, 18 umgeben, und die Dichtung 20 zwei Dichtungselemente 201 und 202 auf, die jeweils mit einem Pressübermaß in einen der Durchgangskanäle 22 eingepresst sind (3). Die dabei erzielte Mindestpressung der Dichtungselemente 201 und 202 beträgt 2%. Bei Ausführung der Durchgangskanäle 22 als Bohrungen und der Dichtungselemente 201 und 202 als Rundkörper erfahren somit die Dichtungselemente 201 und 202 infolge der Pressung eine Durchmesserreduzierung von mindestens 2%.
-
In dem in 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel des Anschlussmoduls 12 weist die Kunststoffumspritzung 16 im Leitungsabschnitt 151 einen die beiden elektrischen Leiter 17, 18 gemeinsam umgebenden Kunststoffmantel 165 und die Dichtung 20 ein einziges, die Leiter 17, 18 unmittelbar umschließendes Dichtungselement 203 auf. Wie aus 8 ersichtlich ist, weist die Durchführung 21 nur einen einzigen, axialen Durchgangskanal 22 im Anschlussstück 23 auf, in den das einzige Dichtungselement 203 mit einem Pressübermaß eingepresst ist, das eine Mindestpressung des Dichtungselements 203 von 2% hervorruft. Auch hier ist vorzugsweise der Durchgangskanal 22 als Bohrung und das Dichtungselement 203 als Rundkörper ausgebildet, so dass sich der Durchmesser des Dichtungselements 203 infolge der Pressung um mindestes 2% reduziert.
-
Wie in 1 und 8 dargestellt ist, ist das Anschlussmodul 12 über den in der Kunststoffumspritzung 16 ausgebildeten Befestigungsteil 162 am Ventilgehäuse 11 festgelegt. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ventils ist das Anschlussstück 23 in das stirnseitig offene Ende des Ventilgehäuses 11 formschlüssig eingesetzt und mit dem Ventilgehäuse 11 verschweißt (Schweißnaht 24 in 1). In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ventils ist in die dem Ventilgehäuse 11 zugekehrte Stirnfläche des Anschlussstücks 23 eine Ringnut eingearbeitet, in die das ringförmige Ende des zumindest im zulaufseitigen Endbereich hülsenförmigen Ventilgehäuses 11 eintaucht. Die Verbindung von Anschlussstück 23 und Ventilgehäuse 11 erfolgt durch eine umlaufende Schweißnaht 25 auf der Außenseite des Ventilgehäuses 11. Bei beiden Ausführungen des Ventils liegt der Befestigungsteil 162 des elektrischen Anschlussmoduls 12 plan auf der vom Ventilgehäuse 11 abgekehrten Stirnseite des Anschlussstücks 23 auf und umschließt konzentrisch einen am Anschlussstück 23 axial abtehenden Zulaufstutzen 28 für das Fluid. Der Zulaufstutzen 28 ist über eine am Anschlussstück 23 ausgebildete Zulaufbohrung 30 mit einem im Ventilgehäuse 11 axial verlaufenden Ringspalt 31 verbunden, der seinerseits in eine hier nicht dargestellte Ventilkammer des Ventils mündet. Das Anschlussmodul 12 besitzt geeignete Mittel, um den Befestigungsteil 162 am Anschlussstück 23 festzulegen.
-
Wie in 8 dargestellt ist, weisen hier die Mittel zum Festlegen des Befestigungsteils 162 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Druckfeder 26 auf, die sich einerseits am Befestigungsteil 162 und andererseits an einem Federteller 27 abstützt. Der Federteller 27 ist axial begrenzt verschieblich auf den Zulaufstutzen 28 aufgesetzt und wird von der Druckfeder 26 gegen einen die Axialverschiebung begrenzenden Anschlag 29 angelegt. Der Anschlag 29 ist beispielsweise ein in einer Ringnut am Zulaufstutzen 28 festgelegter Sprengring, der nach dem Aufschieben des Federtellers 27 auf den Zulaufstutzen 28 in die Ringnut eingesetzt wird. Bei am Anschlag 29 anliegendem Federteller 27 sorgt die Druckfeder 26 für eine gewisse Vorspannung am Befestigungsteil 162 des Anschlussmoduls 12.
-
Für die Versorgung des Ventils mit Fluid wird das Ventil üblicherweise an einen Fluidverteiler angeschlossen. Der Fluidverteiler weist hierzu ein Anschlussorgan auf, in den der Zulaufstutzen 28 axial eingeschoben wird. Der Fluidverteiler wird ortsfest festgespannt und drückt bei ebenfalls ortsfest eingebautem Ventil den Federteller 27 weg vom Anschlag 29, wie dies in 8 zu sehen ist. Dadurch wird die Vorspannung der Druckfeder 26 vergrößert, was einerseits das Anschlussmodul 12 kraftschlüssig auf das Anschlussstück 23 am Ventilgehäuse 11 aufspannt und andererseits das Ventil 13 als solches in seiner ortsfesten Einbaulage fixiert. Die vom Fluidverteiler auf den Federteller 27 aufgebrachte Druckkraft ist in 8 durch Pfeile 32 symbolisiert.
-
Der elektrische Anschlussmodul 12 wird im Spritzprozess hergestellt. Hierzu werden die vorgefertigten Dichtungselemente 201 und 202 bzw. wird das vorgefertigte einzige Dichtungselement 203 aus Elastomer, z.B. NBR, auf die elektrischen Leiter 17, 18 positionsrichtig aufgeschoben und die bestückten Leiter 17, 18 mit dem einstückig an die elektrischen Leiter 17, 18 angeformten elektrischen Stecker 14 in ein die Form der Kunststoffumspritzung 16 unter Ausbildung von Steckergehäuse 161 und Befestigungsteil 162 vorgebendes Spritzwerkzeug eingelegt und darin mit Kunststoff umschlossen. Alternativ werden die Positionen der Dichtungselemente 201 und 202 bzw. 203 auf den elektrischen Leitern 17, 18 im Spritzwerkzeug zunächst freigehalten und die Dichtungselemente 201 und 202 bzw. das einzige Dichtungselement 203 in einer Zweitumspritzung mit einem Elastomer, z.B. NBR, hergestellt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008001994 A1 [0002]
- DE 102009026532 A1 [0020]
