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Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftstoffinjektoren für Kraftstoffeinspritzsysteme, insbesondere Common-Rail-Einspritzsysteme, bekannt, die einen Piezoaktor oder einen Magnetaktor zur Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung besitzen.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 010 561 A1 geht beispielsweise ein Kraftstoffinjektor hervor, der über einen als Magnetventil ausgebildeten Magnetaktor betätigbar ist. Das Magnetventil umfasst eine in einen Magnetkern eingesetzte ringförmige Magnetspule, die über elektrische Kontaktelemente in Form von Steckerpins kontaktierbar ist. Die Steckerpins sind hierzu durch den Magnetkern sowie durch stirnseitige Öffnungen eines Gehäuseteils des Kraftstoffinjektors hindurch geführt, in welches der Magnetkern einschließlich der Magnetspule eingesetzt ist. Die Steckerpins kontaktieren Steckerfahnen einer als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Abdeckkappe, wenn diese in beliebiger Winkellage auf das Gehäuseteil aufgeclipst wird. Zum Aufclipsen weist die Abdeckkappe Klemmbügel auf, die in verrastendem Eingriff mit einer Umfangsnut des Gehäuseteils bringbar sind. Durch die Klemmverbindung der Abdeckkappe mit dem Gehäuseteil des Kraftstoffinjektors bleibt eine Verdrehbarkeit der Abdeckkappe gegenüber dem Gehäuseteil gewährleistet, so dass ein seitlich angeordneter Steckeranschluss der Abdeckkappe den jeweiligen Anschlussgegebenheiten entsprechend orientiert werden kann.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor mit einem Magnetaktor und einem separat ausgebildeten Steckeranschlussteil zur elektrischen Kontaktierung einer Magnetspule des Magnetaktors anzugeben, das noch flexibler an die jeweiligen Anschlussgegebenheiten anpassbar ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst einen Magnetaktor mit einer Magnetspule zur Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung. Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor ein separat von der Magnetspule ausgebildetes Steckeranschlussteil, das mindestens ein Kontaktierungselement zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktierungspins der Magnetspule besitzt. Erfindungsgemäß ist das Kontaktierungselement zur elektrischen Kontaktierung der Magnetspule aus einer Kunststoffumspritzung des Steckeranschlussteils herausgeführt und zur Überbrückung eines axialen Abstandes zwischen dem Steckeranschlussteil und der Magnetspule zumindest bis an den Kontaktierungspin herangeführt. Die elektrische Kontaktierung der Magnetspule erfolgt demnach außerhalb der Kunststoffumspritzung des Steckerteils, so dass diese leicht zugänglich und in einfacher Weise, beispielsweise durch Laserschweißen, herstellbar ist. Ferner kann bei dem vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor der axiale Abstand zwischen dem Steckeranschlussteil und der Magnetspule frei gewählt werden, so dass die Magnetspule im Kraftstoffinjektor in einer beliebigen Position angeordnet werden kann. Zur elektrischen Kontaktierung wird einfach die Länge des wenigstens einen Kontaktierungselements an die axiale Lage der Magnetspule angepasst.
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Um Kurzschlüsse sicher auszuschließen, kann der außerhalb der Kunststoffumspritzung liegende Bereich der elektrischen Kontaktierung, beispielsweise durch Aufsetzen einer Kunststoffklemme, zusätzlich geschützt werden.
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Bevorzugt ist das Steckeranschlussteil über einen hohlzylinderförmigen Abschnitt mit einem Gehäuseteil des Kraftstoffinjektors kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Idealerweise erfolgt die Verbindung über eine Pressverbindung, die eine Anordnung des Steckeranschlussteils in einer beliebigen Winkellage und – bei Bedarf – eine Verdrehung des Steckeranschlussteils gegenüber dem Gehäuseteil ermöglicht. Die Pressverbindung erlaubt ferner ein zerstörungsfreies Lösen des Steckeranschlussteils vom Gehäuseteil, so dass diese Teile – auch unabhängig voneinander – erneut einsetzbar sind.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass in den hohlzylinderförmigen Abschnitt des Steckeranschlussteils ein Stützring zur Herstellung einer Pressverbindung mit dem Gehäuseteil integriert ist. Der Stützring verleiht der Kunststoffumspritzung des Steckeranschlussteils die zur Herstellung der Pressverbindung erforderliche Formsteifigkeit. Vorzugsweise ist der Stützring aus Metall gefertigt und/oder besitzt einen T-, L- oder C-förmigen Querschnitt. Beide Maßnahmen – jeweils einzeln oder in Kombination – erhöhen die Formsteifigkeit des Stützrings. Zudem kann über einen Metallring eine ausreichende Pressung selbst bei unterschiedlichen Temperaturen erreicht werden.
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Vorteilhafterweise besitzt das Steckeranschlussteil einen seitlich angeordneten Steckeranschluss. Denn in diesem Fall kann über die Winkellage des Steckeranschlussteils die Orientierung des Steckeranschlusses an die jeweiligen Anschlussgegebenheiten angepasst werden.
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Weiterhin bevorzugt besitzt das Steckeranschlussteil außenumfangseitig eine Ringnut und/oder einen ringförmigen Absatz zur Aufnahme bzw. Abstützung eines ringförmigen Dichtelements. Über das Dichtelement kann eine radiale und/oder axiale Abdichtung des Steckeranschlussteils gegenüber einem den Kraftstoffinjektor aufnehmenden Gehäuseteil erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umgibt die Magnetspule zumindest abschnittsweise einen als Innenpol dienenden Endabschnitt des Gehäuseteils. Dies ermöglicht es, den Bewegungsraum eines mit der Magnetspule zusammenwirkenden Ankers zumindest teilweise innerhalb der Magnetspule anzuordnen. Der Anker ist in diesem Fall als Tauchanker ausgebildet. Das den Innenpol ausbildende Gehäuseteil kann dabei als Hubanschlag für den Anker dienen.
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Ferner bevorzugt ist der Kontaktierungspin der Magnetspule in axialer Richtung durch einen sich an den Endabschnitt anschließenden Abschnitt des Gehäuseteils, der gegenüber dem Endabschnitt einen vergrößerten Außendurchmesser besitzt, hindurchgeführt. Die über den Durchmesserversprung ausgebildete, radial verlaufende Stufe dient der Abstützung der Magnetspule in axialer Richtung.
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Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Kontaktierungspin der Magnetspule in axialer Richtung durch eine ringförmige Druckplatte hindurchgeführt ist. Die Druckplatte ist bevorzugt aus Metall gefertigt und/oder außenumfangseitig auf das Gehäuseteil aufgesetzt. Die Druckplatte schützt die Magnetspule vor äußeren Einwirkungen, beispielsweise bei der elektrischen Kontaktierung durch Laserschweißen.
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Vorteilhafterweise ist die Druckplatte mit einer Spannmutter kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Die Druckplatte kann dann als Widerlager beim axialen Verspannen des Gehäuseteils mit weiteren Körperbauteilen des Kraftstoffinjektors mittels der Spannmutter eingesetzt werden. Vorzugsweise ist eine formschlüssige Verbindung der Druckplatte mit der Spannmutter über eine Schraubverbindung hergestellt.
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Die Druckplatte und das Gehäuseteil, auf welches die Druckplatte aufgesetzt ist, sind bevorzugt kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Vorzugsweise besteht eine formschlüssige Verbindung, die eine Verdrehsicherung bewirkt und auf diese Weise eine Verdrehung der Druckplatte gegenüber dem Gehäuseteil verhindert. Dies ist insbesondere bei der Montage des Kraftstoffinjektors von Vorteil, wenn über die Spannmutter eine Schraubverbindung mit der Druckplatte zur axialen Verspannung der Gehäuseteile bzw. Körperbauteile des Kraftstoffinjektors hergestellt wird.
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Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zwischen der Druckplatte und dem Gehäuseteil wenigstens ein Dichtelement eingelegt ist. Das Dichtelement kann beispielsweise als Dichtring ausgebildet sein, der den Kontaktierungspin der Magnetspule umgibt.
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Bei dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor kann der Magnetaktor insbesondere zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel eingesetzt werden. Ein mit der Magnetspule des Magnetaktors zusammenwirkender hubbeweglicher Anker ist in diesem Fall über eine Kopplungseinrichtung mit der Düsennadel koppelbar, so dass die Magnetkraft des Magnetaktors, welche den Hub des Ankers bewirkt, über den Anker und die Kopplungseinrichtung direkt auf die Düsennadel übertragen wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor im Bereich eines Steckeranschlussteils,
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2 einen schematischen Längsschnitt durch den Kraftstoffinjektor der 1 im Bereich der elektrischen Kontaktierung einer Magnetspule,
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3 einen schematischen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor im Bereich des Steckeranschlussteils und
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4 einen schematischen Längsschnitt durch den Kraftstoffinjektor der 3 im Bereich der elektrischen Kontaktierung der Magnetspule.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in den 1 und 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor 1 mit einer Magnetspule 2 zur Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel (nicht dargestellt) auf. Ferner weist der Kraftstoffinjektor ein Steckeranschlussteil 3 auf, das einen seitlich angeordneten Steckeranschluss 11 besitzt. Das Steckeranschlussteil 3 und der Steckeranschluss 11 bestehen im Wesentlichen aus einer Kunststoffumspritzung 6, in welche wenigstens ein Kontaktierungselement 4 zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktierungspins 5 der Magnetspule 2 eingelegt ist. Die elektrische Kontaktierung des Kontaktierungspins 5 erfolgt dabei außerhalb der Kunststoffumspritzung 6 des Steckeranschlussteils 3, da die Magnetspule 2 und das Steckeranschlussteil 3 bzw. die Kunststoffumspritzung 6 in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind. Der axiale Abstand wird durch das Kontaktierungselement 4 des Steckeranschlussteils 3 und den Kontaktierungspin 5 der Magnetspule 2 überbrückt, die zur elektrischen Kontaktierung miteinander mittels Laserschweißen verschweißt sind.
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Der axiale Abstand zwischen der Kunststoffumspritzung 6 des Steckeranschlussteils 3 und der Magnetspule 2 ist beliebig wählbar, da das Kontaktierungselement 4 bei Bedarf gekürzt werden kann. Ferner kann die axiale Lage des Steckeranschlussteils 3 bei der Montage weitgehend frei gewählt werden, da dieses einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 7 zur Verbindung mit einem Gehäuseteil 8 des Kraftstoffinjektors besitzt. Die Verbindung wird vorliegend über eine Pressverbindung 10 erreicht. Im Bereich der Pressverbindung 10 ist ein metalischer Stützring 9 in die Kunststoffumspritzung 6 eingelassen, der einen sicheren Presssitz gewährleistet. Darüber hinaus ermöglicht die Pressverbindung 10 den Einbau des Steckeranschlussteils 3 in jeder beliebigen Winkellage, um die Orientierung des Steckeranschlusses 11 zu bestimmen.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, kommt die Magnetspule 2 zwischen dem Gehäuseteil 8, wobei es sich um einen Haltekörper handelt, und einem weiteren Gehäuseteil bzw. Körperbauteil 20 zu liegen, welche über eine Spannmutter 17 in axialer Richtung miteinander verspannt sind. Ein Endabschnitt 14 des Gehäuseteils 8 ragt dabei in die Magnetspule 2 hinein und bildet einen Innenpol aus. Da dem Körperbauteil 20 die Aufgabe eines Außenpols zukommt, ist zwischen Innenpol und Außenpol ein Trennkörper 21 zur magnetischen Trennung eingelegt. Der Trennkörper 21 und das Körperbauteil 20 weisen eine zentrale Bohrung 22 zur Aufnahme eines hubbeweglichen Ankers (nicht dargestellt) auf, der als Tauchanker ausgebildet ist. Die Stirnfläche 23 des den Innenpol ausbildenden Gehäuseteils 8 dient als Hubanschlag für den Anker.
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An den Endabschnitt 14 des Gehäuseteils 8 schließt sich ein Abschnitt 15 an, der gegenüber dem Endabschnitt 14 einen vergrößerten Außendurchmesser besitzt, der vorliegend dem Außendurchmesser der Magnetspule 2 entspricht. Der Kontaktierungspin 5 der Magnetspule 2 ist zur elektrischen Kontaktierung in axialer Richtung durch den Abschnitt 15 des Gehäuseteils 8 geführt.
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Der 1 ist wiederum zu entnehmen, dass an einem ringförmigen Absatz 12 des hohlzylinderförmigen Abschnitts 7 des Steckeranschlussteils 3 ein Dichtelement 13 abgestützt ist, das beim Einsetzen des Kraftstoffinjektors in eine Stufenbohrung zur Aufnahme des Injektors eine axiale Abdichtung bewirkt. Weitere Dichtelemente zum Schutz der Magnetspule 2 sind damit entbehrlich. Alternativ kann aber auch auf das Dichtelement 13 verzichtet werden, wenn – wie beispielsweise in den 3 und 4 dargestellt – alternative Dichtkonzepte verwirklicht werden.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors wurde auf das Dichtelement 13 verzichtet (siehe 3). Stattdessen ist an dem Abschnitt 15 des Gehäuseteils 8 eine ringförmige Druckplatte 16 abgestützt, die das Gehäuseteil 8 umgibt. Dabei ist die Außenkontur des Gehäuseteils 8, das sie mit der Innenkontur der Druckplatte 16 einen Formschluss in Drehrichtung bewirkt. Denn die Druckplatte 16 ist ferner mit der Spannmutter 17 verbunden, wobei die Verbindung eine Schraubverbindung 18 ist. Beim Aufschrauben der Spannmutter erweist sich der Formschluss der Druckplatte 16 mit dem Gehäuseteil 8 als vorteilhaft. Zwischen der Druckplatte 16 und einem ringförmigen Absatz 24 des Gehäuseteils 8 ist ein ringförmiges Dichtelement 19 eingesetzt, das den Kontaktierungspin 5 der Magnetspule 2 umgibt. Durch Anziehen der Spannmutter 17 kann über die Schraubverbindung 18 eine Axialkraft auf die Druckplatte 16 ausgeübt werden, so dass über das Dichtelement 19 eine sichere Abdichtung bewirkt wird. Die Druckplatte 16 stellt auch einen Schutz für das Dichtelement 19 dar. Beispielsweise vermag die Druckplatte 16 das Dichtelement 19 vor Schweißperlen und mechanischen Einflüssen während der Herstellung der elektrischen Kontaktierung mittels Laserschweißen zu schützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008010561 A1 [0003]
