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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zur Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtelements.
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Ein Dichtelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2005 053 112 A1 bekannt. Das bekannte Dichtelement weist neben einem in Form eines Dichtrings ausgebildeten Dichtkörper zusätzlich ein Sicherungselement auf, das den Dichtkörper mit einer Düsenspannmutter verbindet beziehungsweise an dieser sichert. Der Dichtring liegt mit einer Stirnfläche am Grund einer Aufnahmeöffnung der Brennkraftmaschine auf und mit seiner anderen Stirnfläche im Bereich der Düsenspannmutter. Dadurch wird eine Abdichtung des Brennraums zum Kraftstoffeinspritzventil hin ermöglicht.
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Zur Ausbildung der erforderlichen Dichtkraft auf den Dichtkörper ist es üblich, das Kraftstoffeinspritzventil auf der dem Brennraum abgewandten Seite mit einer Spannvorrichtung in Form einer Spannpratze axial zu belasten, wobei sich die Spannkraft über das Injektorgehäuse und die Düsenspannmutter auf den Dichtring überträgt. Der bekannte Dichtring besteht dabei üblicherweise aus Kupfer, wobei es zum Ausgleich unterschiedlicher Baulängen des Kraftstoffinjektors sowie der Aufnahmeöffnungen bekannt ist, eine Anpassung über unterschiedlich dicke Dichtringe zu ermöglichen. Dadurch ist eine relativ hohe Typenvielfalt von Dichtringen zur Anpassung an unterschiedliche Brennräume bzw. Brennkraftmaschinen erforderlich. Darüber hinaus kann es gegebenenfalls erforderlich sein, auch unterschiedliche Düsenspannmuttern zu verwenden, damit diese in gewünschter Art und Weise mit den Dichtringen zusammenwirken.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dichtelement zur Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses für unterschiedliche Kraftstoffeinspritzventile eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass es für einen Hersteller von (unterschiedlichen) Kraftstoffeinspritzventilen möglich sein soll, diese mit ein und demselben Dichtelement kombinieren zu können. Insbesondere soll es dadurch möglich sein, unterschiedlich axiale Baulängen von Kraftstoffinjektoren unter Beibehaltung der gewünschten Dichteigenschaften durch ein und dasselbe Dichtelement realisieren zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Dichtelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Dichtelement in Form eines verformbaren Elements ausgebildet ist, dessen axiale Erstreckung in Richtung einer Längsachse des Elements durch Aufbringen einer Spannkraft reduzierbar ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Grundgedanke der Erfindung darin besteht, anstelle eines starren Dichtrings ein Verformungselement vorzusehen, das einerseits über die axiale Spannkraft eine Dichtwirkung ausbildet, und das andererseits durch die Möglichkeit seiner axialen Verkürzung sich an unterschiedliche Einbauverhältnisse anpassen lässt. Dadurch ist es möglich, ein und dasselbe Dichtelement mit eine unterschiedliche Länge aufweisenden Kraftstoffeinspritzventilen zu kombinieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dichtelements sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Ein konstruktiv besonders einfach und daher auch besonders herstellungstechnisch vorteilhaft ausbildbares Verformungselement wird ermöglicht, wenn das Verformungselement an seinen beiden axialen Endbereichen jeweils zylindrisch ausgebildet ist und zwischen den Endbereichen einen Verformungsbereich aufweist. Durch die zylindrischen Endbereiche lässt sich eine Abdichtung in Richtung der Düsenspannmutter bzw. des Motorblocks erzielen, wobei diese Bereiche nicht an der axialen Verkürzung beim Aufbringen der Spannkraft teilnehmen. Dadurch lassen sich diese Bereiche auch auf deren Funktion als Dichtabschnitte optimieren. Der Verformungsbereich ist in einer konstruktiven Ausgestaltung dazu ausgebildet, die veränderbare axiale Baulänge des Verformungselements ausbilden zu können. Insbesondere ist dieser Verformungsbereich durch einen im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreisförmigen, radial nach außen ragenden Bereich gebildet, der zwischen den beiden axialen zylindrischen Endbereichen des Verformungselements angeordnet ist. Anstelle einer halbkreisförmigen Ausbildung sind jedoch auch beispielsweise schräg in einem Winkel zueinander angeordnete Flächen denkbar, die radial nach außen ragen und in Art einer Ziehharmonika angeordnet sind.
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Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass das Verformungselement mit einem ringförmigen Dichtkörper zusammenwirkt, der sich in axialer Richtung an das Verformungselement anschließt und dessen Öffnung dazu ausgebildet ist, einen Düsenkörper des Kraftstoffeinspritzventils radial zu umfassen. Diese Variante umfasst somit ein soweit beschriebenes Verformungselement als Dichtelement, das mit einem an sich bekannten Dichtkörper in Form eines Dichtrings zusammenwirkt. Dadurch lässt sich eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung in Richtung zum Motorblock hin erzielen.
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In einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung des Dichtelements, die eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung zwischen dem Verformungselement und dem Dichtkörper ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Verformungselement im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, und dass das Verformungselement den Dichtkörper an dessen Umfangsfläche radial umfasst.
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Eine besonders stabile und zuverlässige Befestigung des Verformungselements an dem Dichtkörper wird erzielt, wenn der Dichtkörper an seiner Umfangsfläche auf der dem Verformungselement zugewandten Seite einen im Durchmesser reduzierten, über einen Teilbereich der Höhe des Dichtkörpers verlaufenden Anlagebereich aufweist, in dem das Verformungselement an dem Dichtkörper anliegt. Dadurch wird eine axiale Anlagefläche für das Verformungselement an dem Dichtkörper ausgebildet, der bei einer axialen Kraftbeaufschlagung des Verformungselements die axial wirkende Kraft über die Düsenspannmutter in den Dichtkörper (Dichtring) überträgt.
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Besonders bevorzugt bei letztgenannter Variante ist es, wenn das Verformungselement im Bereich des Dichtkörpers einen Außendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser des Dichtkörpers außerhalb des Anlagebereichs entspricht. Dadurch wird ein stufenfreier Übergang von dem Dichtkörper auf das Verformungselement ermöglicht.
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Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn das Verformungselement im Bereich des Dichtelements dazu ausgebildet ist, in einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt einer Aufnahmeöffnung der Brennkraftmaschine mit radialem Spiel aufgenommen zu werden. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es, dass aufgrund des Brennraumdrucks beim Betrieb der Brennkraftmaschine eine radiale Aufweitung des Dichtkörpers (und des Verformungselements) stattfinden kann, wobei die radiale Aufweitung durch den im Durchmesser vergrößerten Abschnitt der Aufnahmeöffnung begrenzt ist, da dieser bei einer Aufweitung mit dem Dichtkörper beziehungsweise dem Verformungselement zusammenwirkt. Insbesondere bewirkt eine derartige Ausgestaltung des Verformungselements beziehungsweise der Aufnahmeöffnung eine optimierte Abdichtung auch bei relativ geringen axialen Spannkräften auf den Dichtkörper.
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Die Erfindung umfasst auch ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Düsenspannmutter und einen Düsenkörper, wobei der Düsenkörper von einem erfindungsgemäßen Dichtelement radial umfasst ist, und wobei das Dichtelement an der Düsenspannmutter axial anliegt.
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Um den Montageprozess des Kraftstoffeinspritzventils beim Einführen in die Aufnahmeöffnung der Brennkraftmaschine zu erleichtern beziehungsweise eine Vorpositionierung zu ermöglichen und ein Verlieren des Dichtelements zu vermeiden, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Dichtelement an der Düsenspannmutter gesichert angeordnet ist.
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Eine derartige gesicherte Anordnung des Dichtelements an dem Kraftstoffeinspritzventil wird in konstruktiv besonders einfacher und daher bevorzugter Art und Weise dadurch gestaltet, dass die Düsenspannmutter einen durch eine Ausnehmung gebildeten Aufnahmeabschnitt aufweist, in dessen Bereich das Dichtelement mittels eines an dem Verformungselement durch einen spanlosen Umformvorgang ausgebildeten Halteabschnitt hineinragt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 einen Teilbereich eines Kraftstoffeinspritzventil in dem Bereich, in dem das Kraftstoffeinspritzventil in einer Aufnahmeöffnung einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, im Längsschnitt,
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2 den Verbindungsbereich zwischen einem Dichtelement und einer Düsenspannmutter an dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß 1 in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt und
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3 einen Längsschnitt entsprechend der 1 im Bereich eines gegenüber der 1 abgewandelten Dichtelement, bei dem dieses ausschließlich durch ein Verformungselement ausgebildet ist.
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Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein Teilbereich eines Kraftstoffeinspritzventils 100 dargestellt, wie es insbesondere als Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 ist in einer als Bohrung ausgebildeten Aufnahmeöffnung 1 des Motorblocks 2 der Brennkraftmaschine eingesetzt, wobei die Aufnahmeöffnung 1 einen im Durchmesser reduzierten Abschnitt 3 aufweist, der auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite angeordnet ist. Der Abschnitt 3 geht vom Grund 4 eines im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 5 der Aufnahmeöffnung 1 aus, wobei am Grund 4 eine Vertiefung 6 in Form einer zylindrischen Einsenkung bzw. einer Stufenbohrung ausgebildet ist.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 100 weist ein Injektorgehäuse 101 auf, das unter anderem einen Düsenkörper 102 mit wenigstens einer Einspritzöffnung 103 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine aufweist.
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Der von außen erkennbare Bereich des Düsenkörpers 102 ist im Wesentlichen innerhalb des Abschnitts 3 der Aufnahmeöffnung 1 angeordnet, wobei ein Teil des Düsenkörpers 102 im Abschnitt 5 der Aufnahmeöffnung 1 von einer Düsenspannmutter 105 radial umfasst ist, die dazu dient, den Düsenkörper 102 axial gegen das Injektorgehäuse 101 in bekannter Art und Weise zu verspannen.
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Um beim Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 100 den Brennraum der Brennkraftmaschine abzudichten, wirkt das Kraftstoffeinspritzventil 100 mit einem Dichtelement 10 zusammen. Das Dichtelement 10, das axial im Wesentlichen zwischen der Düsenspannmutter 105 und dem Grund 4 der Aufnahmeöffnung 1 angeordnet ist, weist einen Dichtkörper 11 in Form eines insbesondere aus Kupfer bestehenden Dichtrings 12 sowie ein den Dichtkörper 11 radial umgreifendes Verformungselement 15 auf. Der Dichtkörper 11 beziehungsweise der Dichtring 12 weist eine Öffnung 16 auf, die den Düsenkörper 102 mit geringem Radialspalt umgibt. Weiterhin weist der Dichtkörper 11 eine (plane) Dichtfläche 17 auf, die am Grund 7 der Vertiefung 6 flächig aufliegt.
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Der Dichtring 12 weist darüber hinaus an seiner äußeren Umfangsfläche einen im Durchmesser verringerten Bereich 18 auf, der lediglich über einen Teilbereich der Höhe des Dichtrings 11 verläuft. Dadurch wird auf der dem Verformungselement 15 zugewandten Seite des Dichtrings 12 eine axiale Anschlagfläche 19 ausgebildet, an der das Verformungselement 15 anliegt.
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Das Verformungselement 15 besteht vorzugsweise aus einem Blechstreifen, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, welcher spanlos umgeformt und beispielsweise durch eine Schweißverbindung an seinen beiden Endbereichen einen im Wesentlichen hülsenförmigen Körper 20 ausbildet. Das Verformungselement 15 weist sowohl auf der dem Dichtring 12 als auch auf der der Düsenspannmutter 105 zugewandten Seite jeweils einen zylindrischen Bereich 21, 22 auf. Während der eine zylindrische Bereich 21 im Bereich 18 des Dichtrings 12 angeordnet ist, ragt der andere, eine Dichtfläche ausbildende Bereich 22 in eine an einer Innenwand 23 der Düsenspannmutter 105 ausgebildete Vertiefung 106 hinein und ist dort zur Düsenspannmutter 105 hin abgedichtet. Weiterhin weist der Bereich 21 einen Außendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Dichtrings 11 im Bereich außerhalb des im Durchmesser reduzierten Bereichs 18 entspricht, so dass ein bündiger beziehungsweise stufenfreier Übergang vom Dichtring 12 auf den Bereich 21 des Verformungselements 15 ausgebildet ist.
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Wie insbesondere anhand der Darstellung der 2 erkennbar ist, ragt in die Vertiefung 106 der Düsenspannmutter 105 der Bereich 22 des Verformungselements 15 mit einem Halteabschnitt 24 formschlüssig hinein. Der Halteabschnitt 24 ist durch einen spanlosen Umformprozess ausgebildet und bildet eine Verliersicherung des Verformungselements 15 an der Düsenspannmutter 105 aus.
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In dem axialen Bereich zwischen den beiden zylindrischen Bereichen 21, 22 weist das Verformungselement 15 einen Verformungsbereich 25 auf. Der Verformungsbereich 25 weist beispielhaft eine in etwa halbkreisförmig radial in Bezug auf eine Längsachse 26 des Dichtelements 10 bzw. des Kraftstoffeinspritzventils 100 nach außen ragende Kontur 27 auf. Weiterhin ist der Verformungsbereich 25 mit relativ viel radialem Spiel innerhalb der Aufnahmeöffnung 1 angeordnet, derart, dass bei einer axialen Verkürzung des Verformungsbereichs 25 sich dessen Außendurchmesser vergrößern kann, ohne mit der Aufnahmeöffnung 1 in Kontakt zu geraten.
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Bei der Montage des Kraftstoffeinspritzventils 100 in die Aufnahmeöffnung 1 wird das Kraftstoffeinspritzventil 100 zusammen mit dem Dichtelement 10 in die Aufnahmeöffnung 1 des Motorblocks 2 eingesetzt. Dabei wird der Dichtkörper 11 beziehungsweise der Dichtring 12 zusammen mit dem Bereich 21 des Verformungselements 15 im Bereich der Vertiefung 6 der Aufnahmeöffnung 1 positioniert. Mittels einer nicht dargestellten Spanneinrichtung, insbesondere mittels einer sogenannten Spannpratze, wird darüber hinaus auf das Injektorgehäuse 101 des Kraftstoffeinspritzventils 100 in Richtung der Längsachse 26 eine Spannkraft F eingeleitet, die über die Düsenspannmutter 105 und das Verformungselement 15 auf den Dichtring 12 übertragen wird, um die benötigte Abdichtung des Brennraums zwischen dem Dichtring 12 und dem Grund 7 der Vertiefung 6 auszubilden.
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Insbesondere wenn zwischen dem Bereich 21 des Verformungselements 15 und der Vertiefung 6 in der Aufnahmeöffnung 1 ein relativ geringes Radialspiel ausgebildet ist, wird beim Betrieb des Kraftstoffeinspritzinjektors 100 eine radiale Aufweitung des Dichtrings 12 ermöglicht, die eine Anlage des Dichtrings 12 über den Bereich 21 des Verformungselements 15 an der Umfangswand der Vertiefung 6 ermöglicht und somit für eine zusätzliche Abdichtung des Brennraums sorgt. Darüber hinaus wird beim Aufbringen der Kraft F auf das Kraftstoffeinspritzventil 100 der Verformungsbereich 25 des Verformungselements 15 elastisch oder plastisch derart verformt, dass sich die axiale Länge des Dichtelements 10 beziehungsweise des Verformungselements 15 in Bezug zur Längsachse 26 verkürzt, um die Abdichtkraft auf den Dichtring 12 zu übertragen. Diese axiale Verkürzung kann soweit gehen, dass der Verformungsbereich 25 auf Block deformiert wird. Dies lässt sich beim Montagevorgang durch eine Drehmomentüberwachung beim Aufbringen der Spannkraft (F) feststellen.
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In der 3 ist der Fall dargestellt, bei dem das Dichtelement 10 alleine durch das Verformungselement 15, d.h. ohne die Verwendung des Dichtkörpers 11 bzw. des Dichtrings 12 ausgebildet ist. In diesem Fall liegt der zylindrische Bereich 21 des Verformungselements 15 vorzugsweise radial an der Innenwand 8 und dem Grund 7 der Vertiefung 6 der Aufnahmeöffnung 1 des Motorblocks 2 an.
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Das soweit beschriebene Dichtelement 10 beziehungsweise das Kraftstoffeinspritzventil 100 können in vielfältiger Weise abgewandelt beziehungsweise modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005053112 A1 [0002]
