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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe.
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Eine Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 197 17 459 C2 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Magnetbaugruppe weist ein mit einer Magnetspule verbundenes, mehrteilig ausgebildetes Kontaktelement auf, das radial innerhalb eines als Anschlussdichtung bezeichneten Dichtelements angeordnet ist, wobei das Dichtelement durch eine Gussmasse ausgebildet ist. An das Dichtelement schließt sich auf der die Magnetspule abgewandten Seite ein Anschlußstecker an, der durch Anspritzen von Kunststoffmasse an das Dichtelement bzw. die Magnetbaugruppe ausgebildet wird. Das Dichtelement dient der Abdichtung der Durchführung des Kontaktelements gegenüber dem unter relativ hohem Druck stehenden Kraftstoff im Innenraum der Magnetbaugruppe.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Magnetbaugruppen bekannt, bei denen das Dichtelement in Form eines das Kontaktelement radial umgebenden O-Rings ausgebildet ist. Derartige Magnetbaugruppen haben den Vorteil einer gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik vereinfachten Montage bzw. Herstellung, da keine Gussmasse zur Ausbildung des Dichtelements erforderlich ist. Jedoch ist es aus Gründen der Sicherstellung der Funktion des Dichtelements bzw. des O-Rings erforderlich, dass die axiale Position des Dichtelements zum Kontaktelement sehr genau eingehalten wird. Insbesondere soll bei der Montage bzw. beim axialen Fügen der Bauteile der Magnetbaugruppe vermieden werden, dass eine axiale Verschiebung des Dichtelements in Richtung der Magnetspule erfolgt, da für die Sicherstellung der Funktion des O-Rings eine axiale Anlage des O-Rings an einem zwischen dem O-Ring und der Umspritzung angeordneten Zwischenelement erwünscht ist. Die Anlage des Dichtelements an dem Zwischenelement bzw. die axiale Position des Dichtelements zum Kontaktelement ist jedoch durch das Anspritzen des Kunststoffs beim Ausbilden der Umspritzung infolge von Bauteiltoleranzen sowie in Richtung des O-Rings wirkendem (pneumatischem) Druck nicht immer sichergestellt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie bei einfacher Montage die axiale Einbaulage des Dichtelements zum Kontaktelement unter Berücksichtigung von Bauteiltoleranzen sowie des Spritzprozesses beim Ausbilden der Umspritzung mit relativ geringem Aufwand sicherstellt. Insbesondere wird zuverlässig eine axiale, flächige Anlage des Dichtelements an einem Zwischenelement auf der der Magnetspule abgewandten Seite ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Dichtelement in Form eines O-Rings ausgebildet ist, und dass der O-Ring auf der der Magnetspule zugewandten Seite in Wirkverbindung mit einem Federelement angeordnet ist, das den O-Ring in axialer Richtung des Kontaktelements betrachtet gegen ein Zwischenelement drückt, das zwischen dem Dichtelement und der Umspritzung angeordnet ist. Das Federelement bewirkt somit einerseits einen Toleranzausgleich der in Wirkverbindung mit dem Zwischenelement angeordneten Bauteile, und stellt andererseits durch seine elastischen Eigenschaften eine Anlage des O-Rings an dem Zwischenelement und somit eine zuverlässige Dichtfunktion sicher.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um eine möglichst großflächige und gleichmäßige Krafteinleitung bzw. Kraftübertragung in Richtung des Dichtelements zu ermöglichen, bei dem das Federelement eine große Anlagefläche für den O-Ring sowie die dem Federelement auf der dem O-Ring abgewandten Seite befindliche Magnetspule ausbildet, wird vorgeschlagen, dass das Federelement an gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine ringförmige (im Wesentlichen starre) Abstützfläche aufweist, zwischen denen ein Federabschnitt ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Federwirkung des Federelements im Wesentlichen allein durch den Federabschnitt bewirkt wird. Dadurch wird eine funktionale Trennung bzw. Optimierung von einzelnen Abschnitten des Federelements ermöglicht.
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Mit Blick auf eine möglichst einfache bzw. kostengünstige Herstellbarkeit des Federelements ist dieses bevorzugt als monolithisches Bauteil, insbesondere in Form eines Kunststoffspritzgußteils, ausgebildet.
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Aus Gründen eines in axialer Länge möglichst kompakt bauenden Federelements ist es erforderlich, dass das Federelement trotz seiner axial relativ geringen Länge über einen weiten Federweg die gewünschten Federeigenschaften bzw. Elastizität aufweist. Hierzu wird in einer konstruktiven Ausgestaltung des Federelements vorgeschlagen, dass der Federabschnitt wenigstens ein, vorzugsweise mehrere spiralförmig ausgebildete Federbauteile aufweist.
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Um beim Komprimieren des Federelements in axialer Richtung eine radiale Aufweitung des Federabschnitts zu ermöglichen, ohne dass der Federabschnitt dabei durch die den Federabschnitt radial umgebenden Bauteile in seiner Bewegung behindert wird, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn der Durchmesser der Abstützflächen größer ist als der Durchmesser des Federabschnitts.
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Die in Axialrichtung besonders kompakte Ausbildung des Federelements wird durch ein Durchmesser-/Längenverhältnis des Federelements von größer 1,0, vorzugsweise etwa 1,5 realisiert.
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Um eine von den anderen Bauteilen ungestörte Beweglichkeit des Federelements sicherzustellen, ist es vorgesehen, dass das Federelement mit radialem Spiel in einem Ringraum angeordnet ist. Dabei ist der O-Ring gleichzeitig ohne radialem Spiel in dem Ringraum angeordnet.
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Die Erfindung umfasst auch einen Kraftstoffinjektor mit einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe. Bei dem Kraftstoffinjektor handelt es sich insbesondere, und nicht einschränkend, um einen Kraftstoffinjektor, wie er bei einem Common-Rail-Einspritzsystem für selbstzündende Brennkraftmaschinen verwendet wird. Ein derartiger Kraftstoffinjektor zeichnet sich typischerweise durch relativ hohe Systemdrücke, insbesondere Systemdrücke von mehr als 1800bar, aus.
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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:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor im Bereich der erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe und
- 2 eine Seitenansicht auf ein bei der Magnetbaugruppe gemäß 1 verwendeten Federelement.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist eine Magnetbaugruppe 10 als Bestandteil eines im Einzelnen nicht gezeigten Kraftstoffinjektors 100 dargestellt. Bei dem Kraftstoffinjektor 100 handelt es sich insbesondere um einen Kraftstoffinjektor, wie er als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems für selbstzündende Brennkraftmaschinen verwendet wird, wobei der Systemdruck des Einspritzsystems vorzugsweise mehr als 1800bar beträgt.
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Die Magnetbaugruppe 10 umfasst eine zur Betätigung einer nicht dargestellten Düsennadel dienende Magnetspule 11, die im Bereich eines aus Kunststoff bestehenden, mit einer Umspritzung 16 versehenen Magnetspulenkörpers 12 angeordnet ist. Die Wicklung der Magnetspule 11 ist mit zwei Kontaktelementen in Form von Kontaktstiften 13, 14 elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktstifte 13, 14 sind zumindest mittelbar mit einem im Einzelnen nicht gezeigten Anschlussstecker des Kraftstoffinjektors 100 gekoppelt, um den Kraftstoffinjektor 100 anzusteuern.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kontaktstifte 13, 14 in Bezug zu einer Längsachse 15 der Magnetbaugruppe 10 um 180° versetzt zueinander angeordnet.
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Konzentrisch zur Längsachse 15 der Magnetbaugruppe 10 ist zwischen den Kontaktstiften 13, 14 darüber hinaus ein Ablaufstutzen 18 des Kraftstoffinjektors 100 angeordnet, über den Kraftstoff aus einem Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors 100 in einen Kraftstoffrücklauf o.ä. abströmen kann. Die beiden Kontaktstifte 13, 14 sind auf der dem Magnetspulenkörper 12 abgewandten Seite radial von einem Zentrierring 20 umgeben, der einstückig am Ablaufstutzen 18 angeformt ist bzw. mit dem Ablaufstutzen 18 ein einstückiges Bauteil ausbildet, und der für jeden Kontaktstift 13, 14 eine Durchgangsöffnung 21 aufweist. Weiterhin ist die Magnetbaugruppe 10 innerhalb einer Magnethülse 22 angeordnet, die den Zentrierring 20 bzw. den Ablaufstutzen 18 radial umfasst, und die mittels einer Magnetspannmutter 23 axial mit einem nicht gezeigten Injektorgehäuse verspannbar ist.
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Die beiden Kontaktstifte 13, 14 sind auf der der Magnetspule 11 abgewandten Seite radial in Durchgangsöffnungen einer aus Kunststoff bestehenden, als Zwischenelement dienenden Abstützplatte 24 angeordnet. Der Bereich der Abstützplatte 24 ist von einer aus Kunststoff bestehenden Umspritzung 27 umgeben, die lediglich teilweise dargestellt ist, und die insbesondere auch der Ausbildung des angesprochenen Anschlußsteckers dient. Die Umspritzung 27 wird durch Einlegen der Magnetbaugruppe 10 in ein Spritzgußwerkzeug hergestellt.
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Ein im Durchmesser reduzierter Abschnitt 29 der Abstützplatte 24 ragt in einen am Ablaufstutzen 18 im Bereich der Kontaktstifte 13, 14 ausgebildeten Ringraum 30 hinein, wobei die Abstützplatte 24 an der der Magnetspule 11 abgewandten Stirnfläche 32 des Ablaufstutzens 18 bzw. des Zentrierrings 20 anliegt.
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Innerhalb des Ringraums 30 ist für jeden Kontaktstift 13, 14 ein Federelement 25 vorgesehen. Das Federelement 25 ist stirnseitig einerseits in Anlagekontakt mit dem Magnetspulenkörper 12 bzw. dessen Umspritzung 16, und andererseits mit einem als Dichtelement 28 wirkenden O-Ring 31 angeordnet. Das Federelement 25 ist mit radialem Spiel in dem Ringraum 30 angeordnet bzw. aufgenommen.
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Entsprechend der Darstellung der 2 weist das aus Kunststoff bestehende und insbesondere im Spritzgußverfahren monolithisch ausgebildete Federelement 25 zwei ringförmig ausgebildete Abstützflächen 34, 35 auf, zwischen denen ein Federabschnitt 36 angeordnet ist. Der Federabschnitt 36 besteht vorzugsweise aus mehreren Federbauteilen 37, 38, die jeweils spiralförmig ausgebildet sind, und die in Bezug zu einer Längsachse 39 des Federelements 25 um einen Winkel versetzt zueinander angeordnet sind. Die Ausbildung der Federbauteile 37, 38 ist derart, dass diese den jeweiligen Kontaktstift 13, 14 mit radialem Spiel umschließen und dadurch eine Durchführung des Kontaktstifts 13, 14 ermöglichen. Weiterhin ist der Durchmesser d des Federabschnitts 36 kleiner als der Durchmesser D der beiden an den Stirnseiten angeordneten Abstützflächen 34, 35, an denen der Magnetspulenkörper 12 bzw. der O-Ring 31 anliegt. Weiterhin weist das Federelement 25 in unbelasteten Zustand eine Länge L auf, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser D der beiden Abstützflächen 34, 35 und der Länge L des Federelements größer als 1,0 ist und vorzugsweise etwa 1,5 beträgt.
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Bei der Montage der einzelnen Bauteile der Magnetbaugruppe 10 stützt sich das Federelement 25 axial an dem Magnetspulenkörper 12 bzw. dessen Umspritzung 16 ab und drückt den O-Ring 31 gegen die Abstützplatte 24, so dass dort eine definierte Anlage stattfindet. Diese Anlage bewirkt, dass während des Ausbildens der Umspritzung 27 auch keine Relativbewegung des O-Rings 31 in Richtung des Magnetspulenkörpers 12 erfolgt, sondern der O-Ring 31 auch nach dem Ausbilden der Umspritzung 27 an der Abstützplatte 24 anliegt. Es findet somit auch keine Änderung der axialen Position der O-Ringe 31 auf den Kontaktstiften 13, 14 statt.
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Die soweit beschriebene Magnetbaugruppe 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. 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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