DE102017204644A1 - Hydraulische Kopplereinheit und Kraftstoffinjektor - Google Patents

Hydraulische Kopplereinheit und Kraftstoffinjektor Download PDF

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DE102017204644A1
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Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/025Hydraulically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulische Kopplereinheit (40; 40a; 40b; 40c), insbesondere für einen Kraftstoffinjektor (100), mit einem mit einem Fluid befüllbaren Arbeitsraum (46; 46a), der zumindest mittelbar von wenigstens einem Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) begrenzt ist, so dass durch den Druck im Arbeitsraum (46; 46a) eine translatorische Kraft auf den wenigstens einen längsverschiebbar zum Arbeitsraum (46; 46a) angeordneten Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) ausgeübt wird, wobei zwischen einer radialen Führung des wenigstens einen Kolbens (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) und dem wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) ein Leckagespalt (64, 74) ausgebildet ist, und mit einem in Wirkverbindung mit dem wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) angeordneten hülsenförmigen Element (58; 58b; 68; 68b; 68c), das in Richtung zum Arbeitsraum (46; 46a) einen Ringspalt (65; 65b, 75; 75b; 75c) begrenzt, der nur zum Arbeitsraum (46; 46a) hin offen ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kopplereinheit, insbesondere für einen Kraftstoffinjektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor unter Verwendung einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kopplereinheit.
  • Eine hydraulische Kopplereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2015 226 473 A1 der Anmelderin bekannt. Die Kopplereinheit, die als Bestandteil eines Kraftstoffinjektors zur Steuerung der Bewegung einer Düsennadel dient, weist einen Kolben auf, der aus einem Kolbenkern besteht, der fest mit einer Kolbenhülse, die den Kolbenkern radial umgibt, verbunden ist. Zwischen dem Kolbenkern und der Kolbenhülse ist darüber hinaus ein Ringspalt ausgebildet, der nur in Richtung eines Arbeitsraums hin offen ist, in den der Kolben eintaucht. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung des Kolbens ermöglicht es, dass die Funktion der Kopplereinheit auch dann gewährleistet ist, wenn die hydraulische Kopplereinheit in sehr kurzem zeitlichen Abstand mehrfach hintereinander betätigt wird. Insbesondere ermöglicht es die Kolbenkonstruktion, die Leckagemenge aus dem unter hohem Druck stehenden Arbeitsraum zwischen dem Kolben und einem den Arbeitsraum radial begrenzenden Element, innerhalb dessen der Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die austretende Leckagemenge während einer Phase, in der keine Betätigung der Kopplereinheit erfolgt, mit unter Druck stehendem Arbeitsmedium zu ersetzen, so dass in dem Arbeitsraum stets genügend unter Druck stehendes Medium vorhanden ist.
  • Ferner ist aus der DE 103 02 863 B3 eine hydraulische Kopplereinheit für einen Kraftstoffinjektor bekannt, mit dessen Hilfe die Auslenkung eines Piezoaktors auf ein Steuerventilelement übertragen wird. Die hydraulische Kopplereinheit dient dabei vor allem dem Ausgleich von thermischen Ausdehnungen, wie sie beim Betrieb des Kraftstoffinjektors bzw. der hydraulischen Kopplereinheit auftreten. Darüber hinaus kann die hydraulische Kopplereinheit auch zur Erzielung einer Kraft- oder Wegübersetzung verwendet werden, beispielsweise um den relativ kleinen Hub eines Piezoaktors zu vergrößern. Die hydraulische Kopplereinheit umfasst dabei wenigstens einen Kolben, der einen hydraulischen Arbeitsraum begrenzt. Der Kolben ist in einer Bohrung geführt, wobei zwischen dem Kolben und der Wand der Bohrung ein Leckagespalt verbleibt, über den der hydraulische Arbeitsraum befüllt werden kann. Wird der Aktor betätigt, so bewegt er den Kolben in den hydraulischen Arbeitsraum hinein, so dass dort der hydraulische Druck steigt. Dieser Druckanstieg kann benutzt werden, um beispielsweise einen weiteren Kolben und ein daran befestigtes Steuerventilelement, das Teil eines Steuerventils ist, zu bewegen. Zur Vermeidung einer zu großen Entleerung des hydraulischen Arbeitsraum ist es aus der DE 103 02 863 B3 bekannt, in einem oder in beide Kolben, die den hydraulischen Arbeitsraum begrenzen, Einstiche anzubringen, die nur in Richtung des hydraulischen Arbeitsraums geöffnet sind. Der Druck im hydraulischen Arbeitsraum setzt sich in diese Einstiche fort und weitet diese bei einer Druckerhöhung auf, so dass der äußere Teil des Kolbens gegen die Wand der Bohrung gedrückt wird, in der der Kolben geführt ist. Dadurch wird der Leckagespalt verkleinert und der Abfluss des hydraulischen Arbeitsmediums aus dem hydraulischen Arbeitsraum entsprechend reduziert. Ein solcher Kolben ist jedoch aufwendig herzustellen, da die radial außerhalb des Einstichs verbleibende Wandstärke nur gering sein darf, um die gewünschte Aufweitung zu erreichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße hydraulische Kopplereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass die Kopplereinheit mit relativ geringem Aufwand zu fertigen ist und dabei einen einwandfreien Betrieb auch dann gewährleistet, wenn die hydraulische Kopplereinheit in sehr kurzem zeitlichen Abstand mehrfach hintereinander betätigt wird. Dazu ist der Kolben in Wirkverbindung mit einem den Kolben radial umgebenden hülsenförmigen Element angeordnet, wobei das hülsenförmige Element ortsfest zum Arbeitsraum angeordnet ist, so dass der Kolben längs zum hülsenförmigen Element beweglich ist, und wobei das hülsenförmige Element auf der dem Kolben zugewandten Seite die radiale Führung für den Kolben ausbildet. Eine derartige Ausgestaltung der Kopplereinheit ermöglicht es, den Kolben mit relativ geringem Aufwand herzustellen, da dieser nicht, wie beim eingangs erwähnten Stand der Technik, mit Einstichen oder mit einem zusätzlichen Element versehen werden muss, das mit dem Kolben starr verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen hydraulischen Kopplereinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung der hydraulischen Kopplereinheit weist diese einen Arbeitsraum auf, der im Bereich eines Führungsstücks ausgebildet ist, wobei das hülsenförmige Element mit dem Führungsstück verschweißt ist. Durch die Verschweißung, die insbesondere in Form einer Laserschweißnaht ausgebildet sein kann, ist eine zuverlässige und feste Verbindung zwischen dem Führungsstück und dem hülsenförmigen Element auch bei relativ hohen Drücken gewährleistet. Will man auf eine derartige Verschweißung zwischen dem Führungsstück und dem hülsenförmigen Element verzichten, so ist es auch denkbar, dass die Verbindung über eine Pressverbindung erfolgt. Aufgrund der Größe der Bauteile sowie der erforderlichen Bauteiltoleranzen zur Erzeugung der Pressverbindung ist eine derartige Pressverbindung, insbesondere im Vergleich zu einer Schweißverbindung, jedoch relativ fertigungsintensiv bzw. mit relativ hohen Kosten verbunden.
  • Zur Erzielung unterschiedlicher funktioneller Eigenschaften des hülsenförmigen Elements und des den Arbeitsraum begrenzenden Führungsstücks kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Material des hülsenförmigen Elements vom Material des Führungsstücks unterschiedlich ist. Wesentlich ist lediglich, insbesondere bei Ausbildung einer Schweißverbindung, dass sich die beiden Materialien bzw. Bauteile miteinander verschweißen lassen.
  • Ebenso kann es von Vorteil sein, das Material des hülsenförmigen Elements unterschiedlich von dem Material des Kolbens zu wählen. Damit lassen sich beispielsweise über unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien temperaturabhängig variable Leckagespalte ausbilden.
  • Zur Ausbildung des zum Arbeitsraum hin offenen Ringspalts zwischen dem hülsenförmigen Element und dem Arbeitsraum weist das hülsenförmige Element in konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung auf der dem Arbeitsraum abgewandten Seite einen ersten, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser und auf der dem Arbeitsraum zugewandten Seite einen zweiten, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser auf, wobei der erste Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser. Insbesondere ist der erste Außendurchmesser des hülsenförmigen Elements derart an den Durchmesser einer Bohrung in dem Führungsstück angepasst, dass einerseits eine problemlose Montage bzw. ein Einführen des hülsenförmigen Elements in die entsprechende Bohrung des Führungsstücks ermöglicht wird, und andererseits beispielsweise die Schweißverbindung ohne großen radialen Spalt zwischen dem ersten Abschnitt des hülsenförmigen Elements und dem Führungsstück ausgebildet werden kann.
  • Um eine möglichst große Dichtwirkung des hülsenförmigen Elements zum Kolben hin zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die axiale Länge des zweiten Abschnitts größer als die axiale Länge des ersten Abschnitts ist. Vorzugsweise ist die axiale Länge des zweiten Abschnitts zwischen 20% und 50% größer als die axiale Länge des ersten Abschnitts. Da der erste Abschnitt im Wesentlichen nur dazu dient, das hülsenförmige Element an dem Führungsstück zu befestigen, sollte dessen axiale Länge daher so gering wie möglich gewählt werden. Wesentlich ist lediglich, dass eine zuverlässige Verbindung des hülsenförmigen Elements an dessen ersten Abschnitt zum Führungsstück hin erzielbar ist.
  • Eine weitere, aus Fertigungssicht bevorzugte Ausgestaltung des hülsenförmigen Elements sieht vor, dass dieses über seine gesamte axiale Länge einen konstanten Innendurchmesser und Außendurchmesser aufweist. Dies hat zur Folge, dass zur Ausbildung des bzw. der Ringspalte insbesondere der mit dem hülsenförmigen Element zusammenwirkende Kolben Abschnitte mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweist.
  • Um es beispielsweise bei der Verwendung eines Piezoaktors zu ermöglichen, dass der relativ geringe Hub des Piezoaktors in einen vergrößerten Hub übersetzt wird, kann es vorgesehen sein, dass in den Arbeitsraum der hydraulischen Kopplereinheit von gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein Kolben in den Arbeitsraum hineinragt, wobei beide Kolben jeweils in Wirkverbindung mit jeweils einem hülsenförmigen Element angeordnet sind, und wobei die Durchmesser der beiden Kolben unterschiedlich groß sind.
  • Ergänzend wird erwähnt, dass auch Ausführungsbeispiele denkbar sind, bei denen lediglich einer der beiden Kolben in Wirkverbindung mit einem hülsenförmigen Element angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform reduziert den Fertigungsaufwand einer hydraulischen Kopplereinheit bei gegenüber dem Stand der Technik verringerter Leckagemenge.
  • Soll die hydraulische Kopplereinheit demgegenüber lediglich dem Ausgleich von thermischen Ausdehnungen, wie sie beim Betrieb des Kraftstoffinjektors auftreten, dienen, so ist es auch denkbar, dass in den Arbeitsraum lediglich ein einziger Kolben eintaucht.
  • Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Kraftstoffinjektor, der eine Düsennadel zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung und einen elektrischen Aktor aufweist, der ein Steuerventil öffnet und schließt. Weiterhin ist ein Steuerraum vorgesehen, dessen Druck eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt, wobei der Steuerraum über das Steuerventil mit einem Niederdruckraum verbindbar ist und das Steuerventil ein bewegliches Steuerventilelement aufweist. Dabei findet die Kraftübertragung vom elektrischen Aktor auf das Steuerventil mittels einer hydraulischen Kopplereinheit statt, die gemäß den obigen Erläuterungen erfindungsgemäß ausgebildet ist. Ein derartiger Kraftstoffinjektor zeichnet sich dadurch aus, dass er eine sehr hohe Schaltfrequenz, d.h. eine sehr hohe Frequenz der Öffnungs- und Schließbewegungen der Düsennadel ermöglicht. Dies wiederum hat eine sehr genaue Zumessung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine sowie andere positive Auswirkungen zur Folge.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
    • 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstoffinjektor mit einer hydraulischen Kopplereinheit zur Übertragung der Bewegung eines Aktors auf ein Steuerventilelement,
    • 2 eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform einer hydraulischen Kopplereinheit unter Verwendung von zwei, in einen Arbeitsraum eintauchenden Kolben in einem Längsschnitt,
    • 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kopplereinheit unter Verwendung eines einzigen, in einen Arbeitsraum eintauchenden Kolbens, ebenfalls in einem Längsschnitt,
    • 4 eine dritte, gegenüber der ersten Ausführungsform abgewandelte Ausführungsform der hydraulischen Kopplereinheit im Längsschnitt und
    • 5 eine vierte, gegenüber der zweiten Ausführungsform abgewandelte Ausführungsform der hydraulischen Kopplereinheit im Längsschnitt.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In der 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem schematisch dargestellt, wie es beim Stand der Technik bekannt ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem weist einen Kraftstoffinjektor 100 auf, über den Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Dazu ist in einem Tank 2 Kraftstoff bevorratet, der über eine Kraftstoffleitung 3 einer Hochdruckpumpe 5 zugeführt wird, die den Kraftstoff verdichtet und über eine Hochdruckleitung 6 einem Kraftstoffhochdruckspeicher 7 (Rail) zuführt, wo eine Vorratsmenge an Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert wird. Über eine weitere Hochdruckleitung 8 wird der verdichtete Kraftstoff dem Kraftstoffinjektor 100 zugeführt.
  • Der Kraftstoffinjektor 100 weist ein Gehäuse 10 auf, das u.a. einen Haltekörper 12, einen Ventilkörper 13, eine Drosselscheibe 14 und einen Düsenkörper 15 umfasst, die mittels einer Spannmutter 16 gegeneinander hochdruckdicht verspannt sind. Durch den Haltekörper 12, den Ventilkörper 13 und die Drosselscheibe 14 erstreckt sich eine Hochdruckbohrung 17, die verdichteten Kraftstoff von der weiteren Hochdruckleitung 8 erhält und dem Düsenkörper 15 zuführt, wo der Kraftstoff in einen in dem Düsenkörper 15 ausgebildeten Druckraum 20 strömt.
  • Im Druckraum 20 ist eine Düsennadel 21 längsverschiebbar angeordnet, die mit einem Düsensitz 22 zum Öffnen und Schließen mindestens einer Einspritzöffnung 23 am Gehäuse 10 zusammenwirkt. Die Düsennadel 21 ist mit ihrem dem Düsensitz 22 abgewandten Ende in einer Hülse 25 geführt, wobei zwischen der Hülse 25 und einem Absatz der Düsennadel 21 eine Schließfeder 26 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die zum einen die Düsennadel 21 gegen den Düsensitz 22 drückt, und zum anderen die Hülse 25 gegen die Drosselscheibe 14. Durch die Hülse 25, die Düsennadel 21 und die Drosselscheibe 14 ist ein Steuerraum 28 begrenzt, der über eine Zulaufdrossel 29 mit der Hochdruckbohrung 17 verbunden ist, so dass durch den Kraftstoffdruck im Steuerraum 28 eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 21 in Richtung des Düsensitzes 22 erzeugt wird.
  • Zur Änderung des Drucks im Steuerraum 28 dient ein Steuerventil 30, über das der Steuerraum 28 mit einem im Haltekörper 12 ausgebildeten Niederdruckraum 37 verbindbar ist, wobei der Niederdruckraum 37 über eine Ablaufleitung 18 stets mit dem Tank 2 verbunden und dadurch drucklos ist.
  • Das Steuerventil 30 umfasst ein Steuerventilelement 33, das beweglich im Ventilkörper 13 angeordnet ist. Wird das Steuerventilelement 33 bewegt, so öffnet sich ein Kraftstoffpfad über eine Ablaufdrossel 32, die in der Drosselscheibe 14 ausgebildet ist, in den Niederdruckraum 37 und führt zu einer Druckentlastung des Steuerraums 28. Durch die Reduzierung des Drucks im Steuerraum 28 verringert sich die hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 21, so dass diese, angetrieben durch den Druck im Druckraum 20, vom Düsensitz 22 abhebt und die Einspritzöffnungen 23 öffnet.
  • Zur Bewegung des Steuerventilelements 33 dient ein elektrischer Aktor 35, der hier als Piezoaktor ausgebildet ist. Die Bewegung des Aktors 35 auf das Steuerventilelement 33 erfolgt über eine hydraulische Kopplereinheit 40, die ebenfalls im Haltekörper 12 angeordnet ist. Ein soweit beschriebener Kraftstoffinjektor 100 und dessen Funktion sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt.
  • In der 2 ist eine hydraulische Kopplereinheit 40 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kopplereinheit 40 umfasst einen ersten, über eine erste Stützplatte 41 mit dem Aktor 35 verbundenen Kolben 42 sowie einen zweiten Kolben 43. Die beiden Kolben 42, 43 begrenzen mit ihren beiden einander zugewandten Stirnflächen 44, 45 einen mit einem Arbeitsmedium befüllten Arbeitsraum 46, der im Bereich eines Führungsstücks 48 ausgebildet ist. Hierzu weist das Führungsstück 48 eine Durchgangsbohrung mit zwei Bohrungsabschnitten 49, 50 auf, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Ebenso weist der erste Kolben 42, der mit dem Aktor 35 verbunden ist, einen Durchmesser D auf, der größer ist als der Durchmesser d des zweiten Kolbens 43, der mit dem Steuerventil 33 wirkverbunden angeordnet ist (in der 2 nicht dargestellt). Die beiden Kolben 42, 43 sind konzentrisch zu einer Längsachse 51 der Kopplereinheit 40 angeordnet, ebenso wie das Führungsstück 48. Weiterhin weist das Führungsstück 48 auf der der ersten Stützplatte 41 abgewandten Seite einen radial umlaufenden Bund 52 auf. Zwischen dem Bund 52 und der Stützplatte 41 stützt sich eine erste Druckfeder 53 ab, die den ersten Kolben 42 mit einer Kraft beaufschlagt, die in Richtung des Aktors 35 wirkt. Weiterhin weist der zweite Kolben 43 einen Stützring 54 auf. Zwischen dem Stützring 54 und einer dem Stützring 54 zugewandten Stirnseite des Führungsstücks 48 stützt sich eine zweite Druckfeder 55 ab, die den zweiten Kolben 43 in Richtung des Steuerventilelements 33 kraftbeaufschlagt.
  • Im Bereich des ersten Bohrungsabschnitts 49, der der Aufnahme des ersten Kolbens 42 dient, ist ein erstes hülsenförmiges Element 58 angeordnet. Das erste hülsenförmige Element 58 umfasst den Kolben 42 radial und weist zwei einstückig miteinander verbundene Abschnitte 59, 60 auf. Der erste Abschnitt 59, der auf der dem Aktor 35 zugewandten Seite angeordnet ist, weist einen Außendurchmesser auf, der dem (Innen-)Durchmesser des ersten Bohrungsabschnitts 49 angepasst ist. Weiterhin ist das erste hülsenförmige Element 58 im Bereich des ersten Abschnitts 59 über eine radial umlaufende Schweißnaht 61, insbesondere in Form einer Laserschweißnaht, mit der Wand des Führungsstücks 48 fest verbunden.
  • Zwischen dem ersten Abschnitt 59 des ersten hülsenförmigen Elements 58 und dem ersten Kolben 42 ist ein Ringspalt 62 ausgebildet. Der sich in Richtung des Arbeitsraums 46 hin erstreckende zweite Abschnitt 60 des ersten hülsenförmigen Elements 58 dient der radialen Führung des ersten Kolbens 42. Hierzu weist der zweite Abschnitt 60 einen Führungsbereich 63 mit einem Innendurchmesser auf, der eine radiale Führung des ersten Kolbens 42 ermöglicht, wobei zwischen dem zweiten Abschnitt 60 und dem Außenumfang des ersten Kolbens 42 ein erster Leckagespalt 64 ausgebildet ist, der auf der dem Arbeitsraum 46 abgewandten Seite in dem Ringspalt 62 mündet. Auf der dem Arbeitsraum 46 zugewandten Seite weist der zweite Abschnitt 60 einen Außendurchmesser auf, der derart an den (Bohrungs-)Durchmesser des ersten Bohrungsabschnitts 49 angepasst ist, dass zwischen dem ersten Bohrungsabschnitt 49 und dem zweiten Abschnitt 60 des ersten hülsenförmigen Elementes 58 ein Ringspalt 65 ausgebildet ist, der zum Arbeitsraum 46 hin offen ist. Demgegenüber ist der Ringspalt 65 durch den ersten Abschnitt 59 des ersten hülsenförmigen Elements 58 sowie die Schweißnaht 61 nach außen hin abgedichtet.
  • Im Bereich des zweiten Bohrungsabschnitts 50 des Arbeitsraums 46 ist das Führungsstück 48 mit einem zweiten hülsenförmigen Element 68 verbunden. Das zweite hülsenförmige Element 68 ist in ähnlicher Weise konstruktiv ausgestaltet wie das erste hülsenförmige Element 58. Insbesondere weist es zwei Abschnitte 69, 70 mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf, wobei der dem Steuerventilelement 33 zugewandte Abschnitt 69 über eine radial umlaufende Schweißnaht 71 mit dem Führungsstück 48 fest verbunden ist. Der einen geringeren Außendurchmesser als der Abschnitt 69 aufweisende Abschnitt 70 des zweiten hülsenförmigen Elements 68 dient der radialen Führung des zweiten Kolbens 43, wobei zwischen dem Abschnitt 70 und dem zweiten Kolben 43 ein zweiter Leckagespalt 74 ausgebildet ist. Weiterhin ist zwischen dem Abschnitt 70 des zweiten hülsenförmigen Elements 68 und dem zweiten Bohrungsabschnitt 50 am Führungsstück 48 ein zweiter Ringspalt 75 ausgebildet, der ebenfalls nur in Richtung zum Arbeitsraum 46 hin offen ist.
  • Bei einer Betätigung des Aktors 35 wird der erste Kolben 41 entgegen der Federkraft der ersten Druckfeder 53 in Richtung des Arbeitsraums 46 bewegt, so dass der erste Kolben 41 tiefer in den Arbeitsraum 46 eintaucht. Der dabei entstehende (erhöhte) hydraulische Druck führt einerseits zu einem Abströmen von in dem Arbeitsraum 46 befindlichem Druckmittel, insbesondere Kraftstoff, über die beiden Leckagespalte 64, 74, und andererseits zu einer Verringerung der Leckagespalte 64, 74, da der erhöhte hydraulische Druck über die beiden Ringspalte 65, 75 eine Verringerung der Leckagespalte 64, 74 bewirkt.
  • In der 3 ist eine zweite hydraulische Kopplereinheit 40a dargestellt, die sich von der hydraulischen Kopplereinheit 40 dadurch unterscheidet, dass kein erster Kolben 41 vorgesehen ist. Vielmehr ist das Führungsstück 48a über die erste Druckfeder 53a in Richtung zum Aktor 35a kraftbeaufschlagt. Der Aktor 35a, der unmittelbar mit dem Führungsstück 48a verbunden ist, bewegt das Führungsstück 48a bei einer Betätigung in Richtung des in eine Sacklochbohrung 76 des Führungsstücks 48a eintauchenden zweiten Kolbens 43a, wobei durch die Sacklochbohrung 76 und den Kolben 43a der Arbeitsraum 46a begrenzt ist. Die hydraulische Kopplereinheit 40a dient in diesem Fall nicht einer Wegübersetzung des Hubs des Piezoaktors bzw. des Aktors 35, sondern dem Ausgleich von thermischen Ausdehnungen, wie sie beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 100 bzw. der hydraulischen Kopplereinheit 40a auftreten.
  • In der 4 ist eine dritte hydraulische Kopplereinheit 40b dargestellt, die eine Abwandlung der ersten Kopplereinheit 40 ist. Im Unterschied zur Kopplereinheit 40 weist die Kopplereinheit 40b hülsenförmige Elemente 58b, 68b auf die über ihre gesamte axiale Länge einen konstanten Innen- und Außendurchmesser aufweisen. Zur Ausbildung der Ringspalte 62b, 65b und 75b findet jeweils ein gestufter Kolben 42b, 43b Verwendung, der zwei Abschnitte 80, 81 sowie 82, 83 mit unterschiedlich großen Außendurchmesser D80, D81 sowie d82, d83 aufweist.
  • Zuletzt ist in der 5 eine vierte hydraulische Kopplereinheit 40c dargestellt, die eine Abwandlung der zweiten Kopplereinheit 40a ist. Im Unterschied zur Kopplereinheit 40a weist die Kopplereinheit 40c ein hülsenförmiges Element 68c auf, das seine gesamte axiale Länge einen konstanten Innen- und Außendurchmesser aufweist. Zur Ausbildung des Ringspalts 75c weist das Führungsstück 48c eine gestufte Sacklochbohrung 76c mit zwei Abschnitten 84, 85 auf, wobei der Abschnitt 85 den größeren (Innen-) Durchmesser hat. Weiterhin findet ein gestufter Kolben 43c Verwendung, der auf der dem Arbeitsraum 46a zugewandten Seite einen größeren Außendurchmesser aufweist.
  • Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 100 sowie die hydraulische Kopplereinheit 40, 40a bis 40c können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
  • 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 102015226473 A1 [0002]
    • DE 10302863 B3 [0003]

Claims (12)

  1. Hydraulische Kopplereinheit (40; 40a; 40b; 40c), insbesondere für einen Kraftstoffinjektor (100), mit einem mit einem Fluid befüllbaren Arbeitsraum (46; 46a), der zumindest mittelbar von wenigstens einem Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) begrenzt ist, so dass durch den Druck im Arbeitsraum (46; 46a) eine translatorische Kraft auf den wenigstens einen längsverschiebbar zum Arbeitsraum (46; 46a) angeordneten Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) ausgeübt wird, wobei zwischen einer radialen Führung des wenigstens einen Kolbens (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) und dem wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) ein Leckagespalt (64, 74) ausgebildet ist, und mit einem in Wirkverbindung mit dem wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) angeordneten hülsenförmigen Element (58; 58b; 68; 68b; 68c), das in Richtung zum Arbeitsraum (46; 46a) einen Ringspalt (65; 65b, 75; 75b; 75c) begrenzt, der nur zum Arbeitsraum (46; 46a) hin offen ist, wobei das hülsenförmige Element (58; 58b; 68; 68b; 68c) den wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) radial umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (58; 58b; 68; 68b; 68c) ortsfest zum Arbeitsraum (46; 46a) angeordnet ist, dass der wenigstens eine Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) längsverschiebbar zum hülsenförmigen Element (58; 58b; 68; 68b; 68c) angeordnet ist, und dass das hülsenförmige Element (58; 58b; 68; 68b; 68c) auf der dem wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) radial zugewandten Seite die Führung für den wenigstens einen Kolben (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) ausbildet.
  2. Hydraulische Kopplereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (46; 46a) im Bereich eines Führungsstücks (48; 48a; 48c) ausgebildet ist, und dass das hülsenförmige Element (58; 58b; 68; 68b; 68c) mit dem Führungsstück (48; 48a; 48c) verschweißt ist, insbesondere über eine radial umlaufende Schweißnaht (61, 71).
  3. Hydraulische Kopplereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des hülsenförmigen Elements (58; 58b; 68; 68b; 68c) vom Material des Führungsstücks (48; 48a; 48c) unterschiedlich ist.
  4. Hydraulische Kopplereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des hülsenförmigen Elements (58; 58b; 68; 68b; 68c) vom Material des wenigstens einen Kolbens (42; 42b; 43; 43a; 43b; 43c) unterschiedlich ist.
  5. Hydraulische Kopplereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (58, 68) auf der dem Arbeitsraum (46; 46a) abgewandten Seite einen ersten, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt (59, 69) mit einem ersten Außendurchmesser und auf der dem Arbeitsraum zugewandten Seite einen zweiten, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt (60, 70) mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der erste Außendurchmesser größer als der zweite Außendurchmesser ist.
  6. Hydraulische Kopplereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (60, 70) auf der dem wenigstens einen Kolben (42, 43; 43a) zugewandten Seite den Ringspalt (65, 75) ausbildet.
  7. Hydraulische Kopplereinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des zweiten Abschnitts (60, 70) vorzugsweise zwischen 20% und 50% größer ist als die axiale Länge des ersten Abschnitts 59, 69).
  8. Hydraulische Kopplereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Element (58b, 68b; 68c) über seine gesamte axiale Länge einen konstanten Innendurchmesser und Außendurchmesser aufweist.
  9. Hydraulische Kopplereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Ringspalts (75b; 75c) wenigstens ein Kolben (42b; 43b; 43c) als gestufter Kolben (42b; 43b; 43c) mit unterschiedlichen Außendurchmessern (D80, D81, d82, d83) ausgebildet ist.
  10. Hydraulische Kopplereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Arbeitsraum (46) von gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein Kolben (42; 42b, 43; 43b) hineinragt, dass beide Kolben (42; 42b, 43; 43b) in Wirkverbindung mit jeweils einem hülsenförmigen Element (58; 58b, 68; 68b) angeordnet sind, und dass die Durchmesser (d; d82, d83, D; D80, D81) der beiden Kolben (42; 42b, 43; 43b) unterschiedlich groß sind.
  11. Hydraulische Kopplereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Arbeitsraum (46a) lediglich ein einziger Kolben (43a; 43c) eintaucht.
  12. Kraftstoffinjektor (100), mit einer Düsennadel (21) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (23) und einem elektrischen Aktor (35; 35a), der ein Steuerventil (30) öffnet und schließt, wobei ein Steuerraum (28), dessen Druck eine Schließkraft auf die Düsennadel (21) ausübt, über das Steuerventil (30) mit einem Niederdruckraum (37) verbindbar ist und das Steuerventil (30) ein bewegliches Steuerventilelement (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung vom elektrischen Aktor (35; 35a) auf das Steuerventilelement (33) über eine hydraulische Kopplereinheit (40; 40a; 40b; 40c) erfolgt, die nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
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DE10302863B3 (de) 2003-01-25 2004-09-16 Robert Bosch Gmbh Hydraulischer Koppler für Piezo-Injektoren mit verbesserter Befüllung
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10302863B3 (de) 2003-01-25 2004-09-16 Robert Bosch Gmbh Hydraulischer Koppler für Piezo-Injektoren mit verbesserter Befüllung
DE102015226473A1 (de) 2015-12-22 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Kopplereinheit und Kraftstoffeinspritzventil mit einer solchen

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