DE10202722A1 - Düsenspannmutter für Einspritzventil sowie Verfahren zur Herstellung der Düsenspannmutter - Google Patents

Abstract

Bekannt ist eine Düsenspannmutter für ein Einspritzventil mit zwei Abschnitten in Längsrichtung mit unterschiedlich großen freien Innendurchmessern (D1, D2), wobei in einem Übergangsbereich von dem ersten auf den zweiten Abschnitt ein Absatz eine Auflagefläche (9) bildet, die sich senkrecht zur Längsrichtung ringförmig erstreckt. Um eine Düsenspannmutter bereitzustellen, die eine große Auflagefläche bei kleiner Kerbwirkung realisiert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Düsenspannmutter aus einem Innenrohr (3) und einem Außenrohr (1) besteht, die die unterschiedlich großen Innendurchmesser (D1, D2) aufweisen, ineinander gesteckt und miteinander fest verbunden sind, und dass die Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres (3) gebildet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenspannmutter für ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Düsenspannmutter.
• Eine derartige Düsenspannmutter ist bekannt aus der DE 199 15 685 A1, wobei ein Einspritzventil für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Dieselmotors offenbart ist. Das Einspritzventil weist einen Düsenhalter und eine durch die Düsenspannmutter an diesem befestigte Einspritzdüse auf. Die Einspritzdüse ist gemeinsam mit dem Düsenhalter und der Düsenspannmutter in einer Aufnahmehülse gehalten, mit der das Einspritzventil im Dieselmotor befestigt wird. Problematisch ist, dass an dem ringförmigen Absatz im Übergangsbereich zwischen der Auflagefläche und der Seitenwand im Inneren der Düsenspannmutter im Belastungsfall eine Kerbwirkung auftritt; diese kann zur Rissbildung in der Düsenspannmutter führen. Deshalb ist zur Verringerung der auftretenden Kerbwirkung in diesem Bereich gemäß dem Stand der Technik ein relativ großer Radius vorgesehen. Nachteilig an diesem die Kerbwirkung verringernden großen Übergangsradius ist jedoch, dass die verbleibende plane Auflagefläche, die zum Vorspannen des Düsenkörpers der Einspritzdüse erforderlich ist, reduziert wird. Somit besteht bei einer gemäß Stand der Technik hergestellten Drehteil- Düsenspannmutter ein Zielkonflikt beim Realisieren einer gewünschten geringen Kerbwirkung zum einen und einer gewünschten großen Auflagefläche zum anderen. Entsprechendes gilt auch für eine als Fließpressteil hergestellte Düsenspannmutter, bei der die Auflagefläche nachgedreht wurde.
• Nachteilig bei der Herstellung der Düsenspannmutter als Drehteil ist weiterhin, dass die Mutter aus einem Vollstück heraus gedreht wird. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und das Zerspanvolumen relativ groß. Beim Kalt-Fließpressteil wird eine erste Rohform erstellt, die dann noch einmal nachgedreht wird. Dabei ist das Zerspanvolumen zwar deutlich geringer, man ist jedoch auf Materialien beschränkt, die als Kalt- Fließpressteil hergestellt werden können.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düsenspannmutter bereitzustellen, die eine große Auflagefläche bei kleiner Kerbwirkung realisiert.
• Erfindungsgemäß ist dies bei einer Düsenspannmutter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer gemäß dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 hergestellten Düsenspannmutter erreicht. Die zweiteilige Ausbildung der Düsenspannmutter mit der festen Verbindung eines Präzisionsstahlrohres mit einem insbesondere als einfaches Drehteil realisierten Anschlussteil für die Verwendung als Düsenspannmutter eröffnet die Möglichkeit der Verringerung der Kerbwirkung bei aufgebrachter Axialkraft und aufgebrachtem Torsionsmoment sowie der Vergrößerung der Auflagefläche des Düsenkörpers in fertigungstechnisch einfacher Weise.
• Zudem ist das sich ergebende Zerspanvolumen wegen dem einfachem Aufbau der Einzelkomponenten deutlich reduziert. Auch ist eine hohe Maßhaltigkeit bzgl. Form- und Lagetoleranzen aufgrund der Verwendung eines Präzisionsstahlrohres sichergestellt.
• Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Auflagefläche des Innenrohres im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres plan ausgebildet ist. Dadurch kann die Auflagefläche des Düsenspannmutter maximal gestaltet werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Klebe- oder Lötverbindung vorgesehen, um im Unterschied zur Schweißverbindung - infolge der dabei gebildeten stofflichen Verbindung - mögliche Kerbwirkungen zu minimieren.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
• Nachfolgend sind vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Düsenspannmutter im wesentlichen in Längsschnittdarstellungen gezeigt beschrieben.
• Gemäß dem ersten in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel besteht die Düsenspannmutter aus einem Präzisionsstahlrohr 1 mit einem ersten freien Innendurchmesser D1 und aus einem rohrförmigen Drehteil 3 mit einem kleineren zweiten freien Innendurchmesser D2. Das Drehteil 3 weist an seiner Außenwand einen ringförmig vorspringenden Wulst 5 auf, der als Anschlag für das Stahlrohr 1 dient. Weiterhin ist an der Außenwand des Drehteils 3 eine umlaufende Nut 7 für einen Lotring vorgesehen. Zur festen Verbindung der beiden Rohre 1, 3 zu der Düsenspannmutter wird das Lot in die ringförmige Nut 7 des Drehteils 3 als Ring eingelegt. Dann werden die beiden Rohre 1, 3 aufeinander gesteckt, die Düsenspannmutter wird erhitzt und das Lot schmilzt und kriecht aus der Nut 7 in den Zwischenraum zwischen dem Drehteil 3 und dem Stahlrohr 1. Vorteilhafter Weise sind die beiden Rohre dabei entsprechend einer Spielpassung dimensioniert. Der Wulst 5 ist derart angeordnet, dass ein ausreichend großer Auflage- bzw. Abstützbereich für das Rohr 1 auf der Außenwand des Drehteiles 3 vorgesehen ist. Die im Inneren des Stahlrohres 1 angeordnete Stirnfläche bildet eine Auflagefläche 9 der Düsenspannmutter. Die Auflagefläche 9 erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung der Rohre 1, 3. Sie ist exakt plan ausgebildet und bildet im Grenzbereich zur Innenwand des Stahlrohres 1 mit dieser ohne Übergangsradius einen rechten Winkel. Dadurch ist die Auflagefläche bei der durch ein zu montierendes Einspritzventil (nicht gezeigt) vorgegebenen Geometrie maximiert und die auftretende Kerbwirkung gering gehalten. Im Übergangsbereich der Auflagefläche 9 zum Innendurchmesser D2 ist eine kleine Fase zur Erleichterung der Montage der Einspritzdüse vorgesehen. Die Düsenspannmutter spannt nun in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise die Einspritzdüse gegen einen Körper des Einspritzventils (nicht gezeigt). Dabei liegt die Einspritzdüse auf der ringförmigen Auflagefläche 9 auf. Da sowohl der erste als auch der zweite Innendurchmesser D1, D2 für die jeweilige Einbausituation der Einspritzdüse festgelegt sind, ist der verbleibende Raum für die Gestaltung der Auflagefläche erfindungsgemäß optimal genutzt.
• Gemäß dem zweiten in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch eine Schweißverbindung bzw. eine Schweißnaht 11 miteinander fest verbunden. Die beiden Rohre weisen im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel eine Presspassung auf, wodurch verhindert ist, dass beim Schweißvorgang flüssiges Material in nicht gewünschte Bereiche der Düsenspannmutter fließen. Als Schweißverfahren wird bevorzugt das WIG(Wofram-Inert-Gas)-Schweißen eingesetzt. Dies ist ein bekanntes Schmelzschweißverfahren, bei dem ein Schmelzbad unter inerten Schutzgasen erzeugt wird.
• Gemäß dem dritten in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch eine Klebeverbindung miteinander fest verbunden. Eine Klebefuge 13 ist dabei möglichst groß gewählt, wobei der verwendete Kleber den verwendeten Materialien und den Einsatzanforderungen an die Spannmutter angepasst ausgewählt ist.
• Gemäß dem vierten in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch zumindest eine Lasernaht 15 miteinander fest verbunden. Die beiden in Fig. 5 gezeigten Lasernähte 15 sind dabei ausreichend weit von der Auflagefläche 9 beabstandet, um den beim Montieren und im Betrieb auftretenden Kräften standhalten zu können.
• Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bei jedem der vier Ausführungsbeispiele keine Kerbwirkung im Grenzbereich zwischen der Auflagefläche 9 des Drehteils 3 und dem Stahlrohr 1 auftritt, da erfindungsgemäß zwei getrennte Teile vorgesehen sind. Zudem kann die Flächenpressung reduziert werden, da die durch die Auflagefläche zur Verfügung stehende Fläche vergrößert wird, obwohl der Gesamtdurchmesser der Düsenspannmutter gleich groß bleibt. Es kann im Unterschied zum Stand der Technik auch der ringförmige Eckbereich im Übergang von der Auflagefläche 9 und der Innenwand des Stahlrohres 1 als Auflagefläche verwendet werden, da erfindungsgemäß ein 90°-Winkel ausgebildet ist.

Claims (7)

1. Düsenspannmutter für ein Einspritzventil mit zwei Abschnitten in Längsrichtung mit unterschiedlich großen freien Innendurchmessern (D1, D2), wobei in einem Übergangsbereich von dem ersten auf den zweiten Abschnitt ein Absatz eine Auflagefläche (9) bildet, die sich senkrecht zur Längsrichtung ringförmig erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenspannmutter aus einem Innenrohr (3) und einem Außenrohr (1) besteht, die die unterschiedlich großen Innendurchmesser (D1, D2) aufweisen, ineinander gesteckt und miteinander fest verbunden sind, und dass die Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres (3) gebildet ist.

2. Düsenspannmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr durch ein Präzisionsstahlrohr (1) gebildet ist.

3. Düsenspannmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr durch ein Drehteil (3) gebildet ist.

4. Düsenspannmutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am außenseitigen Umfang des Drehteiles (3) ein Anschlagabsatz (5) für das aufgesteckte Außenrohr (1) ausgebildet ist.

5. Düsenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (9) im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres (1) plan ausgebildet ist.

6. Düsenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (1, 3) durch Kleben oder Löten fest miteinander verbunden sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Düsenspannmutter für ein Einspritzventil, wobei die Düsenspannmutter aus einem Außenrohr (1) mit einem größeren ersten freien Innendurchmesser (D1) und einem Innenrohr (3) mit einem kleineren zweiten freien Innendurchmesser (D2) besteht, die zunächst ineinander gesteckt und anschließend fest miteinander verbunden werden, wobei eine Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres im Inneren der Düsenspannmutter gebildet wird.