DE10336096A1 - Elastic element for enclosure of hydraulic coupler and/or actuator module of fuel injection valve, consists of a coil spring and an elastomer cover, with coil spring being tensioned between two connection parts - Google Patents

Elastic element for enclosure of hydraulic coupler and/or actuator module of fuel injection valve, consists of a coil spring and an elastomer cover, with coil spring being tensioned between two connection parts Download PDF

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Abstract

The elastic element (7) consists of a coil spring (8) and an elastomer cover (9). The coil spring is tensioned between two connection parts. The elastomer cover is sealingly connected to the connection parts, preferably by means of vulcanizing.

Description

Die Erfindung geht aus von einem elastischen Element nach der Gattung des Hauptanspruchs.The The invention is based on an elastic element of the type of the main claim.

Elastische Elemente in Form von Faltenbälgen kommen in Ventilen in verschiedenen Baugruppen zur Anwendung. Beispielsweise werden piezoelektrische Aktoren von Brennstoffeinspritzventilen in Faltenbälgen gekapselt, um einerseits eine Abdichtung des empfindlichen Aktors gegen den aggressiven Brennstoff und andererseits eine Temperaturkompensation der Längenveränderungen der einzelnen Bauteile während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils zu ermöglichen. Auch hydraulische Koppler in Brennstoffeinspritzventilen werden mit Faltenbälgen versehen.elastic Elements in the form of bellows are used in valves in various assemblies. For example become piezoelectric actuators of fuel injection valves in bellows encapsulated, on the one hand a seal of the sensitive actuator against the aggressive fuel and on the other hand, a temperature compensation the length changes the individual components during allow the operation of the fuel injection valve. Also be hydraulic couplers in fuel injectors with bellows Mistake.

Beispielsweise ist aus der DE 41 01 860 A1 ein Faltenbalg für ein Ventil bekannt, welcher das Ventilgehäuse überbrückt, die Ventilstange umschließt und einerseits am Schließglied und andererseits direkt am Ventilgehäuse befestigt ist. Die axiale Bewegung der Ventilstange ist durch eine Hubbegrenzung begrenzt, so daß die Dehnung des Faltenbalges ebenfalls in Dehnungsrichtung begrenzt ist.For example, is from the DE 41 01 860 A1 a bellows for a valve known, which bridges the valve housing, the valve rod encloses and is attached on the one hand to the closing member and on the other hand directly to the valve housing. The axial movement of the valve rod is limited by a stroke limitation, so that the expansion of the bellows is also limited in the direction of expansion.

Nachteilig bei bekannten Faltenbälgen ist insbesondere, daß die gewöhnlich auftretenden gegenläufigen Belastungskomponenten Hub und Druck problematisch zu handhaben sind, da der Faltenbalg auf Druck beispielsweise durch vorbeiströmenden Brennstoff steif und auf Hub weich reagieren soll. Dies ist meist nicht gleichzeitig zu erreichen. Bei sehr kleinen Bauräumen, wie häufig in Brennstoffeinspritzventilen anzutreffen, ist die Herstellung besonders aufwendig und damit teuer.adversely in known bellows is in particular that the usually occurring opposing Load components Hub and pressure are problematic to handle, because the bellows on pressure, for example, by passing fuel stiff and soft on hub. This is usually not simultaneous to reach. For very small spaces, as common in fuel injectors encountered, the production is particularly complex and therefore expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße elastische Element mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß statt eines einstückigen wellrohrförmigen Faltenbalgs eine Kombination aus einer Spiralfeder und einer Elastomerhülle verwendet wird. Dies hat den Vorteil, daß die Elastomerhülle weich auf die axiale Hubbewegung und die Spiralfeder steif auf radialen Druck reagieren kann.The elastic according to the invention Element having the characterizing features of the main claim has In contrast, the advantage that instead a one-piece well tubular Bellows used a combination of a coil spring and an elastomer shell becomes. This has the advantage that the elastomer sleeve soft on the axial lifting movement and the spiral spring stiff on radial Pressure can react.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen elastischen Elements möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments of the specified in the main claim elastic element possible.

Vorteilhafterweise ist die Spiralfeder zwischen zwei Anschlußstücken eingespannt und leicht vorgespannt.advantageously, the coil spring is clamped between two connectors and slightly biased.

Von Vorteil ist außerdem, daß die Elastomerhülle mit den Anschlußstücken in einfacher Weise beispielsweise durch vulkanisieren verbunden ist.From Another advantage is that the elastomer sleeve with the fittings in simple manner, for example by vulcanization is connected.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Elastomerhülle je nach Richtung der radialen Druckbelastung innerhalb oder außerhalb der Spiralfeder angeordnet sein kann.Farther is an advantage that the elastomer sleeve depending on the direction of the radial pressure load inside or outside the coil spring can be arranged.

Außerdem kann das elastische Element vorteilhafterweise einstückig ausgebildet sein, dergestalt, daß die Spiralfeder oder auch die Spiralfeder und die Anschlußsstücke mit dem Elastomer umspritzt und dadurch einstückig ausgebildet sind.In addition, can the elastic element advantageously be integrally formed, in such a way, that the Spiral spring or the coil spring and the connecting pieces with the molded elastomer and thereby formed in one piece.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment the invention is shown in simplified form in the drawing and in the following description explained. Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch ein Beispiel eines Faltenbalgs gemäß dem Stand der Technik, und 1 a schematic section through an example of a bellows according to the prior art, and

2 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten elastischen Elements. 2 a schematic section through an embodiment of an inventively designed elastic element.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.following is an embodiment of Invention described by way of example with reference to the drawings. Matching Components are in all figures with matching reference numerals Mistake.

Ein in 1 dargestelltes Beispiel eines Faltenbalgs 1 gemäß dem Stand der Technik stellt einen Faltenbalg 1 dar, welcher als Temperaturausgleichselement in einem hydraulischen Koppler eines Brennstoffeinspritzventils zum Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingesetzt sein kann. Derartige Faltenbälge 1 sind wellrohrförmig ausgeführt und weisen mehrere vorkragende Wülste 2 auf, deren Flanken 3 senkrecht zu einer axialen Richtung verlaufen, welche durch den Pfeil 4 gekennzeichnet ist und parallel zu einer Symmetrieachse 5 des Faltenbalgs 1 verläuft. Die Wülste 2 sorgen für die Elastizität des Faltenbalgs 1. Der Faltenbalg 1 kann dadurch in einer axialen Richtung gedehnt oder gestaucht werden. Dies ist wichtig, um beispielsweise eine Temperaturkompensation zu ermöglichen. Auch Faltenbälge 1, welche zur Umhüllung von Aktoren für Brennstoffeinspritzventile verwendet werden, müssen axial elastisch sein, um an der Hubbewegung, welche ebenfalls in Richtung des Pfeils 4 verläuft, teilnehmen zu können.An in 1 illustrated example of a bellows 1 According to the prior art provides a bellows 1 which can be used as a temperature compensation element in a hydraulic coupler of a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. Such bellows 1 are corrugated pipe-shaped and have several protruding beads 2 on, whose flanks 3 perpendicular to an axial direction, which by the arrow 4 is characterized and parallel to an axis of symmetry 5 the bellows 1 runs. The beads 2 ensure the elasticity of the bellows 1 , The bellows 1 can thereby be stretched or compressed in an axial direction. This is important, for example, a Temperaturkompen to enable sation. Also bellows 1 , which are used to envelope actuators for fuel injection valves, must be axially elastic to the lifting movement, which also in the direction of the arrow 4 is going to be able to participate.

Von Nachteil ist bei dem in 1 dargestellten Faltenbalg 1 insbesondere, daß radial wirkende Kräfte, beispielsweise Druckkräfte durch ein Hydraulikmedium eines in dem Faltenbalg 1 enthaltenen Kopplers oder auch außen anliegender Druck durch vorbeiströmenden Brennstoff, welcher in Richtung der Pfeile 6 wirkt, zu einer Verformung des Faltenbalgs 1 führen können. Nachfolgend können Fehlfunktionen durch Belastungsrisse oder Verklemmen durch Ein- oder Auswandern auftreten.The disadvantage is in the in 1 illustrated bellows 1 in particular, that radially acting forces, for example pressure forces by a hydraulic medium in the bellows 1 contained coupler or externally applied pressure by passing fuel, which in the direction of the arrows 6 acts, to a deformation of the bellows 1 being able to lead. Subsequently, malfunctions can occur due to stress cracks or jamming due to migration or emigration.

Demgegenüber ist das erfindungsgemäß ausgestaltete elastische Element 7 gemäß 2 mehrteilig aus einer Spiralfeder 8, einer Elastomerhülle 9 und zwei Anschlußteilen 10 gebildet. Die Spiralfeder 8 ist dabei zwischen den Anschlußteilen 10 vorgespannt und wird mit diesen durch die Elastomerhülle 9 umhüllt. Die Elastomerhülle 9 ist dabei an einer radial äußeren Seite 11 der Spiralfeder 8 angeordnet. Für einen von innen druckbelasteten Anwendungsfall wäre es ebenfalls denkbar, die Elastomerhülle 9 an einer radial inneren Seite 12 der Spiralfeder 8 anzuordnen. Die Dehnung und Stauchung des elastischen Elements 7 in axialer Richtung des Pfeils 3 ist in einfacher Weise möglich, während das elastische Element 7 in radialer Richtung der Pfeile 6 eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.In contrast, the inventively designed elastic element 7 according to 2 in several parts from a spiral spring 8th , an elastomeric shell 9 and two connection parts 10 educated. The spiral spring 8th is between the connection parts 10 preloaded and is with these by the elastomeric shell 9 envelops. The elastomer shell 9 is on a radially outer side 11 the spiral spring 8th arranged. For a pressure-loaded from the inside application, it would also be conceivable, the elastomeric shell 9 on a radially inner side 12 the spiral spring 8th to arrange. The stretching and compression of the elastic element 7 in the axial direction of the arrow 3 is easily possible while the elastic element 7 in the radial direction of the arrows 6 has a high bending stiffness.

Die Elastomerhülle 9 übernimmt zudem die Abdichtung des von dem elastischen Element 7 umschlossenen Raums, beispielsweise des Koppler- oder Aktorraums. Die Verbindung zwischen der Elastomerhülle 9 und den Anschlußteilen 10 kann dabei beispielsweise mittels Vulkanisierens erfolgen. Bei Druckbelastung in Richtung der Pfeile 6 legt sich die Elastomerhülle 9 an die Spiralfeder 8 an, ohne jedoch Gefahr zu laufen, in dieser eingeklemmt zu werden.The elastomer shell 9 also takes over the sealing of the elastic element 7 enclosed space, such as the coupler or actuator space. The connection between the elastomer shell 9 and the connecting parts 10 can be done for example by means of vulcanization. When pressure is applied in the direction of the arrows 6 puts the elastomer shell 9 to the coil spring 8th without, however, running the risk of being trapped in it.

Zwar ist die Herstellung des elastischen Elements 7 bedingt durch die Verwendung mehrerer einzelner Bauteile etwas aufwendiger, jedoch immer noch günstiger als die Herstellung eines hochfesten Faltenbalgs 1. Die einzelnen Bauteile wie z. B. die Spiralfeder 8 sind einfach herstellbar und schnell und einfach zusammensetzbar.Although the production of the elastic element 7 due to the use of several individual components a little more expensive, but still cheaper than the production of a high-strength bellows 1 , The individual components such. B. the coil spring 8th are easy to produce and quick and easy to assemble.

Ebenso ist denkbar, die Montage zu vereinfachen, indem die Spiralfeder 8 oder auch die Spiralfeder 8 und die Anschlußteile 10 mit dem Elastomer umspritzt sind. Dadurch ist eine einfachere Montage möglich. Die Herstellung ist in einfacher Weise durch Spritzguß möglich.It is also conceivable to simplify the assembly by the coil spring 8th or the coil spring 8th and the connecting parts 10 are encapsulated with the elastomer. This makes a simpler installation possible. The preparation is possible in a simple manner by injection molding.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z. B. auch zur Anbindung eines Brennstoffeinspritzventils an eine Brennstoffverteilerleitung geeignet. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Merkmale möglich.The Invention is not limited to the illustrated embodiment and z. B. also for connecting a fuel injection valve to a fuel distribution line suitable. In particular, any combinations of the various features possible.

Claims (10)

Elastisches Element (7), insbesondere zur elastischen Kapselung eines hydraulischen Kopplers und/oder eines Aktormoduls eines Brennstoffeinspritzventils bzw. zur elastischen Verbindung eines Brennstoffeinspritzventils an einer Brennstoffverteilerleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (7) aus einer Spiralfeder (8) und einer Elastomerhülle (9) zusammengesetzt ist.Elastic element ( 7 ), in particular for the elastic encapsulation of a hydraulic coupler and / or an actuator module of a fuel injection valve or for the elastic connection of a fuel injection valve to a fuel distributor line, characterized in that the elastic element ( 7 ) from a spiral spring ( 8th ) and an elastomer shell ( 9 ) is composed. Elastisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (8) zwischen zwei Anschlußteilen (10) eingespannt ist.Elastic element according to claim 1, characterized in that the spiral spring ( 8th ) between two connecting parts ( 10 ) is clamped. Elastisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerhülle (9) mit den Anschlußteilen (10) dichtend verbunden ist.Elastic element according to claim 2, characterized in that the elastomeric sheath ( 9 ) with the connecting parts ( 10 ) is sealingly connected. Elastisches Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerhülle (9) mittels Vulkanisieren mit den Anschlußteilen (10) verbunden ist.Elastic element according to claim 3, characterized in that the elastomeric sheath ( 9 ) by vulcanizing with the connecting parts ( 10 ) connected is. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerhülle (9) an einer radial äußeren Seite (11) der Spiralfeder (8) angeordnet ist.Elastic element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elastomeric sheath ( 9 ) on a radially outer side ( 11 ) of the spiral spring ( 8th ) is arranged. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerhülle (9) an einer radial inneren Seite (12) der Spiralfeder (8) angeordnet ist.Elastic element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elastomeric sheath ( 9 ) on a radially inner side ( 12 ) of the spiral spring ( 8th ) is arranged. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (7) in einer axialen Richtung parallel zu einer Längsachse (4) des elastischen Elements (7) biegeweich ist.Elastic element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the elastic element ( 7 ) in an axial direction parallel to a longitudinal axis ( 4 ) of the elastic element ( 7 ) is bend soft. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (7) in einer radialen Richtung senkrecht zu einer Längsachse (4) des elastischen Elements (7) biegesteif ist.Elastic element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the elastic element ( 7 ) in a radial direction perpendicular to a longitudinal axis ( 4 ) of the elastic element ( 7 ) is rigid. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (8) mit der Elastomerhülle (9) einstückig durch Umspritzen ausgebildet ist.Elastic element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the spiral spring ( 8th ) with the elastomer shell ( 9 ) is integrally formed by encapsulation. Elastisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (8) und die Anschlußteile (10) mit der Elastomerhülle (9) einstückig durch Umspritzen ausgebildet sind.Elastic element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the spiral spring ( 8th ) and the connecting parts ( 10 ) with the Elasto cover ( 9 ) are integrally formed by encapsulation.
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