DE19844743C1

DE19844743C1 - Kontaktzungenträger zur Abdichtung und Positionierung von Kontaktstiften

Info

Publication number: DE19844743C1
Application number: DE19844743A
Authority: DE
Inventors: Marcus Unruh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2018-09-30

Abstract

In einem Kontaktzungenträger zur Abdichtung und Positionierung von Kontaktstiften (2), der Bohrungen (4) für die Kontaktstifte (2) und Schweißlaschen (5) aufweist, die an den Bohrungen (4) so angeordnet sind, daß sie mit den Kontaktstiften (2) verschweißt werden können, ist am oberen Rand der Bohrung (4) eine Dichtlippe (6) derart exzentrisch angeordnet, daß der Mittelpunkt des Dichtlippendurchmessers in Richtung der Schweißlasche (5) aus der Mitte der Bohrung (4) verschoben ist und die radiale Dicke der Dichtlippe (6) im Bereich der Schweißlasche (5) gegen Null geht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktzungenträger zur Ab dichtung und Positionierung von Kontaktstiften, insbesondere von den Kontaktstiften eines Piezoaktors für das Einspritz ventil eines Verbrennungsmotors.

Für die Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend Hochdruck-Speichereinspritzsysteme verwen det. Solche Einspritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme (für Dieselmotoren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomoto ren) bekannt. Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraft stoff mit einer Hochdruckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern versorgt werden. Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Einspritzventile kann elektromagnetisch oder elektrisch erfolgen; im vorlie genden Fall werden dazu elektrische Piezoaktoren herangezo gen.

Der Piezoaktor wirkt dabei in der Regel auf ein Steuer- oder Servoventil ein, das hydraulisch den Druck steuert, der auf die Düsennadel des Einspritzventils ausgeübt wird. Die Düsennadel des Einspritzventils wird also vom Piezoaktor nicht direkt angesteuert, sondern indirekt über das Steuer- oder Servoventil.

Der elektrische Anschluß des Piezoaktors erfolgt dabei über einen Kontaktzungenträger aus Kunststoff, der derart auf die Kontaktstifte des Piezoaktors aufgeschoben wird, daß die in den Kontaktzungenträger fest eingesetzten Schweißlaschen mit den Kontaktstiften möglichst gut in Kontakt kommen. Es wird dabei eine enge Anlage der Kontaktstifte an den Schweiß laschen angestrebt, da die Kontaktstellen miteinander ver schweißt werden. Als Schweißtechniken kommen hierbei im Prin zip alle bekannten Verfahren, insbesondere Laserstrahl-, Lichtbogen- oder Widerstandsschweißen, in Frage.

Bei der Fertigung der einzelnen Bauteile treten unver meidlich Toleranzen auf. Wenn der Kontaktzungenträger mit größerem Spiel auf den Kontaktstiften sitzt, besteht jedoch die Gefahr, daß für den nachgeschalteten Fertigungsprozeß die Schweißverbindung zwischen dem Kontaktstift und der Schweiß lasche nicht prozeßsicher realisiert ist, insbesondere beim Einsatz eines Laserstrahl- oder eines Lichtbogenschweißver fahrens, und deshalb bei einer folgenden Kunststoffumsprit zung Kunststoffmasse in den vorhandenen Spalt eintritt.

Es wurde bisher auf zwei Wegen versucht, dieses Problem zu umgehen. Zum einen wurde unter Verzicht auf eine besondere Abdichtung ein möglichst eng toleriertes Spiel zwischen Kon taktstift und Bohrung des Kontaktzungenträgers angestrebt. Es kann aber so nicht die geforderte enge Anlage des Stiftes an der Schweißlasche für die Laserschweißung gewährleistet wer den. Auch ist die Dichtheit gegen eindringenden Kunststoff bei einer folgenden Umspritzung nicht immer gegeben.

Zum anderen wurde zur Verbesserung der Abdichtung gegen eindringenden Kunststoff im oberen Bereich der Bohrungen im Kontaktzungenträger eine zentrisch zur Bohrung umlaufende Dichtlippe vorgesehen. Die Anlage der Dichtlippe am Kontakt stift sichert dabei zwar eine gute Abdichtung, allerdings entsteht dabei auch ein nicht verhinderbarer Abstand zwischen Kontaktstift und Schweißlasche. Eine direkte Anlage des Kon taktstiftes an der Schweißlasche ist also mit dieser Anord nung nicht möglich.

Aus der DE 91 11 565 U1 ist ein Kontaktträger zur Ab dichtung und Positionierung von elektrischen Leitungen be kannt, der einen Schweißabschnitt aufweist, der so angeordnet ist, daß er mit den elektrischen Leitungen verschweißt werden kann, und bei dem ein Dichtring vorgesehen ist.

Aus der DE 34 38 128 C2 ist weiter ein Kontaktträger be kannt, der Bohrungen sowie Laschen zur Kontaktierung elektri scher Anschlüsse aufweist.

Aufgabe der vorlegenden Erfindung ist es deshalb, einen Kontaktzungenträger zu schaffen, bei dem sowohl eine ausrei chende Abdichtung gegen eindringenden Kunststoff als auch ei ne direkte Anlage des Kontaktstiftes an der Schweißlasche möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentan spruch 1 genannten Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungs formen der Erfindung sind im Unteranspruch angegeben.

Der erfindungsgemäße Kontaktzungenträger zeichnet sich dadurch aus, daß am oberen Ende der Bohrung für den Kontakt stift eine exzentrische Dichtlippe an dem aus Kunststoff be stehenden Kontaktzungenträger angeformt ist.

Diese exzentrische Dichtlippe sorgt einerseits durch ei ne elastische Anlage am Kontaktstift zuverlässig für eine Ab dichtung zwischen Kontaktstift und Kontaktzungenträger. Gleichzeitig sichert die Dichtlippe durch ihre exzentrische, zur Schweißlasche hin verschobene Geometrie, daß der Kontakt stift unabhängig von den Fertigungstoleranzen an der Schweiß lasche positioniert und an diese angedrückt wird. Die exzen trische Dichtlippe bewirkt demnach eine zwangsgeführte direk te Anlage des Kontaktstiftes an der Schweißlasche.

Der erfindungsgemäße Kontaktzungenträger hat somit den Vorteil, durch die neue Geometrie der nicht zentrisch umlau fenden, sondern tangential an der Schweißlasche verschwinden den Dichtlippe die gegenläufigen Forderungen nach Dichtigkeit und Anlage an der Schweißlasche gleichzeitig zu erfüllen. Die Rückverformungskraft der exzentrischen Dichtlippe wird dabei auch dazu genutzt, am Kontaktstift eine radiale Andruckkraft gegen die Schweißlasche zu erzeugen. Durch eine geeignete geometrische Ausformung der Dichtlippe kann unter Berücksich tigung der Eigenschaften des verwendeten Kunststoffs diese Kraft entsprechend den jeweiligen Anforderungen variiert wer den.

Mit dem erfindungsgemäßen Kontaktzungenträger ist damit ein Toleranzausgleich der durch den Fertigungsprozeß nicht zu verhindernden radialen Toleranzen zwischen den Kontaktstift positionen, den Bohrungspositionen und den Positionen der Schweißlasche derart möglich, daß trotz dieser Toleranzen der Kontaktstift immer ausreichend an der Schweißlasche zur Anla ge kommt. Gleichzeitig ist eine zuverlässige Abdichtung gegen eindringenden Kunststoff gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch einen Kontaktzungenträger;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch den Kontaktzun genträger der Fig. 1 im Bereich einer Bohrung für einen Kon taktstift; und

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Bohrung für einen Kontakt stift.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch einen Kontaktzungen träger 1 zum Aufsetzen auf die Kontaktstifte 2 eines Piezoak tors (nicht gezeigt) für das Kraftstoff-Einspritzventil eines Verbrennungsmotors. Der Kontaktzungenträger 1 besteht aus ei nem elektrisch isolierenden Kunststoff, in den metallische Kontaktzungen 3 eingegossen sind. Die äußeren freien Enden der Kontaktzungen 3 stehen seitlich ab, sie dienen zum Auf schieben der Steckkontakte von äußeren Zuleitungen.

Der Kontaktzungenträger 1 weist durchgehende Bohrungen 4 auf, die einen solchen Abstand und einen solchen Durchmesser haben, daß sich der Kontaktzungenträger 1 auf die Kontakt stifte 2 des Piezoaktors schieben läßt. Wie insbesondere in der Fig. 2 zu sehen ist, sind die Kontaktzungen 3 im Kontakt zungenträger 1 bis an die Bohrungen 4 geführt und dort derart unter einem im wesentlichen rechten Winkel abgewinkelt, daß Schweißlaschen 5 entstehen, die über die Oberseite des Kon taktzungenträgers 1 hinausragen. Die zur Bohrung 4 zeigende Seite der Schweißlaschen 5 liegt tangential an der Bohrung 4 an, das heißt die zur Bohrung 4 zeigende Seite der Schweißla sche 5 verläuft bündig zur Innenwand der Bohrung 4.

Wenn der Kontaktzungenträger 1 auf die Kontaktstifte 2 des Piezoaktors aufgeschoben ist, werden die vorstehenden Schweißlaschen 5 mittels eines der bekannten Schweißverfah ren, z. B. Laserstrahl-, Lichtbogen- oder Widerstandsschwei ßen, fest mit den Kontaktstiften 2 verbunden.

Für diese Verschweißung ist es erforderlich, daß die Kontaktstifte 2 eng an den Schweißlaschen 5 anliegen. Ande rerseits machen es jedoch die Herstellungstoleranzen für den Abstand und den Durchmesser der Kontaktstifte 2 sowie für den Abstand und Durchmesser der Bohrungen 4 erforderlich, die Bohrungen 4 so anzuordnen und auszuführen, daß die Kontakt stifte 2 mit einem gewissen Spiel oder Zwischenraum in die Bohrungen passen.

Dieses Spiel verhindert jedoch nicht nur die erforderli che enge Anlage des Kontaktstiftes 2 an der Schweißlasche 5, sondern es kann auch beim späteren Umspritzen des Bauteiles der dabei verwendete Kunststoff in den vorhandenen Spalt ein dringen.

Der obere Rand der Bohrung 4 ist daher so ausgebildet, daß sich eine elastische Dichtlippe 6 ergibt. Die Form der Dichtlippe 6 bewirkt in Verbindung mit den Eigenschaften des verwendeten Kunststoffs, daß sich die Dichtlippe bei und nach der Montage an den Kontaktstiften 2 elastisch verformt. Die Dichtlippe 6 wird dabei so bemessen, daß die Dichtlippe 6 im wesentlichen im gesamten Toleranzbereich unter einer elasti schen Verformung am Kontaktstift 2 anliegt. Der Innendurch messer der Dichtlippe 6 ist mit anderen Worten geeignet klei ner als der kleinstmögliche Außendurchmesser des Kontaktstif tes 2, und es werden bei der Bemessung der Dichtlippe 6 auch die möglichen Achsversätze der Kontaktstifte 2 und der Boh rungen 4 berücksichtigt.

Die Dichtlippe 6 weist im vorliegenden Fall die Beson derheit auf, daß sie nicht, wie übliche Dichtlippen, bezüg lich des Umfangs der Bohrung radialsymmetrisch geformt ist, sondern sie ist bezüglich der Achse A der Bohrung 4 exzen trisch ausgestaltet, derart, daß die radiale Dicke der Dicht lippe 6 bzw. der radiale Abstand des Innenrandes der Dicht lippe 6 von der Innenwand der Bohrung 4 im Bereich der Schweißlasche 5 tangential gegen Null geht und auf der der Schweißlasche 5 gegenüberliegenden Seite der Bohrung 4 maxi mal ist. Der Mittelpunkt des inneren Dichtlippendurchmessers ist somit in Richtung der Schweißlasche aus der Mitte der Bohrung 4 verschoben, und zwar um einen Betrag, der etwa gleich der radialen Dicke der Dichtlippe 6 ist.

Die exzentrische Dichtlippe 6 wird vorzugsweise am obe ren Rand der Bohrung 4 oder im oberen Bereich der Bohrung 4 an dem aus Kunststoff bestehenden Kontaktzungenträger 1 ange spritzt, das heißt das Spritzgußwerkzeug für den Kontaktzun genträger 1 wird so gestaltet, daß sich in der Bohrung 4 die Dichtlippe 6 ergibt. Die Querschnittsform der Dichtlippe 6 bewirkt zusammen mit den Eigenschaften des verwendeten Kunst stoffs die Möglichkeit der elastischen Verformung der Dicht lippe 6 an einem eingesetzten Kontaktstift 2.

Die Querschnittsform der Dichtlippe 6 wird insbesondere so gewählt, daß eine ausreichende elastische Verformung am Kontaktstift 2 mit einer Rückstell- oder Anlagekraft erreicht wird, die sowohl eine gute Abdichtung sichert als auch den Kontaktstift 2 durch die Exzentrizität der Dichtlippe 6 ge eignet an die Schweißlasche 5 drückt. Je nach Größe und er forderlicher Verformung der Dichtlippe 6 sind außer der in der Fig. 2 beispielhaft gezeigten Querschnittsform auch ande re Formen möglich, etwa ein einfaches radiales Dreieckprofil, ein radiales Flanschprofil und dergleichen. Das Material des Kontaktzungenträgers, aus dem die Dichtlippe 6 geformt wird, spielt bei der Wahl der Querschnittsform natürlich ebenfalls eine Rolle.

Claims

1. Kontaktzungenträger zur Abdichtung und Positionierung von Kontaktstiften (2), mit Bohrungen (4) im Kontaktzungen träger (1) für die Kontaktstifte (2) und mit Schweißlaschen (5), die angrenzend an die Bohrungen (4) so angeordnet sind, daß sie mit den Kontaktstiften (2) verschweißt werden können, sowie mit einer Dichtlippe (6) an der Bohrung (4), die ab dichtend am Kontaktstift (2) zur Anlage kommen kann, wobei die Dichtlippe (6) bezüglich der Bohrung (4) exzentrisch der art angeordnet ist, daß der Mittelpunkt des Dichtlippendurch messers in Richtung der Schweißlasche (5) aus der Mitte der Bohrung (4) verschoben ist und die radiale Dicke der Dicht lippe (6) im Bereich der Schweißlasche (5) gegen Null geht.

2. Kontaktzungenträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtlippe (6) aus dem Material des Kon taktzungenträgers (1) am oberen Rand der Bohrung (4) ange formt ist.