DE19949627A1

DE19949627A1 - Fuel injection valve with retainer collar has compensation element between collar and clamp arm, to transfer clamp force to coallr

Info

Publication number: DE19949627A1
Application number: DE1999149627
Authority: DE
Inventors: Guenter Lewentz; Andreas Voigt; Wilhelm Frank
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-04-26

Abstract

The valve has a housing with a retainer collar to clamp it via an arm into the injection aperture of a cylinder head. A compensation element (7) engages on the retainer collar (5). This has a support surface (8) facing the clamp arm (6), so that the clamp force of the arm is transmitted to the collar via the compensation element. The element has a second support surface (10), which is pressed against a retainer surface (9) on the collar, so that the compensation element engages on the surface near the valve housing (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Halte bund zum Einspannen in einen Zylinderkopf entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an injection valve with a stop for clamping in a cylinder head according to the Preamble of claim 1.

Im Stand der Technik sind Einspritzventile mit einem Halte bund bekannt, der senkrecht zur Längsrichtung des Einspritz ventils angeordnet ist. Zum Einspannen des Einspritzventils wird ein Spannarm direkt auf den Haltebund aufgelegt. Der Spannarm drückt über den Haltebund das Einspritzventil in ei ne Einspritzöffnung des Zylinderkopfes. Dabei wirkt die Spannkraft des Spannarms direkt auf den Haltebund, wodurch eine hohe Spannung im Übergangsbereich zwischen dem Ventilge häuse und dem Haltebund erzeugt wird. Für eine entsprechende Festigkeit ist ein großer Radius im Übergangsbereich zwischen dem Ventilgehäuse und dem Haltebund erforderlich. Als Folge des großen Radius ist der Spannarm relativ weit vom Ventilge häuse beabstandet, so daß ein hohes Drehmoment und hohe Span nungen im Haltebund erzeugt werden.In the prior art, injectors have a stop Bund known, the perpendicular to the longitudinal direction of the injection valve is arranged. For clamping the injection valve a tension arm is placed directly on the retaining collar. The The clamping arm presses the injection valve into the egg via the retaining collar ne injection opening of the cylinder head. It works Clamping force of the clamping arm directly on the retaining collar, which a high voltage in the transition area between the Ventilge housing and the retaining collar is generated. For a corresponding one Strength is a large radius in the transition area between the valve housing and the retaining collar. As a result of the large radius, the clamping arm is relatively far from the Ventilge housing spaced so that high torque and high span can be generated in the retaining collar.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, ein schmal bauendes Einspritzventil mit optimierter Haltebundgeometrie bereitzu stellen, bei dem die durch das Einspannen in den Zylinderkopf erzeugten Spannungen reduziert sind.The object of the invention is to have a slim design Injector valve with optimized retaining collar geometry ready in which the by clamping in the cylinder head generated voltages are reduced.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patent anspruchs 1 gelöst. Ein Vorteil der Erfindung beruht darin, daß zwischen dem Spannarm und dem Haltebund ein Ausgleichs element angeordnet ist. Das Ausgleichselement ermöglicht eine verbesserte Einleitung der Spannkraft, die durch den Spannarm auf den Haltebund ausgeübt wird.The object of the invention is achieved by the features of the patent claim 1 solved. An advantage of the invention resides in that a compensation between the tension arm and the retaining collar element is arranged. The compensating element enables one improved initiation of the clamping force by the clamping arm is exercised on the tether.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous training and improvements are in the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er läutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures purifies.

Es zeigt Fig. 1 ein Einspritzventil undIt shows Fig. 1, an injection valve and

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Ausgleichselemen tes. Fig. 2 shows another embodiment of a compensation element.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Einspritzventil 1 mit einem Ven tilgehäuse 2, das mit einem Ventilkopf 3 abgeschlossen ist. Im Ventilgehäuse 2 ist ein Ventilkörper 16 und ein Düsenkör per 4 eingebracht. Der Düsenkörper 4 liegt an einer Boden platte 17 des Ventilgehäuses 2 an. Im oberen Bereich des Ven tilgehäuses 2 ist ein ringförmig umlaufender Haltebund 5 aus gebildet. Der Haltebund 5 ist radial nach außen vom Ventilge häuse 2 weg gerichtet. In Längsrichtung des Einspritzventils 1 gesehen geht eine obere Außenfläche 18 des Einspritzventils 1 in einem ersten Übergangsbereich 19 mit einem Rundungsradi us R radial nach außen in eine Haltefläche 9 über, die auf der Oberseite des Haltebundes 5 angeordnet ist. Der Haltebund 5 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet und vorzugsweise einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet. Die Halteflä che 9 stellt im Querschnitt eine nach außen gerichtete und in Richtung auf die Bodenplatte 17 nach außen abfallende Aufla geschulter dar. Die Haltefläche 9 ist in einem Winkel β < 90° in Bezug auf die Mittensymmetrieachse M des Einspritzventils 1 angeordnet. Das Ventilgehäuse 2 und der Haltebund 5 sind rotationssymmetrisch zur Mittensymmetrieachse M ausgebildet. Fig. 1 shows schematically an injection valve 1 with a Ven valve housing 2 , which is completed with a valve head 3 . In the valve housing 2 , a valve body 16 and a nozzle body are introduced by 4 . The nozzle body 4 lies on a bottom plate 17 of the valve housing 2 . In the upper region of the Ven tilgehäuses 2 an annular circumferential retaining collar 5 is formed. The retaining collar 5 is directed radially outward from the Ventilge housing 2 . Seen in the longitudinal direction of the injection valve 1 , an upper outer surface 18 of the injection valve 1 merges radially outward in a first transition region 19 with a radius of curvature R into a holding surface 9 which is arranged on the upper side of the holding collar 5 . The retaining collar 5 is essentially ring-shaped and is preferably formed in one piece with the valve housing 2 . The holding surface 9 represents a cross-section of an outwardly directed and sloping bearing in the direction of the base plate 17. The holding surface 9 is arranged at an angle β <90 ° with respect to the central axis of symmetry M of the injection valve 1 . The valve housing 2 and the retaining collar 5 are rotationally symmetrical with respect to the center symmetry axis M.

Auf dem Haltebund 5 ist ein vorzugsweise ringförmiges Aus gleichselement 7 auf die Haltefläche 9 aufgelegt. Das Aus gleichselement 7 weist eine erste Auflagefläche 8 auf, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Mittensymmetrieachse M an geordnet ist. Zudem weist das Ausgleichselement 7 eine zweite Auflagefläche 10 auf, die der Haltefläche 9 zugeordnet ist. Die zweite Auflagefläche 10 ist in einem größeren Winkel als die Haltefläche 9 zur Mittensymmetrieachse M geneigt angeord net, so daß zwischen der zweiten Auflagefläche 10 und der Haltefläche 9 ein Differenzwinkel α ausgebildet ist. Der In nendurchmesser des ringförmigen Ausgleichselementes 7 ist et was größer ausgebildet als der Außendurchmesser des Ventilge häuses 2 im ersten Übergangsbereich 19. Das Ausgleichselement 7 geht von der zweiten Auflagefläche 10 in einem zweiten Übergangsbereich 20, die als Innenfläche ausgebildet ist, zur ersten Auflagefläche 8 über. Vorzugsweise ist der zweite Übergangsbereich 20 symmetrisch zum ersten Übergangsbereich 19 mit einem entsprechenden Radius R ausgebildet. Die zweite Auflagefläche 10 geht über ein vorzugsweise ringförmig umlau fende Kantenfläche 21 in den zweiten Übergangsbereich 20 über. In einer einfachen Ausführungsform ist der zweite Über gangsbereich 20 als Kegelmantelfläche ausgebildet. Die Kan tenfläche 21 ist vorzugsweise so nahe wie möglich in radialer Richtung am Einspritzventil 2 angeordnet. Die Kantenfläche 21 ermöglicht eine definierte Einleitung der Spannkraft in den Haltebund 5. Je näher die Einleitung am Ventilgehäuse 2 er folgt, desto geringer ist das Drehmoment, das durch die Ein leitung der Spannkraft am Haltebund 5 erzeugt wird. Die um laufende Ringform der Kantenfläche 21 ermöglicht zudem eine gleichmäßige Verteilung der Spannkraft über die Ringform des Haltebundes 5.On the retaining collar 5 , a preferably annular compensation element 7 is placed on the holding surface 9 . From the same element 7 has a first bearing surface 8 , which is arranged substantially at right angles to the center axis of symmetry M. In addition, the compensating element 7 has a second contact surface 10 , which is assigned to the holding surface 9 . The second bearing surface 10 is inclined at a larger angle than the holding surface 9 to the central axis of symmetry M, so that a difference angle α is formed between the second bearing surface 10 and the holding surface 9 . The inner diameter of the annular compensating element 7 is formed somewhat larger than the outer diameter of the valve housing 2 in the first transition region 19 . The compensating element 7 merges from the second support surface 10 in a second transition region 20 , which is designed as an inner surface, to the first support surface 8 . The second transition region 20 is preferably formed symmetrically to the first transition region 19 with a corresponding radius R. The second contact surface 10 merges into the second transition region 20 via a preferably annular circumferential edge surface 21 . In a simple embodiment, the second transition region 20 is designed as a conical surface. The Kan tenfläche 21 is preferably arranged as close as possible in the radial direction on the injection valve 2 . The edge surface 21 enables a defined introduction of the clamping force into the holding collar 5 . The closer the introduction to the valve housing 2 he follows, the lower the torque that is generated by the line of the clamping force on the retaining collar 5 . The circular ring shape of the edge surface 21 also enables a uniform distribution of the clamping force over the ring shape of the holding collar 5 .

Da zwischen der zweiten Auflagefläche 10 und der Haltefläche 9 ein Differenzwinkel a ausgebildet ist, liegt das Aus gleichselement 7 mit der umlaufenden Kantenfläche 21 nahe dem ersten Übergangsbereich 19 auf dem Haltebund 5 auf.Since a difference angle a is formed between the second support surface 10 and the holding surface 9, the equalizing element 7 lies on the holding collar 5 with the peripheral edge surface 21 near the first transition region 19 .

Auf der ersten Auflagefläche 8 ist schematisch ein Spannarm 6 aufgelegt. Der Spannarm 6 stellt eine Spannpratze dar, mit deren Hilfe das Einspritzventil 1 in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingespannt ist. Dabei wird die Bodenplat te 17 in eine entsprechende Ventilausnehmung des Zylinderkop fes eingepreßt.A clamping arm 6 is schematically placed on the first contact surface 8 . The clamping arm 6 represents a clamping claw, with the aid of which the injection valve 1 is clamped in a cylinder head of an internal combustion engine. The Bodenplat te 17 is pressed into a corresponding valve recess of the cylinder head.

Ein Vorteil der Erfindung beruht darin, daß über die Anord nung des Ausgleichselementes 7 die Einleitungsrichtung der Spannkraft F in Richtung zur Mittensymmetrieachse M bis zur Kantenfläche 21 verschoben wird, da das Ausgleichselement 7 mit der Kantenfläche 21 auf dem Haltebund 5 aufliegt. Dies hat den Vorteil, daß die Spannkraft näher am Ventilgehäuse 2 eingebracht wird und somit das resultierende Drehmoment redu ziert wird. Als Folge davon wird die Spannung im Haltebund 5 reduziert. Zudem können mit dieser Anordnung höhere Spann kräfte F ohne eine Beschädigung des Haltebundes 5 eingeleitet werden.An advantage of the invention resides in that on the Anord 7 voltage of the compensating element, the direction of introduction of the tensioning force F in the direction of the central axis of symmetry M to the edge surface 21 is shifted, since the compensating element 7 rests with the edge surface 21 on the retaining collar. 5 This has the advantage that the clamping force is brought closer to the valve housing 2 and thus the resulting torque is reduced. As a result, the tension in the retaining collar 5 is reduced. In addition, higher clamping forces F can be initiated with this arrangement without damaging the retaining collar 5 .

Dieser Vorteil wird in einer einfachen Ausführungsform auch ohne definierte Kantenfläche 21 erreicht. Als besonders vor teilhaft haben sich Werte für den Differenzwinkel α im Be reich von 0,2 bis 2°, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1° erwiesen.In a simple embodiment, this advantage is also achieved without a defined edge surface 21 . Values for the differential angle α in the range from 0.2 to 2 °, preferably in the range from 0.5 to 1 °, have proven to be particularly advantageous.

Eine besondere Reduzierung der eingebrachten Spannungen wur den mit einem Radius R im ersten Übergangsbereich 19 von ei nem Millimeter erreicht.A particular reduction in the stresses introduced was achieved with a radius R in the first transition region 19 of one millimeter.

Der Spannarm 6 weist im allgemeinen zwei Spannfinger auf, die im wesentlichen in zwei Punkten auf dem Ausgleichselement 7 aufliegen. Durch die vorzugsweise Ausbildung des Ausgleich selementes 7 in der Form eines geschlossenen Rings wird die punktweise Einleitung der Spannkraft durch den Spannarm 6 in eine ringflächige Einleitung der Spannkraft verteilt. Dadurch wird die punktweise Belastung in eine ringflächige Belastung übergeführt und somit die punktuelle Belastung des Haltebun des 5 deutlich reduziert. Im einfachsten Fall kann das Aus gleichselement 7 in Form von zwei Teilringstücken ausgebildet sein, die nur im Bereich der Finger des Spannarms 6 auf dem Haltebund 5 aufgelegt sind. In dieser Ausführungsform wird jedoch nur eine geringe Verbesserung der punktförmigen Ein wirkung der Spannkraft erreicht.The tensioning arm 6 generally has two tensioning fingers, which essentially rest on the compensation element 7 in two points. By preferably designing the compensation element 7 in the form of a closed ring, the point-wise introduction of the clamping force is distributed by the clamping arm 6 in an annular introduction of the clamping force. As a result, the point-by-point loading is converted into a ring-shaped loading and thus the point-by-point loading of the holding collar of the 5 is significantly reduced. In the simplest case, the equalizing element 7 can be designed in the form of two partial ring pieces which are placed on the holding collar 5 only in the region of the fingers of the tensioning arm 6 . In this embodiment, however, only a slight improvement in the punctiform effect of the clamping force is achieved.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Ausgleichselementes 7. Das Ausgleichselement 7 der Fig. 2 ist in Form von zwei Schenkeln 12, 13 ausgebildet, die im wesent lichen im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Der er ste Schenkel 12 entspricht in der Funktion dem Ausgleichsele ment 7 der Fig. 1. Der erste Schenkel 12 geht im Außenbereich in einen zweiten Schenkel 13 über, der nahezu parallel zur Längsrichtung des Einspritzventils 1 angeordnet ist und seit lich die Außenfläche 22 des Haltebundes 5 überdeckt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist ein Differenzwinkel α zwi schen der Haltefläche 9 und der zweiten Auflagefläche 10 ent sprechend der Anordnung der Fig. 1 ausgebildet. Ebenso liegt der erste Schenkel 12 nahe dem Übergangsbereich 19 mit der Kantenfläche 21 auf dem Haltebund 5 auf. Die Innenfläche 23 des zweiten Schenkels 13 ist im wesentlichen parallel zur Au ßenfläche 23 angeordnet. Die Ausführungsform der Fig. 2 des Ausgleichselementes 7 bietet den Vorteil, daß das Ausgleich selement 7 über den zweiten Schenkel 13 und die Außenfläche 22 geführt ist. Damit ist ein Verkippen des Ausgleichselemen tes 7 nicht möglich, des Ausgleichselementes 7 gewährleistet. Weiterhin gewährleistet die zweischenklige Ausführung des Ausgleichselementes 7 ein sicheres Anordnen bei der Montage und darüber hinaus ein gutes Verpressen mit der Haltefläche 9 beim Anbringen des Spannrings 6. Fig. 2 shows a second embodiment schematically illustrates a compensation element 7. The compensating element 7 of Fig. 2 is in the form of two legs 12 , 13 which are arranged in wesent union at right angles to each other. The first leg 12 corresponds in function to the compensation element 7 of FIG. 1. The first leg 12 merges into a second leg 13 in the outer region, which is arranged almost parallel to the longitudinal direction of the injection valve 1 and since the outer surface 22 of the retaining collar 5 covered. Also in this embodiment, a difference angle α between the holding surface 9 and the second bearing surface 10 is formed accordingly to the arrangement of FIG. 1. Likewise, the first leg 12 lies near the transition region 19 with the edge surface 21 on the retaining collar 5 . The inner surface 23 of the second leg 13 is arranged substantially parallel to the outer surface 23 . The embodiment of FIG. 2 of the compensating element 7 offers the advantage that the compensating element 7 is guided over the second leg 13 and the outer surface 22 . Tilting of the compensation element 7 is not possible, the compensation element 7 is guaranteed. Furthermore, the two-leg design of the compensating element 7 ensures a safe arrangement during assembly and, moreover, a good pressing with the holding surface 9 when attaching the clamping ring 6 .

Das Ausgleichselement 7 der Fig. 2 ist ebenfalls vorzugsweise ringförmig ausgebildet und rotationssymmetrisch zur Mitten symmetrieachse M des Einspritzventils ausgebildet.The compensating element 7 of FIG. 2 is also preferably ring-shaped and rotationally symmetrical to the center axis of symmetry M of the injection valve.

Die bevorzugte Größe für den Differenzwinkel α in der Fig. 2 entspricht der Größe des Differenzwinkels α der Fig. 1. Mit der Anordnung der Fig. 2 wird die Spannkraft auch nahe dem Ventilgehäuse 2 eingeleitet. Dadurch wird das resultierende Drehmoment und die entsprechenden Spannungen reduziert.The preferred size for the differential angle α in FIG. 2 corresponds to the size of the differential angle α in FIG. 1. With the arrangement in FIG. 2, the clamping force is also introduced near the valve housing 2 . This reduces the resulting torque and the corresponding voltages.

Claims

1.Injection valve with a valve housing which has a retaining collar which has been formed on the valve housing since, with which the injection valve can be clamped into an injection opening of a cylinder head with the aid of a tensioning arm, characterized in that a compensating element ( 7 ) rests on the retaining collar ( 5 ). that the compensating element (7) has a support surface (8) which is associated with the tensioning arm (6), so that the clamping force of the clamp arm (6) is transferable via the compensation element (7) on the supporting collar (5).

2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the compensating element ( 7 ) has a second contact surface ( 10 ), that the retaining collar ( 5 ) has egg ne holding surface ( 9 ) that the second contact surface ( 10 ) against the holding surface ( 9 ) is inclined in such a way that the compensating element ( 7 ) rests on the holding surface ( 9 ) near the valve housing ( 2 ).

3. Injector according to claim 2, characterized in that the holding surface ( 9 ) is arranged in a he most angle less than 90 ° to the central axis of symmetry of the injection valve.

4. Injector according to claim 2 or 3, characterized in that the second bearing surface ( 10 ) is arranged at a second angle less than 90 ° to the center axis of the injection valve, the second angle being formed greater than the first angle.

5. Injector according to one of claims 2 to 4, there characterized in that between the he most and the second angle formed a difference angle is in the range between 0.2 ° to 2 °, preferably between between 0.5 ° and 1.5 °.

6. Injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compensating element ( 7 ) has an angled shape with a first and egg NEM second leg ( 12 , 13 ) that the first leg ( 12 ) the first and the second support surface ( 8 , 10 ) and is arranged substantially perpendicular to the axis of tensymetry (M), that the second leg ( 13 ) is arranged substantially parallel to the axis of symmetry (M) and at least part of the retaining collar ( 5 ) laterally covers.

7. Injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer surface ( 18 ) of the valve housing ( 2 ) with a radius (R) in the range of one millimeter on the holding surface ( 9 ) of the retaining collar ( 5 ).

8. Injection valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the retaining collar ( 5 ) is formed all around in an annular shape on the valve housing ( 2 ).

9. Injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the compensating element ( 7 ) is designed in the form of a ring.

10. Injection valve according to claim 9, characterized in that the compensating element ( 7 ) has a peripheral edge ( 21 ) with which the compensating element ( 7 ) rests on the retaining collar ( 5 ).