DE4242238A1 - Dichtring für einen in eine Öffnung eines Gehäuses ragenden Stift - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Dichtring für beispielsweise elektromagnetisch betätigbare Brennstoffeinspritzventile nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits aus den verschiedensten Veröffentlichungen über Brennstoffeinspritzventile Dichtringe an von einer Magnetspule herausragenden Kontaktstiften bekannt. Wie in den Fig. 1A (linker Dichtring), 1B und 1C dargestellt, handelt es sich bei den schon bekannten Dichtringen aufgrund ihrer Formen um vor allen Dingen radial abdichtende Dichtringe. Die Fig. 1B und 1C zeigen beispielhaft Dichtringe, die kreisförmige und tonnenformige Querschnitte besitzen. Außer den in den Fig. 1B und 1C verdeutlichten Dichtringen sind beispielsweise auch schon Dichtringe in Form von Quad-Ringen oder in Scheibenform bekannt. Die genannten Dichtringe sind so ausgelegt, daß damit nur ein radialer Dichteffekt erzielt werden kann. Ist nun wie im Falle des Abdichtens an Kontaktstiften der Brennstoffeinspritzventile zum radialen Abdichten auch ein axiales Abdichten erwünscht, erweisen sich die bekannten Formen von Dichtringen als nicht optimal. Dichtringe mit Tonnenform bzw. Quad-Ringe besitzen zwar relativ gute Dichteigenschaften auch in axialer Richtung, doch als nachteilig erweist sich das Aufbringen vergleichsweise hoher Montagekräfte.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Dichtring mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer einfachen Montage und einer sehr guten radialen und axialen Abdichtung. Besonders günstig erweist sich der erfindungsgemäße Dichtring zum Abdichten von Kontaktstiften beim Vorhandensein alkoholhaltiger Brennstoffe, da mit dem Dichtring eine elektrochemische Korrosion von Kontaktstiften vermieden werden kann. Besonders vorteilhaft sind die gegenüber bekannten Dichtringen verbesserte Montagefähigkeit und -sicherheit. Der erfindungsgemäße Dichtring ist so ausgeführt, daß beim Einpassen des Dichtringes der äußere radiale Dichtbereich nachgibt und damit die Montagekräfte klein gehalten werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Dichtrings möglich.

Außerdem ist vorteilhaft, daß Innenflächen des Dichtringes unter einem Winkel zu einer Ringlängsachse ausgebildet sind, die beim Aufschieben des Dichtringes auf den Kontaktstift radial nachgeben und nach der Montage optimal am Kontaktstift anliegen. Damit wird ein langer innerer Führungsbereich des Dichtrings auf dem Kontaktstift geschaffen, der ein Verkippen oder eine Schiefstellung des Dichtringes völlig ausschließt und die axiale Abdichtung wesentlich erhöht.

Eine erhöhte Montagesicherheit wird in vorteilhafter Weise insofern erreicht, da aufgrund des exakt bestimmten Dichtbereichs die axialen Dichtringenden mit großzügigen Abrundungen versehen sind, die ein einfaches Aufgleiten des Dichtrings auf den Kontaktstift erlauben.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß mit dem erfindungsgemäßen Dichtring eine Kompensation der Axialtoleranzen ermöglicht wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1A ein Brennstoffeinspritzventil mit bereits bekannten Dichtringen und einem mit einer Strichlinie eingekreisten erfindungsgemäßen Dichtring, Fig. 1B und Fig. 1C Dichtringe nach dem Stand der Technik, Fig. 2 den erfindungsgemäßen Dichtring und Fig. 3 einen montierten erfindungsgemäßen Dichtring.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1A zeigt ein Einspritzventil 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen beispielhaft, bei dem u. a. O-Ringe zur Abdichtung in herkömmlicher Form eingesetzt sind. Für das Einspritzventil 1 können die verschiedensten schon bekannten Ausführungsformen von Einspritzventilen verwendet werden. Das Einspritzventil 1 in Fig. 1A soll nur stellvertretend für die mit einem erfindungsgemäßen Dichtring 2 ausstattbaren Einspritzventile dienen. Der erfindungsgemäße Dichtring 2 ist in der Fig. 1A auf der rechten Seite mit einer als Kreis ausgeführten Strichlinie gekennzeichnet, während auf der linken Seite ein Dichtring 2A gezeigt ist, der einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik entspricht.

Das Einspritzventil 1 besitzt einen gestuften, rohrförmigen Ventilsitzträger 5, in dem eine konzentrische Längsöffnung 6 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 6 ist eine Ventilnadel 7 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende mit einem Ventilschließkörper 8 verbunden ist. Ein als Gehäuse dienendes Ventilgehäuse 10 wird beispielsweise aus mehreren gestuften konzentrischen Gehäuseteilen 10A, 10B, 10C gebildet. Die Ventilnadel 7 weist beispielsweise zwei Führungsabschnitte 11 auf, die zusammen mit einem Führungsbereich der Wandung einer Längsbohrung 12 im Gehäuseteil 10A des Ventilgehäuses 10 der Führung der Ventilnadel 7 dienen. Der Ventilsitzträger 5 weist an seinem stromabwärtigen Ende einen festen Ventilsitz 15 auf, der mit dem stromabwärtigen Ende des Ventilschließkörpers 8 zusammen ein Sitzventil bildet.

Die Betätigung des Einspritzventils 1 erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 7 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 16 bzw. Schließen des Einspritzventils 1 dient ein elektromagnetischer Kreis mit einer koaxialen Magnetspule 17, einem koaxialen hohlzylindrischen Anker 18 und einem koaxialen hohlzylindrischen Kern 19. Der Anker 18 ist mit dem dem Ventilschließkörper 8 abgewandten Ende der Ventilnadel 7 durch z. B. eine Schweißnaht fest und dicht verbunden und auf den Kern 19 ausgerichtet. Die Magnetspule 17 wird durch einen Trägerkörper 20 beispielsweise aus Kunststoff umschlossen und umgibt selbst radial den Kern 19.

Der aus dem als Magnettopf dienenden Gehäuseteil 10C, dem hohlzylindrischen Kern 19, der Magnetspule 17, die von dem Trägerkörper 20 umgeben ist, und dem Anker 18 bestehende Elektromagnet ist über einen Stecker 30 mit beispielsweise zwei zu der Magnetspule 17 führenden, Kontaktstifte bildenden Stiften 31 ansteuerbar, wobei er gegen die Federkraft der Rückstellfeder 16 die Ventilnadel 7 anhebt, so daß der Ventilschließkörper 8 für die Dauer der Magneterregung vom Ventilsitz 15 abgehoben ist.

Stromaufwärts des Trägerkörpers 20 sind um die aus dem Trägerkörper 20 herausragenden zylindrischen Kontaktstifte 31 Dichtringe 2 angeordnet. In den Fig. 1A, 1B und 1C sind Dichtringe 2A, 2B und 2C gezeigt, deren Ausführungsformen bereits bekannt sind. So werden beispielsweise, wie in Fig. 1B dargestellt, Dichtringe 2B mit kreisförmigen Querschnitten zur Abdichtung der Kontaktstifte 31 der Magnetspule 17 an Einspritzventilen 1 verwendet. Dichtringe 2B in dieser oder ähnlicher Form dichten allerdings nur radial in vollem Umfang ab. Axiale Toleranzen lassen sich mit diesen Dichtringen 2B nicht oder kaum ausgleichen. Außerdem sind bereits Dichtringe 2C (Fig. 1C) bekannt, die tonnenförmige Querschnitte besitzen. Als ungunstig erweist sich diese Ausführungsform insofern, daß vergleichsweise sehr hohe Montagekräfte aufgewendet werden müssen. Der erfindungsgemäße Dichtring 2 besitzt deshalb einen T-förmigen Querschnitt, um eine radiale und zugleich auch eine axiale Abdichtung an den Kontaktstiften 31 zu gewährleisten. Ein Druckkörper 33 aus Kunststoff ist auf der der Magnetspule 17 abgewandten Seite des Dichtringes 2 auf das Gehäuseteil 10C aufgesetzt und ragt mit einem hohlzylindrischen Abschnitt 34 in axialer Richtung bis zum Dichtring 2 genau in eine Öffnung 35 des Gehäuseteils 10C, die den Dichtring 2 umgibt, hinein und preßt den Dichtring 2 gegen den gegenüberliegenden Trägerkörper 20, der z. B. teilweise in die Öffnung 35 hineinragt. In der Fig. 3 sind der den Kontaktstift 31 teilweise umgebende T-förmige Dichtring 2, der Druckkörper 33 mit seinem am Dichtring 2 anliegenden Abschnitt 34 und der Trägerkörper 20 in eingebauter Form zu sehen.

Die Fig. 2 verdeutlicht als Schnittdarstellung die Form des T-förmigen Dichtringes 2. Um eine Ringlängsachse 40 ist der Dichtring 2 konzentrisch ausgebildet. Mittig ist um die Ringlängsachse 40 eine Durchgangsöffnung 41 vorgesehen, die im ausgebauten Zustand des Dichtrings 2 nicht zylindrisch ist und der Aufnahme des Kontaktstiftes 31 dient. Eine durch den Dichtring 2 senkrecht zur Ringlängsachse 40 gelegte Querebene 42 teilt den Dichtring 2 axial symmetrisch auf. Um die Querebene 42 ist in axialer Richtung symmetrisch eine sich radial nach außen um 360° erstreckende, d. h. von der Ringlängsachse 40 abgewandte Wulst 43 ausgebildet. Die Wulst 43 erhebt sich radial aus einem Ringinnenteil 44, das sich weitgehend parallel zur Ringlängsachse 40 erstreckt und eine hohlzylinderähnliche Form besitzt. Die axiale Ausdehnung des Ringinnenteils 44 ist dabei zwei- bis dreimal so groß wie die axiale Breite der Wulst 43 und geht beiderseits über die Wulst 43 hinaus.

Die zentrale axiale Durchgangsöffnung 41 im Dichtring 2 besitzt in Höhe der Querebene 42 ihren geringsten Durchmesser. In axialer Richtung nach außen erweitert sich die Durchgangsöffnung 41 jeweils stetig unter einem Winkel α bis zu Dichtringenden 46A und 46B, die abgerundet sind, um ein Aufschieben des Dichtrings 2 auf den Kontaktstift 31 zu vereinfachen. Erst im Bereich der Dichtringenden 46A und 46B ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 41 größer als der Durchmesser des Kontaktstifts 31. Die Winkel α zwischen gedachten Senkrechten, die parallel zur Ringlängsachse 40 laufen, und geneigten Innenflächen 47 des Ringinnenteils 44 des Dichtrings 2, die zugleich die Durchgangsöffnung 41 begrenzen, betragen im nicht eingebauten Zustand beispielsweise 1° bis 5°. Durch die zur Querebene 42 hin aufeinander minimal kegelig zulaufenden Innenflächen 47 wird gewährleistet, daß nach dem Aufschieben des Dichtrings 2 auf den Kontaktstift 31 eine optimale axiale Anlage des Dichtrings 2 am Kontaktstift 31 vorherrscht und sich damit die Dichtwirkung erhöht. Das Ringinnenteil 44 ist so ausgebildet, daß auch von der Ringlängsachse 40 abgewandte Außenflächen 48 unter Winkeln, hier mit β bezeichnet, zu gedachten Senkrechten, die parallel zur Ringlängsachse 40 verlaufen, ausgeführt sind. Wie die Innenflächen 47 sind auch die Außenflächen 48 nur bis zu den Dichtringenden 46A und 46B unter einem Winkel β ausgeformt. Die Winkel β betragen ebenfalls beispielsweise 1° bis 5°. Die Dichtringenden 46 A und 46 B sind auf beiden axialen Seiten des Dichtrings 2 um 360° verlaufend ausgeführt und bilden dabei die Verbindung von Innenflächen 47 und Außenflächen 48 des Ringinnenteils 44 des Dichtrings 2.

Der radiale äußere Abschluß der Wulst 43 und damit auch des gesamten T-förmigen Dichtrings 2 wird durch eine um 360° umlaufende Außenwulstfläche 50 gebildet, die beispielsweise parallel zur Ringlängsachse 40 verläuft, aber auch gewölbt sein kann. Die Außenkontur der Wulst 43 beschreibende Radialflächen 51 sind ebenfalls unter einem Winkel, hier mit γ bezeichnet, ausgeführt. Der Winkel γ ergibt sich zwischen gedachten Waagerechten, die parallel zur Querebene 42 verlaufen, und den geneigten Radialflächen 51 der Wulst 43. Für den Winkel γ sind Werte zwischen 2° und 8° denkbar. Die Übergänge zwischen den einzelnen Flachen am Dichtring 2 sind immer stufenlos mit Radien ausgebildet. So sind sowohl die Übergänge der Außenflächen 48 des Ringinnenteils 44 zu den Radialflächen 51 der Wulst 43 als auch die Übergänge der Radialflächen 51 der Wulst 43 zu der Außenwulstfläche 50 abgerundet.

Der Dichtring 2 ist aus einem Elastomerwerkstoff gefertigt. Mit Hilfe des Dichtrings 2 zwischen der Öffnung 35 und dem Kontaktstift 31 erfolgt eine sehr gute radiale und zugleich eine zusätzlich erwünschte axiale Abdichtung. Durch die erfindungsgemäße Form des Dichtrings 2 mit abgerundeten Dichtringenden 46 A und 46 B erhöht sich außerdem gegenüber den bereits bekannten Abdichtungen die Montagesicherheit.

In der Fig. 3 wird ein Ausschnitt aus dem Einspritzventil 1 der Fig. 1A gezeigt, in der ein die Öffnung 35 durchragender Kontaktstift 31 mit einem darauf angeordneten Dichtring 2 im eingebauten Zustand zu sehen ist. Dabei wird deutlich, wie die Innenflachen 47 des Dichtrings 2, die im ausgebauten Zustand zur Querebene 42 hin konisch aufeinander zu verlaufen, im eingebauten Zustand durch den Kontaktstift 31 radial nach außen gedrückt werden, so daß die Innenflächen 47 parallel zur Ringlängsachse 40 verlaufen. Damit wird ein langer Führungsbereich des Dichtrings 2 auf dem Kontaktstift 31 geschaffen, der ein Verkippen des Dichtrings 2 völlig ausschließt und die axiale Abdichtung wesentlich erhöht. Die radiale Abdichtung erfolgt mit der Außenwulstfläche 50 des Dichtrings 2, die straff um 360° umlaufend an einer kreisförmigen Innenseite 52 der Öffnung 35 des Gehäuseteils 10C anliegt. Der hohlzylindrische Abschnitt 34 des Druckkörpers 33 ragt in axialer Richtung in die kreisförmige Öffnung 35 des Gehäuseteils 10C hinein und preßt an dem Dichtringende 46A anliegend das andere gegenüberliegende Dichtringende 46B gegen den Trägerkörper 20, der z. B. teilweise in die Öffnung 35 hineinragt. Infolge der axialen Verspannung des Ringinnenteils 44 zwischen dem Druckkörper 33 und dem Trägerkörper 20 wird eine axiale Abdichtung des Kontaktstiftes 31 erzielt, so daß ein sich innerhalb des Einspritzventiles 1 befindendes Medium wie alkoholhaltiger Brennstoff nicht zu den Kontaktstiften 31 gelangen kann, wodurch eine elektrochemische Korrosion der Kontaktstifte 31 vermieden wird.

Claims (9)

1. Dichtring für einen in eine Öffnung eines Gehäuses ragenden Stift, insbesondere einen Kontaktstift eines elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventils, wobei der Dichtring koaxial um eine Ringlängsachse eine den Stift umgebende Durchgangsöffnung hat und an einer Innenseite der Öffnung des Gehäuses unter radialer Vorspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) einen T-förmigen Querschnitt besitzt mit einem auf dem Stift (31) angeordneten Ringinnenteil (44) und einer mit einer Außenwulstfläche (50) an der Innenseite (52) der Öffnung (35) anliegenden Wulst (43), die sich radial über das Ringinnenteil (44) hinaus erhebt.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (41) durch eine Innenfläche (47) begrenzt wird, die zur Ringlängsachse (40) geneigt verläuft.

3. Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) symmetrisch zur Ringlängsachse (40) ausgebildet ist und senkrecht zur Ringlängsachse (40) eine Querebene (42) verläuft, die den Dichtring (2) axial symmetrisch teilt und in der die Durchgangsöffnung (41) ihren geringsten Durchmesser hat.

4. Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (47) der Durchgangsöffnung (41) sich unter Winkeln (α) zwischen 1° und 5° ausgehend von der Querebene (42) bis zu Dichtringenden (46A, 46B) erweitern.

5. Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß erst im Bereich der Dichtringenden (46A, 46B) der Durchmesser der Durchgangsöffnung (41) größer als der Durchmesser des Stifts (31) ist.

6. Dichtring nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringenden (46A, 46B) abgerundet sind.

7. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung des Ringinnenteils (44) zwei- bis dreimal so groß wie die axiale Breite der Wulst (43) ist.

8. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) aus einem Elastomerwerkstoff gefertigt ist.

9. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringinnenteil (44) Dichtringenden (46A, 46B) hat und von einem an dem einen Dichtringende (46A) angreifenden Druckkörper (33) in axialer Richtung mit dem anderen gegenüberliegenden Dichtringende (46B) gegen einen Trägerkörper (20) preßbar ist, wobei sich der Stift (31) zumindest teilweise durch den Druckkörper (33) und den Trägerkörper (20) erstreckt.