EP1280991B1 - Einspritzventil mit optimierter flächengeometrie zwischen einem düsenkörper und einer spannmutter - Google Patents

Einspritzventil mit optimierter flächengeometrie zwischen einem düsenkörper und einer spannmutter Download PDF

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EP1280991B1
EP1280991B1 EP01933597A EP01933597A EP1280991B1 EP 1280991 B1 EP1280991 B1 EP 1280991B1 EP 01933597 A EP01933597 A EP 01933597A EP 01933597 A EP01933597 A EP 01933597A EP 1280991 B1 EP1280991 B1 EP 1280991B1
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EP
European Patent Office
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nozzle body
injection valve
clamping nut
bearing surface
pressure chamber
Prior art date
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EP01933597A
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English (en)
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EP1280991A2 (de
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Hakan Yalcin
Andreas Voigt
Günter LEWENTZ
Olaf Enke
Alwin Perras
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Publication of EP1280991A2 publication Critical patent/EP1280991A2/de
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    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention relates to an injection valve according to the preamble of patent claim 1.
  • Injectors usually have a valve housing in which, for example, an actuator for controlling a servo valve is provided.
  • the servo valve sets a pressure in a control room.
  • the injection valve has a nozzle body, which has a sealing seat and injection holes. In the nozzle body, a recess is introduced, in which a nozzle needle is guided. The nozzle needle is moved in response to the pressure in the control room.
  • the recess has a pressure chamber which is connected to a fuel line of the housing. Since a high-pressure fuel is conducted in the fuel line, in particular in the case of diesel injection valves, there results a sealing point between the housing and the nozzle body. The sealing point is preferably sealed by a contact pressure of the nozzle body to the housing.
  • a clamping nut is provided, which is connected to a thread of the housing, and biases the nozzle body against the housing.
  • the bias of the nozzle body requires in particular at a high fuel pressure large biasing forces.
  • the preload force must be transferred via an optimized geometry of the clamping nut on the nozzle body.
  • the clamping nut has a conical abutment surface, which tapers in the direction of the tip of the nozzle body. Between the contact surface of the nozzle body and the contact surface of the clamping nut is a defined differential angle introduced to ensure a defined surface pressure. With a very large biasing force has been shown that the force acting perpendicular to the longitudinal direction of the nozzle body is relatively large and thus produces an expansion of the clamping nut in the radial direction. As a result, damage to the clamping nut may occur.
  • a fuel injection valve for internal combustion engines in which a valve member is guided axially displaceably in a bore, wherein the bore has a radially expanded pressure chamber into which at least one adjacent the bore extending inlet channel and with a clamping nut, with an inner, conical Ring shoulder at a height of the pressure chamber arranged annular shoulder of the valve body adjacent this braced against the valve holding body, the annular shoulder is formed on its side facing the annular shoulder curved so that at a predetermined distance from the valve member axis results in an annular peripheral support point on which the conical Ring shoulder is in the assembled state.
  • the fuel injection valve comprises a housing, with a nozzle body, with a clamping nut which is connected to the housing, which rests with a first abutment surface on a second abutment surface of the nozzle body, wherein the clamping nut clamps the nozzle body with the housing.
  • the first or the second abutment surface has a curvature in the direction of the second or first abutment surface and the first and the second abutment surface abut each other in the region of the curvature.
  • the object of the invention is to provide an injection valve, in which an optimized transmission of the biasing force is achieved on the nozzle body.
  • the object of the invention is solved by the features of claim 1.
  • the injection valve according to claim 1 has an optimized power transmission between the clamping nut and the nozzle body.
  • the optimized power transmission is achieved by the fact that the surface with which the clamping nut rests on the nozzle body is increased.
  • the enlarged area is achieved by a curved shape, which is formed either on the clamping nut or on the nozzle body. Due to the curved shape, a ring surface contact is ensured instead of a line contact between the nozzle body and the clamping nut.
  • the abutment surface which rests on the curved abutment surface, a conical surface.
  • the conical surface is preferably arranged at an angle of 40 ° and 60 ° to the center axis of the injection valve. The mating of the vaulted Bearing surface with the flat conical surface offers a cost-effective embodiment.
  • the clamping nut has a concave partial spherical surface and the nozzle body has a convex surface.
  • the curved bearing surface has a convex surface.
  • the radius of the convex surface is preferably in the range of 20 to 60 mm.
  • the curved surface is preferably arranged at the level of the pressure chamber for a support of the pressure chamber of the nozzle body, so that the line of action of the biasing force passes through the pressure chamber.
  • the pressure chamber is supported from the outside at the same time as the pressure of the nozzle body to the housing, so that a high compressive strength of the nozzle body is achieved.
  • An optimal pressure support of the pressure chamber is achieved in that the curved contact surface is located at the level of the center of the pressure chamber.
  • the clamping nut has a ring part, which merges into a sleeve part.
  • the sleeve part is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the injection valve.
  • a first abutment surface is arranged on the ring part.
  • Fig. 5 an embodiment of the invention with a partial spherical surface and a convex surface.
  • FIGS. 2 to 4 non-inventive embodiments.
  • Fig. 1 not part of the invention shows a partial cross-section through an injection valve, wherein a part of a housing 2, a part of a nozzle body 3, a part of a clamping nut 1 and the cross section through a transmission element 4 is shown.
  • the cross section is arranged perpendicular to a Mittensymmetrieachse 18 of the injection valve. All parts shown in the figures are rotationally symmetrical to Mittensymmetrieachse 18 is formed.
  • the nozzle body 3 has a first portion 19, which is cylindrical and rests with a pressure surface 20 on the housing 2.
  • the first section 19 merges via a second contact surface 10 into a second section 21, which is likewise cylindrical.
  • the second section 20 has a smaller diameter than the first section 19.
  • the nozzle body 3 has a recess 23 which is arranged symmetrically with respect to the center axis 18 and has an enlargement which represents a pressure chamber 5.
  • the recess 23 serves as a fuel storage.
  • a nozzle needle is introduced, which is assigned at its tip a sealing seat in the nozzle body.
  • the nozzle needle 6 is guided in the region of the first portion 19 in the recess 23.
  • injection holes are introduced into the nozzle body 3, which are in communication with the pressure chamber 5 and are arranged below the sealing seat. If now the nozzle needle 6 at the sealing seat, so no connection between the pressure chamber 5 and the injection holes is given. If the nozzle needle is lifted off the sealing seat, the fuel present in the pressure chamber 5 can pass laterally past the nozzle needle 6 to the injection holes and an injection takes place.
  • the second abutment surface 10 is formed as a conical surface, which tapers from the first portion 19 in the direction of the second portion 21.
  • the second contact surface 10 preferably has a third angle c to the center axis of symmetry 18.
  • the third angle c is in the range of 10 ° to 70 °, preferably between 40 ° to 60 °.
  • the nozzle body 3 is surrounded by a clamping nut 1, which has a ring part 8, which merges into a sleeve part 7.
  • the ring member 8 is arranged in the region of the second section 21.
  • the sleeve part 7 is guided along the second bearing surface 10 and the first portion 19 to the housing 2.
  • the sleeve part 7 is screwed by a thread 14 to the housing 2.
  • the ring member 8 has a first abutment surface 9, which is arranged at a second angle b to the central axis of symmetry 18.
  • the second angle b is preferably in the range of 90 °.
  • the first abutment surface 9 faces the second abutment surface 10.
  • the transmission element 4 is arranged, which is preferably formed in the form of a ring.
  • the cross section of the transmission element 4 has a substantially triangular shape, wherein a third abutment surface 11 of the transmission element 4 of the first abutment surface 9 and a fourth abutment surface 12 of the transmission element 4 of the second abutment surface 10 is assigned.
  • the transmission element 4 has an outer surface 22, which essentially represents a cylindrical surface, which is arranged substantially parallel to the inner surface of the sleeve part 7. Between the outer surface 22 of the transmission element 4 and the inner surface of the sleeve part 7, a defined gap 13 is provided.
  • the first and the third abutment surface 9, 11 and the second and the fourth abutment surface 10, 12 represent a first and a second surface pairing.
  • the first abutment surface 9 is nearly parallel to the third abutment surface 11 and the second abutment surface 10 is nearly parallel to the fourth Berth 12 arranged.
  • a differential angle a is provided between the first and third abutment surface 9, 11 and the second and fourth abutment surface 10, 12 .
  • the transmission element 4 has, in the form of a ring, a part-wedge-shaped inner recess, which corresponds essentially to the cone shape of the second contact surface 10.
  • the radius of the inner recess of the transmission element 4 is adapted to the cone shape of the second contact surface 10 in such a way that the entire fourth contact surface 12 of the transmission element 4 rests on the second contact surface 10 of the nozzle body 3.
  • the clamping nut 1 is screwed to the housing 2 via the thread 14, so that the transmission element 4 is pressed by the first contact surface 9 in the direction of the first section 19.
  • the fourth contact surface 12 of the transmission element 4 comes into contact with the second contact surface 10 of the nozzle body 3, a force transmission between the annular part 8 and the second contact surface 10 taking place.
  • the defined gap 13 ensures that no radial forces are transmitted to the sleeve part 7 of the clamping nut 1. This allows a relatively narrow formation of the sleeve part 7, whereby an injection valve with a small cross section is made possible.
  • the second contact surface 10 is formed in the nozzle body 3 at the level at which a pressure chamber 5 is introduced in the nozzle body 3, so that the line of action of the biasing force passes through the pressure chamber 5.
  • the pressure chamber 5 is connected to the fuel line, so that in the pressure chamber 5 fuel is present at high pressure.
  • Fig. 2 shows a further non-inventive embodiment, which allows an improved deflection of the biasing force of the clamping nut 1 on the nozzle body 3.
  • the second bearing surface 10 has a convex curvature 24 in cross-section.
  • the bulge 24 represents a convex shaped surface in cross-section.
  • the convex surface continuously protrudes from the surface of the first portion 19 and preferably merges into the second portion 21 at an angle greater than 180 ° in a defined radius.
  • the convex surface is rotationally symmetrical to the central axis of symmetry 18.
  • the radius of the convex surface is preferably in the range of 20 to 60 mm.
  • the clamping nut 1 is screwed to the housing 2 via the thread 14 and biases the nozzle body 3 in the direction of the housing 2.
  • a biasing force F is transmitted from the clamping nut 1 via the first contact surface 9 to the second contact surface 10 of the nozzle body 3.
  • the first abutment surface 9 is formed in this non-inventive embodiment as a conical inner surface which tapers in the direction of the second portion 21 of the nozzle body 3.
  • the first abutment surface 9 is arranged with respect to the central axis of symmetry 18 at a fourth angle d.
  • the fourth angle d is in the range of 10 ° to 70 °, preferably in the range of 40 ° to 60 °.
  • the second abutment surface 10 is assigned to the first abutment surface 9 and lies in a support region 25 directly against the first abutment surface 9.
  • the bearing area 25 extends in the longitudinal direction of the nozzle body 3 over a certain length, so that a defined annular surface pressure between the clamping nut 1 and the nozzle body 3 is achieved.
  • This surface pressure is achieved due to the curved shape of the second contact surface 10. Due to the convex shape of the second abutment surface 10, it is not necessary to produce the first and the second abutment surface 9, 10 with a precisely set differential angle. For an optimal surface pressure, larger angular ranges are sufficient. this makes possible a simple and cost-effective production of the injection valve.
  • the convex surface 24 is disposed on the first abutment surface 9 of the clamping nut 1 and the second abutment surface 10 may be in the form of a conical surface, which tapers in the direction of the second portion 21 of the nozzle body 3.
  • the convex surface 24 of the nozzle body 3 is assigned a concave partial spherical surface, which is formed on the clamping nut 1. This embodiment provides a very good surface contact. In addition, smaller radii can be used, which can be checked more easily during production.
  • the nozzle body 3 is up to the shape of the second bearing surface 10 and the shape of the clamping nut 1 corresponding to the nozzle body 3 of the Fig. 1 educated. Identical parts are provided with the same reference numerals.
  • the clamping nut 1 is, not the subject of the invention, of a ring member 8 in a transition region 26 in a sleeve member 7 via.
  • the transition region is in the form of an inner cone surface 9, so that the wall of the clamping nut 1 on the ring part 8 to the sleeve part 7 steadily decreases. Since the clamping nut 1 substantially has a sleeve shape, the diameter of the inner recess of the clamping nut 1 in the region of the ring member 8 has a smaller value than the diameter of the inner recess of the clamping nut 1 in the region of the sleeve part 7. In the inner recess of the clamping nut 1 are the nozzle body 3 and the housing 2 introduced.
  • At a surface pairing between the clamping nut 1 and the nozzle body 3 is present at least a curved abutment surface, so that a relatively wide annular surface is achieved as Aufliege Scheme 25, with the first and second abutment surface 9, 10 abut each other and the biasing force is transmitted.
  • the contact pressure is introduced via a lower surface pressure, so that both the clamping nut 1 and the nozzle body 3 are exposed to lower voltages. This allows a thinner design of the wall of the clamping nut 1 and also a thinner design of the wall of the nozzle body.
  • Fig. 2 shows an optimized position of the contact area between the first abutment surface 9 and the second abutment surface 10, which is arranged in a second region 16 of the pressure chamber 5.
  • the second region 16 is arranged in the middle third of the pressure chamber 5.
  • an optimal support of the wall of the nozzle body 3 in the region of the pressure chamber 5 is achieved, whereby a thin design of the wall of the nozzle body 3 is made possible.
  • an injection valve is possible which has a small diameter in the region of the pressure chamber 5.
  • Dashed lines indicate the direction of the transmitted pretensioning force, which starts from abutment region 25 and acts on pressure chamber 5 in second region 16.
  • Fig. 3 shows a further, non-inventive embodiment of the injection valve according to Fig. 2 However, wherein the bearing area 25 between the first and the second bearing surface 9, 10 in an upper first third, a first region 15, of the pressure chamber 5 is arranged.
  • Fig. 4 shows a further, non-inventive embodiment of the injection valve according to Fig. 2 , wherein the bearing area 25 is arranged in a third area 17, in the lower third of the pressure chamber 5.
  • the embodiments of the FIGS. 3 and 4 allow good support of the pressure chamber 5, but with optimum values with the embodiment of the Fig. 2 be achieved.
  • At least one abutment surface has a convex surface 24 in the direction of the other abutment surface. In this way, an increased annular surface pressure between the first and the second bearing surface is ensured. This makes it possible to use larger angular ranges in the production of the first and the second bearing surface, so that the production is less expensive. In addition, a low surface pressure is achieved, so that both the nozzle body and the clamping nut are exposed to lower voltages.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the invention, in which the second bearing surface 10 is formed on the nozzle body 3 as a convex surface.
  • the convex surface preferably has radii in the range of 2 to 10 mm.
  • the second contact surface 10 is rotationally symmetrical to the central axis of symmetry 18.
  • the clamping nut 1 has a first contact surface 9, which is designed as part spherical surface.
  • the part spherical surface has a concave shape having a radius in the range of 5 to 20 mm.
  • the first contact surface 9 projects continuously from the inner wall 28 of the sleeve part 7 and preferably intersects the inner surface 27 on the annular part 8 at an angle greater than 90 °.
  • the radii of the first and second abutment surfaces 9, 10 are adapted to one another in this way that the largest possible surface contact between the first and second abutment surface 9, 10 is achieved.
  • a significant advantage of the concave part spherical surface is that the part spherical surface and the associated convex surface are easy to manufacture.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Einspritzventile weisen üblicherweise ein Ventilgehäuse auf, in dem beispielsweise ein Aktor zur Steuerung eines Servoventils vorgesehen ist. Das Servoventil stellt einen Druck in einem Steuerraum ein. Weiterhin weist das Einspritzventil einen Düsenkörper auf, der einen Dichtsitz und Einspritzlöcher aufweist. Im Düsenkörper ist eine Ausnehmung eingebracht, in der eine Düsennadel geführt ist. Die Düsennadel wird in Abhängigkeit vom Druck im Steuerraum bewegt.
  • Die Ausnehmung weist einen Druckraum auf, der mit einer Kraftstoffleitung des Gehäuses verbunden ist. Da in der Kraftstoffleitung insbesondere bei Dieseleinspritzventilen ein Kraftstoff mit hohem Druck geführt ist, ergibt sich eine Dichtungsstelle zwischen dem Gehäuse und dem Düsenkörper. Die Dichtungsstelle wird vorzugsweise durch eine Anpressung des Düsenkörpers an das Gehäuse abgedichtet. Dazu ist eine Spannmutter vorgesehen, die mit einem Gewinde des Gehäuses verbunden ist, und die den Düsenkörper gegen das Gehäuse vorspannt. Die Vorspannung des Düsenkörpers erfordert insbesondere bei einem hohen Kraftstoffdruck große Vorspannkräfte. Die Vorspannkraft muss über eine optimierte Geometrie von der Spannmutter auf den Düsenkörper übertragen werden. Dazu ist es bekannt, am Düsenkörper eine Anliegefläche auszubilden, die kegelförmig ausgebildet ist und sich in Richtung auf die Spitze des Düsenkörpers verjüngt.
  • Gleichzeitig weist die Spannmutter eine kegelförmige Anliegefläche auf, die sich in Richtung auf die Spitze des Düsenkörpers verjüngt. Zwischen der Anliegefläche des Düsenkörpers und der Anliegefläche der Spannmutter ist ein definierter Differenzwinkel eingebracht, um eine definierte Flächenpressung zu gewährleisten. Bei einer sehr großen Vorspannkraft hat sich gezeigt, dass die Kraftwirkung senkrecht zur Längsrichtung des Düsenkörpers relativ groß wird und damit eine Ausweitung der Spannmutter in radialer Richtung erzeugt. Als Folge kann eine Beschädigung der Spannmutter auftreten.
  • Aus der EP 0 890 734 A2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschihen bekannt, in dem ein Ventilglied in einer Bohrung axial verschiebbar geführt ist, wobei die Bohrung einen radial erweiterten Druckraum aufweist, in den wenigstens ein neben der Bohrung verlaufender Zulaufkanal mündet und mit einer Spannmutter, die mit einer inneren, konisch ausgebildeten Ringschulter an einem in Höhe des Druckraums angeordneten Ringabsatzes des Ventilskörpers anliegend diesen gegen den Ventilhaltekörper verspannt, ist der Ringabsatz auf seiner der Ringschulter zugewandten Seite derart gekrümmt ausgebildet, dass sich in einem vorgegebenen Abstand von der Ventilgliedachse ein ringförmig umlaufender Auflagepunkt ergibt, an dem die konische Ringschulter im montierten Zustand liegt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuse, mit einem Düsenkörper, mit einer Spannmutter, die mit dem Gehäuse verbunden ist, die mit einer ersten Anliegefläche auf einer zweiten Anliegefläche des Düsenkörpers aufliegt, wobei die Spannmutter den Düsenkörper mit dem Gehäuse verspannt. Die erste oder die zweite Anliegefläche weist eine Wölbung in Richtung auf die zweite bzw. erste Anliegefläche auf und die erste und die zweite Aufliegefläche liegen im Bereich der Wölbung aneinander an.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzventil bereitzustellen, bei dem eine optimierte Übertragung der Vorspannkraft auf den Düsenkörper erreicht wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Einspritzventil nach dem Anspruch 1 weist eine optimierte Kraftübertragung zwischen der Spannmutter und dem Düsenkörper auf. Die optimierte Kraftübertragung wird dadurch erreicht, dass die Fläche, mit der die Spannmutter am Düsenkörper aufliegt, vergrößert ist. Die vergrößerte Fläche wird durch eine gewölbte Form erreicht, die entweder an der Spannmutter oder am Düsenkörper ausgebildet ist. Aufgrund der gewölbten Form wird anstelle einer Linienberührung zwischen dem Düsenkörper und der Spannmutter eine Ringflächenberührung gewährleistet.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Vorzugsweise weist die Anliegefläche, die auf der gewölbten Anliegefläche aufliegt, eine Kegelfläche auf. Die Kegelfläche ist vorzugsweise in einem Winkel von 40° und 60° zur Mittenachse des Einspritzventils angeordnet. Die Paarung der gegewölbten Anliegefläche mit der planen Kegelfläche bietet eine kostengünstige Ausführungsform.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spannmutter eine konkave Teilkugelfläche und der Düsenkörper eine konvexe Fläche auf. Durch diese Ausführungsform wird eine verbesserte Flächenberührung zwischen der Spannmutter und dem Düsenkörper erreicht.
  • Die gewölbte Anliegefläche weist eine konvexe Fläche auf. Der Radius der konvexen Fläche liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 mm.
  • Die gewölbte Fläche ist für eine Unterstützung des Druckraums des Düsenkörpers vorzugsweise auf der Höhe des Druckraums angeordnet, so dass die Wirkungslinie der Vorspannkraft durch den Druckraum geht. Auf diese Weise wird gleichzeitig mit der Anpressung des Düsenkörpers an das Gehäuse der Druckraum von außen unterstützt, so dass eine hohe Druckfestigkeit des Düsenkörpers erreicht wird.
  • Eine optimale Druckunterstützung des Druckraums wird dadurch erreicht, dass die gewölbte Anliegefläche auf der Höhe der Mitte des Druckraums angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist die Spannmutter ein Ringteil auf, das in ein Hülsenteil übergeht. Das Hülsenteil ist senkrecht zur Längsachse des Einspritzventils angeordnet. Eine erste Anliegefläche ist am Ringteil angeordnet. Die Übertragung der radialen Vorspannkraft auf das Ringteil der erfinderischen Spannmutter ermöglicht es, das Hülsenteil relativ dünn auszuführen. Durch ein dünnes Hülsenteil wird insgesamt ein kleiner Durchmesser des Einspritzventils ermöglicht.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur 5 näher erläutert; es zeigt
    • Fig. 1 eine erste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Übertragungselement.
    • Fig. 2 eine zweite nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer gewölbten Anliegefläche,
    • Fig. 3 die gewölbte Anliegefläche im oberen Bereich des Druckraums,
    • Fig. 4 die gewölbte Anliegefläche im unteren Bereich des Druckraums. In Ausführungsform der Erfindung ist die konvexe Fläche 24 an der ersten Anliegefläche 9 der Spannmutter 1 angeordnet und die zweite Anliegefläche 10 kann in Form einer Kegelfläche ausgebildet sein, die in Richtung auf den zweiten Abschnitt 21 des Düsenkörpers 3 sich verjüngt.
  • Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Teilkugelfläche und einer konvexen Fläche.
  • Des Weiteren zeigen die Figuren 2 bis 4 nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen.
  • Fig. 1, nicht Gegenstand der Erfindung zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Einspritzventil, bei dem ein Teil eines Gehäuses 2, ein Teil eines Düsenkörpers 3, ein Teil einer Spannmutter 1 und der Querschnitt durch ein Übertragungselement 4 dargestellt ist. Der Querschnitt ist senkrecht zu einer Mittensymmetrieachse 18 des Einspritzventils angeordnet. Alle in den Figuren dargestellten Teile sind rotationssymmetrisch zur Mittensymmetrieachse 18 ausgebildet.
  • Der Düsenkörper 3 weist einen ersten Abschnitt 19 auf, der zylinderförmig ausgebildet ist und mit einer Druckfläche 20 am Gehäuse 2 anliegt. Der erste Abschnitt 19 geht über eine zweite Anliegefläche 10 in einen zweiten Abschnitt 21 über, der ebenfalls zylinderförmig ausgebildet ist. Der zweite Abschnitt 20 weist einen kleineren Durchmesser als der erste Abschnitt 19 auf.
  • Der Düsenkörper 3 weist eine symmetrisch zur Mittenachse 18 angeordnete Ausnehmung 23 auf, die eine Erweiterung aufweist, die einen Druckraum 5 darstellt. Die Ausnehmung 23 dient als Kraftstoffspeicher. In der Ausnehmung 23 ist eine Düsennadel eingebracht, die an ihrer Spitze einem Dichtsitz im Düsenkörper zugeordnet ist. Die Düsennadel 6 ist im Bereich des ersten Abschnitts 19 in der Ausnehmung 23 geführt. Weiterhin sind im Düsenkörper 3 Einspritzlöcher eingebracht, die mit dem Druckraum 5 in Verbindung stehen und unterhalb des Dichtsitzes angeordnet sind. Liegt nun die Düsennadel 6 am Dichtsitz an, so ist keine Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und den Einspritzlöchern gegeben. Wird die Düsennadel vom Dichtsitz abgehoben, so kann der Kraftstoff, der im Druckraum 5 vorliegt, seitlich an der Düsennadel 6 vorbei zu den Einspritzlöchern gelangen und es erfolgt eine Einspritzung.
  • Die zweite Anliegefläche 10 ist als Kegelfläche ausgebildet, die ausgehend vom ersten Abschnitt 19 in Richtung auf den zweiten Abschnitt 21 sich verjüngt. Die zweite Anliegefläche 10 weist vorzugsweise einen dritten Winkel c zur Mittensymmetrieachse 18 auf. Der dritte Winkel c liegt im Bereich von 10° bis 70°, vorzugsweise zwischen 40° bis 60°.
  • Der Düsenkörper 3 ist von einer Spannmutter 1 umfasst, die ein Ringteil 8 aufweist, das in ein Hülsenteil 7 übergeht. Das Ringteil 8 ist im Bereich des zweiten Abschnittes 21 angeordnet. Das Hülsenteil 7 ist entlang der zweiten Anliegefläche 10 und des ersten Abschnitts 19 bis zum Gehäuse 2 geführt. Das Hülsenteil 7 ist über ein Gewinde 14 mit dem Gehäuse 2 verschraubt. Das Ringteil 8 weist eine erste Anliegefläche 9 auf, die in einem zweiten Winkel b zur Mittensymmetrieachse 18 angeordnet ist. Der zweite Winkel b liegt vorzugsweise im Bereich von 90°. Die erste Anliegefläche 9 ist der zweiten Anliegefläche 10 zugewandt. Zwischen der Spannmutter 1 und dem Düsenkörper 3 ist das Übertragungselement 4 angeordnet, das vorzugsweise in Form eines Ringes ausgebildet ist. Der Querschnitt des Übertragungselementes 4 weist im wesentlichen eine Dreieckform auf, wobei eine dritte Anliegefläche 11 des Übertragungselementes 4 der ersten Anliegefläche 9 und eine vierte Anliegefläche 12 des Übertragungselementes 4 der zweiten Anliegefläche 10 zugeordnet ist. Das Übertragungselement 4 weist eine Außenfläche 22 auf, die im wesentlichen eine Zylinderfläche darstellt, die im wesentlichen parallel zur Innenfläche des Hülsenteils 7 angeordnet ist. Zwischen der Außenfläche 22 des Übertragungselementes 4 und der Innenfläche des Hülsenteils 7 ist ein definierter Spalt 13 vorgesehen.
  • Die erste und die dritte Anliegefläche 9, 11 und die zweite und die vierte Anliegefläche 10, 12 stellen eine erste bzw. eine zweite Flächenpaarung dar. Vorzugsweise ist die erste Anliegefläche 9 nahezu parallel zur dritten Anliegefläche 11 und die zweite Anliegefläche 10 nahezu parallel zur vierten Anliegefläche 12 angeordnet. Üblicherweise ist zwischen der ersten und dritten Anliegefläche 9, 11 und der zweiten und vierten Anliegefläche 10, 12 ein Differenzwinkel a vorgesehen.
  • Das Übertragungselement 4 weist in der Form eines Ringes eine teilkeilförmige Innenausnehmung auf, die im wesentlichen der Konusform der zweiten Anliegefläche 10 entspricht. Der Radius der Innenausnehmung des Übertragungselementes 4 ist in der Weise an die Konusform der zweiten Anliegefläche 10 angepasst, dass die gesamte vierte Anliegefläche 12 des Übertragungselementes 4 auf der zweiten Anliegefläche 10 des Düsenkörpers 3 aufliegt.
  • Die Spannmutter 1 ist mit dem Gehäuse 2 über das Gewinde 14 verschraubt, so dass das Übertragungselement 4 von der ersten Anliegefläche 9 in Richtung auf den ersten Abschnitt 19 gedrückt wird. Dabei kommt die vierte Anliegefläche 12 des Übertragungselementes 4 mit der zweiten Anliegefläche 10 des Düsenkörpers 3 in Berührung, wobei eine Kraftübertragung zwischen dem Ringteil 8 und der zweiten Anliegefläche 10 erfolgt. Durch den definierten Spalt 13 ist gewährleistet, dass keine radialen Kräfte auf das Hülsenteil 7 der Spannmutter 1 übertragen werden. Dies erlaubt eine relativ schmale Ausbildung des Hülsenteils 7, wodurch ein Einspritzventil mit kleinem Querschnitt ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise ist die zweite Anliegefläche 10 im Düsenkörper 3 auf der Höhe ausgebildet, auf der ein Druckraum 5 im Düsenkörper 3 eingebracht ist, so dass die Wirklinie der Vorspannkraft durch den Druckraum 5 geht. Der Druckraum 5 ist mit der Kraftstoffleitung verbunden, so dass im Druckraum 5 Kraftstoff mit hohem Druck vorliegt. Durch die Einbringung des Druckraums 5 weist der Düsenkörper 3 im Bereich des Druckraums 5 eine geringe Wandstärke auf, so dass es von Vorteil ist, wenn von außen im Bereich des Druckraums 5 eine Vorspannkraft auf den Düsenkörper 3 ausgeübt wird, die dem Druck im Druckraum 5 entgegenwirkt. Diese Vorspannkraft wird durch das Übertragungselement 4 auf den Düsenkörper 3 ausgeübt. Auf diese Weise wird eine optimale Einleitung der Vorspannkraft auf die Wandung des Druckraums 5 erreicht.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform, die eine verbesserte Einlenkung der Vorspannkraft von der Spannmutter 1 auf den Düsenkörper 3 ermöglicht. In diesem Fall weist die zweite Anliegefläche 10 im Querschnitt eine konvexe Wölbung 24 auf. Die Wölbung 24 stellt eine im Querschnitt konvexe geformte Fläche dar. Die konvexe Fläche geht kontinuierlich aus der Fläche des ersten Abschnitts 19 hervor und geht vorzugsweise in einem definierten Radius in den zweiten Abschnitt 21 mit einem Winkel größer als 180° über. Die konvexe Fläche ist rotationssymmetrisch zur Mittensymmetrieachse 18 ausgebildet. Der Radius der konvexe Fläche liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 mm. Die Spannmutter 1 ist über das Gewinde 14 mit dem Gehäuse 2 verschraubt und spannt den Düsenkörper 3 in Richtung auf das Gehäuse 2 vor. Dazu wird eine Vorspannkraft F von der Spannmutter 1 über die erste Anliegefläche 9 auf die zweite Anliegefläche 10 des Düsenkörpers 3 übertragen.
  • Die erste Anliegefläche 9 ist in diesem nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel als kegelförmige Innenfläche ausgebildet, die sich in Richtung auf den zweiten Abschnitt 21 des Düsenkörpers 3 verjüngt. Vorzugsweise ist die erste Anliegefläche 9 in Bezug auf die Mittensymmetrieachse 18 in einem vierten Winkel d angeordnet. Der vierte Winkel d liegt im Bereich von 10° bis 70°, vorzugsweise im Bereich von 40° bis 60°.
  • Die zweite Anliegefläche 10 ist der ersten Anliegefläche 9 zugeordnet und liegt in einem Auflagebereich 25 direkt an der ersten Anliegefläche 9 an. Der Aufliegebereich 25 erstreckt sich in der Längsrichtung des Düsenkörpers 3 über eine bestimmte Länge, so dass eine definierte Ringflächenpressung zwischen der Spannmutter 1 und dem Düsenkörper 3 erreicht wird. Diese Flächenpressung wird aufgrund der gewölbten Form der zweiten Anliegefläche 10 erreicht. Durch die konvexe Form der zweiten Anliegefläche 10 ist es nicht notwendig, die erste und die zweite Anliegefläche 9, 10 mit einem präzise eingestellten Differenzwinkel herzustellen. Für eine optimale Flächenpressung reichen größere Winkelbereiche aus. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung des Einspritzventils.
  • In Fig. 2 ist die konvexe Fläche 24 an der zweiten Anliegefläche 10 ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die konvexe Fläche 24 an der ersten Anliegefläche 9 der Spannmutter 1 angeordnet und die zweite Anliegefläche 10 kann in Form einer Kegelfläche ausgebildet sein, die in Richtung auf den zweiten Abschnitt 21 des Düsenkörpers 3 sich verjüngt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der konvexen Fläche 24 des Düsenkörpers 3 eine konkave Teilkugelfläche zugeordnet, die an der Spannmutter 1 ausgebildet ist. Diese Ausführungsform bietet eine sehr gute Flächenberührung. Zudem können kleinere Radien verwendet werden, die bei der Fertigung leichter überprüft werden können.
  • Der Düsenkörper 3 ist bis auf die Form der zweiten Anliegefläche 10 und der Form der Spannmutter 1 entsprechend dem Düsenkörper 3 der Fig. 1 ausgebildet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Spannmutter 1 geht, nicht Gegenstand der Erfindung, von einem Ringteil 8 in einem Übergangsbereich 26 in einen Hülsenteil 7 über. Der Übergangsbereich ist in Form einer Innenkegelfläche 9 ausgebildet, so dass sich die Wandung der Spannmutter 1 am Ringteil 8 bis zum Hülsenteil 7 stetig verkleinert. Da die Spannmutter 1 im wesentlichen eine Hülsenform aufweist, weist der Durchmesser der Innenausnehmung der Spannmutter 1 im Bereich des Ringteils 8 einen kleineren Wert auf als der Durchmesser der Innenausnehmung der Spannmutter 1 im Bereich des Hülsenteils 7. In die Innenausnehmung der Spannmutter 1 sind der Düsenkörper 3 und das Gehäuse 2 eingebracht.
  • Wesentlich ist, dass bei einer Flächenpaarung zwischen der Spannmutter 1 und dem Düsenkörper 3 mindestens eine gewölbte Anliegefläche vorliegt, so dass eine relativ breite Ringfläche als Aufliegebereich 25 erreicht wird, mit der die erste und zweite Anliegefläche 9, 10 aneinander anliegen und die Vorspannkraft übertragen wird. Durch die breite Ringflächen wird die Anpresskraft über einen geringeren Flächendruck eingebracht, so dass sowohl die Spannmutter 1 als auch der Düsenkörper 3 geringeren Spannungen ausgesetzt sind. Dies erlaubt eine dünnere Ausbildung der Wandung der Spannmutter 1 und auch eine dünnere Ausbildung der Wandung des Düsenkörpers 3.
  • Fig. 2, nicht Gegenstand der Erfindung, zeigt eine optimierte Lage des Berührungsbereichs zwischen der ersten Anliegefläche 9 und der zweiten Anliegefläche 10, die in einem zweiten Bereich 16 des Druckraums 5 angeordnet ist. Der zweite Bereich 16 ist im mittleren Drittel des Druckraums 5 angeordnet. Auf diese Weise wird eine optimale Unterstützung der Wandung des Düsenkörpers 3 im Bereich des Druckraums 5 erreicht, wodurch eine dünne Ausführung der Wandung des Düsenkörpers 3 ermöglicht wird. Dadurch wird ein Einspritzventil möglich, das einen geringen Durchmesser im Bereich des Druckraumes 5 aufweist. Mit gestrichelten Linien ist die Richtung der übertragenen Vorspannkraft eingezeichnet, die vom Anliegebereich 25 ausgeht und im zweiten Bereich 16 am Druckraum 5 einwirkt.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform des Einspritzventils gemäß Fig. 2, wobei jedoch der Aufliegebereich 25 zwischen der ersten und der zweiten Anliegefläche 9, 10 in einem oberen ersten Drittel, einem ersten Bereich 15, des Druckraums 5 angeordnet ist.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform des Einspritzventils gemäß Fig. 2, wobei der Aufliegebereich 25 in einem dritten Bereich 17, im unteren Drittel des Druckraums 5 angeordnet ist. Die Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 ermöglichen eine gute Unterstützung des Druckraums 5, wobei jedoch optimale Werte mit der Ausführungsform der Fig. 2 erreicht werden.
  • Bei den nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Figuren 2 bis 4 weist mindestens eine Anliegefläche eine konvexe Fläche 24 in Richtung auf die andere Anliegefläche auf. Auf diese Weise wird eine vergrößerte Ringflächenpressung zwischen der ersten und der zweiten Anliegefläche gewährleistet. Dies ermöglicht es, bei der Fertigung der ersten und der zweiten Anliegefläche größere Winkelbereiche zu verwenden, so dass die Fertigung weniger aufwendig ist. Zudem wird ein geringer Flächendruck erreicht, so dass sowohl der Düsenkörper als auch die Spannmutter geringeren Spannungen ausgesetzt sind. Zudem wird durch den großen Aufliegebereich 25 im Bereich des Druckraums 5 ein Gegendruck auf die Wandung des Düsenkörpers 3 im Bereich des Druckraums 5 eingebracht, so dass die Wandung des Düsenkörpers 3 im Bereich des Druckraums 5 relativ dünn ausgeführt werden kann und trotzdem im Druckraum 5 ein hoher Kraftstoffdruck eingebracht werden kann, ohne dass der Düsenkörper 3 durch den hohen Kraftstoffdruck beschädigt wird. Dies ermöglicht wiederum ein Einspritzventil mit einem kleinen Querschnitt.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die zweite Anliegefläche 10 am Düsenkörper 3 als konvexe Fläche ausgebildet ist. Die konvexe Fläche weist vorzugsweise Radien im Bereich von 2 bis 10 mm auf. Die zweite Anliegefläche 10 ist rotationssymmetrisch zur Mittensymmetrieachse 18 ausgebildet. In der Darstellung der Fig. 5 sind Details, wie der Druckraum 5 und die Ausnehmung 23 nicht explizit dargestellt. Die Spannmutter 1 weist eine erste Anliegefläche 9 auf, die als Teilkugelfläche ausgebildet ist. Die Teilkugelfläche weist eine konkave Form auf, die einen Radius im Bereich von 5 bis 20 mm aufweist. Im Querschnitt geht die erste Anliegefläche 9 von der inneren Wandung 28 des Hülsenteils 7 kontinuierlich hervor und schneidet vorzugsweise in einem Winkel größer als 90° die Innenfläche 27 am Ringteil 8. Die Radien der ersten und zweiten Anliegefläche 9, 10 sind in der Weise aufeinander angepasst, dass eine möglichst große Flächenberührung zwischen der ersten und der zweiten Anliegefläche 9, 10 erreicht wird.
  • Durch die kalottenartige Form der ersten Anliegefläche 9 und der konvexen Fläche der zweiten Anliegefläche 10 wird eine optimale Anpassung ermöglicht, die die Verwendung von kleineren Radien für die erste und die zweite Anliegefläche 9, 10 erlaubt. Die kleineren Radien weisen den Vorteil auf, dass kleine Radien genau überprüft und nachgemessen werden können. Auf diese Weise wird eine präzise Einhaltung der vorgegebenen Radien bei der Herstellung ermöglicht.
  • Ein wesentlicher Vorteil der konkaven Teilkugelfläche besteht darin, dass die Teilkugelfläche und die zugeordnete konvexe Fläche einfach zu fertigen sind.

Claims (7)

  1. Einspritzventil mit einem Gehäuse, mit einem Düsenkörper (3), mit einer Spannmutter (1), die mit dem Gehäuse verbunden ist, die mit einer ersten Anliegefläche (9) auf einer zweiten Anliegefläche (10) des Düsenkörper (3) aufliegt, wobei die Spannmutter (1) den Düsenkörper (3) gegen das Gehäuse spannt, wobei die erste oder die zweite Anliegefläche (9,10) eine Wölbung (24) in Richtung auf die zweite bzw. die erste Anliegefläche (9,10) aufweist, und wobei die erste und die zweite Anliegefläche (9, 10) im Bereich der Wölbung (24) aneinander anliegen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Anliegefläche (9) eine einen Radius aufweisende konvexe Wölbung (24) in Richtung auf die zweite Anliegefläche (10) aufweist, oder, dass die zweite Anliegefläche (10) eine einen Radius aufweisende konvexe Wölbung (24) in Richtung auf die erste Anliegefläche (9) aufweist, wobei die erste Anliegefläche (9) an der Spannmutter (1) als eine einen Radius aufweisende konkave Teilkugelfläche ausgeführt ist.
  2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Wölbung an der ersten Anliegefläche (9) der Spannmutter angeordnet ist und die zweite Anliegefläche (10) in Form einer Kegelfläche ausgebildet ist.
  3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelfläche im Querschnitt einen Winkel größer als 20° und kleiner als 70°, vorzugsweise zwischen 40° und 60° zur Mittenachse (18) des Einspritzventils aufweist.
  4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (24) in der Ebene der Mittenachse des Einspritzventils einen Radius im Bereich von 20 bis 60 mm aufweist.
  5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (24) in der Ebene der Mittenachse (18) des Einspritzventils im Wesentlichen einen Radius im Bereich von 2 bis 20 mm aufweist.
  6. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (3) einen Druckraum (5) aufweist, der im Bereich der Wölbung (24) angeordnet ist.
  7. Einspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufliegebereich (25), in dem die Wölbung (24) an der ersten bzw. an der zweiten Anliegefläche (9, 10) anliegt, auf der Höhe angeordnet ist, auf der sich die Mitte des Druckraums (5) befindet.
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