EP1446575B1

EP1446575B1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP1446575B1
Application number: EP02758100A
Authority: EP
Inventors: Sieghart Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: EP1446575A1; US20040104284A1; US6895938B2; WO2003046366A1; DE50211930D1; JP2005510657A; JP4160903B2; DE10155679A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der Schrift DE 199 41 930 A1 bekannt. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse auf, das einen ersten und einen zweiten Körper umfasst, wobei der erste Körper als Ventilhaltekörper und der zweite Körper als Ventilkörper ausgebildet ist. Beide Körper weisen eine Anlagefläche auf, mit der sie direkt oder unter Zwischenlage einer Zwischenscheibe aneinander anliegen. Um den Ventilhaltekörper gegen den Ventilkörper zu verspannen, ist eine Schraubhülse vorgesehen, die den Ventilkörper und den Ventilhaltekörper und auch gegebenenfalls die Zwischenscheibe im Bereich der Anlageflächen umgibt. Die Schraubhülse weist ein Innengewinde auf, mit der sie in ein am Ventilhaltekörper ausgebildetes Außengewinde eingreift. Darüber hinaus ist an der Schraubhülse eine Druckfläche ausgebildet, mit der diese an einer Anlagefläche des zweiten Körpers, also des Ventilkörpers, anliegt. Die Schraubhülse ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und erzeugt durch das Eindrehen in das Außengewinde des Ventilhaltekörpers eine Axialkraft, mit der der Ventilhaltekörper gegen den Ventilkörper gepresst wird.
Zur Einleitung eines Drehmoments in die Schraubhülse ist an der Schraubhülse an ihrem dem Brennraum zugewandten Ende ein Sechskant angeschliffen, so dass das Drehwerkzeug, beispielsweise ein Gabelschlüssel, an den Flächen dieses Sechskant angreifen kann, um ein entsprechendes Drehmoment auf die Schraubhülse auszuüben. Dabei wird das Drehmoment jedoch nur über einzelne Einleitungslinien mit jeweils unterschiedlichen Drehmomenten eingeleitet. Bei höheren Drehmomenten ergibt sich unter Umständen eine erhebliche Torsion der Schraubhülse und als Folge treten Schwankungen im Drehmoment am Gewinde und somit auch Schwankungen der Axialkraft auf, mit der der erste Körper gegen den zweiten Körper gepresst wird. Da bei vielen Kraftstoffeinspritzventilen Kraftstoffhochdruck durch einen die Anlageflächen durchdringenden Kanal hindurch geleitet wird, kann es infolgedessen zu Undichtigkeiten an den Anlageflächen kommen.
Die DE 42 14 646 A1 zeigt ein Einspritzventil mit einem Düsenkörper, der mittels einer Spannmutter gegen einen Haltekörper verspannt ist. Die Spannmutter weist an ihrer Außenseite eine Kontur auf, an die ein entsprechendes Werkzeug zum Anziehen der Spannmutter angreifen kann.
Die DE 42 18 943 A1 , DE 199 13 679 A1 , DE 44 32 686 A1 , DE 100 17 112 und die DE 100 17 113 zeigen jeweils Spannmuttern in ähnlicher Anordnung wie die DE 42 14 646 A1 , bei denen die Außenkontur jeweils nur in einem Teilabschnitt der Spannmutter ausgebildet ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das Drehmoment nahezu gleichmäßig und unabhängig von Reibungsfaktoren und Abmessungen in die Schraubhülse eingebracht wird. Hierzu wird das Drehmoment über einen Großteil der Außenmantelfläche der Schraubhülse vom Drehwerkzeug eingeleitet. Die Schraubhülse kann sich beim Einschrauben nicht verdrehen, und die Axialkräfte sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. Auf die Anlageflächen der beiden Körper wirkt eine gleichmäßige Flächenpressung, so dass die Dichtheit an den Anlageflächen verbessert wird. Die Außenmantelfläche der Schraubhülse weist auf einem Großteil ihrer Länge eine Außenkontur auf, in die das entsprechende Schraubwerkzeug eingreifen kann. Dadurch kann durch das Schraubwerkzeug eine tangentiale Kraft ausgeübt werden, mit der die Schraubhülse auf das Außengewinde des ersten Körpers geschraubt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung erstreckt sich die Außenkontur der Schraubhülse sowohl über den Abschnitt der Schraubhülse, der sich über dem ersten Körper befindet, als auch über den Abschnitt, der sich über dem zweiten Körper befindet. Dadurch lässt sich das Drehmoment auf die Schraubhülse aufbringen, ohne dass ein Verdrehen der Schraubhülse zwischen dem ersten und dem zweiten Körper auftritt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Außenkontur durch zueinander parallele Längsnuten gebildet, die im wesentlichen parallel zur Längsachse der Schraubhülse verlaufen. Derartige Nuten lassen sich einfach und kostengünstig in die Außenmantelfläche in der Schraubhülse einbringen und ebenso lassen sich entsprechende Werkzeuge, die in solche Nuten eingreifen, leicht fertigen. Besonders vorteilhaft ist hierbei, die Außenkontur in Form einer Rändelung auszubilden und hier insbesondere, die Rändelung aus parallelen Längsnuten zu fertigen, die einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und direkt aneinander angrenzen. Es sind so sehr viele Flächen ausgebildet, an denen das entsprechende Schraubwerkzeug angreifen kann, um das Drehmoment möglichst gleichmäßig auf dem gesamten Umfang der Schraubhülse einzubringen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenkontur an der Außenmantelfläche der Schraubhülse durch flächige Anschliffe ausgebildet. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, sechs flächige Anschliffe so auszubilden, dass sich im Querschnitt der Schraubhülse ein regelmäßiges Sechseck an der Außenlinie ergibt. Ebenso vorteilhaft ist es, mehr als sechs flächige Anschliffe an der Außenmantelfläche der Schraubhülse auszubilden, die ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil,
Figur 2 einen Querschnitt durch Figur 1 entlang der Linie II-II,
Figur 3 eine teilweise geschnittene Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Schraubhülse und
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Schraubwerkzeugs zur Verschraubung einer erfindungsgemäßen Schraubhülse.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen ersten Körper 3 und einen zweiten Körper 7 umfasst, wobei zwischen den beiden Körpern 3, 7 eine Zwischenscheibe 5 angeordnet ist. Der erste Körper ist als Ventilhaltekörper 3 ausgebildet und der zweite Körper als Ventilkörper 7. Der Ventilhaltekörper 3 liegt mit einer Anlagefläche 103 an der Zwischenscheibe 5 an und der Ventilkörper 7 mit einer Anlagefläche 107 an der gegenüberliegenden Seite der Zwischenscheibe 5. Im Ventilkörper 7 ist eine Bohrung 12 ausgebildet, die als Sackbohrung ausgeführt ist und deren brennraumseitiges Ende durch einen im wesentlichen konischen Ventilsitz 20 gebildet wird.
Brennraumzugewandt vom Ventilsitz 20 sind im Ventilkörper 7 mehrere Einspritzöffnungen 24 ausgebildet, die die Verbindung zum Brennraum der Brennkraftmaschine herstellen. In der Bohrung 12 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 14 angeordnet, die in einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 12 dichtend geführt ist. Die Ventilnadel 14 verjüngt sich dem Brennraum zu unter Bildung einer Druckschulter 15 und geht an ihrem brennraumseitigen Ende in eine Ventildichtfläche 22 über, die mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkt. Durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 12 ist auf Höhe der Druckschulter 15 ein Druckraum 17 gebildet, der über einen die Ventilnadel 14 umgebend Ringkanal 19 mit dem Ventilsitz 20 verbunden ist. Der Druckraum 17 ist über einen nicht in der Schnittebene verlaufenden Hochdruckkanal 21, der im Ventilkörper 7, durch die Zwischenscheibe 5 und den Ventilhaltekörper 3 bis zu einem Kraftstoffhochdruckanschluss des Kraftstoff einspritzventils verläuft, mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar.
Die Zwischenscheibe 5 weist eine zentrale Öffnung 23 auf, in der ein Druckstück 25 angeordnet ist, das an der Ventilnadel 14 anliegt und der Ventilnadel 14 abgewandt in einen Federteller 27 übergeht. Der Federteller 27 ragt hierbei bis in einen im Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Federraum 29, der als Bohrung ausgeführt ist und koaxial zur Bohrung 12 verläuft. Im Federraum 29 ist eine Schließfeder 30 unter Druckvorspannung angeordnet, die sich brennraumzugewandt am Federteller 27 und brennraumabgewandt an einer ortsfesten Fläche des Ventilhaltekörpers 3 abstützt. Durch die Druckvorspannung der Schließfeder 30 ergibt sich eine axiale Kraft auf die Ventilnadel 14, die die Ventildichtfläche 22 gegen den Ventilsitz 20 drückt. Durch den Druck im Druckraum 17 ergibt sich eine hydraulische Kraft auf die Druckschulter 15 und auf Teile der Ventildichtfläche 22. Übersteigen diese hydraulischen Kräfte die Kraft der Schließfeder 30, so bewegt sich die Ventilnadel 14 in axialer Richtung und hebt mit der Ventildichtfläche 22 vom Ventilsitz 20 ab, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum 17 über den Ringkanal 19 zu den Einspritzöffnungen 24 strömen kann. Bei umgekehrten Kraftverhältnissen wird die Ventilnadel 14 in Anlage am Ventilsitz 20 gehalten, und es kann kein Kraftstoff aus den Einspritzöffnungen 24 austreten.
Um den Ventilhaltekörper 3, die Zwischenscheibe 5 und den Ventilkörper 7 in definierter Position zueinander zu halten und gegeneinander zu pressen, damit am Durchtritt des Hochdruckkanals 21 durch die Anlageflächen 103, 107 keine Undichtigkeiten auftreten, ist am Gehäuse 1 eine Schraubhülse 10 angeordnet. Die Schraubhülse 10 ist im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgeführt und weist eine Längsachse 37 auf. An ihrem brennraumabgewandten Endbereich ist ein Innengewinde 42 ausgebildet, mit dem sie in ein am Ventilhaltekörper 3 ausgebildetes Außengewinde 8 eingeschraubt ist. An ihrem brennraumzugewandten Ende weist die Schraubhülse 10 einen nach innen ragenden Kragen 110 auf, an dem eine ringförmige Druckfläche 32 ausgebildet ist, die an einer ebenfalls ringförmigen Anlagefläche 34 am Ventilkörper 7 anliegt. Durch das Drehen der Schraubhülse 10 bewegt sich die Schraubhülse 10 bedingt durch die Gewinde 42 bzw. 8 in axialer Richtung, wobei die Druckfläche 32 gegen die Anlagefläche 34 gepresst wird. Dadurch wird der Ventilkörper 7 mit der Anlagefläche 107 gegen die Zwischenscheibe 5 gepresst und die Zwischenscheibe 5 wiederum gegen die Anlagefläche 103 des Ventilhaltekörpers 3.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil von Figur 1 entlang der Linie II-II. An der Schraubhülse 10 ist im Außenbereich eine Rändelung 36 ausgebildet, die die Außenkontur der Schraubhülse 10 bildet. Die Rändelung 36 besteht hierbei aus zueinander parallelen Längsnuten 38, die einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und direkt aneinander angrenzen. Die Tiefe der Längsnuten 38 ist nur ein Bruchteil der Manteldicke der Schraubhülse 10, so dass keine wesentliche Schwächung der Schraubhülse 10 auftritt. Die Längsnuten 38 sind hierbei parallel zur Längsachse 37 der Schraubhülse 10 ausgebildet.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schraubhülse 10 dargestellt. Die Schraubhülse 10 ist hierbei im unteren, d. h. im brennraumzugewandten Bereich geschnitten dargestellt. Die Außenkontur der Schraubhülse 10 ist hier durch flächige Anschliffe 40 ausgebildet, von denen sechs flächige Anschliffe 40 gleichmäßig über den Umfang der Schraubhülse 10 verteilt angeordnet sind, so dass sich im Querschnitt eine Außenform ergibt, die einem gleichseitigen, regelmäßigen Sechseck entspricht. Mit einem geeigneten Schraubwerkzeug, das die Schraubhülse 10 auf ihrer gesamten Länge umfasst und entsprechend an allen flächigen Anschliffen 40 anliegt, lässt sich das Drehmoment über die gesamte Länge der Schraubhülse 10 einbringen.
Sowohl bei der Ausbildung von Längsnuten 38 als auch von flächigen Anschliffen 40 ist stets vorgesehen, dass diese sich zumindest über einen Großteil der Länge der Schraubhülse 10 erstrecken. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Längsnuten 38 bzw. die flächigen Anschliffe 40 zumindest annähernd über die gesamte Länge der Schraubhülse 10 erstrecken, damit das Drehmoment auch entsprechend über die gesamte Länge der Schraubhülse 10 eingeleitet werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass analog zu dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mehr als sechs flächige Anschliffe 40 über den Umfang der Schraubhülse 10 verteilt angeordnet sind, beispielsweise acht, zehn oder zwölf flächige Anschliffe. Diese werden vorzugsweise gleichmäßig verteilt über den Umfang der Schraubhülse 10, so dass sich im Querschnitt an der Außenlinie ein regelmäßiges Vieleck ergibt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass an der Außenmantelfläche der Schraubhülse 10 eine Außenkontur aufgebracht ist, bei der verschiedene Vertiefungen über einen Großteil der Länge der Schraubhülse 10 und über ihren gesamten Umfang verteilt angeordnet sind. Mit einem geeigneten Schraubwerkzeug, das in diese Vertiefungen eingreift, lässt sich so ein entsprechendes Drehmoment einleiten. Die Vertiefungen können hierbei als Bohrungen ausgebildet sein, als Nuten oder sonstige taschenartige Vertiefungen.
In Figur 4 ist ein geeignetes Schraubwerkzeug in seinen wesentlichen Teilen gezeigt. Das Schraubwerkzeug weist zwei Spannbacken 45 auf, die jeweils im wesentlichen einem halben Hohlzylinder entsprechen. Die Innenseite der Spannbacken 45 weist eine Rändelung 47 auf, die so beschaffen ist, dass sie in die Rändelung 36 der Schraubhülse 10 eingreifen kann. Die beiden Spannbacken 45 werden hierbei durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung in der angegebenen Pfeilrichtung aneinander gepresst, so dass die Rändelung 47 der Spannbacken 45 nicht auf der Rändelung 38 der Schraubhülse 10 abrutschen kann. Bei einer anders geformten Rändelung 36 an der Spannhülse 10 muss die Rändelung 47 der Spannbacken 45 entsprechend angepasst werden, damit auch in diesem Fall eine sichere Verzahnung zwischen Schraubwerkzeug und Spannhülse 10 erfolgt.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), das einen ersten Körper (3) und einen zweiten Körper (7) aufweist, die mit jeweils einer Anlagefläche (103; 107) zumindest mittelbar aneinander anliegen und die durch eine Schraubhülse (10) gegeneinander gepresst werden, wobei die Schraubhülse (10) mit einem Innengewinde (42) in ein Außengewinde (8) am ersten Körper (3) eingreift und mit einer Druckfläche (32) an einer Anlagefläche (34) des zweiten Körpers (7) anliegt, wobei die Schraubhülse (10) zumindest annähernd zylinderförmig ausgebildet ist und die beiden Körper (3; 7) im Bereich der Anlageflächen (103; 107) umgibt, wobei die Schraubhülse (10) an ihrer Außenmantelfläche über einen Großteil ihrer Länge eine Außenkontur aufweist, an der ein Schraubwerkzeug angreifen kann, so dass mit dem Schraubwerkzeug eine tangentiale Kraft auf die Schraubhülse (10) ausgeübt werden kann, wobei die Außenkontur sowohl in dem Abschnitt der Schraubhülse (10) ausgebildet ist, die sich über dem ersten Körper (3) befindet, als auch auf dem Abschnitt der Schraubhülse (10), der sich über dem zweiten Körper (7) befindet, und wobei sich die Außenkontur zumindest annähernd über die gesamte Länge der Schraubhülse (10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur zueinander parallele Längsnuten (38) aufweist, die zumindest näherungsweise parallel zur Längsachse (37) der Schraubhülse (10) verlaufen.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur eine Rändelung (36) ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (36) aus parallelen Längsnuten (38) besteht, die einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und direkt aneinander angrenzen.
Schraubwerkzeug zur Verschraubung einer Schraubhülse (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubwerkzeug zwei Spannbacken (45) aufweist, die im wesentlichen einem längsgeteilten Hohlzylinder entsprechen und die an ihrer Innenseite eine Kontur aufweisen, die in die Außenkontur der Schraubhülse (10) eingreifen kann.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur auf der Innenseite der Spannbacken (45) eine Rändelung (47) ist.