EP1468185A1 - Düsenspannmutter für einspritzventil sowie verfahren zur herstellung der düsenspannmutter - Google Patents

Düsenspannmutter für einspritzventil sowie verfahren zur herstellung der düsenspannmutter

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EP1468185A1
EP1468185A1 EP03704198A EP03704198A EP1468185A1 EP 1468185 A1 EP1468185 A1 EP 1468185A1 EP 03704198 A EP03704198 A EP 03704198A EP 03704198 A EP03704198 A EP 03704198A EP 1468185 A1 EP1468185 A1 EP 1468185A1
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EP
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clamping nut
nozzle clamping
nozzle
bearing surface
tube
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Rainer Hardt
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Continental Automotive GmbH
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Siemens AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Definitions

  • Nozzle clamping nut for injector and method for producing the nozzle clamping nut
  • the present invention relates to a nozzle clamping nut for an injection valve according to the preamble of claim 1 and a method for producing the nozzle clamping nut.
  • Such a nozzle clamping nut is known from DE 199 15 685 AI, an injection valve for a common rail injection system of a diesel engine being disclosed.
  • the injection valve has a nozzle holder and an injection nozzle attached to it by the nozzle clamping nut.
  • the injection nozzle is held together with the nozzle holder and the nozzle clamping nut in a receiving sleeve with which the injection valve is fastened in the diesel engine. It is problematic that a notch effect occurs on the annular shoulder in the transition area between the support surface and the side wall inside the nozzle clamping nut in the event of a load; this can lead to cracking in the nozzle clamping nut.
  • the object of the present invention is to provide a nozzle clamping nut which realizes a large contact surface with a small notch effect.
  • a nozzle clamping nut with the features of patent claim 1 and a nozzle clamping nut produced according to the method with the features of patent claim 7.
  • the two-part design of the nozzle clamping nut with the fixed connection of a precision steel tube with a connecting part, in particular as a simple turned part, for use as a nozzle clamping nut opens up the possibility of reducing the notch effect with the applied axial force and applied torsional moment, as well as increasing the contact surface of the nozzle body in a technically simple manner.
  • the resulting machining volume is significantly reduced due to the simple structure of the individual components.
  • a high degree of dimensional accuracy with regard to shape and position tolerances is also ensured due to the use of a precision steel tube.
  • the contact surface of the inner tube is flat in the area of contact with the inner wall of the outer tube.
  • the contact surface of the nozzle clamping nut can be designed to the maximum.
  • an adhesive or solder connection is provided in order to minimize possible notch effects, in contrast to the welded connection, due to the material connection formed in the process.
  • the nozzle clamping nut consists of a precision steel tube 1 with a first free inside diameter D1 and from a tubular rotary part 3 with a smaller second free inside diameter D2.
  • the rotating part 3 has on its outer wall an annular protruding bead 5, which serves as a stop for the steel tube 1.
  • a circumferential groove 7 is provided for a solder ring on the outer wall of the rotating part 3.
  • the solder is inserted into the annular groove 7 of the rotating part 3 as a ring.
  • the two pipes 1, 3 are placed one on top of the other, the nozzle clamping nut is heated and the solder melts and creeps out of the groove 7 into the space between the rotating part 3 and the steel pipe 1.
  • the two pipes are advantageously dimensioned according to a clearance fit.
  • the bead 5 is arranged such that a sufficiently large support or shoulder area for the tube 1 is provided on the outer wall of the rotating part 3.
  • the end face arranged in the interior of the steel tube 1 forms a support face 9 of the nozzle clamping nut.
  • the support surface 9 extends perpendicular to the longitudinal direction of the tubes 1, 3. It is formed exactly flat and forms a right angle with the inner wall of the steel tube 1 without a transition radius in the border area.
  • the contact surface is Spray valve (not shown) maximizes the given geometry and the resulting notch effect is kept low.
  • a small chamfer is provided to facilitate the assembly of the injection nozzle.
  • the nozzle clamping nut now clamps the injection nozzle against a body of the injection valve (not shown) in a manner known per se from the prior art.
  • the injection nozzle rests on the annular support surface 9. Since both the first and the second inner diameter D1, D2 are defined for the respective installation situation of the injection nozzle, the remaining space for the design of the bearing surface is optimally used according to the invention.
  • the two tubes 1, 3 are firmly connected to one another by a weld connection or a weld seam 11.
  • the two tubes have an interference fit, which prevents liquid material from flowing into undesired areas of the nozzle clamping nut during the welding process.
  • TIG Wide inert gas
  • This is a known fusion welding process, in which a weld pool is created under inert protective gases.
  • the two tubes 1, 3 are firmly connected to one another by an adhesive connection.
  • An adhesive joint 13 is chosen to be as large as possible, the adhesive used being selected to be adapted to the materials used and the application requirements for the clamping nut.
  • the two tubes 1, 3 are firmly connected to one another by at least one laser seam 15.
  • the two laser seams 15 shown in FIG. 5 are spaced sufficiently far from the support surface 9 in order to be able to withstand the forces that occur during assembly and during operation.
  • the surface pressure can be reduced, since the area available through the contact surface is increased, although the overall diameter of the nozzle clamping nut remains the same.
  • the annular corner region in the transition from the support surface 9 and the inner wall of the steel tube 1 can also be used as the support surface, since a 90 ° angle is formed according to the invention.

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Abstract

Bekannt ist eine Düsenspannmutter für ein Einspritzventil mit zwei Abschnitten in Längsrichtung mit unterschiedlich großen freien Innendurchmessern (D1, D2), wobei in einem Übergangsbereich von dem ersten auf den zweiten Abschnitt ein Absatz eine Auflagefläche (9) bildet, die sich senkrecht zur Längsrichtung ringförmig erstreckt. Um eine Düsenspannmutter bereitzustellen, die eine große Auflagefläche bei kleiner Kerbwirkung realisiert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Düsenspannmutter aus einem Innenrohr (3) und einem Außenrohr (1) besteht, die die unterschiedlich großen Innendurchmesser (D1, D2) aufweisen, ineinander gesteckt und miteinander fest verbunden sind, und dass die Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres (3) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Dusenspannmutter für Einspritzventil sowie Verfahren zur Herstellung der Dusenspannmutter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dusenspannmutter für ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Dusenspannmutter.
Eine derartige Dusenspannmutter ist bekannt aus der DE 199 15 685 AI, wobei ein Einspritzventil für ein Common-Rail-Ein- spritzsystem eines Dieselmotors offenbart ist. Das Einspritzventil weist einen Düsenhalter und eine durch die Dusenspannmutter an diesem befestigte Einspritzdüse auf. Die Einspritzdüse ist gemeinsam mit dem Düsenhalter und der Dusenspannmutter in einer Aufnahmehülse gehalten, mit der das Einspritzventil im Dieselmotor befestigt wird. Problematisch ist, dass an dem ringförmigen Absatz im Übergangsbereich zwischen der Auflagefläche und der Seitenwand im Inneren der Dusenspannmutter im Belastungsfall eine Kerbwirkung auftritt; diese kann zur Rissbildung in der Dusenspannmutter führen. Deshalb ist zur Verringerung der auftretenden Kerbwirkung in diesem Bereich gemäß dem Stand der Technik ein relativ großer Radius vorgesehen. Nachteilig an diesem die Kerbwirkung verringernden großen Übergangsradius ist jedoch, dass die verbleibende plane Auflagefläche, die zum Vorspannen des Düsenkörpers der Einspritzdüse erforderlich ist, reduziert wird. Somit besteht bei einer gemäß Stand der Technik hergestellten Drehteil- Düsenspannmutter ein Zielkonflikt beim Realisieren einer gewünschten geringen Kerbwirkung zum einen und einer gewünschten großen Auflagefläche zum anderen. Entsprechendes gilt auch für eine als Fließpressteil hergestellte Dusenspannmutter, bei der die Auflagefläche nachgedreht wurde. Nachteilig bei der Herstellung der Dusenspannmutter als Drehteil ist weiterhin, dass die Mutter aus einem Vollstück heraus gedreht wird. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und das Zerspanvolumen relativ groß. Beim Kalt-Fließpressteil wird eine erste Rohform erstellt, die dann noch einmal nachgedreht wird. Dabei ist das Zerspanvolumen zwar deutlich geringer, man ist jedoch auf Materialien beschränkt, die als Kalt- Fließpressteil hergestellt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dusenspannmutter bereitzustellen, die eine große Auflagefläche bei kleiner Kerbwirkung realisiert.
Erfindungsgemäß ist dies bei einer Dusenspannmutter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer gemäß dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 hergestellten Dusenspannmutter erreicht. Die zweiteilige Ausbildung der Dusenspannmutter mit der festen Verbindung eines Präzisionsstahlrohres mit einem insbesondere als einfaches Drehteil realisierten Anschlussteil für die Verwendung als Dusenspannmutter eröffnet die Möglichkeit der Verringerung der Kerbwirkung bei aufgebrachter Axialkraft und aufgebrachtem Torsionsmoment sowie der Vergrößerung der Auflagefläche des Düsenkörpers in fertigungstechnisch einfacher Weise.
Zudem ist das sich ergebende Zerspanvolumen wegen dem einfachem Aufbau der Einzelkomponenten deutlich reduziert. Auch ist eine hohe Maßhaltigkeit bzgl. Form- und Lagetoleranzen aufgrund der Verwendung eines Präzisionsstahlrohres sichergestellt.
Vorteilhaf.ter Weise ist vorgesehen, dass die Auflagefläche des Innenrohres im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres plan ausgebildet ist. Dadurch kann die Auflagefläche des Dusenspannmutter maximal gestaltet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist eine Klebe- oder Lotverbindung vorgesehen, um im Unterschied zur Schweißverbindung - infolge der dabei gebildeten stofflichen Verbindung - mögliche Kerbwirkungen zu minimieren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren abhangigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend sind vier Ausfuhrungsbeispiele der erfindungsge- maßen Dusenspannmutter im wesentlichen in Langsschnittdar- stellungen gezeigt beschrieben.
Gemäß dem ersten in den Fig. lund 2 gezeigten ersten Ausfuh- rungsbeispiel besteht die Dusenspannmutter aus einem Prazisi- onsstahlrohr 1 mit einem ersten freien Innendurchmesser Dl und aus einem rohrfor igen Drehteil 3 mit einem kleineren zweiten freien Innendurchmesser D2. Das Drehteil 3 weist an seiner Außenwand einen ringförmig vorspringenden Wulst 5 auf, der als Anschlag für das Stahlrohr 1 dient. Weiterhin ist an der Außenwand des Drehteils 3 eine umlaufende Nut 7 für einen Lotring vorgesehen. Zur festen Verbindung der beiden Rohre 1, 3 zu der Dusenspannmutter wird das Lot in die ringförmige Nut 7 des Drehteils 3 als Ring eingelegt. Dann werden die beiden Rohre 1, 3 aufeinander gesteckt, die Dusenspannmutter wird erhitzt und das Lot schmilzt und kriecht aus der Nut 7 in den Zwischenraum zwischen dem Drehteil 3 und dem Stahlrohr 1. Vorteilhafter Weise sind die beiden Rohre dabei entsprechend einer Spielpassung dimensioniert. Der Wulst 5 ist derart angeordnet, dass ein ausreichend großer Auflage- bzw. Absatzbereich für das Rohr 1 auf der Außenwand des Drehteiles 3 vorgesehen ist. Die im Inneren des Stahlrohres 1 angeordnete Stirnflache bildet eine Auflageflache 9 der Dusenspannmutter. Die Auflageflache 9 erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung der Rohre 1, 3. Sie ist exakt plan ausgebildet und bildet im Grenzbereich zur Innenwand des Stahlrohres 1 mit dieser ohne Ubergangsradius einen rechten Winkel. Dadurch ist die Auflageflache bei der durch ein zu montierendes Ein- spritzventil (nicht gezeigt) vorgegebenen Geometrie maximiert und die auftretende Kerbwirkung gering gehalten. Im Übergangsbereich der Auflagefläche 9 zum Innendurchmesser D2 ist eine kleine Fase zur Erleichterung der Montage der Einspritzdüse vorgesehen. Die Dusenspannmutter spannt nun in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise die Einspritzdüse gegen einen Körper des Einspritzventils (nicht gezeigt) . Dabei liegt die Einspritzdüse auf der ringförmigen Auflagefläche 9 auf. Da sowohl der erste als auch der zweite Innendurchmesser Dl, D2 für die jeweilige Einbausituation der Einspritzdüse festgelegt sind, ist der verbleibende Raum für die Gestaltung der Auflagefläche erfindungsgemäß optimal genutzt.
Gemäß dem zweiten in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch eine Schweißverbindung bzw. eine Schweißnaht 11 miteinander fest verbunden. Die beiden Rohre weisen im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel eine Presspassung auf, wodurch verhindert ist, dass beim Schweißvorgang flüssiges Material in nicht gewünschte Bereiche der Dusenspannmutter fließen. Als Schweißverfahren wird bevorzugt das WIG (Wofram-Inert-Gas) -Schweißen eingesetzt. Dies ist ein bekanntes Schmelzschweißverfahren, bei dem ein Schmelzbad unter inerten Schutzgasen erzeugt wird.
Gemäß dem dritten in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch eine Klebeverbindung miteinander fest verbunden. Eine Klebefuge 13 ist dabei möglichst groß gewählt, wobei der verwendete Kleber den verwendeten Materialien und den Einsatzanforderungen an die Spannmutter an- gepasst ausgewählt ist.
Gemäß dem vierten in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohre 1, 3 durch zumindest eine Lasernaht 15 miteinander fest verbunden. Die beiden in Fig. 5 gezeigten Lasernähte 15 sind dabei ausreichend weit von der Auflagefläche 9 beabstandet, um den beim Montieren und im Betrieb auftretenden Kräften standhalten zu können. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bei jedem der vier Ausführungsbeispiele keine Kerbwirkung im Grenzbereich zwischen der Auflagefläche 9 des Drehteils 3 und dem Stahlrohr 1 auftritt, da erfindungsgemäß zwei getrennte Teile vorgesehen sind. Zudem kann die Flächenpressung reduziert werden, da die durch die Auflagefläche zur Verfügung stehende Fläche vergrößert wird, obwohl der Gesamtdurchmesser der Dusenspannmutter gleich groß bleibt. Es kann im Unterschied zum Stand der Technik auch der ringförmige Eckbereich im Übergang von der Auflagefläche 9 und der Innenwand des Stahlrohres 1 als Auflagefläche verwendet werden, da erfindungsgemäß ein 90°-Winkel ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Dusenspannmutter für ein Einspritzventil mit zwei Abschnitten in Längsrichtung mit unterschiedlich großen freien Innendurchmessern (Dl, D2), wobei in einem Übergangsbereich von dem ersten auf den zweiten Abschnitt ein Absatz eine Auflagefläche (9) bildet, die sich senkrecht zur Längsrichtung ringförmig erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dusenspannmutter aus einem Innenrohr (3) und einem Außenrohr (1) besteht, die die unterschiedlich großen Innendurchmesser (Dl, D2) aufweisen, ineinander gesteckt und miteinander fest verbunden sind, und dass die Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres (3) gebildet ist.
2. Dusenspannmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr durch ein Präzisionsstahlrohr (1) gebildet ist.
3. Dusenspannmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr durch ein Drehteil (3) gebildet ist.
4. Dusenspannmutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am außenseitigen Umfang des Drehteiles (3) ein Anschlagabsatz (5) für das aufgesteckte Außenrohr (1) ausgebildet ist.
5. Dusenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (9) im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres (1) plan ausgebildet ist.
6. Dusenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (1, 3) durch Kleben oder Löten fest miteinander verbunden sind.
7. Verfahren zur Herstellung einer Dusenspannmutter für ein Einspritzventil, wobei die Dusenspannmutter aus einem Außenrohr (1) mit einem größeren ersten freien Innendurchmesser (Dl) und einem Innenrohr (3) mit einem kleineren zweiten freien Innendurchmesser (D2) besteht, die zunächst ineinander gesteckt und anschließend fest miteinander verbunden werden, wobei eine Auflagefläche (9) durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohres im Inneren der Dusenspannmutter gebildet wird.
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