EP1468185B1 - Düsenspannmutter für einspritzventil sowie verfahren zur herstellung der düsenspannmutter - Google Patents

Düsenspannmutter für einspritzventil sowie verfahren zur herstellung der düsenspannmutter Download PDF

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EP1468185B1
EP1468185B1 EP03704198A EP03704198A EP1468185B1 EP 1468185 B1 EP1468185 B1 EP 1468185B1 EP 03704198 A EP03704198 A EP 03704198A EP 03704198 A EP03704198 A EP 03704198A EP 1468185 B1 EP1468185 B1 EP 1468185B1
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EP
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clamping nut
nozzle clamping
nozzle
tube
bearing surface
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Günter LEWENTZ
Rainer Hardt
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the present invention relates to a nozzle retaining nut for an injection valve according to the preamble of claim 1 and to a method for producing the nozzle retaining nut according to claim 5.
  • Such a nozzle retaining nut is known from the DE 199 15 685 A1 wherein an injection valve for a common rail injection system of a diesel engine is disclosed.
  • the injector has a nozzle holder and an injector attached thereto by the nozzle lock nut.
  • the injection nozzle is held together with the nozzle holder and the nozzle lock nut in a receiving sleeve, with which the injection valve is mounted in the diesel engine.
  • the problem is that at the annular shoulder in the transition region between the support surface and the side wall in the interior of the nozzle lock nut in the load case, a notch effect occurs; this can lead to cracking in the nozzle retaining nut. Therefore, a relatively large radius is provided to reduce the notch effect occurring in this area according to the prior art.
  • a disadvantage in the production of the nozzle retaining nut as a rotating part is further that the nut is turned out of a full piece. This process is time consuming and the Zerspanvolumen relatively large. In the case of the cold extruded part, a first rough shape is created, which is then turned again. Although the cutting volume is significantly lower, it is limited to materials that can be produced as a cold-extruded part.
  • a method for producing a nozzle retaining nut for an injection valve wherein the nozzle retaining nut consists of an outer tube having a larger first free inner diameter and an inner tube having a smaller second free inner diameter, which are first inserted into one another and then firmly connected to each other, wherein a bearing surface is formed by the annular end face of the inner tube in the interior of the nozzle lock nut.
  • DE 197 27 414 A shows an injection valve, the a main body and an outer sleeve-shaped, z.
  • B ferromagnetic valve jacket having as outer pole.
  • the valve sleeve is connected at its upper end fixed to the body by a weld.
  • Object of the present invention is to provide a nozzle lock nut that realizes a large contact surface with small notch effect.
  • a nozzle retaining nut with the features of claim 1 and a nozzle retaining nut prepared according to the method with the features of claim 5.
  • the two-part design of the nozzle retaining nut with the firm connection of a precision steel tube with a particular realized as a simple rotary part connector for use as nozzle retaining nut opens up the possibility of reducing the notch effect with applied axial force and applied torsional moment and the increase in the contact surface of the nozzle body in manufacturing technology simple manner.
  • the resulting Zerspanvolumen is significantly reduced because of the simple structure of the individual components. Also is one high dimensional accuracy with regard to shape and position tolerances due to the use of a precision steel tube ensured.
  • the support surface of the inner tube is formed flat in the contact region with the inner wall of the outer tube.
  • the contact surface of the nozzle retaining nut can be designed to be maximum.
  • an adhesive or solder joint is provided, in contrast to the welded joint - due to the material connection formed thereby - to minimize possible notch effects.
  • the nozzle lock nut consists of a precision steel tube 1 with a first free inner diameter D1 and a tubular rotary part 3 with a smaller second free inner diameter D2.
  • the rotary member 3 has on its outer wall an annular projecting bead 5, which serves as a stop for the steel pipe 1. Furthermore, a circumferential groove 7 is provided for a solder ring on the outer wall of the rotary member 3. For fixed connection of the two tubes 1, 3 to the nozzle retaining nut, the solder is inserted into the annular groove 7 of the rotary member 3 as a ring.
  • the two tubes 1, 3 are put on each other, the nozzle retaining nut is heated and the solder melts and creeps out of the groove 7 in the space between the rotary member 3 and the steel pipe 1.
  • the two tubes are dimensioned according to a clearance fit.
  • the bead 5 is arranged such that a sufficiently large support or support area for the tube 1 is provided on the outer wall of the rotary member 3.
  • the arranged in the interior of the steel tube 1 end face forms a support surface 9 of the nozzle lock nut.
  • the support surface 9 extends perpendicular to the longitudinal direction of the tubes 1, 3. It is formed exactly flat and forms in the boundary region to the inner wall of the steel pipe 1 with this without transition radius a right angle.
  • the bearing surface is in the case of an injector to be mounted (not shown) maximizes given geometry and kept the notch effect occurring low.
  • a small chamfer is provided to facilitate the installation of the injection nozzle.
  • the nozzle retaining nut now biases 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 bearing 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 support surface is used optimally according to the invention.
  • the two tubes 1, 3 by a welded joint or a weld 11 are firmly connected.
  • the two tubes have an interference fit, which prevents liquid material from flowing into undesired regions of the nozzle retaining nut during the welding process.
  • Welding is preferably carried out using WIG (Wofram inert gas) welding. This is a well-known fusion welding process in which a molten bath is produced under inert inert gases.
  • the two tubes 1, 3 are firmly connected by an adhesive bond.
  • An adhesive joint 13 is chosen to be as large as possible, wherein the adhesive used is selected adapted to the materials used and the application requirements for the clamping nut.
  • the two tubes 1, 3 are fixedly connected to each other by at least one laser seam 15.
  • the two in Fig. 5 shown laser seams 15 are spaced sufficiently far from the support surface 9 in order to withstand the forces occurring during mounting and operation can.

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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

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenspannmutter für ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Düsenspannmutter gemäß Patentanspruch 5.
  • Eine derartige Düsenspannmutter ist bekannt aus der DE 199 15 685 A1 , wobei ein Einspritzventil für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Dieselmotors offenbart ist. Das Einspritzventil weist einen Düsenhalter und eine durch die Düsenspannmutter an diesem befestigte Einspritzdüse auf. Die Einspritzdüse ist gemeinsam mit dem Düsenhalter und der Düsenspannmutter 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 Düsenspannmutter im Belastungsfall eine Kerbwirkung auftritt; diese kann zur Rissbildung in der Düsenspannmutter 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 Düsenspannmutter, bei der die Auflagefläche nachgedreht wurde.
  • Nachteilig bei der Herstellung der Düsenspannmutter 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.
  • Aus der DE 100 17 113 A ist ein Verfahren zur Herstellung einer Düsenspannmutter für ein Einspritzventil bekannt, wobei die Düsenspannmutter aus einem Außenrohr mit einem größeren ersten freien Innendurchmesser und einem Innenrohr mit einem kleineren zweiten freien Innendurchmesser besteht, die zunächst ineinander gesteckt und anschließend fest mit einander verbunden werden, wobei eine Auflagefläche durch die ringförmige Stirnfläche des Innenrohrs im Inneren der Düsenspannmutter gebildet wird.
  • DE 197 27 414 A zeigt ein Einspritzventil, das einen Grundkörper und einem äusseren hülsenförmigen, z. B. ferromagnetischen Ventilmantel als Aussenpol aufweist. Das Ventilmantel ist an seinem oberen Ende fest mit dem Grundkörper durch eine Schweissnaht verbunden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düsenspannmutter bereitzustellen, die eine große Auflagefläche bei kleiner Kerbwirkung realisiert.
  • Erfindungsgemäß ist dies bei einer Düsenspannmutter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer gemäß dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 hergestellten Düsenspannmutter erreicht. Die zweiteilige Ausbildung der Düsenspannmutter mit der festen Verbindung eines Präzisionsstahlrohres mit einem insbesondere als einfaches Drehteil realisierten Anschlussteil für die Verwendung als Düsenspannmutter 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 einfachen Aufbau der Einzelkomponenten deutlich reduziert. Auch ist eine hohe Maßhaltigkeit bzgl. Form- und Lagetoleranzen aufgrund der Verwendung eines Präzisionsstahlrohres sichergestellt.
  • Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Auflagefläche des Innenrohres im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres plan ausgebildet ist. Dadurch kann die Auflagefläche des Düsenspannmutter maximal gestaltet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Klebe- oder Lötverbindung vorgesehen, um im Unterschied zur Schweißverbindung - infolge der dabei gebildeten stofflichen Verbindung - mögliche Kerbwirkungen zu minimieren.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend sind vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Düsenspannmutter im wesentlichen in Längsschnittdarstellungen gezeigt beschrieben.
  • Gemäß dem ersten in den Fig. lund 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel besteht die Düsenspannmutter aus einem Präzisionsstahlrohr 1 mit einem ersten freien Innendurchmesser D1 und aus einem rohrförmigen 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 Düsenspannmutter wird das Lot in die ringförmige Nut 7 des Drehteils 3 als Ring eingelegt. Dann werden die beiden Rohre 1, 3 aufeinander gesteckt, die Düsenspannmutter 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. Abstützbereich für das Rohr 1 auf der Außenwand des Drehteiles 3 vorgesehen ist. Die im Inneren des Stahlrohres 1 angeordnete Stirnfläche bildet eine Auflagefläche 9 der Düsenspannmutter. Die Auflagefläche 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 Übergangsradius einen rechten Winkel. Dadurch ist die Auflagefläche bei der durch ein zu montierendes Einspritzventil (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 Düsenspannmutter 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 D1, 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 Düsenspannmutter 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 angepasst 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 Düsenspannmutter 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 (5)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, 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, wobei das Innenrohr durch ein Drehteil (3) gebildet ist, an dessen außenseitigen Umfang ein Anschlagabsatz (5) für das aufgesteckte Außenrohr (1) ausgebildet ist.
  2. Düsenspannmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr durch ein Präzisionsstahlrohr (1) gebildet ist.
  3. Düsenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (9) im Berührungsbereich mit der Innenwand des Außenrohres (1) plan ausgebildet ist.
  4. Düsenspannmutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (1, 3) durch Kleben oder Löten fest miteinander verbunden sind.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Düsenspannmutter für ein Einspritzventil, wobei die Düsenspannmutter aus einem Außenrohr (1) mit einem größeren ersten freien Innendurchmesser (D1) 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 Düsenspannmutter gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr durch ein Drehteil gebildet wird, an dessen außenseitigem Umfang ein Anschlagabsatz (5) für das aufgesteckte Außenrohr (1) ausgebildet wird.
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