EP1630408B1 - Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Montage eines derartigen Kraftstoffinjektors - Google Patents

Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Montage eines derartigen Kraftstoffinjektors Download PDF

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EP1630408B1
EP1630408B1 EP20050103817 EP05103817A EP1630408B1 EP 1630408 B1 EP1630408 B1 EP 1630408B1 EP 20050103817 EP20050103817 EP 20050103817 EP 05103817 A EP05103817 A EP 05103817A EP 1630408 B1 EP1630408 B1 EP 1630408B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting part
piezoactuator
fuel injector
contacts
piezoelectric actuator
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP20050103817
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English (en)
French (fr)
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EP1630408B8 (de
EP1630408A1 (de
Inventor
Andreas Ernst
Roland Feigl
Marco Haller
Michael Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens VDO Automotive AG
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Publication date
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Publication of EP1630408B1 publication Critical patent/EP1630408B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/005—Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injector is for example from the DE 198 44 743 C1 known.
  • This publication is concerned with the design of a contact tongue carrier, which is connected by a weld with contacts of a piezoelectric actuator and thus provides a line arrangement for electrical contacting of the piezoelectric actuator.
  • the known contact tongue carrier is suitable for direct welding only for fuel injectors, in which the contacts of the piezoelectric actuator viewed in the axial direction extend into the region of the contact assembly (eg plug connector). This is the case, in particular, when the piezoactuator inside the injector housing, viewed in the axial direction, is arranged relatively close to the contact subassembly.
  • the known contact tongue carrier is unsuitable for making electrical contact with a piezoelectric actuator provided with relatively short contacts, which is arranged in the axial direction in a more or less large distance from the contact module in the injector housing.
  • the effort for welding the contacts of the piezoelectric actuator is disadvantageous in a mounted by means of the contact tongue carrier fuel injector.
  • a fuel injector with an electromagnetic actuator is known.
  • the electrical contacting of the actuator is carried out by inserting a relatively complex trained connection arrangement (with two approximately conical connecting legs) in two obliquely extending through a Injektorgepatdung connection passages.
  • a fuel injector according to the preamble of claim 1 is for example from the EP 0 222 097 A1 , of the DE 38 00 203 A1 and the DE 102 05 909 A1 known.
  • the line arrangement is formed by a connecting part inserted axially between the contact module and the piezoactuator, at whose end facing the piezoelectric actuator spring contacts are arranged, which abut against the contacts of the piezoactuator with contact surfaces which can be deflected.
  • the electrical contacting of the piezoelectric actuator is thus considerably simplified. In particular, it is not necessary to weld the contacts of the piezoelectric actuator with the line arrangement.
  • the invention allows a fuel injector, in which the electrical contacting of a piezo actuator already mounted in the injector in a very simple manner by inserting a prefabricated unit (connecting part) takes place during assembly.
  • the sleeve-shaped injector housing in the region of the connecting part has an annularly closed, axially extending housing inner wall which encloses the connecting part formed with an axially extending peripheral surface with slight play.
  • This structural adaptation of the connecting part to the housing inner wall results in a simple insertion of the connecting part and at the same time a certain guidance of the connecting part during insertion.
  • the housing inner wall provided in the region of the connecting part and the peripheral surface of the connecting part guided therefrom can, for example, be substantially cylindrical.
  • other cross-sectional shapes of these mutually facing surfaces are conceivable as long as the design makes it possible for the connecting part to be pushed into this housing section in the axial direction.
  • conical surfaces are also conceivable in principle.
  • connection part provided according to the invention can advantageously be adapted to the distance of the relevant injector design.
  • spring contacts eg made of spring steel
  • This vibration resistance is often superior in practice to the corresponding strength of a welded joint.
  • the spring contacts of the connecting part can reliably reach the contacts of the piezoelectric actuator for engagement or engaged.
  • automated assembly steps can be simplified by such an anti-rotation device.
  • the line ends at the other end of the connection part should be considered, in particular, at the position which is well defined by a rotation lock. The electrical continuity occurring there can then be automated without any problems with regard to the angular position of the connecting part.
  • the axially extending housing inner wall has at least one radial indentation and / or indentation, which engages in a rotationally locking manner in engagement with a corresponding indentation or indentation of the axially extending peripheral surface of the connecting part is.
  • an end face of the connecting part facing the piezoactuator has at least one axial sublime and / or recess which engages in a rotationally locking manner in engagement with a corresponding recess or grandeur of an end face of the piezoactuator facing the connecting part.
  • the piezoelectric actuator at its end facing the connecting part to a so-called head plate, which is provided with axial passages, so that axially projecting contacts of the piezoelectric actuator can pass through these passages.
  • a per se known top plate may have at least one of the above-mentioned axial recesses or sublime in order to provide an anti-rotation device for the connecting part in the context of the invention.
  • connecting part A simple production of the connecting part is obtained, for example, if this is designed as a plastic molded part, wherein for the realization of the line arrangement between the two axial ends of the connecting part extending lines and / or the spring contacts can be formed in such a connecting part in a simple manner.
  • lead wires electrically connected (eg, welded) to spring contact units may be molded into the plastic material.
  • the electrical connection between the spring contacts of the connecting part and the contacts of the piezoelectric actuator - in a sense "automatically” - simply by inserting the connecting part in the axial direction in the relevant Injektorgepurabites.
  • the contacts of the piezoelectric actuator as axially projecting from the piezoelectric actuator contacts, in particular contact pins are formed, which come when inserting the connecting part with its spring contacts to the system or in engagement.
  • the spring contacts may, for example, have contact surfaces which extend substantially orthogonally to the axial direction and spring down in the axial direction, which run against the end faces of the contacts of the piezoactuator, which are designed, for example, as axially projecting pins, during assembly of the connection part.
  • axially projecting contact pins of the piezoelectric actuator at their peripheral surfaces with suitably formed (radially resilient) spring contact surfaces come into contact.
  • the spring contacts are designed as spring terminal contacts for clamping the contacts projecting from the piezoelectric actuator.
  • the contact pins are each loaded on their peripheral surface of at least two sides radially by spring contact surfaces of a spring contact.
  • Such a contact pin radially contacting contact surfaces can be achieved, for example, by extending obliquely to the axial spring contact tongues, which are displaced in the assembly of the connecting part by the axially projecting pins of the piezo actuator slightly in the radial direction and then radially load the relevant contact pin due to their spring action.
  • Such spring contact tongues can be distributed individually in the circumferential direction and / or annularly closed (in total, for example, conical). Due to the oblique course of (for example, compared to the transverse extent of the pins thin) spring contact tongues it is possible by such an inclination to achieve a "barb effect" of the spring terminal contact, through which a once inserted into the spring terminal contact pin of the piezoelectric actuator is reliably engaged.
  • Fig. 5 illustrates the known per se, basic structure of a piezobetätigten fuel injector 1 for an internal combustion engine.
  • the illustrated fuel injector 1 is a diesel injector for use in a reservoir injection system for the internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the fuel injector 1 includes a fuel injection valve 12 disposed at a lower end of an injector housing 10 elongated in an axial direction A, a piezoactuator 14 for actuating the fuel injection valve 12 disposed in a middle portion of the injector housing 10, and a contact assembly 16 disposed at an upper end of the injector housing 10 electrical connection of the fuel injector 1 via a connector 18 to an injection control unit.
  • Essential for the present invention is the realization of the electrical contacting of the piezoelectric actuator 14, ie the Producing an electrical connection between contacts of the piezoelectric actuator 14 and arranged at an axial distance to the contact assembly 16.
  • this connecting part 20 is arranged directly above the piezoactuator 14 during assembly of the fuel injector 1.
  • Fig. 1 shows the total cylindrical connecting part 20 in AxiallCodesterrorism. It is formed as a plastic molded part comprising a connecting sleeve body 22 made of plastic with therein molded lead wires 24 and also molded, electrically connected to the lead wires spring contacts 26.
  • a pair of these wires 24 having a uniform cross section extends parallel to each other in the axial direction A.
  • z. B. in adaptation to the further Mulltechniksverlauf in the region of the contact assembly 16, the emerging at the upper end ends of the lead wires 24 have a changing in the course of cross-section and / or mutual distance.
  • the emerging at the upper end of the connecting part 20 lead wire ends can be welded, for example, in the region of the contact assembly, z. B. using a contact tongue carrier, as in the aforementioned DE 198 44 743 C1 described. In this case, although a welding process remains during the assembly of the fuel injector. However, this step can then be carried out very comfortably be, especially without a space shortage caused by the injector.
  • the connecting part 20 then has, as it were, the function of an "extension" of the contacts of the piezoelectric actuator upwards.
  • the conductor wire ends emerging at the upper end of the connecting part 20 can be contacted via a plug connection on the contact module 16.
  • connection part 20 at the other end with spring contacts, which are also electrically connected to the molded lines.
  • additional spring contacts can z. B. be designed as the intended for contacting the piezoelectric actuator towards spring contacts (eg., For insertion of contact pins of the contact assembly).
  • Each of spring contact 26 is formed by an approximately cylindrical, elongated in the axial direction A cavity for receiving contact pins 28, as shown in the assembled state of FIG. 4 can be seen in the assembled state ,
  • one of two positioning pins 30 can also be seen, which are arranged at a lower end face of the connecting part 20 in the axial direction A, diametrically opposite one another (see also FIG. 2).
  • the two positioning pins 30 are arranged in this embodiment such that their connection line is orthogonal to a corresponding connecting line between the two spring contacts 26 and thus there are two equivalent mounting positions for the connecting part 20, in which the connecting part 20 introduced from above into the Injektorgeophuse 10 and over the Spring contacts 26 can be brought into electrical contact with the piezoelectric actuator 14.
  • the positioning pins 30 are in engagement with positioning pin receptacles 32 provided correspondingly on the upper side of the piezoactuator 14.
  • Such recesses 32 can be easily attached be formed of the top facing a top plate, which is usually present anyway at this point of the piezoelectric actuator 14.
  • a top plate Corresponding to the arrangement of the spring contacts 26, such a top plate with axial openings or bushings for the passage of the projecting in the axial direction of the contact pins 28 of the piezoelectric actuator 14 may be provided.
  • the connecting part 20 has a cylindrical circumferential or lateral surface whose diameter is dimensioned slightly smaller than the diameter of the housing inner wall also in this section of the injector 10, the peripheral surface of the connecting part 20 and corresponding thereto, the housing inner wall the injector 10 are designed such that the desired rotational position of the connecting part 20 is already ensured when inserted into the corresponding housing portion.
  • This measure also simplifies the assembly of the fuel injector and can be realized for example by at least one radial bulge of the housing inner wall, which engages in a corresponding recess of an axially extending peripheral surface of the connecting part 20.
  • Such an alternative design of the peripheral surface of the connecting part 20 is shown in dashed lines in the plan view of FIG. 3 (indentations 34).
  • the spring contacts 26 each have three pairs of such obliquely to the axial direction A provided spring tongues that after the arrival of the contact pins 28 of the piezoelectric actuator 14 in the spring contact receiving spaces these pins 28 are clamped between the individual pairs of spring tongues and prevented from re-emergence.
  • the spring contacts 26 thus provide a mechanically and electrically reliable spring clamp connection between the lead wires 24 and the contact pins 28.
  • the connecting part 20 provided for electrical contacting of the piezoactuator 14 is inserted from above into the sleeve-shaped injector housing 10 and thus electrically connected to the piezoactuator 14 after installation of the piezoactuator 14 in the injector housing 10. Subsequently, in one or more working steps (eg with a plastic extrusion coating), the contact assembly 16 is formed at the upper end of the fuel injector.
  • the connecting part 20 is first attached to the top of the piezoelectric actuator 14 and the thus formed composite is installed in the injector housing 10.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus der DE 198 44 743 C1 bekannt. Diese Veröffentlichung beschäftigt sich mit der Gestaltung eines Kontaktzungenträgers, der durch eine Verschweißung mit Kontakten eines Piezoaktors verbunden wird und somit eine Leitungsanordnung zur elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors bereitstellt.
  • Der bekannte Kontaktzungenträger ist zum unmittelbaren Anschweißen lediglich für Kraftstoffinjektoren geeignet, bei welchen sich die Kontakte des Piezoaktors in Axialrichtung betrachtet bis hin in den Bereich der Kontaktbaugruppe (z. B. Steckverbinder) erstrecken. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Piezoaktor innerhalb des Injektorgehäuses in Axialrichtung betrachtet relativ nahe der Kontaktbaugruppe angeordnet ist. Ungeeignet ist der bekannte Kontaktzungenträger jedoch zur elektrischen Kontaktierung eines mit relativ kurzen Kontakten versehenen Piezoaktors, der in Axialrichtung betrachtet in einem mehr oder weniger großen Abstand zur Kontaktbaugruppe im Injektorgehäuse angeordnet ist. Außerdem ist bei einem mittels des Kontaktzungenträgers montierten Kraftstoffinjektor der Aufwand zum Verschweißen der Kontakte des Piezoaktors nachteilig.
  • Gemäß eines auf internen betrieblichen Kenntnissen der Anmelderin beruhenden Stands der Technik ist vorgesehen, vergleichsweise kurze Kontakte des Piezoaktors vor einem Einschieben des Piezoaktors in das Injektorgehäuse durch Anschweißen von Leitungsdrähten in Axialrichtung zu verlängern. Auch hierbei entsteht ein bei der Montage des Kraftstoffinjektors nicht zu vernachlässigender Aufwand für eine zusätzliche Verschweißung.
  • Aus der DE 198 58 127 A1 ist ein Kraftstoffinjektor mit einem elektromagnetischen Aktor bekannt. Die elektrische Kontaktierung des Aktors erfolgt durch Einschieben einer relativ aufwendig ausgebildeten Anschlussanordnung (mit zwei etwa konischen Anschlussschenkeln) in zwei schräg durch eine Injektorgehäusewandung verlaufende Anschlussdurchlässe.
  • Ein Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der EP 0 222 097 A1 , der DE 38 00 203 A1 und der DE 102 05 909 A1 bekannt.
  • Bei dem aus den Veröffentlichungen EP 0 222 097 A1 und DE 38 00 203 A1 bekannten Kraftstoffinjektor umfasst die Leitungsanordnung zwei Kontaktstifte, die jeweils in einer nach oben offenen Hülse eingesteckt sind. Die beiden Hülsen wiederum besitzen an der Unterseite jeweils einen Fortsatz, der in eine Abstützplatte eingesteckt ist. Zwischen einem Hülsenkorpus und der Abstützplatte sind Enden von Anschlussfahnen des Piezoaktors axial eingeklemmt. Die damit geschaffene Kontaktierung des Piezoaktors ist relativ aufwendig und erfordert insbesondere speziell ausgebildete Anschlussfahnen des Piezoaktors und zwei separate Steckvorgänge, nämlich ein Einstecken der Hülsen in die Abstützplatte und ein Einstecken der Kontaktstifte in die Hülsen. Des Weiteren ist es bei dieser bekannten Konstruktion problematisch, wenn sich im Betrieb des Kraftstoffinjektors aus irgendeinem Grund die axiale Position der Hülse gegenüber der Abstützplatte verändert bzw. diese Steckverbindung sich lockert. In diesem Fall ist ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen den Anschlussfahnen des Piezoaktors und der Hülse nicht mehr zu gewährleisten.
  • Bei dem aus der DE 102 05 909 A1 bekannten Kraftstoffinjektor ist eine geschweißte Aktorkontaktierung vorgesehen. Dieser Stand der Technik entspricht daher im Wesentlichen dem oben erläuterten, auf internen betrieblichen Kenntnissen der Anmelderin beruhenden Stands der Technik einer Verlängerung von Kontakten eines Piezoaktors. Auch bei diesem Stand der Technik ist die Kontaktierung des Piezoaktors somit relativ aufwendig.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Kontaktierung eines Piezoaktors in einem Kraftstoffinjektor zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor ist vorgesehen, dass die Leitungsanordnung von einem axial zwischen der Kontaktbaugruppe und dem Piezoaktor eingefügten Verbindungsteil ausgebildet ist, an dessen dem Piezoaktor zugewandten Ende Federkontakte angeordnet sind, die mit einfederbaren Kontaktflächen an den Kontakten des Piezoaktors anliegen.
  • Die elektrische Kontaktierung des Piezoaktors ist damit erheblich vereinfacht. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die Kontakte des Piezoaktors mit der Leitungsanordnung zu verschweißen.
  • Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung einen Kraftstoffinjektor, bei welchem im Rahmen der Montage die elektrische Kontaktierung eines bereits im Injektorgehäuse montierten Piezoaktors in sehr einfacher Weise durch Einfügen einer vorgefertigten Einheit (Verbindungsteil) erfolgt.
  • Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das hülsenförmige Injektorgehäuse im Bereich des Verbindungsteils eine ringförmig geschlossene, axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand aufweist, welche das mit einer axial sich erstreckenden Umfangsfläche ausgebildete Verbindungsteil mit geringfügigem Spiel umschließt. Durch diese konstruktive Anpassung des Verbindungsteils an die Gehäuseinnenwand ergibt sich eine einfache Einschiebbarkeit des Verbindungsteils und gleichzeitig eine gewisse Führung des Verbindungsteils beim Einschieben. Die im Bereich des Verbindungsteils vorgesehene Gehäuseinnenwand sowie die davon geführte Umfangsfläche des Verbindungsteils können beispielsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen dieser einander zugewandten Flächen denkbar, solange die Gestaltung es ermöglicht, dass das Verbindungsteil in Axialrichtung in diesen Gehäuseabschnitt eingeschoben werden kann. In dieser Hinsicht sind auch konische Flächen prinzipiell denkbar.
  • Diese vereinfachte Montage ist insbesondere für Konstruktionen von Vorteil, bei welchen im eingebauten Zustand des Piezoaktors dessen Kontakte vergleichsweise schwer zugänglich sind. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn in Axialrichtung betrachtet ein vergleichsweise großer Abstand zwischen dem Piezoaktor und der Kontaktbaugruppe durch die Leitungsanordnung bzw. das Verbindungsteil zu überbrücken ist. Das gemäß der Erfindung hierfür vorgesehene Verbindungsteil kann vorteilhaft an den Abstand der betreffenden Injektorkonstruktion angepasst werden.
  • Durch die Verwendung von Federkontakten (z. B. aus Federstahl) ergibt sich eine verbesserte Vibrationsfestigkeit der elektrischen Kontaktierung. Diese Vibrationsfestigkeit ist in der Praxis der entsprechenden Festigkeit einer Schweißverbindung oftmals überlegen. Bislang bei der oben erwähnten Verlängerung der Kontakte des Piezoaktors durch Anschweißen von Verlängerungsdrähten abhängig von der Konstruktion notwendige Maßnahmen zum Ausgleich von Längenänderungen (z. B. thermisch bedingt) und/oder Maßnahmen zur Zug- und Druckentlastung der Schweißnähte können bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor vorteilhaft entfallen.
  • Es ist von Vorteil, Maßnahmen zur Verdrehsicherung betreffend das in das Injektorgehäuse einzufügende Verbindungsteil vorzusehen. Beispielsweise können dann die Federkontakte des Verbindungsteils zuverlässig an den Kontakten des Piezoaktors zur Anlage bzw. in Eingriff gelangen. Ferner können durch eine solche Verdrehsicherung automatisierte Montageschritte vereinfacht werden. Hierbei ist insbesondere an die durch eine Verdrehsicherung gut definierte Lage auch der Leitungsenden am anderen Ende des Verbindungsteils (zur Kontaktbaugruppe hin) zu denken. Die dort erfolgende elektrische Weiterverbindung kann dann ohne Probleme hinsichtlich der Winkelstellung des Verbindungsteils automatisiert erfolgen.
  • In einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand wenigstens eine radiale Einbuchtung und/oder Ausbuchtung aufweist, die verdrehsichernd im Eingriff mit einer korrespondierenden Ausbuchtung bzw. Einbuchtung der axial sich erstreckenden Umfangsfläche des Verbindungsteils steht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine dem Piezoaktor zugewandte Stirnfläche des Verbindungsteils wenigstens eine axiale Erhabenheit und/oder Aussparung aufweist, die verdrehsichernd im Eingriff mit einer korrespondierenden Aussparung bzw. Erhabenheit einer dem Verbindungsteil zugewandten Stirnfläche des Piezoaktors steht.
  • Bevorzugt weist der Piezoaktor an seinem dem Verbindungsteil zugewandten Ende eine so genannte Kopfplatte auf, die mit axialen Durchführungen versehen ist, so dass in Axialrichtung abstehende Kontakte des Piezoaktors durch diese Durchführungen durchtreten können. Eine solche an sich bekannte Kopfplatte kann im Rahmen der Erfindung wenigstens eine der oben erwähnten axialen Aussparungen bzw. Erhabenheiten aufweisen, um eine Verdrehsicherung für das Verbindungsteil vorzusehen.
  • Eine einfache Herstellung des Verbindungsteils ergibt sich, beispielsweise dann, wenn dieses als Kunststoffformteil ausgebildet ist, wobei zur Realisierung der Leitungsanordnung zwischen den beiden axialen Enden des Verbindungsteils sich erstreckende Leitungen und/oder die Federkontakte in einem solchen Verbindungsteil in einfacher Weise eingeformt sein können. Beispielsweise können mit Federkontakteinheiten elektrisch verbundene (z. B. verschweißte) Leitungsdrähte in das Kunststoffmaterial eingeformt werden.
  • Bevorzugt erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den Federkontakten des Verbindungsteils und den Kontakten des Piezoaktors - gewissermaßen "automatisch" - einfach durch Einschieben des Verbindungsteils in Axialrichtung in den betreffenden Injektorgehäuseabschnitt. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Kontakte des Piezoaktors als axial vom Piezoaktor abstehende Kontakte, insbesondere Kontaktstifte ausgebildet sind, welche beim Einfügen des Verbindungsteils mit dessen Federkontakten zur Anlage bzw. in Eingriff gelangen.
  • Die Federkontakte können beispielsweise im wesentlichen orthogonal zur Axialrichtung sich erstreckende und in Axialrichtung einfedernde Kontaktflächen aufweisen, die bei der Montage des Verbindungsteils gegen die Stirnseiten der beispielsweise als axial abstehende Stifte ausgebildeten Kontakte des Piezoaktors laufen. Alternativ oder zusätzlich können solche axial abstehenden Kontaktstifte des Piezoaktors an deren Umfangsflächen mit geeignet ausgebildeten (radial federnden) Federkontaktflächen in Verbindung treten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Federkontakte als Federklemmkontakte zum Einklemmen der vom Piezoaktor abstehenden Kontakte ausgebildet. Für axial vom Piezoaktor abstehende Kontaktstifte eines Piezoaktors bedeutet dies, dass die Kontaktstifte jeweils von an ihrer Umfangsfläche von wenigstens zwei Seiten her radial durch Federkontaktflächen eines Federkontakts belastet werden. Solche einen Kontaktstift radial kontaktierenden Kontaktflächen lassen sich beispielsweise durch derart schräg zur Axialrichtung verlaufende Federkontaktzungen erreichen, die bei der Montage des Verbindungsteils durch die axial vorstehenden Kontaktstifte des Piezoaktors etwas in Radialrichtung verdrängt werden und aufgrund ihrer Federwirkung den betreffenden Kontaktstift dann radial belasten. Solche Federkontaktzungen können einzeln in Umfangsrichtung verteilt angeordnet werden und/oder ringförmig geschlossen (insgesamt z. B. konisch) ausgebildet sein. Durch den schrägen Verlauf von (z. B. im Vergleich zur Querausdehnung der Kontaktstifte dünnen) Federkontaktzungen ist es durch eine solche Schrägstellung möglich, einen "Widerhakeneffekt" des Federklemmkontaktes zu erzielen, durch welchen ein einmal in den Federklemmkontakt eingeschobener Kontaktstift des Piezoaktors zuverlässig im Eingriff gehalten wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
    • Fig. 1
    ist ein Axiallängsschnitt eines zylindrischen Verbindungsteils zur Kontaktierung eines Piezoaktors,
    Fig. 2
    ist eine Seitenansicht des Verbindungsteils,
    Fig. 3
    ist eine Draufsicht des Verbindungsteils,
    Fig. 4
    ist eine Axiallängsschnittansicht ähnlich der Fig. 1, die das Verbindungsteil in dessen Installationsumgebung in einem Injektorgehäuse zeigt, und
    Fig. 5
    ist eine Seitenansicht eines Kraftstoffinjektors mit einem Piezoaktor, der unter Verwendung des Verbindungsteils zur elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors montiert wurde.
  • Fig. 5 veranschaulicht den an sich bekannten, prinzipiellen Aufbau eines piezobetätigten Kraftstoffinjektors 1 für eine Brennkraftmaschine. Bei dem dargestellten Kraftstoffinjektor 1 handelt es sich um einen Dieselinjektor zur Verwendung in einem Speichereinspritzsystem für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein an einem unteren Ende eines in einer Axialrichtung A langgestreckten Injektorgehäuses 10 angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil 12, einen in einem mittleren Bereich des Injektorgehäuses 10 angeordneten Piezoaktor 14 zur Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 12 und eine an einem oberen Ende des Injektorgehäuses 10 angeordnete Kontaktbaugruppe 16 zum elektrischen Anschluss des Kraftstoffinjektors 1 über einen Steckverbinder 18 an eine Einspritzsteuereinheit.
  • In an sich bekannter Weise sind am oberen Ende des Injektorgehäuses 10 Anschlüsse für eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhr aus einem Kraftstoff-Druckspeicher ("common rail") sowie eine Kraftstoffabfuhr (Leckageleitung) vorgesehen. Diese Komponenten sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und daher in der Darstellung von Fig. 5 weggelassen. Dasselbe gilt für Details des Piezoaktors 14, dessen Wirkverbindung zum Einspritzventil 12 sowie die konkrete Gestaltung dieses Einspritzventils 12. Möglichkeiten zur Gestaltung des Piezoaktors 14 sowie des damit in Wirkverbindung stehenden Kraftstoffeinspritzventils 12 (z. B. hydraulisches Servoventil) sind dem Fachmann wohlbekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. Lediglich beispielhaft sei im Hinblick auf die Gestaltung des Kraftstoffinjektors insgesamt auf die DE 199 56 256 B4 und die DE 100 07 175 A1 verwiesen. Im Hinblick auf die Gestaltung eines bei dem Kraftstoffinjektor 1 einsetzbaren Piezoaktors sei lediglich beispielhaft verwiesen auf die DE 196 46 676 C1 , die DE 198 44 742 C1 und die DE 101 49 746 C1 .
  • Für die vorliegende Erfindung wesentlich ist die Realisierung der elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors 14, d.h. die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Kontakten des Piezoaktors 14 und der im axialen Abstand dazu angeordneten Kontaktbaugruppe 16. Diese elektrische Kontaktierung des Piezoaktors 14 erfolgt über eine axial zwischen der Kontaktbaugruppe 16 und dem Piezoaktor 14 sich erstreckende Leitungsanordnung, die bei dem Kraftstoffinjektor 1 von einem axial zwischen der Kontaktbaugruppe 16 und dem Piezoaktor 14 eingefügten Verbindungsteil 20 ausgebildet ist. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Verbindungteil 20 und dem Piezoaktor 14 wird dieses Verbindungsteil 20 bei der Montage des Kraftstoffinjektors 1 unmittelbar über dem Piezoaktor 14 angeordnet.
  • Fig. 1 zeigt das insgesamt zylindrische Verbindungsteil 20 im Axiallängsschnitt. Es ist als Kunststoffformteil umfassend einen Verbindungshülsenkorpus 22 aus Kunststoff mit darin eingeformten Leitungsdrähten 24 und ebenfalls eingeformten, an den Leitungsdrähten elektrisch angeschlossenen Federkontakten 26 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Paar von diesen Leitungsdrähten 24 mit einheitlichem Querschnitt parallel zueinander in Axialrichtung A. Abweichend von diesem Beispiel ist es jedoch denkbar, dass z. B. in Anpassung an den weiteren Kontaktierungsverlauf im Bereich der Kontaktbaugruppe 16 die am oberen Ende austretenden Enden der Leitungsdrähte 24 einen im Verlauf sich ändernden Querschnitt und/oder gegenseitigen Abstand besitzen. Die am oberen Ende des Verbindungsteils 20 austretenden Leitungsdrahtenden können beispielsweise im Bereich der Kontaktbaugruppe verschweißt werden, z. B. unter Verwendung eines Kontaktzungenträgers, wie in der eingangs erwähnten DE 198 44 743 C1 beschrieben. In diesem Fall verbleibt zwar ein Schweißvorgang im Rahmen der Montage des Kraftstoffinjektors. Dieser Arbeitsschritt kann dann jedoch sehr bequem durchgeführt werden, insbesondere ohne eine durch das Injektorgehäuse bedingte Platzknappheit. Das Verbindungsteil 20 besitzt dann gewissermaßen die Funktion einer "Verlängerung" der Kontakte des Piezoaktors nach oben hin. Alternativ können die am oberen Ende des Verbindungsteils 20 austretenden Leitungsdrahtenden über eine Steckverbindung an der Kontaktbaugruppe 16 kontaktiert werden. Hierbei ist es sogar denkbar, das Verbindungsteil 20 auch an dem anderen Ende mit Federkontakten zu versehen, die ebenfalls elektrisch mit den eingeformten Leitungen verbunden sind. Solche zusätzlichen Federkontakte können z. B. so gestaltet sein wie die für die Kontaktierung zum Piezoaktor hin vorgesehenen Federkontakte (z. B. zum Einschub von Kontaktstiften der Kontaktbaugruppe).
  • Mit den eingeformten Leitungsdrähten 24 elektrisch verbunden ist jeweils einer der als Einsteckaufnahmen ausgebildeten Federkontakte 26. Jeder Federkontakt 26 ist gebildet von einem etwa zylindrischen, in Axialrichtung A langgestreckten Hohlraum zur Aufnahme von Kontaktstiften 28, wie aus der Darstellung im montierten Zustand nach Fig. 4 ersichtlich.
  • In Fig. 1 ist ferner einer von zwei Positionierstiften 30 zu erkennen, die an einer unteren Stirnseite des Verbindungsteils 20 in Axialrichtung A abstehend, diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind (vgl. auch Fig. 2).
  • Wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die beiden Positionierstifte 30 bei diesem Ausführungsbeispiel derart angeordnet, dass deren Verbindungslinie orthogonal zu einer entsprechenden Verbindungslinie zwischen den beiden Federkontakten 26 ist und es somit zwei gleichwertige Montagestellungen für das Verbindungsteil 20 gibt, in denen das Verbindungsteil 20 von oben in das Injektorgehäuse 10 eingeführt und über die Federkontakte 26 in elektrischen Kontakt mit dem Piezoaktor 14 gebracht werden kann. Im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors 1 (Fig. 4) stehen die Positionierstifte 30 im Eingriff mit korrespondierend an der Oberseite des Piezoaktors 14 vorgesehenen Positionierstiftaufnahmen 32. Derartige Aussparungen 32 (oder auch Erhabenheiten zum Eingriff in korrespondierende Aussparungen des Verbindungsteils 20) können in einfacher Weise an der nach oben gewandten Stirnseite einer Kopfplatte ausgebildet sein, die an dieser Stelle des Piezoaktors 14 üblicherweise ohnehin vorhanden ist. Korrespondierend zur Anordnung der Federkontakte 26 kann eine solche Kopfplatte mit axialen Öffnungen bzw. Durchführungen zum Durchtritt der in Axialrichtung abstehenden Kontaktstifte 28 des Piezoaktors 14 versehen sein.
  • Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem das Verbindungsteil 20 eine zylindrische Umfangs- bzw. Mantelfläche besitzt, deren Durchmesser geringfügig kleiner bemessen ist als der Durchmesser der in diesem Abschnitt des Injektorgehäuses 10 ebenfalls zylindrischen Gehäuseinnenwand, könnten die Umfangsfläche des Verbindungsteils 20 sowie korrespondierend hierzu die Gehäuseinnenwand des Injektorgehäuses 10 derart gestaltet werden, dass die gewünschte Drehstellung des Verbindungsteils 20 bereits beim Einschieben in den entsprechenden Gehäuseabschnitt sichergestellt wird. Auch diese Maßnahme vereinfacht die Montage des Kraftstoffinjektors und kann beispielsweise durch wenigstens eine radiale Ausbuchtung der Gehäuseinnenwand realisiert werden, welche in eine korrespondierende Einbuchtung einer axial sich erstreckenden Umfangsfläche des Verbindungsteils 20 eingreift. Eine solche alternative Gestaltung der Umfangsfläche des Verbindungsteils 20 ist in der Draufsicht nach Fig. 3 gestrichelt veranschaulicht (Einbuchtungen 34).
  • Die Federkontakte 26 weisen jeweils drei Paare von derart schräg zur Axialrichtung A gestellten Federzungen auf, dass nach dem Einlaufen der Kontaktstifte 28 des Piezoaktors 14 in die Federkontaktaufnahmeräume diese Kontaktstifte 28 zwischen den einzelnen Paaren von Federzungen eingeklemmt werden und an einem Wiederaustritt gehindert werden. Die Federkontakte 26 stellen somit eine mechanisch und elektrisch zuverlässige Federklemmverbindung zwischen den Leitungsdrähten 24 und den Kontaktstiften 28 bereit.
  • Bei der Montage des Kraftstoffinjektors 1 wird nach Einbau des Piezoaktors 14 im Injektorgehäuse 10 das zur elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors 14 vorgesehene Verbindungsteil 20 von oben in das hülsenförmige Injektorgehäuse 10 eingeschoben und somit elektrisch mit dem Piezoaktor 14 verbunden. Anschließend wird in einem oder mehreren (z. B. mit einer Kunststoffumspritzung) Arbeitsschritten die Kontaktbaugruppe 16 am oberen Ende des Kraftstoffinjektors gebildet. Abhängig von der konkreten Konstruktion des Injektorgehäuses ist es auch denkbar, dass das Verbindungsteil 20 zunächst an der Oberseite des Piezoaktors 14 angefügt wird und der somit gebildete Verbund in das Injektorgehäuse 10 eingebaut wird.

Claims (8)

  1. Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein an einem ersten Ende eines in einer Axialrichtung (A) langgestreckten, hülsenförmigen Injektorgehäuses (10) angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil (12), einen in einem mittleren Bereich des Injektorgehäuses (10) angeordneten Piezoaktor (14) zur Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils (12) und eine an einem zweiten Ende des Injektorgehäuses (10) angeordnete Kontaktbaugruppe (16) zum elektrischen Anschluss des Kraftstoffinjektors, die zur elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors (14) über eine axial zwischen der Kontaktbaugruppe (16) und dem Piezoaktor (14) sich erstreckende Leitungsanordnung mit Kontakten (28) des Piezoaktors (14) verbunden ist, wobei die Leitungsanordnung von einem axial zwischen der Kontaktbaugruppe (16) und dem Piezoaktor (14) eingefügten Verbindungsteil (20) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse (10) im Bereich des Verbindungsteils (20) eine ringförmig geschlossene, axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand aufweist, welche das mit einer axial sich erstreckenden Umfangsfläche ausgebildete Verbindungsteil (20) mit geringfügigem Spiel umschließt und dass an dem dem Piezoaktor (14) zugewandten Ende des Verbindungsteils (20) Federkontakte (26) angeordnet sind, die mit einfederbaren Kontaktflächen an den Kontakten (28) des Piezoaktors (14) anliegen.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei die axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand wenigstens eine radiale Einbuchtung und/oder Ausbuchtung aufweist, die verdrehsichernd im Eingriff mit einer korrespondierenden Ausbuchtung bzw. Einbuchtung (34) der axial sich erstreckenden Umfangsfläche des Verbindungsteils (20) steht.
  3. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dem Piezoaktor (14) zugewandte Stirnfläche des Verbindungsteils (20) wenigstens eine axiale Erhabenheit (30) und/oder Aussparung aufweist, die verdrehsichernd im Eingriff mit einer korrespondierenden Aussparung (32) bzw. Erhabenheit einer dem Verbindungsteil (20) zugewandten Stirnfläche des Piezoaktors (14) steht.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezoaktor (14) an seinem dem Verbindungsteil (20) zugewandten Ende eine Kopfplatte mit axialen Durchführungen zum Durchtritt der in Axialrichtung (A) abstehenden Kontakte (28) des Piezoaktors (14) aufweist.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsteil (20) als Kunststoffformteil (22) ausgebildet ist.
  6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, wobei zwischen den beiden axialen Enden des Verbindungsteils (20) sich erstreckende Leitungen (24) im Verbindungsteil (20) eingeformt sind.
  7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Federkontakte (26) im Verbindungsteil (20) eingeformt sind.
  8. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federkontakte (26) als Federklemmkontakte zum Einklemmen der vom Piezoaktor (14) abstehenden Kontakte (28) ausgebildet sind.
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