EP1714024B1

EP1714024B1 - Brennstoffsystemteil mit einer kabeldurchführung

Info

Publication number: EP1714024B1
Application number: EP04802770.0A
Authority: EP
Inventors: Juergen Hanneke; Bernd Streicher; Arzu Schilling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP4320035B2; CN100532822C; DE102004004706A1; JP2007500302A; WO2005073547A1; EP1714024A1; CN1906398A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffsystemteil mit einer Kabeldurchführung, insbesondere eine Hochdruckkabeldurchführung für Brennstoffsysteme, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil.
Aus der EP1130249 A2 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt. Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil sind elektrische Leitungen an Ausgänge geführt. Aus der DE 40 05 455 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor und einem mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, bekannt. Der Aktor ist dabei an dem der Abspritzseite abgewandten Ende des Brennstoffeinspritzventils angeordnet und über eine sich über den Querschnitt des Brennstoffeinspritzventils erstreckende Federmembran gegen einen seitlich und in Abspritzrichtung unterhalb der Federmembran eingeführten Brennstoff abgedichtet. Die Federmembran teilt daher das Brennstoffeinspritzventil in einen mit Brennstoff gefüllten abspritzseitigen Abschnitt und einen gegen den Brennstoff abgedichteten Abschnitt, in dem sich der Aktor befindet. Der abgedichtete Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils weist einen elektrischen Anschluss auf, über den eine elektrische Zuleitung an das Ansteuerelement des Aktors geführt ist. Der elektrische Anschluss ist dabei in eine seitlich an dem Ventilgehäuse des Brennstoffeinspritzventils angebrachte Bohrung gesteckt.
Nachteilig bei dem aus der DE 40 05 455 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, dass der Brennstoff nur über einen seitlich an dem Ventilgehäuse angebrachten und in Abspritzrichtung unterhalb der Federmembran liegenden Brennstoffeinlassstutzen in das Brennstoffeinspritzventil eingeführt werden kann. Insbesondere kann der Brennstoff nicht über das der Abspritzseite gegenüberliegende Ende des Ventilgehäuses in das Brennstoffeinspritzventil eingeführt werden. Durch die unvorteilhafte Lage des Brennstoffeinlassstutzens wird sowohl die Länge als auch der Durchmesser des Brennstoffeinspritzventils vergrößert. Außerdem wird das Anschließen einer geeigneten Brennstoffzuführung an den Brennstoffeinlassstutzen erschwert.
Das aus der DE 40 05 455 A1 bekannte
Brennstoffeinspritzventil hat außerdem den Nachteil, dass die Federmembran eine große Querschnittsfläche bildet, so dass aufgrund des Brennstoffdruckes eine große Kraft an den Befestigungsstellen der Federmembran wirkt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil ist daher für hohe Drücke ungeeignet, wie sie z.B. beim Einspritzen von Dieselbrennstoff benötigt werden. Aber auch bei geringeren Drücken kann es zur Beschädigung der Federmembran kommen, was durch die beim Betätigen des Brennstoffeinspritzventils auftretenden Bewegungen der Federmembran auf der Seite der Ventilnadel noch gefördert wird.
Ein weiterer Nachteil des aus der DE 40 05 455 A1 bekannten Brennstoffeinspritzventils ist, dass der Aktor nicht gegen über die Trennfuge zwischen dem Ventilgehäuse und dem elektrischen Anschluss eindringende Stoffe geschützt ist. Außerdem ist die Verbindung des elektrischen Anschlusses mit einem elektrischen Kontakt des Aktors aufwändig, da der Aktor über eine endseitige Öffnung in das Ventilgehäuse eingeführt wird und die elektrischen Anschlüsse seitlich an den Aktor geführt sind.
Aus der US 4 296 275 B1 ist darüber hinaus eine hermetisch dichte Kühlanordnung bekannt, bei der ein elektrisch leitender Draht mittels einer Glasdichtung in einer Durchführungsbohrung abgedichtet ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffsystemteil mit einer Kabeldurchführung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sich eine selbstverstärkende Dichtung ausbilden lässt, d.h. eine Dichtung, deren Dichtwirkung mit zunehmender Beaufschlagung zunimmt. Die Kabeldurchführung kann insbesondere als Hochdruckkabeldurchführung für Brennstoffsysteme zum Einsatz kommen, d.h. beispielsweise in einer Pumpe, einem Brennstoffvorratsbehälter (Common Rail) oder einem Brennstoffeinspritzventil eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Brennstoffsystemteil hat den Vorteil, dass durch die Zusammenwirkung des Kegelkörpers mit der kegelförmigen Aussparung des Bauteils eine selbstverstärkende Dichtung geschaffen wird, deren Dichtwirkung mit zunehmender Beaufschlagung zunimmt. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich der weitere Vorteil, dass eine universell anwendbare Lösung geschaffen wird, die eine große Flexibilität, insbesondere hinsichtlich der Anordnung der elektrischen Anschlüsse und der Brennstoffzufuhr, gewährleistet.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in Anspruch 1 angegebenen Kabeldurchführung möglich.
In vorteilhafter Weise umfasst der Kegelkörper eine zumindest im Wesentlichen axiale oder koaxiale Aussparung, in der der Haltekörper angeordnet ist. Dadurch kann der kompakte Aufbau der Kabeldurchführung weiter verbessert werden und eine gleichmäßige Beaufschlagung der gebildeten Dichtungen erreicht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Aussparung des Kegelkörpers zumindest eine Stufe aufweist, an der der Haltekörper abgestützt ist. Dadurch wird auch bei einer hohen Beaufschlagung des Haltekörpers, z.B. aufgrund eines sehr hohen Brennstoffdruckes, eine Verschiebung des Haltekörpers in dem Kegelkörper verhindert.
Vorteilhaft ist es ferner, dass in der Aussparung des Kegelkörpers zumindest abschnittsweise ein Gewinde vorgesehen ist, in das der Haltekörper eingreift. Insbesondere kann das Gewinde an einem Ende der Aussparung vorgesehen sein. Das Gewinde kann in einfacher Weise in einer Bohrung des Kegelkörpers ausgebildet werden und bietet zudem den Vorteil, dass ein zuverlässiger Halt des Haltekörpers sichergestellt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Aussparung des Kegelkörpers eine Kegelbohrung ist und dass der Haltekörper zumindest im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet und in der Kegelbohrung des Kegelkörpers eingesetzt ist, wobei zwischen dem Haltekörper und dem Kegelkörper an der Kegelbohrung eine Dichtung ausgebildet ist. Dadurch wird zwischen dem Haltekörper und dem Kegelkörper an der Kegelbohrung eine selbstverstärkende Dichtung geschaffen, deren Dichtwirkung mit zunehmender Beaufschlagung zunimmt.
In vorteilhafter Weise ist der Haltekörper aus Glas ausgebildet und der Draht in den Haltekörper eingeschmolzen. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass in den Kegelkörper ein von Glas ummantelter Draht eingebracht wird, die Teile über die Temperatur der Fließgrenze von Glas erhitzt werden und dann das weiche Glas beidseitig in den Kegelkörper gepresst wird. Dabei passt sich das fließfähige Glasmaterial der durch die Aussparung des Kegelkörpers vorgegebenen Form an, wodurch der Haltekörper gebildet wird. Dabei legt sich das fließende Glasmaterial beispielsweise um einen Absatz oder fließt in ein Gewinde des Kegelkörpers hinein. Da der Haltekörper den Draht gegenüber dem Kegelkörper isoliert, kann der Kegelkörper aus einem leitenden Material ausgebildet sein, z.B. einem Stahl.
Vorteilhaft ist es dabei, dass der Kegelkörper bei den zum Einschmelzen des Drahtes in den Hohlkörper erforderlichen Temperaturänderungen zumindest ein gleich großes und vorzugsweise ein größeres Ausdehnungsverhalten wie der Haltekörper hat. Dadurch zieht sich der Kegelkörper beim Abkühlen vorzugsweise stärker zusammen als der Glaskörper, so dass der Kegelkörper nach dem Abkühlen einen Druck auf den Haltekörper ausübt.
Vorteilhaft ist es, dass der Haltekörper und/oder der Kegelkörper aus technischer Keramik ausgebildet ist. In diesem Fall können der Haltekörper und der Kegelkörper auch aus der gleichen technischen Keramik, insbesondere einstückig, ausgebildet sein. Die Formgebung des Haltekörpers und/oder des Kegelkörpers kann dann durch Formen in einer Form und/oder durch Schleifen erfolgen. Die Ausbildung aus technischer Keramik hat den Vorteil, dass eine gute Isolation des Drahtes erreicht wird und dass eine sehr hohe Druckfestigkeit besteht. Alternativ können der Haltekörper und/oder Kegelkörper auch aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es, dass im Bereich der Durchgangsöffnung des Haltekörpers zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Draht und dem Haltekörper zumindest an einer Stelle eine Änderung der Form und/oder der Größe der Querschnittsfläche des Drahtes vorgesehen ist. Beispielsweise kann der Draht an einer oder mehreren Stellen Stauchungen oder Quetschungen aufweisen. Außerdem kann der Draht zumindest abschnittsweise bandförmig, d.h. flach, ausgebildet sein und Stellen aufweisen, an denen eine Verdrehung des bandförmigen Drahtes um seine Längsachse, z.B. um 90°, erfolgt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Haltekörper und dem Draht weiter verbessert und eine Bewegung des Drahtes in dem Haltekörper zumindest weitgehend verhindert.

Vorteilhaft ist es, dass das Bauteil des Brennstoffsystemteils, insbesondere des

Brennstoffeinspritzventils, aus einem gehärteten Stahl ausgebildet ist. Dadurch wird eine hohe Festigkeit des Bauteils erzielt. Da das Bauteil somit aus einem Material besteht, das bei nicht unerheblichen Temperaturerhöhungen zumindest teilweise seine Eigenschaften ändert, d.h., dass das Bauteil aus einem temperaturempfindlichen Material ausgebildet ist, ist in diesem eine kegelförmige Aussparung eingearbeitet, in das die Kabeldurchführung eingesetzt ist. Die Kabeldurchführung selbst kann bei der Herstellung erheblich erwärmt werden, z.B. zum Schmelzen des Haltekörpers, falls dieser aus Glas gebildet ist, oder zum Erhitzen, insbesondere Ausbacken, des Haltekörpers, falls dieser aus technischer Keramik hergestellt ist. Das Bauteil kann jedoch temperaturempfindlich sein, z.B. würde der gehärtete Stahl beim Erwärmen die durch das Härten erzielten Eigenschaften zumindest zum Teil wieder verlieren. Da allerdings die Kabeldurchführung in das Bauteil eingesetzt wird, können die Vorteile der Eigenschaften der verschiedenen Werkstoffe kombiniert werden. Entsprechendes gilt, wenn das Bauteil aus einem anderen temperaturempfindlichen Material, z.B. aus einem Kunststoff, insbesondere einem harten und kraftstoffresistenten Kunststoff, hergestellt ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffsystemteils in Form eines Brennstoffeinspritzventils in einer Schnittdarstellung;
Fig. 2: den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt;
Fig. 3: einen Kegelkörper einer erfindungsgemäßen Kabeldurchführung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4: eine erfindungsgemäße Kabeldurchführung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und
Fig. 5: eine erfindungsgemäße Kabeldurchführung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildetes Brennstoffsystemteil. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Dieselbrennstoff, in einen Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine als so genanntes Dieseleinspritzventil. Das erfindungsgemäße Brennstoffsystemteil kann auch eine Brennstoffpumpe, eine Brennstoffvorratskammer (Common Rail) oder ein anderes Brennstoffsystemteil eines Brennstoffsystems sein.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein erstes Ventilgehäuseteil 2, ein zweites Ventilgehäuseteil 3 und ein drittes Ventilgehäuseteil 4 auf. Dabei ist das dritte Ventilgehäuseteil 4 mittelbar mit dem ersten Ventilgehäuseteil 2 durch das zweite Ventilgehäuseteil 3 verbunden, indem das dritte Ventilgehäuseteil 4 mittels eines Gewindes 5 auf das erste Ventilgehäuseteil 2 aufgeschraubt ist, wobei sich das dritte Ventilgehäuseteil 4 an einem Absatz 6 an dem zweiten Ventilgehäuseteil 3 abstützt.
Das erste Ventilgehäuseteil 2 weist einen durch eine Aussparung gebildeten Innenraum 10 auf, in dem ein aus mindestens einem Teil bestehender Aktor 11 vorgesehen ist. Der Aktor 11 stützt sich dabei einerseits über einen Fuß 12 an dem ersten Ventilgehäuseteil 2 ab. Der Fuß 12 ist aus gehärtetem Stahl, vorzugsweise aus einem gehärteten legierten Stahl, hergestellt. Auf der anderen Seite stützt sich der Aktor 11 an einem Kopf 13 ab. Der Aktor 11, der Fuß 12 und der Kopf 13 bilden zusammen ein Aktormodul.
In dem Innenraum 10 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 ein Brennstoff unter hohem Druck vorgesehen. Der Druck des Brennstoffs kann 1600 bis 2000 bar oder mehr betragen, insbesondere wenn als Brennstoff Dieselbrennstoff verwendet wird. Aufgrund des Druckes des Brennstoffs in dem Innenraum 10 wirkt auf den Fuß 12 eine Kraft in einer Richtung 14, die den Fuß 12 gegen das erste Ventilgehäuseteil 2 presst. Auf diese Weise wird zwischen dem ersten Ventilgehäuseteil 2 und dem Fuß 12 des Aktormoduls eine harte Hochdruckabdichtung ausgebildet, die ohne ein weiteres Dichtmittel auskommt.
Bei einer Betätigung des Aktors 11 erfolgt mittels des Kopfes 13 eine Beeinflussung des Druckes in einem Steuerraum 15, so dass eine Düsennadel 16 geöffnet oder geschlossen wird.
Der Kopf 13 des Aktormoduls bildet gemeinsam mit einer Kopplerhülse 17, einer Distanzplatte 18, einer Steuerraumhülse 19 und der Düsennadel 16 einen hydraulischen Koppler, der sowohl unterschiedliche Wärmeausdehnungen der einzelnen Bauteile ausgleichen kann als auch eine Übersetzung des Hubes des Aktors 11 in den Hub der Düsennadel 16 ermöglicht.
Damit das aus dem Aktor 11, dem Fuß 12 und dem Kopf 13 bestehende Aktormodul die Düsennadel 16 öffnen kann, ist bei der Ansteuerung des Aktors 11 in dem Steuerraum 15 eine negative Druckdifferenz zum umgebenden Innenraum 10 des Brennstoffeinspritzventils 1 erforderlich. Um zu verhindern, dass der Fuß 12 des Aktormoduls bei der Betätigung des Aktors 11 sich entgegen der Richtung 14 vom ersten Ventilgehäuseteil 2 abhebt, wodurch die Hochdruckabdichtung zwischen dem Fuß 12 und dem ersten Ventilgehäuseteil 2 geöffnet würde, ist eine Feder 20 vorgesehen, die zusammen mit dem hohen Innendruck im Innenraum 10 die Hochdruckabdichtung zwischen dem Fuß 12 und dem ersten Ventilgehäuseteil 2 aufrechterhält.
Der in dem Innenraum 10 vorgesehene Aktor 11 ist von Brennstoff umgeben, der einen hohen Druck hat. Um den Aktor 11 gegen den Brennstoff abzudichten, kann der Aktor 11 von einer Ummantelung umgeben sein. Die Zuführung der elektrischen Energie zum Betätigen des Aktors 11 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 näher beschrieben.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1. Sich entsprechende Elemente sind in dieser und in allen anderen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Der Fuß 12 wird gegen die Fläche 25 des ersten Ventilgehäuseteils 2 zur Ausbildung der harten Hochdruckabdichtung zwischen dem Fuß 12 und dem ersten Ventilgehäuse 2 gepresst. In dem Innenraum 10 befindet sich der Brennstoff, der einen hohen Druck hat, z.B. aus dem Bereich von 1600 bar bis 2000 bar. Ein Raum 26 des ersten Ventilgehäuseteils 2 des Brennstoffeinspritzventils 1, der durch die Hochdruckabdichtung von dem Innenraum 10 getrennt ist, ist im Wesentlichen druckfrei, d.h. hat in etwa Atmosphärendruck. Hierzu ist der Raum 26 mittels einer Öffnung 27 des ersten Ventilgehäuseteils 2 mit der Außenseite des Brennstoffeinspritzventils 1 verbunden. In den Raum 26 sind außerdem zwei elektrische Leitungen (nicht dargestellt) geführt, die die elektrische Energie zum Betätigen des Aktors 11 in das Brennstoffeinspritzventil 1 hineinleiten. Die Leitungen können z.B. durch die Öffnungen 27 oder durch eine der Öffnung 27 entsprechende Öffnung in den Raum 26 geführt werden. Die eine Leitung ist mit einem ersten Draht 31 verbunden und die andere Leitung ist mit einem zweiten Draht 32 verbunden. Der erste Draht 31 erstreckt sich in den Innenraum 10 des ersten Ventilgehäuseteils 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 und ist an einer Kontaktstelle 33 mit einem elektrischen Kontakt des Aktors 11 verbunden. Entsprechend ist auch der zweite Draht 32 in den Innenraum 10 geführt und an einer Kontaktstelle 34 mit einem elektrischen Kontakt des Aktors 11 verbunden. Insbesondere im Bereich des Innenraums 10 und an den Kontaktstellen 33 und 34 können die Drähte 31, 32 gegenüber dem in dem Innenraum 10 vorgesehenen Brennstoff elektrisch isoliert sein, z.B. durch eine Beschichtung aus isolierendem und brennstofffestem Lack. Die zum Betätigen des Aktors 11 zwischen den beiden Drähten 31, 32 anliegende Spannung kann z.B. 160 Volt bis 200 Volt betragen.
Der Fuß 12 weist eine erste Stufenbohrung 35 und eine zweite Stufenbohrung 36 auf. Dabei ist zumindest ein Abschnitt 37 der ersten Stufenbohrung 35 und ein Abschnitt 38 der zweiten Stufenbohrung 36 kegelförmig ausgebildet. Dadurch ist sowohl der Abschnitt 37 der ersten Stufenbohrung 35 als auch der Abschnitt 38 der zweiten Stufenbohrung 36 konisch ausgebildet, wobei die beiden Abschnitte 37 und 38 sich zum Raum 26 hin verjüngen.
Durch den Abschnitt 37 der ersten Stufenbohrung 35 ist eine kegelförmige Aussparung 39 in dem Fuß 12 ausgebildet. Entsprechend ist durch den Abschnitt 38 der zweiten Stufenbohrung 36 eine kegelförmige Aussparung 40 in dem Fuß 12 ausgebildet. Bei dem Fuß 12 handelt es sich um ein Bauteil, das auf der Seite des Innenraums 10 mit Brennstoff unter hohem Druck beaufschlagt ist, wobei es die kegelförmigen Aussparungen 39 und 40 aufweist. In die kegelförmigen Aussparungen 39 und 40 sind eine erste Kabeldurchführung 41 und eine zweite Kabeldurchführung 42 eingesetzt. Die erste Kabeldurchführung 41 ist nachfolgend anhand der Figuren 3 und 4 näher beschrieben. Eine alternative Ausführungsform der ersten Kabeldurchführung 41 ist anhand der Fig. 5 beschrieben. Die Ausführung der zweiten Kabeldurchführung 42 entspricht der der ersten Kabeldurchführung 41, so dass auf die diesbezügliche Beschreibung Bezug genommen werden kann.
Fig. 3 zeigt einen Kegelkörper 45 der ersten Kabeldurchführung 41. Der Kegelkörper 45 weist eine Außenseite 46 auf, deren Umfang von einer ersten Stirnseite 47 zu einer zweiten Stirnseite 48 des Kegelkörpers 45 hin kontinuierlich abnimmt. Dadurch ist die Außenseite 46 des Kegelkörpers 45 konisch ausgebildet, d.h. der Kegelkörper 45 ist kegelförmig ausgebildet. Der Kegelkörper 45 ist in die in der Fig. 2 dargestellte erste Stufenbohrung 35 im Bereich des ersten Abschnitts 37 eingesetzt, d.h. in die kegelförmige Aussparung 39 eingesetzt. Die Form der Außenseite 46 ist dabei an die Form der kegelförmigen Aussparung 39 angepasst, so dass sich zwischen der Außenseite 46 und dem Fuß 12 im Bereich der kegelförmigen Aussparung 39 eine Dichtung ergibt.
Der Kegelkörper 45 weist eine axiale Aussparung 50 auf. Die Aussparung 50 kann alternativ auch so ausgebildet sein, dass ihre Achse parallel versetzt zu der Achse 51 des Kegelkörpers 45 orientiert ist, so dass es sich um eine koaxiale Aussparung 50 handelt. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall ist es allerdings auch möglich, die Aussparung 50 so auszubilden, dass ihre Achse gegenüber der Achse 51 des Kegelkörpers 45 geneigt bzw. geneigt und versetzt orientiert ist.
In dem Ausführungsbeispiel des Kegelkörpers 45 ist die Aussparung 50 als Stufenbohrung ausgebildet. Dadurch weist die Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 eine Stufe 52 auf. Außerdem ist an dem Ende des Kegelkörpers 45, das auf der Seite der ersten Stirnseite 47 liegt, ein Gewinde 53 in der als Bohrung ausgebildeten Aussparung 50 vorgesehen.
Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kabeldurchführung 41. Die erste Kabeldurchführung 41 umfasst den in der Fig. 3 dargestellten Kegelkörper 45 und einen in der Aussparung 50 vorgesehenen Haltekörper 55. Der Haltekörper 55 weist eine Durchgangsöffnung 56 auf, die zylinderförmig ausgebildet ist und deren Achse parallel zur Achse 51 des Kegelkörpers 45 ist bzw. mit dieser übereinstimmt. Der Haltekörper 55 kann beispielsweise aus Glas ausgebildet sein. Der erste Draht 31 erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung 56, so dass er sowohl an der ersten Stirnseite 47 als auch an der zweiten Stirnseite 48 deutlich über den Kegelkörper 45 und den in den Kegelkörper 45 eingesetzten Haltekörper 55 hinausragt.
Die Kabeldurchführung 41 kann wie folgt hergestellt werden. In die Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 wird der mit Glas ummantelte erste Draht 31 eingeführt, wobei die Glasummantelung einen Durchmesser hat, der kleiner als der der Aussparung 50 ist, wobei die Glasummantelung sich allerdings auf der ersten Stirnseite 47 und/oder auf der zweiten Stirnseite 48 weiter als in der Fig. 4 gezeigt an dem Draht 31 erstreckt. Dann werden der Kegelkörper 45, der Haltekörper 55 und der erste Draht 31, d.h. die gesamte erste Kabeldurchführung 41, über die Fließgrenze von Glas, z.B. auf 1000°C, erhitzt. Dabei wird das an der ersten Stirnseite 47 und/oder an der zweiten Stirnseite 48 überstehende Glas derart beaufschlagt, dass es in die Aussparung 50 hineingedrückt wird. Dadurch fließt das Glas auch in das Gewinde 53 und legt sich um die Stufe 52 des Kegelkörpers 45. Nach dem Abkühlen der ersten Kabeldurchführung 41 greift der erstarrte Haltekörper 55 in das Gewinde 53 ein. Außerdem stützt sich der erstarrte Haltekörper 55 an der Stufe 52 der Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 ab. Im Hinblick auf eine Druckbeaufschlagung des Haltekörpers durch den Kegelkörper 45 im abgekühlten Zustand ist es von Vorteil, dass für den Kegelkörper 45 ein geeignet legierter Stahl verwendet wird, der eine Wärmeausdehnung aufweist, die zumindest etwas größer ist als die des aus Glas bestehenden Haltekörpers 55. Um im Übergangsbereich zwischen dem Draht 31 und dem Haltekörper 55 Spannungen in den Materialien zu vermeiden, ist das Material des ersten Drahtes 31 so gewählt, dass die Wärmeausdehnung der des Haltekörpers 55 in etwa entspricht.
Die erste Kabeldurchführung 41 ist wie in der Fig. 2 dargestellt in die kegelförmige Aussparung 39 des Fußes 12 eingesetzt. Der in dem Innenraum 10 vorhandene Brennstoff beaufschlagt daher die erste Kabeldurchführung 41 an der ersten Stirnseite 47 mit einer Kraft, die sich aus der Fläche der ersten Stirnseite 47 und dem Druck des Brennstoffes in dem Innenraum 10 ergibt. Somit wird die erste Kabeldurchführung 41 in Richtung zu dem zumindest näherungsweise drucklosen Raum 26 in die kegelförmige Aussparung 39 gepresst, so dass sich eine selbstverstärkende Dichtung zwischen dem Fuß 12 und der ersten Kabeldurchführung 41 an der kegelförmigen Aussparung 39 ergibt.
Der Brennstoffdruck wirkt auf der Seite der ersten Stirnseite 47 auch auf den Haltekörper 55 ein, so dass dieser ebenfalls in Richtung des Raumes 26 gepresst wird. Dabei stützt sich der Haltekörper 55 sowohl an der Stufe 52 als auch an dem Gewinde 53 des ersten Kegelkörpers 45 ab. Dabei kann das Gewinde 53 auch steigungslos, d.h. in Form von Rillen ausgebildet sein. Außerdem ist es möglich, dass das Gewinde 53 nutförmige Gewindegänge, d.h. Gewindegänge mit näherungsweise rechteckigem Querschnitt aufweist, oder dass ein oder mehrere ringförmige Nuten in der Aussparung 50 vorgesehen sind. Außerdem ist es möglich, dass nur eines der beschriebenen Mittel zum Abstützen des Haltekörpers 55 in der Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 vorgesehen ist, speziell kann nur das Gewinde 53 oder auch nur die Stufe 52 in der Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 vorgesehen sein.
Außerdem kann durch den Brennstoffdruck im Innenraum 10 auch eine Beaufschlagung des ersten Drahtes 31 erfolgen, die den Draht 31 mit einer Kraft in Richtung des Raumes 26 beaufschlagt. Hierbei wird die zwischen dem Draht 31 und dem Haltekörper 55 im Bereich der Durchgangsöffnung 56 bestehende Reibungskraft zum Halten des ersten Drahtes 31 in der Durchgangsöffnung 56 verwendet.
Die erste Kabeldurchführung 41 ist in der kegelförmigen Aussparung 39 durch Einpressen, Einkleben oder dgl. befestigt. Alternativ kann die erste Kabeldurchführung 41 in der kegelförmigen Aussparung 39 eingelötet sein, wobei das Löten bei niedriger Temperatur erfolgt, um die Eigenschaften des Materials des Fußes 12 zumindest im Wesentlichen nicht zu verändern, insbesondere um die Härte des Fußes 12 zu erhalten. Der Durchmesser des Kegelkörpers 45 an der ersten Stirnseite 47 ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass auch bei möglichen Toleranzen der kegelförmigen Aussparung 39 und des Kegelkörpers 45 der Kegelkörper 45 in dem Bereich 57 der Außenseite 46 bei der ersten Stirnseite 47 an der kegelförmigen Aussparung 39 anliegt. Das bedeutet, dass trotz Toleranzen der Kegelkörper 45 immer auf der Druckseite an der kegelförmigen Aussparung 39 anliegt. Dadurch entsteht eine zusätzliche vom Druck des Brennstoffes in dem Innenraum 10 abhängige radiale Dichtkraft.
Um die Oberflächenrauigkeit an der Außenseite 46 des Kegelkörpers 45 und/oder an dem Abschnitt 37 der kegelförmigen Aussparung 39 auszugleichen, kann der Kegelkörper 45 mit einer geeigneten weichen Metallschicht, z.B. mit Nickel, beschichtet sein. Dadurch wird die Dichtwirkung weiter verbessert.
Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Kabeldurchführung 41. Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 50 des Kegelkörpers 45 ebenfalls konisch ausgebildet, wobei der Durchmesser der Aussparung 50 von der ersten Stirnseite 47 zu der zweiten Stirnseite 48 hin abnimmt. Außerdem ist ein Gewinde 53 vorgesehen. Durch die konische Ausbildung der Aussparung 50 wird eine zusätzliche Haltekraft zum Halten des Haltekörpers 55 in dem Kegelkörper 45 bei Beaufschlagung des Haltekörpers 55 auf der ersten Stirnseite 47 durch den Brennstoffdruck im Innenraum 10 erzeugt. Außerdem weist der erste Draht 31 eine Stelle 60 und eine Stelle 61 auf, an denen eine Änderung der Form und der Größe der Querschnittsfläche des ersten Drahtes 31 vorgesehen ist. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des ersten Drahtes an den Stellen 60, 61 vergrößert, d.h. an den Stellen 60, 61 sind Stauchungen des Drahtes 31 vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, dass an den Stellen 60, 61 Quetschungen vorgesehen sind, oder dass der erste Draht 31 bandförmig ausgebildet ist, wobei an den Stellen 60, 61 jeweils eine Verdrehung des ersten Drahtes 31 um die Achse 51 um einen Winkel von z.B. 90° auftritt. Es ist auch eine Kombination der genannten Möglichkeiten denkbar.
Durch den aus Glas ausgebildeten Haltekörper 55 ist ein Isolator gebildet, der auch bei den zum Ansteuern des Aktors erforderlichen Spannungen von z.B. 160 Volt bis 200 Volt eine sichere Isolierung gewährleistet.
Die beschriebene Kabeldurchführung 41 kann auch für andere Anordnungen verwendet werden, indem eine vorzugsweise präzise konische Bohrung vorgesehen wird. Die erfindungsgemäße Kabeldurchführung hat dabei den Vorteil, dass sie standardisierbar, kostengünstig, einfach montierbar, Bauraum sparend, lagerhaltig bevorratbar, selbstverstärkend und zuverlässig ist.

Claims

Brennstoffsystemteil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1), mit zumindest einer Kabeldurchführung (41, 42) mit einem zumindest abschnittsweise kegelförmigen Kegelkörper (45, 46), zumindest einem mit dem Kegelkörper (45, 46) verbundenen Haltekörper (55), der zumindest eine Durchgangsöffnung (56) aufweist, wobei die Verbindung zwischen dem Kegelkörper (45) und dem Haltekörper (55) abgedichtet ausgebildet ist, wobei zumindest ein elektrisch leitender Draht (31, 32) vorgesehen ist, der durch die Durchgangsöffnung (56) geführt ist, und dass der Draht (31, 32) in der Durchgangsöffnung (56) mit dem Haltekörper (55) so verbunden ist, dass der Draht (31, 32) in der Durchgangsöffnung (56) gehalten ist und ein Abdichtung der Durchgangsöffnung (56) erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (55) aus Glas ausgebildet ist, dass der Draht (31, 32) in den Haltekörper (55) eingeschmolzen ist und mit zumindest einem Bauteil (12), das mit Brennstoff unter hohem Druck beaufschlagbar ist, wobei das Bauteil (12) eine kegelförmige Aussparung (39, 40) aufweist, in die die Kabeldurchführung (41, 42) eingesetzt ist, und wobei der Kegelkörper (45) der Kabeldurchführung (41, 42) mit dem Bauteil (12) an der kegelförmigen Aussparung (39, 40) eine Dichtung bildet:
Brennstoffsystemteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelkörper (45) zumindest eine zumindest im Wesentlichen axiale oder koaxiale Aussparung (50) aufweist, in der der Haltekörper (55) angeordnet ist.
Brennstoffsystemteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (50) des Kegelkörpers (45) zumindest eine Stufe (52) aufweist, an der der Haltekörper (55) abgestützt ist.
Brennstoffsystemteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussparung (50) des Kegelkörpers (45) zumindest abschnittsweise, insbesondere an einem Ende der Aussparung (50), ein Gewinde (53) vorgesehen ist, in das der Haltekörper (55) eingreift.
Brennstoffsystemteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (50) des Kegelkörpers (45) zumindest im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist und dass der Haltekörper (55) zumindest im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet und in die kegelförmige Aussparung (50) des Kegelkörpers (45) eingesetzt ist, wobei zwischen dem Haltekörper (55) und dem Kegelkörper (45) an der kegelförmigen Aussparung (50) eine Dichtung ausgebildet ist.
Brennstoffsystemteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelkörper (45) bei den zum Einschmelzen des Drahtes (31, 32) in den Haltekörper (55) erforderlichen Temperaturänderungen zumindest ein gleich großes Ausdehnungsverhalten wie der Haltekörper (55) hat.
Brennstoffsystemteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelkörper (45) aus technischer Keramik ausgebildet ist.
Brennstoffsystemteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Durchgangsöffnung (56) des Haltekörpers (55) zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Draht (31, 32) und dem Haltekörper (55) zumindest an einer Stelle (60, 61) eine Änderung der Form und/oder der Größe der Querschnittsfläche des Drahtes (31, 32) vorgesehen ist.
Brennstoffsystemteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (12) aus einem gehärteten Stahl ausgebildet ist.