EP1965072B1 - Injektor für die Kraftstoffeinspritzung - Google Patents

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EP1965072B1
EP1965072B1 EP08008299A EP08008299A EP1965072B1 EP 1965072 B1 EP1965072 B1 EP 1965072B1 EP 08008299 A EP08008299 A EP 08008299A EP 08008299 A EP08008299 A EP 08008299A EP 1965072 B1 EP1965072 B1 EP 1965072B1
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EP
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component
injector
bore
embossing
stepped bore
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Jürgen Dick
Willibald Dr. Schürz
Martin Simmet
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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Definitions

  • Injectors for fuel injection in an internal combustion engine which have a piezoelectric actuator as a drive unit, must be manufactured with great precision, since on the one hand the change in length of the actuator generated by a voltage pulse is only in the micron range and thus extremely minimal.
  • the quantities of fuel to be injected must be precisely metered in order to optimize the combustion processes in the engine and to comply with the required emission limits.
  • the mechanical parts of the injector must be made with the utmost precision. Even length measures with tight manufacturing tolerances can add up to impermissible errors in the sum.
  • a method has become known in which a stamping disc is introduced into a stepped bore of an injector.
  • the embossing disc is placed on the stage, which adjusts at the transition of two holes of the stepped bore. With an embossing tool then the embossing disc is pressed together until the desired distance to a fixed already in the stepped bore first Component is reached.
  • an electrical sensor is installed isolated at the top of the embossing die, which delivers a shutdown signal to a drive unit of the embossing die, as soon as the fixed first component is touched.
  • the object of the invention is to position the components of an injector housing for the fuel injection, which are to be installed in the housing, with a predetermined distance in a stepped bore of the housing exactly.
  • An injector has a first component which is fixed in a smaller first bore of a stepped bore of the injector, and with a stamping ring, which rests on a step of the stepped bore, which is formed by a larger second bore and that the height of the stamping ring with a Embossing die is embossed exactly to a predetermined distance to the first component, wherein the embossing ring has a ring width which is wider than the step width of the step in the stepped bore, whereby the force action between the second component and the stepped bore formed over an enlarged contact surface of the ring width of the embossing ring becomes. This results in a better bearing surface for the second component, which can be positioned thereby safer and more accurate in the stepped bore.
  • a smooth and, in particular, polished bearing surfaces of the stamping ring also appear to be advantageous. Such precise surface would be very difficult to produce at the stage directly and with considerable additional effort, since the stage sits relatively deep in the hole and thus difficult to reach with a tool.
  • a piezoelectric actuator due to its physical properties has only a very small change in length
  • the maintenance of the exact distance to a second component, such as a servo valve, a nozzle body, a deflection or the like is particularly important to use the available change in length of the actuator as completely as possible to be able to.
  • the method for producing such an injector for determining a position of a second component in a stepped bore has the advantage that the measuring point is located outside the bore and the distance from the component fixed in the bore can be read off at a probe, which is a reference dimension between the protruding end of the probe and a reference mark of the stamping die forms.
  • the measurement process can be controlled at any time in a simple manner, so that the manufacturing reliability improves. It is considered to be particularly advantageous that the embossing process can be continuously monitored and thus already the approximation to the reference dimension can be easily observed and checked.
  • the reference dimension can be greater by a predetermined value than the predetermined distance. This is achieved in an advantageous manner that after the Installation the two components have a certain distance from each other, which can be used as idle stroke for the actuator.
  • a particularly simple detection of the reference dimension is given with a known mechanical or optical measuring devices such as feeler gauge, dial gauge, eyepiece, camera, interference method, etc.
  • the measuring devices work reliably and are easy to operate even by untrained personnel.
  • a preferred and advantageous application of the method is seen in an injector for fuel injection, since here the distance between the components to be installed in the stepped bore of the injector housing must be maintained with particularly high precision.
  • FIG. 1a a housing 1 is shown in a schematic representation, which has a stepped bore 6 in the axial direction.
  • the housing 1 may very generally be an assembly into which two components 2, 10 are to be installed with a predetermined distance from each other exactly and with small tolerances.
  • an injector housing is used as the housing 1, in which the two components 2 and 10 are to be installed.
  • the first component 2 is, for example, an actuator, in particular a piezoelectric actuator.
  • a second component 10 should be installed with a predetermined distance H to the first component 2. But the first component 2 may also be a bottom plate of the actuator or the like.
  • the second component 10 is designed as an actuator, in particular it may be a Hubumramer, a nozzle body or an actuator of a servo valve or the like, which is to be actuated by the piezoelectric actuator 2.
  • the first component 2 Before the second component 10 can be installed, the first component 2 is first inserted and fixed in a first hole 6 a of the stepped bore 6 as accurately as possible at a designated location.
  • An underside 17 a of the first component 2 forms a first reference surface for the predetermined distance H.
  • the first bore 6 a is in the upper part of FIG. 1 recognizable and has a first diameter d1, which is smaller than a second diameter d2 of a second bore 6b.
  • the second bore 6b is arranged in the lower part of the stepped bore 6. At the transition between the two holes 6a, 6b forms an annular step 16 due to the different diameters d1, d2.
  • a stamping ring 3 is inserted into the second bore 6b with the larger diameter d2 until it rests on the annular step 16 of the stepped bore 6.
  • the stamping ring 3 is formed in such a way that it does not affect the function of the second component 10 to be subsequently installed.
  • the underside 17a of the first component 2 fixed in the first bore 6a thus forms a reference base for a distance H at a lower annular surface 17 of the embossing ring 3, with which the second component 10 is to be retained in the second bore 6b after embossing of the embossing ring 3 ,
  • the height of the embossing ring 3 is selected so that by compressing the embossing ring 3, the distance H, which is predetermined as a nominal size and measured between the bottom 17 a of the first component 2 and the lower annular surface 17 of the embossing ring 3, are produced with a predetermined value can.
  • an embossing punch 4 is inserted into the second bore 6b to the lower annular surface 17 of the embossing ring 3.
  • the embossing punch 4 has a central longitudinal bore 18 with a diameter d into which a probe 5 can be inserted until its head end touches the underside 17 a of the first component 2.
  • the length of the probe 5 is dependent on the applied measuring method and is for example so dimensioned that an end piece E of the probe 5 protrudes a small distance from the longitudinal bore 18 of the die 4.
  • a first reference mark B for example as a planar measuring surface, is arranged on the embossing stamp 4. Furthermore, on the tail E of the probe 5, a second reference mark C is applied, which may also be formed as a reference surface. Thus, between the first reference mark B on the embossing punch 4 and the second reference mark C on the probe 5, a reference dimension x can be measured or read.
  • the reference dimension x is chosen such that in the presence of the reference dimension x between the first and the second reference mark B, C, the lower annular surface 17 of the stamping ring 3 has the distance H to the bottom 17 a of the first component 2.
  • a marking or scaling 19 is applied to the end portion E, at which the depth of the embossing or the distance between the bottom 17a of the first component 2 and the lower annular surface 17 of the embossing ring 3 can be monitored.
  • stamping ring 3 is deformed until the predetermined value x for the reference dimension and thus the distance H between the lower annular surface of the stamping ring 3 and the bottom 17a of the first component 2 is achieved.
  • the stamping ring 3 is made for this purpose, for example, from a corresponding cold heading and Kaltf thoroughlypressstahl according to DIN 1654 for this purpose.
  • the pressing process can be stopped prematurely when the desired distance H + dx is reached with the mounting dimension x-dx.
  • the distance is set to a precise value, so that the individual component tolerances are compensated effectively and inexpensively.
  • a measuring device 7 As a measuring device 7, with the reference x or x-dx is detected, all per se known mechanical, optical or electrical measuring arrangements come into question.
  • an optical measuring device 7 of the LM series by Heidenhain GmbH is used, which can be used in particular in automation technology.
  • This measuring device 7 has a laser interferometric probe, with the measurement accuracies are achieved, which are in the nanometer range.
  • a He-Ne laser is used whose light is fed to a miniature interferometer, which is located at the measuring point.
  • the miniature interferometer detects the measuring movement of a measuring spindle, which correspond to the distance between the two reference marks B and C on the embossing punch 4 or on the probe 5, and converts this movement into an optical interference signal.
  • the optical measurement signal is then transmitted via an optical waveguide to an optical evaluation and supply unit and output as a measurement result either on a digital display or on the monitor of a computer.
  • the measuring signal is used to control or switch off the embossing device with the embossing punch 4 when the intended distance H or H + dx or the reference dimension x or x-dx has been reached.
  • an electrical contact can be made between the end piece E of the probe 5 and the die 4, which is easily visible and adjustable from the outside.
  • the electrical contact is adjusted so that it delivers a shutdown signal to the embossing device when reaching the intended reference dimension x or x-dx.
  • FIG. 1a a detail of such an electrical measuring arrangement is shown schematically.
  • a contact lug 31 is arranged, the contact is directed to the longitudinal bore 18.
  • the contact lug can be adjusted in height and optionally set a Leerhub dx.
  • the tail E of the probe 5 is slightly shorter in this case and executed isolated against the die 4.
  • the die 4 moves relative to the probe 5 upwards.
  • the contact lug 31 the probe 5 touches, the reference x-dx is reached.
  • the contact lug 31 closes a circuit I via the probe 5 and the punch 4. This signal is then used to complete the embossing process.
  • FIG. 1b shows in an enlarged view the embossing process.
  • the stamping ring 3 which adapts by the stamping process to the contour of the step 16 in the wall of the housing 1.
  • the die 4 which has a flat and smooth embossing surface, which is also precisely ground at 90 ° to the longitudinal axis, it follows that the embossed surface, ie the lower annular surface 17 of the embossing ring 3 is executed rectangular and smooth.
  • the inserted second component 10 lies exactly and without play on the embossing ring 3, so that a predetermined distance H or H + dx or the predetermined reference dimension x or x-dx can be exactly maintained.
  • the stamping ring 3 has accordingly FIG. 1b
  • a ring width d3 which is greater than the width of the step 16, which has a step width d4.
  • the step 16 itself is not as favorable as a support surface for the second component 10, since its step width d4 on the one hand is relatively narrow and on the other hand has its surface through the processing tools a certain roughness and unevenness. Another disadvantage would be that the surface is difficult to plan because of the long stepped bore 6.
  • the embossing punch 4 is removed with the probe 5 from the second bore 6b and the second component 10 is inserted until it is placed on the lower annular surface 17 of the compressed embossing ring 3.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a longitudinal section through an injector for fuel injection for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • an injector 1 with a stepped bore 6 can be seen.
  • the two holes 6a, 6b of the stepped bore 6 with their different diameters results in the step 16.
  • On the step 16 of the stamping ring 3 is inserted and stamped on the desired thickness with the Einstellcher 12.
  • a piezoelectric actuator has been inserted into the smaller, first bore 6a and attached to the upper part of the housing 1 at a connection point A with the housing 1.
  • the underside 17a of the piezoelectric actuator 2 has, in relation to the lower annular surface 17 of the stamping ring 3, a predetermined installation dimension 15 for the first component 2, the actuator.
  • the Einstellflop 12 of the stamping ring results from the two dimensions 15 and 12 of the predetermined distance H as a measure between the bottom 17 a of the actuator 2 and the lower annular surface 17 of the stamping ring.
  • the second component 10 is designed as a lifting transformer, which acts as a Hubumrocker.
  • the Hubumrocker is free of play on the lower annular surface 17 of the stamping ring 3 and moves according to the arrows shown its lower part upwards when the actuator 2 expands downwards.
  • the Hubumrocker 10 presses on a plunger 13 on a servo valve 20 so that it is closed.
  • the servo valve 20 controls the fuel drain from a control chamber 21, which is supplied via an inlet throttle with fuel.
  • the control chamber 21 is bounded by a movably mounted nozzle needle 14.
  • the fuel pressure biases the nozzle needle 14 to a sealing seat 24. In this position, the injection holes 25 of the injection valve are closed, which are arranged as seen in the flow direction after the sealing seat of the servo valve 20.
  • the nozzle needle 14 is arranged in the control chamber 21, which is supplied via a supply line 22.
  • the Hubumramer 10 is located directly on the bottom 17 a of the actuator 2.
  • an idle stroke between the actuator 2 and the Hubumshifter 10 may be provided.
  • the actuator 2 by applying a Activated voltage, then the actuator 2 expands and presses on the Hubumschreiber 10.
  • the Hubumnovaer moves the plunger 13 upwards, so that lifts off because of the acting fuel pressure, the closing member of the servo valve 20 from the sealing seat. This opens the servo valve 20, so that fuel flows from the control chamber 21. Although it flows through an inlet throttle simultaneously fuel into the control chamber 21, but the inflow is less than the drain. Thus, the pressure in the control chamber 21 decreases. The nozzle needle 14 is thus relieved.
  • Fuel pressure which acts on pressure surfaces of the nozzle needle 14, lifts the nozzle needle 14 from the sealing seat 24.
  • the injection holes 25 are opened and fuel is injected into the combustion chamber of the engine. If the actuator is de-energized, then the servo valve 20 is closed, the pressure in the control chamber 21 increases and the nozzle needle 14 is pressed onto the sealing seat 24. This ends the injection.

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Description

  • Injektoren für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor, die einen piezoelektrischen Aktor als Antriebseinheit aufweisen, müssen mit größter Präzision gefertigt werden, da einerseits die durch einen Spannungsimpuls erzeugte Längenänderung des Aktor nur im µm-Bereich liegt und somit äußerst minimal ist. Andererseits müssen die einzuspritzenden Kraftstoffmengen exakt dosiert werden, um die Verbrennungsabläufe im Motor zu optimieren und die geforderten Emissionsgrenzen einzuhalten. Um diese Forderungen erfüllen zu können, müssen insbesondere die mechanischen Einzelteile des Injektors mit größter Präzision gefertigt werden. Selbst Längenmaße mit engen Fertigungstoleranzen können sich in der Summe zu unzulässigen Fehlern addieren.
  • Bisher wurde beispielsweise dieses Problem dadurch gelöst, dass die einzelnen Bauteile exakt ausgemessen und dann präzise gefertigte Ausgleichsscheiben in die Bohrung eingesetzt wurden, mit denen die berechneten Fehlmaße bei der exakten Positionierung einzelner Bauteile in dem Injektor ausgeglichen werden konnten. Diese Methode erfordert eine Lagerhaltung von vielen unterschiedlichen Ausgleichsscheiben. Dieses Vorgehen ist daher sehr aufwändig und erhöht die Herstellkosten für den Injektor in erheblichem Maße.
  • Aus der DE 199 56 256 A1 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem in eine Stufenbohrung eines Injektors eine Prägescheibe eingeführt wird. Die Prägescheibe wird auf die Stufe aufgelegt, die sich am Übergang von zwei Bohrungen der Stufenbohrung einstellt. Mit einem Prägewerkzeug wird dann die Prägescheibe soweit zusammengepresst, bis der gewünschte Abstand zu einem bereits in der Stufenbohrung fixierten ersten Bauteil erreicht ist. Um den Prägevorgang kontrollieren zu können, ist an der Spitze des Prägestempels ein elektrischer Sensor isoliert eingebaut, der ein Abschaltsignal an eine Antriebseinheit des Prägestempels liefert, sobald das fixierte erste Bauteil berührt wird. Ungünstig erscheint hierbei, dass die Messstelle des elektrischen Sensors an der Spitze des Prägestempels während des Pressvorganges nicht sichtbar ist, da sie sich innerhalb der Stufenbohrung befindet und dort nicht beobachtet werden kann. Das kann zu Fehlsteuerungen führen, wenn sich beispielsweise ein Schmutzpartikel auf dem Sensorkopf abgesetzt hat und als Folge dessen der Sensor die Antriebseinheit zu früh abschaltet. Da praktisch keine Kontrollmöglichkeit besteht, kann dieses leicht zu einem unerkannten Fertigungsfehler führen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem Injektorgehäuse für die Kraftstoffeinspritzung die Position der Bauteile, die in das Gehäuse einzubauen sind, mit einem vorgegebenen Abstand in einer Stufenbohrung des Gehäuses exakt zu positionieren.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
  • Ein Injektor weist ein erstes Bauteil auf, das in einer kleineren ersten Bohrung einer Stufenbohrung des Injektorgehäuses fixiert ist, und mit einem Prägering, der auf einer Stufe der Stufenbohrung aufliegt, die durch eine größere zweite Bohrung gebildet ist und dass die Höhe des Prägeringes mit einem Prägestempel exakt auf einen zum ersten Bauteil vorgegebenen Abstand geprägt ist, wobei der Prägering eine Ringbreite aufweist, die breiter als die Stufenbreite der Stufe in der Stufenbohrung ist, wodurch die Kraftwirkung zwischen dem zweiten Bauteil und der Stufenbohrung über eine vergrößerte Kontaktfläche der Ringbreite des Prägerings gebildet wird. Dadurch ergibt sich eine bessere Auflagefläche für das zweite Bauteil, das dadurch sicherer und exakter in der Stufenbohrung positioniert werden kann.
  • Für eine spielfreie Positionierung des zweiten Bauteils erscheint auch eine glatte und insbesondere polierte Auflageflächen des Prägeringes von Vorteil. Derartige präzise Fläche wären an der Stufe direkt nur sehr schwer und mit erheblichem Mehraufwand herstellbar, da die Stufe relativ tief in der Bohrung sitzt und somit mit einem Werkzeug schwer erreichbar ist.
  • Da ein piezoelektrischer Aktors auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften eine nur sehr geringe Längenänderung aufweist, ist das Einhalten des exakten Abstandes zu einem zweiten Bauteil, beispielsweise einem Servoventil, einem Düsenkörper, einer Umlenkeinrichtung oder dergleichen besonders wichtig, um die verfügbare Längenänderung der Aktors möglichst vollständig nutzen zu können.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines solchen Injektors zum Festlegen einer Position eines zweiten Bauteils in einer Stufenbohrung hat den Vorteil, dass die Messstelle außerhalb der Bohrung liegt und der Abstand von dem in der Bohrung fixierten Bauteil an einem Messtaster abgelesen werden kann, der ein Referenzmaß zwischen dem herausragenden Endstück des Messtasters und einer Bezugsmarke des Prägestempels bildet. Dadurch kann auf einfache Weise der Messvorgang jederzeit kontrolliert werden, so dass sich die Fertigungssicherheit verbessert. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass der Prägevorgang kontinuierlich beobachtet werden kann und somit bereits das Annähern an das Referenzmaß einfach beobachtet und überprüft werden kann.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüche 1 und 7 angegebenen Verfahrens beziehungsweise des Injektors gegeben. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass das Referenzmaß um einen vorgegebenen Wert größer sein kann als der vorgegebene Abstand. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass nach dem Einbau die beiden Bauteile einen gewissen Abstand zueinander aufweisen, der als Leerhub für den Aktor genutzt werden kann.
  • Eine besonders einfache Erfassung des Referenzmaßes ist mit einer bekannten mechanischen oder optischen Messeinrichtungen wie Fühlerlehre, Messuhr, Okular, Kamera, Interferenzverfahren usw. gegeben. Die Messeinrichtungen arbeiten zuverlässig und sind auch von ungeübtem Personal leicht bedienbar.
  • Eine bevorzugte und vorteilhafte Anwendung des Verfahrens wird bei einem Injektor für die Kraftstoffeinspritzung gesehen, da hier der Abstand der in der Stufenbohrung des Injektorgehäuses einzubauenden Bauteile mit besonders hoher Präzision einzuhalten ist.
  • Im Zuge einer automatischen Serienfertigung erscheint besonders günstig, das Referenzmaß mit einer elektrischen Messeinrichtung, beispielsweise mit einem einfachen elektrischen Kontakt zu erfassen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass der Messvorgang automatisiert werden kann, so dass weniger qualifiziertes Personal benötigt wird und die Fertigungskosten reduziert werden können.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • Figur 1a zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit einem Injektor,
    • Figur 1b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Injektorgehäuses und
    • Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Injektor.
  • In Figur 1a ist in schematischer Darstellung ein Gehäuse 1 dargestellt, das in axialer Richtung eine Stufenbohrung 6 aufweist. Das Gehäuse 1 kann ganz allgemein eine Baugruppe sein, in die zwei Bauteile 2,10 mit einem vorgegebenen Abstand zueinander exakt und mit geringen Toleranzen eingebaut werden sollen.
  • Bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Anwendung wird als Gehäuse 1 ein Injektorgehäuse verwendet, in das die beiden Bauteile 2 und 10 einzubauen sind. Das erste Bauteil 2 ist beispielsweise ein Aktor, insbesondere ein piezoelektrischer Aktor. Ein zweites Bauteil 10 soll mit einem vorgegebenen Abstand H zum ersten Bauteil 2 eingebaut werden soll. Das erste Bauteil 2 kann aber auch eine Bodenplatte des Aktors oder dergleichen sein.
  • Das zweite Bauteil 10 ist als Stellglied ausgebildet, insbesondere kann es ein Hubumkehrer, ein Düsenkörper oder ein Betätigungselement eines Servoventils oder dergleichen sein, das von dem piezoelektrischen Aktor 2 betätigt werden soll.
  • Bevor das zweite Bauteil 10 eingebaut werden kann, wird zunächst das erste Bauteil 2 in eine erste Bohrung 6a der Stufenbohrung 6 möglichst genau an einer dafür vorgesehenen Stelle einsetzt und fixiert. Eine Unterseite 17a des ersten Bauteils 2 bildet eine erste Bezugsfläche für den vorgegebenen Abstand H. Die erste Bohrung 6a ist im oberen Teil von Figur 1 erkennbar und weist einen ersten Durchmesser d1 auf, der kleiner ist als ein zweiter Durchmesser d2 einer zweiten Bohrung 6b. Die zweite Bohrung 6b ist im unteren Teil der Stufenbohrung 6 angeordnet. Am Übergang zwischen den beiden Bohrungen 6a,6b bildet sich auf Grund der unterschiedlichen Durchmesser d1,d2 eine ringförmige Stufe 16 aus.
  • In einem nächsten Schritt wird in die zweite Bohrung 6b mit dem größeren Durchmesser d2 ein Prägering 3 soweit eingeführt, bis dieser auf der ringförmigen Stufe 16 der Stufenbohrung 6 aufliegt. Der Prägering 3 ist derart ausgeformt, dass er die Funktion des nachfolgend einzubauenden zweiten Bauteils 10 nicht beeinträchtigt.
  • Die Unterseite 17a des in der ersten Bohrung 6a fixierten ersten Bauteils 2 bildet somit zu einer unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3 eine Bezugsbasis für einen Abstand H, mit dem das zweite Bauteil 10 nach der Prägung des Prägeringes 3 in der zweiten Bohrung 6b gehaltert werden soll.
  • Die Höhe des Prägeringes 3 ist so gewählt, dass durch Zusammenpressen des Prägeringes 3 der Abstand H, der als Sollmaß vorgegeben ist und zwischen der Unterseite 17a des erste Bauteils 2 und der unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3 gemessen wird, mit einem vorgegebenen Wert hergestellt werden kann.
  • Nachdem der Prägering 3 auf die Stufe 16 aufgelegt wurde, wird ein Prägestempel 4 in die zweite Bohrung 6b bis zur unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3 eingeführt. Der Prägestempel 4 weist eine zentrale Längsbohrung 18 mit einem Durchmesser d auf, in die ein Messtaster 5 so weit eingeführt werden kann, bis sein Kopfende die Unterseite 17a des ersten Bauteils 2 berührt. Die Länge des Messtasters 5 ist abhängig vom angewendeten Messverfahren und ist beispielsweise so bemessen, dass ein Endstück E des Messtasters 5 ein kleines Stück aus der Längsbohrung 18 des Prägestempels 4 herausragt.
  • Um durch Prägen des Prägeringes 3 den gewünschten Abstand H herstellen zu können, ist an dem Prägestempel 4 eine erste Bezugsmarke B, beispielsweise als ebene Messfläche angeordnet. Des weiteren ist auf dem Endstück E des Messtasters 5 ist eine zweite Bezugsmarke C aufgebracht, die ebenfalls als Bezugsfläche ausgebildet sein kann. Somit kann zwischen der ersten Bezugsmarke B an dem Prägestempel 4 und der zweiten Bezugsmarke C an dem Messtaster 5 ein Referenzmaß x gemessen beziehungsweise abgelesen werden. Das Referenzmaß x ist dabei so gewählt, dass bei Vorliegen des Referenzmasses x zwischen der ersten und der zweiten Bezugsmarke B, C die untere Ringfläche 17 des Prägeringes 3 den Abstand H zur Unterseite 17a des ersten Bauteils 2 aufweist.
  • In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Endteil E eine Markierung oder Skalierung 19 aufgebracht, an der die Tiefe der Prägung beziehungsweise der Abstand zwischen der Unterseite 17a des ersten Bauteils 2 und der unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3 überwacht werden kann.
  • Mit einer in der Figur 1a nicht dargestellten, bekannten Prägeeinrichtung wird nun der Prägering 3 so weit verformt, bis der vorgegebene Wert x für das Referenzmaß und damit der Abstand H zwischen der unteren Ringfläche des Prägerings 3 und der Unterseite 17a des ersten Bauteils 2 erreicht wird. Der Prägering 3 ist zu diesem Zweck beispielsweise aus einem entsprechenden Kaltstauch- und Kaltfließpressstahl nach DIN 1654 gefertigt.
  • Alternativ ist auch vorgesehen, die Verformung des Prägeringes 3 schon etwas früher zu beenden. Der Prägeweg ist in diesem Fall etwas kürzer. Damit wird ein Abstand H+dx eingestellt, dem ein Referenzmaß mit dem Wert x-dx entspricht. Dieses ist von Vorteil, wenn zum Beispiel die beiden Bauteile 2,10 berührungsfrei mit einem gewissen Abstand zueinander eingebaut werden sollen. Für den Aktor 2 ergibt sich dadurch ein Leerhub mit dem Wert dx.
  • Da während des Pressvorganges das gewünschte Referenzmaß kontinuierlich beobachtet werden kann, kann bei Erreichen des gewünschten Abstandes H+dx mit dem Montagemaß x-dx der Pressvorgang vorzeitig gestoppt werden. Durch das beschriebene Verfahren wird der Abstand auf einen präzisen Wert eingestellt, so dass die einzelnen Bauteiletoleranzen wirkungsvoll und kostengünstig kompensiert sind.
  • Als Messeinrichtung 7, mit der das Referenzmaß x beziehungsweise x-dx erfasst wird, kommen alle per se bekannten mechanischen, optischen oder elektrischen Messanordnungen in Frage. In einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise eine optische Messeinrichtung 7 der LM-Serie von der Firma Heidenhain GmbH verwendet, die insbesondere in der Automatisierungstechnik einsetzbar ist. Diese Messeinrichtung 7 weist einen laserinterferometrischen Messtaster auf, mit dem Messgenauigkeiten erzielt werden, die im Nanometerbereich liegen. Für die Messung wird ein He-Ne-Laser verwendet, dessen Licht einem Miniaturinterferometer zugeführt wird, das sich an der Messstelle befindet. Das Miniaturinterferometer erfasst die Messbewegung einer Messpinole, die dem Abstand der beiden Bezugsmarken B und C an dem Prägestempel 4 beziehungsweise an dem Messtaster 5 entsprechen, und setzt diese Bewegung in ein optisches Interferenzsignal um. Das optische Messsignal wird dann über einen Lichtwellenleiter zu einer optischen Auswerte- und Versorgungseinheit übertragen und als Messergebnis entweder auf einer digitalen Anzeige oder auf dem Monitor eines Computers ausgegeben. Des weiteren wird das Messsignal verwendet, um die Prägevorrichtung mit dem Prägestempel 4 zu steuern beziehungsweise abzuschalten, wenn der vorgesehene Abstand H beziehungsweise H+dx oder das Referenzmaß x oder x-dx erreicht ist.
  • Alternativ kann zwischen dem Endstück E des Messtasters 5 und dem Prägestempel 4 ein elektrischer Kontakt angebracht werden, der von außen gut einsichtbar und justierbar ist. Der elektrische Kontakt wird dabei so justiert, dass er bei Erreichen des vorgesehenen Referenzmaßes x oder x-dx ein Abschaltsignal an die Prägeeinrichtung liefert. Im unteren Teil von Figur 1a ist ausschnittsweise eine solche elektrische Messanordnung schematisch dargestellt. An dem Prägestempel 4 ist eine Kontaktfahne 31 angeordnet, deren Kontakt auf die Längsbohrung 18 gerichtet ist. Mittels einer Stellschraube 31 kann die Kontaktfahne in der Höhe justiert und gegebenenfalls ein Leerhub dx eingestellt werden. Das Endstück E des Messtasters 5 ist in diesem Fall etwas kürzer ausgebildet und gegen den Prägestempel 4 isoliert ausgeführt. Beim Prägen der Prägescheibe 3 bewegt sich der Prägestempel 4 relativ zum Messtaster 5 nach oben. Wenn die Kontaktfahne 31 den Messtaster 5 berührt, ist das Referenzmaß x-dx erreicht. Die Kontaktfahne 31 schließt dabei einen Stromkreis I über den Messtaster 5 und den Prägestempel 4. Dieses Signal wird dann zum Beenden des Prägevorgangs genutzt.
  • Figur 1b zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Prägevorgang. Man erkennt den Prägering 3, der sich durch den Prägevorgang an die Kontur der Stufe 16 in der Wandung des Gehäuses 1 anpasst. Durch die Verwendung des Prägestempels 4, der eine plane und glatte Prägefläche aufweist, die zudem präzise im 90° Winkel zur Längsachse geschliffen ist, ergibt sich, dass die geprägte Fläche, d.h. die untere Ringfläche 17 des Prägeringes 3 rechtwinklig und glatt ausgeführt ist. Dadurch liegt das eingeführte zweite Bauteil 10 genau und spielfrei auf dem Prägering 3 auf, so dass ein vorgegebene Abstand H oder H+dx beziehungsweise das vorgegebene Referenzmaß x oder x-dx exakt eingehalten werden kann.
  • Der Prägering 3 weist entsprechend Figur 1b vorzugsweise eine Ringbreite d3 auf, die größer ist als die Breite der Stufe 16, die eine Stufenbreite d4 aufweist. Die Stufe 16 selbst ist als Auflagefläche für das zweite Bauteil 10 nicht so günstig, da ihre Stufenbreite d4 einerseits relativ schmal ist und andererseits ihre Oberfläche durch die Bearbeitungswerkzeuge eine gewisse Rauhigkeit und Unebenheit aufweist. Nachteilig wäre auch, dass sich wegen der langen Stufenbohrung 6 die Oberfläche nur schwer plan bearbeiten lässt.
  • Nach Erreichen des vorgegebenen Referenzmaßes x-dx wird der Prägestempel 4 mit dem Messtaster 5 aus der zweiten Bohrung 6b herausgenommen und das zweite Bauteil 10 bis zum Aufsetzen auf der unteren Ringfläche 17 des zusammengepressten Prägering 3 eingeschoben.
  • Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Injektor für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Zunächst ist ein Injektorgehäuse 1 mit einer Stufenbohrung 6 erkennbar. Durch die beiden Bohrungen 6a,6b der Stufenbohrung 6 mit ihren unterschiedlichen Durchmessern ergibt sich die Stufe 16. Auf die Stufe 16 ist der Prägering 3 eingelegt und auf die gewünschte Dicke mit dem Einstellmaß 12 geprägt worden. Als erstes Bauteil 2 wurde ein piezoelektrischer Aktor in die kleinere, erste Bohrung 6a eingefügt und am oberen Teil des Gehäuses 1 an einer Verbindungsstelle A mit dem Gehäuse 1 befestigt. Die Unterseite 17a des piezoelektrischen Aktors 2 weist in Bezug auf die untere Ringfläche 17 des Prägeringes 3 ein vorgegebenes Einbaumaß 15 für das erste Bauteil 2, den Aktor auf. Zusammen mit dem Einstellmaß 12 des Prägeringes ergibt sich aus den beiden Maßen 15+12 der vorgegebene Abstand H als Maß zwischen der Unterseite 17a des Aktors 2 und der unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3.
  • Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist das zweite Bauteil 10 als Hubtransformator ausgebildet, der als Hubumkehrer wirkt. Der Hubumkehrer liegt spielfrei an der unteren Ringfläche 17 des Prägeringes 3 an und bewegt entsprechend der dargestellten Pfeile sein unteres Teil nach oben, wenn sich der Aktor 2 nach unten ausdehnt. Im nicht aktivierten Zustand des Aktors 2 drückt der Hubumkehrer 10 über einen Stößel 13 auf ein Servoventil 20, so dass dieses geschlossen ist. Das Servoventil 20 regelt den Kraftstoffabfluss aus einer Steuerkammer 21, die über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff versorgt wird. Die Steuerkammer 21 wird von einer beweglich gelagerten Düsennadel 14 begrenzt. Der Kraftstoffdruck spannt die Düsennadel 14 auf einen Dichtsitz 24 vor. In dieser Position sind die Einspritzlöcher 25 des Einspritzventils verschlossen, die in Fließrichtung gesehen nach dem Dichtsitz des Servoventils 20 angeordnet sind. Die Düsennadel 14 ist in der Steuerkammer 21 angeordnet, die über eine Zuleitung 22 versorgt wird.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Hubumkehrer 10 direkt an der Unterseite 17a des Aktors 2 an. Alternativ kann auch ein Leerhub zwischen dem Aktor 2 und dem Hubumkehrer 10 vorgesehen sein. Wird der Aktor 2 durch Anlegen einer Spannung aktiviert, dann dehnt sich der Aktor 2 aus und drückt auf den Hubumkehrer 10. Der Hubumkehrer bewegt den Stößel 13 nach oben, so dass sich wegen des einwirkenden Kraftstoffdrucks das Schließglied des Servoventils 20 vom Dichtsitz abhebt. Damit öffnet das Servoventil 20, so dass Kraftstoff aus der Steuerkammer 21 abfließt. Es fließt zwar über eine Zulaufdrossel gleichzeitig Kraftstoff in die Steuerkammer 21, aber der Zufluss ist geringer als der Abfluss. Damit sinkt der Druck in der Steuerkammer 21. Die Düsennadel 14 wird somit entlastet. Kraftstoffdruck, der an Druckflächen der Düsennadel 14 angreift, hebt die Düsennadel 14 vom Dichtsitz 24 ab. Damit werden die Einspritzlöcher 25 geöffnet und Kraftstoff wird in den Brennraum des Motors eingespritzt. Wird der Aktor entstromt, dann wird das Servoventil 20 geschlossen, der Druck in der Steuerkammer 21 erhöht und die Düsennadel 14 auf den Dichtsitz 24 gedrückt. Damit endet die Einspritzung.

Claims (6)

  1. Injektor für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit
    einem ersten Bauteil (2), das in einer kleineren ersten Bohrung (6a) einer Stufenbohrung (6) eines Injektorgehäuses (1) des Injektors fixiert ist, und einem zweiten Bauteil (10), das in einer größeren zweiten Bohrung (6b) der Stufenbohrung (6) des Injektorgehäuses (1) fixiert ist,
    wobei ein Prägering (3), an einer Stufe (16) der Stufenbohrung (6) und das zweite Bauteil (10) an dem Prägering (3) anliegt, und eine Höhe des Prägerings (3) mit einem Prägestempel (4) exakt auf einen zum ersten Bauteil (2) vorgegebenen Abstand (H) geprägt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Prägering (3) eine Ringbreite (d3) aufweist, die breiter als eine Stufenbreite (d4) der Stufe (16) in der Stufenbohrung (6) ist, wodurch eine Kraftwirkung zwischen dem zweiten Bauteil (10), dem Prägering (3) und der Stufe (16) der Stufenbohrung (1) über eine vergrößerte Kontaktfläche der Ringbreite (d3) des Prägerings (3) gebildet ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägering (3) an der Auflagefläche für das zweite Bauteil (10) glatt, vorzugsweise poliert und/oder plan, vorzugsweise senkrecht zur Achse der Stufenbohrung (6) ausgebildet ist.
  3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (10) als ein Hubumkehrer ausgebildet ist.
  4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (10) als ein Düsenkörper oder ein Betätigungselement eines Servoventils ausgebildet ist.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) als ein piezoelektrischer Aktor ausgebildet ist.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) als eine Bodenplatte des Aktors ausgebildet ist.
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