EP2084393B1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP2084393B1
EP2084393B1 EP07788488A EP07788488A EP2084393B1 EP 2084393 B1 EP2084393 B1 EP 2084393B1 EP 07788488 A EP07788488 A EP 07788488A EP 07788488 A EP07788488 A EP 07788488A EP 2084393 B1 EP2084393 B1 EP 2084393B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
clamping element
fuel injector
holding body
nozzle clamping
Prior art date
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EP07788488A
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Dietmar Uhlmann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M63/0045—Three-way valves

Definitions

  • DE 196 50 865 A1 refers to a solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of an injection valve, such as a common rail high-pressure accumulator injection system. Via the fuel pressure in the control chamber, a stroke movement of a valve piston is controlled, with which an injection opening of the injection valve is opened or closed.
  • the solenoid valve comprises an electromagnet, a movable armature and a valve member which is moved with the armature and acted upon by a valve closing spring in the closing direction and which cooperates with the valve seat of the solenoid valve and thus controls the fuel drain from the control chamber.
  • a screw connection is realized by means of a union nut, which connects a nozzle body, a resting on this throttle plate and a valve plate of a fuel injector with the holding body of the fuel injector, see for example GB 2024315 A. It is initially of secondary importance, whether the fuel injector is actuated by means of a piezoelectric actuator or by means of a solenoid valve.
  • a sealing ring which is preferably made of PTFE, is used to achieve a seal of the low pressure area of the fuel injector to the outside.
  • a thread is formed on the inside of the nozzle retaining nut.
  • the biasing force is achieved in the composite of holding body and nozzle body and the components inserted therein.
  • a sealing assembly without thread from the holding body and nozzle retaining nut, through the geometric shape of the fixing a higher surface pressure can be realized and a sealing dressing is provided, in which an accidental opening is prevented by a radial locking of a sleeve-shaped sealing element.
  • the proposed connection between a holding body of a fuel injector and a nozzle body of the fuel injector associated components by means of a sleeve-shaped Vernegelungsiatas offers the advantage that higher surface pressures on the resulting sealing surfaces in the seal are possible, such.
  • sleeve-shaped locking element the thread on the inside and the external thread on the holding body can be omitted. Instead, only a locking and mounting groove on the tubular Vernegelungselement and a corresponding locking groove on the holding body are provided.
  • the Arretiersegmente which is preferably shown as a separate, circumferentially divided formed locking tongue, a defined locking force can be generated.
  • the height of the axial force introduced into the sealing dressing depends on a height difference between the bearing surface of the nozzle body and locking lugs in combination with the rigidity of the resilient region.
  • sleeve-shaped locking element a circumferential position orientation of the previously used nozzle lock nut, which affects the assembly time low.
  • connection between a nozzle body and associated components as well as the holding body of the fuel injector, which is proposed by the sleeve-shaped locking element proposed by the invention, can also be opened again
  • fixing pins Due to the avoidance of a relative movement in the circumferential direction by the elimination of the screw and the risk of shearing is omitted for fixing pins, which may be required for correct installation of the valve and the throttle plate. If, on the other hand, the valve plate and the throttle plate are oriented in the correct position relative to one another, the use of fixing pins can be completely dispensed with.
  • Low pressure seals are integrated into the nozzle retaining nut, so that previously used, preferably manufactured as a PTFE sealing rings for low pressure sealing can be omitted.
  • FIG. 1 shows that the known from the prior art fuel injector 10 in the head region has an electrical contact 12.
  • the fuel injector 10 as shown in FIG. 1 a valve body 18 and a throttle plate 20 and a nozzle body 22 in the context of a screw 24 are sealingly clamped together so that the fuel injector 10 forms a compact unit.
  • enlarged detail of the fuel injector 10 shows that the nozzle retaining nut 16 includes a fine thread 40 on the inside, which cooperates with a correspondingly formed on the outer peripheral surface of the holding body 14 thread and the screw 24 forms. In the lower region of the nozzle retaining nut 16, this comprises at least one key surface 26, which serves for the attachment of a torque applying tool.
  • a high-pressure inlet 30 which extends through the valve plate 18 and through the throttle plate 20.
  • valve plate 18, throttle plate 20 are employed on the end face of the nozzle body 22 and form a screw connection.
  • a control chamber 32 is formed by a control chamber sleeve 34 which is employed by means of a spring 36 to the underside of the throttle plate 20.
  • the spring 36 surrounds a preferably needle-shaped injection valve member 38, wherein the spring 36 is supported on a received by the injection valve member 38 ring.
  • the nozzle retaining nut 16 is screwed by means of the fine thread 40 with the holding body 14 of the fuel injector 10.
  • FIG. 2 is removable; the nozzle retaining nut 16, which is shown in a perspective section, comprises the fine thread 40 on the inside in the head region and has at least one key face 26 on the outer circumference on the outer circumference for attachment of a tool applying a torque.
  • nozzle retaining nut 16 includes a first diameter D i, 1 , a second inner diameter D i, 2 and a third inner diameter D i, third
  • the nozzle lock nut 16 in the region of said diameter each have different wall thicknesses S 1 , S 2 and S 3 , wherein the wall thicknesses S1, S2 and S3 increase towards the bottom toward the at least one key surface 26 out.
  • the representation according to FIG. 3 is a longitudinal section through the invention proposed nozzle tensioner to remove. From the sectional view according to FIG. 3 and the associated details A, B, C and D, it is apparent that the nozzle tensioning element 16 contains a fixing region 42 indicated by reference numeral 42 in its head region. Seen in the vertical direction, a number of locking tongues 44 extend within the fixing region 42 along the circumference of the nozzle clamping element 16 proposed according to the invention. Each of the locking tongues 44 comprises on the inside, ie on the surface facing the outer circumference of the holding body 14, a projection 46, which is preferred is formed hook-shaped. The locking tabs are separated from each other by gaps 48 to provide radial plasticity. The gaps 48 between the individual locking tongues 44 in the fixing region 42 of the nozzle clamping element 16 are represented in detail "C" on an enlarged scale.
  • a first crowned formation 50 is formed on the inner circumferential surface of the nozzle chuck 16. This is within the range of the nozzle clamping element 16 (see illustration according to FIG. 2 ), in which this has the first inner diameter D i, 1 .
  • a mounting groove 58 is formed on the outer circumference of the nozzle tensioning element 16 and the second spherical shape 52 on the inner peripheral surface. Details of the mounting groove 58 can be found in the detailed illustration "D".
  • a support surface 54 on which the shoulder of the nozzle body 22 is supported in the assembled state (see illustration according to FIG. 7 ).
  • the detail "A” shows that the projection 46 of the locking tongue 44 is formed in a projection c with respect to the inside of the locking tongue 44 and engages in a latching groove 46 introduced on the outer circumference of the retaining body 14. With a, the pitch angle is designated, in which the projection 46 extends on the locking tongue 44.
  • the strength of the resilient region of the locking tongue 44 is selected to an extent that exceeds the supernatant c.
  • the detailed representation "B” can be taken along the circumference of the head area of the in FIG. 3
  • Each of the locking tongues 44 is separated from the respectively adjacent locking tongue 44 via a gap 48, see detail "C".
  • a projection 46 is formed which engages in the locking groove 56 formed circumferentially on the holding body 14.
  • Detail “D” shows that the in FIG. 3 assembly groove 58 shown on the outer peripheral surface of the nozzle clamping element 16, a mounting tool 60 can be latched.
  • the mounting tool 60 is inserted from below into the mounting groove 58 on the outer circumference of the nozzle clamping element 16 and locked in this.
  • E designates the mounting groove depth, in which the base of the mounting groove 58 is formed in comparison to the outer peripheral surface of the nozzle tensioning element 16.
  • the inner peripheral surface of the nozzle clamping element is opposite the second spherical shape.
  • the nozzle clamping element 16 is locked at the upper end within the fixing region 42 by the locking tongues 44 relative to the holding body 14.
  • the nozzle tensioning element 16 is pushed from below over the correctly positioned to each other injector components, nozzle body 22, throttle plate 20, valve plate 18 and holding body 14 during assembly of the injector composite.
  • the geometric coordination of the individual components relative to one another ensures that in the latched state of the locking tongues 44 within the fixing region 42 and the locking groove 56 on the holding body 14 builds up a bias.
  • the amount of this preload force can vary over the geometry of the components over the stiffness the nozzle clamping element 16 within the Lochungsmuster Kunststoffes 62 (Dehn Scheme) are set with high process reliability.
  • the representation according to FIG. 4 can be removed, as the stiffness can be reduced to a desired level by a targeted perforation of the nozzle clamping element.
  • FIG. 4 From the illustration according to FIG. 4 it appears that the in FIG. 3 shown region in which the perforation pattern 62 is formed there, in the circumferential direction of 0 ° to 360 ° corresponding to the settlement 64 is shown unwound.
  • Within the punch pattern area 62 in the developed view according to FIG. 4 are individual recesses 66 offset from each other in the circumferential direction.
  • Each of the recesses 66 is arranged at a distance 68 to a preceding recess 66.
  • the length of each recess 68 is indicated by reference numeral 70. Size, shape, position and number of recesses 66 are based on the respective required stiffness reduction within the provided with the Lochungsmuster 62 peripheral region of the nozzle clamping element 16. From the illustration according to FIG.
  • FIG. 4 it appears that the in FIG. 4 in area 64 of the wall thickness of the nozzle clamping element 16 shown in a reduced material thickness 72 can be formed. Is on the nozzle clamping element 16, as in FIG. 5 illustrated, an area formed with reduced material thickness 72, so may on the in FIG. 4 and FIG. 3 Recesses 68 are omitted, since only by the cross-sectional reduction 72 in the nozzle clamping element 16, similar to the principle of an expansion screw, the desired stiffness reduction can be achieved.
  • FIG. 3 represented, formed on the inside of the nozzle clamping element 16 first spherical shape 50 over the circumference of the holding body 14.
  • the diameter of the first spherical shape 50 and the holding body 14 are oversized with each other so that they form a first pressure seal of the injector, so that can be dispensed with additional sealing rings.
  • the expansion element 16 Shortly before the locking of the locking tongues 44 with their projections 46 in the locking groove 56, the expansion element 16 comes to rest on the nozzle body 22, since the support surface 54 contacts the end face of the nozzle body 22.
  • the biasing force for elastic stretching of the expansion region 62 (hole pattern, cf. FIG. 3 and 4 ) applied.
  • the locking tongues 44 After reaching the locking groove 56, the locking tongues 44 elastically spring back into their starting position (see illustration according to FIG Figure 6.2 ), engage in the locking groove 56 and lock the injector. Thereafter, the mounting tool 60 can be removed.
  • the elastic restoring force of the expansion region 62, 72 of the nozzle tensioning element 16 permanently brings the desired biasing force of the injector components in relation to each other.
  • Figure 6.3 shows how in a possibly necessary disassembly of the Injektor saides the locking tabs 44 are lifted by means of a disassembly tool 74 from the locking groove 56 on the holding body 14. After ejection of the projections 46 out of the latching groove 56 in the radial direction on the circumference of the holding body 14, the nozzle clamping element 16 can be pulled down in the withdrawal direction 76 downwards from the holding body 14 of the fuel injector 10, as in FIG Figure 6.3 shown.
  • FIG. 7 shown mounted state 80 of the nozzle clamping element 16 on the holding body 14 are formed within the fixing region 42, separated by gaps locking tabs 44 with their respective projections 46 in the locking groove 56.
  • the locking groove 56 extends on the outer circumference of the holding body 14.
  • the first spherical shape 50 which causes a low pressure seal and which abuts the periphery of the holding body 14.
  • the nozzle clamping element 16 also encloses the valve plate 18 and the throttle plate 20 and the nozzle body 22. Further, goes from the illustration according to FIG.
  • FIG. 7 shows that the nozzle body 22 is fixed by the nozzle tensioning element 16 at the support surface 54 and is pressed with its combustion chamber end facing away from the end face against the underside of the throttle plate 20.
  • the second spherical shape 52 employed, which is formed opposite in the wall of the nozzle clamping element 16. Below the mounting groove 58 and formed on the inside of the nozzle clamping element 16, second spherical shape 52 extends an area with reduced material thickness 72 or an area in which a perforation pattern 62 from the in connection with FIG. 3 and 4 shown recesses 66 extends.
  • FIG. 7 shown mounted state 80 of the nozzle clamping element 16 has this an only schematically illustrated expansion region 72 and 62, which may be formed either in a reduced material thickness or in the punching pattern 62 extends from recesses 66.

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Description

  • DE 196 50 865 A1 bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventiles, etwa eines Common-Rail-Hochdruckspeichereinspritzsystems. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventiles geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied, das mit dem Ventilsitz des Magnetventiles zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum steuert.
  • Bei bisher eingesetzten Kraftstoffinjektoren wird eine Schraubverbindung mittels einer Überwurfmutter verwirklicht, welche einen Düsenkörper, eine auf diesem aufliegende Drosselplatte sowie eine Ventilplatte eines Kraftstoffinjektors mit dem Haltekörper des Kraftstoffinjektors verbindet, siehe z.B. GB 2024315 A. Dabei ist es zunächst von untergeordneter Bedeutung, ob der Kraftstoffinjektor mittels eines Piezoaktors oder mittels eines Magnetventils betätigt wird. Im Allgemeinen kommt ein Dichtring, der bevorzugt aus PTFE gefertigt wird, zum Einsatz, um eine Abdichtung des Niederdruckbereiches des Kraftstoffinjektors nach außen zu erzielen. Zur Verbindung der Düsenspannmutter, die in der Regel einen Düsenkörper, eine Drosselplatte sowie eine Ventilplatte aufnimmt, und dem Haltekörper, ist an der Innenseite der Düsenspannmutter ein Gewinde ausgebildet. Über dieses Gewinde wird die Vorspannkraft in den Verbund aus Haltekörper und Düsenkörper sowie den darin eingelegten Bauteilen erreicht. Die Fertigung des Gewindes einerseits an der Innenseite der Düsenspannmutter und andererseits an der Außenumfangsfläche des Haltekörpers ist aufwändig und teuer, ferner kann es zu unerwünschter Leckage am Gewinde kommen sowie zu einer ungleichmäßig verteilten Wirkung der durch das Gewindeanzugsmoment in den Schraubverband eingeleiteten Vorspannkraft.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Dichtverband ohne Gewinde aus Haltekörper und Düsenspannmutter bereitzustellen, durch dessen geometrische Ausformung der Fixierung eine höhere Flächenpressung realisierbar ist und ein Dichtverband bereitgestellt wird, bei dem ein unbeabsichtigtes Öffnen durch eine radiale Verriegelung eines hülsenförmig ausgebildeten Dichtelementes verhindert ist.
  • Die vorgeschlagene Verbindung zwischen einem Haltekörper eines Kraftstoffinjektors sowie den einem Düsenkörper des Kraftstoffinjektors zugeordneten Komponenten mittels eines hülsenförmig ausgebildeten Vernegelungselementes bietet den Vorteil, dass höhere Flächenpressungen an den sich ergebenden Dichtflächen im Dichtverband möglich sind, so z. B. zwischen einem in das hülsenförmig ausgebildete Verriegelungselement eingelegten Düsenkörper, einer auf diesem aufliegenden Drosselplatte sowie einer auf der Drosselplatte aufliegenden Ventilplatte. Bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, hülsenförmig ausgebildeten Verriegelungselementes kann das Gewinde an der Innenseite und das Außengewinde am Haltekörper entfallen. Stattdessen sind lediglich eine Arretier- und Montagenut am hülsenförmigen Vernegelungselement sowie eine dazu korrespondierende Arretiernut am Haltekörper vorzusehen. Die Verriegelung zwischen dem hülsenförmigen Verriegelungselement und dem Haltekörper erfolgt über eine Anzahl von Arretiersegmenten, die zungenförmig an einem der Endbereiche des hülsenförmig ausgebildeten Arretierelementes ausgebildet sind. Durch den Entfall des Gewindes können Plastifizierungsvorgänge und Setzvorgänge bei hohen Axialkräften ausgeschlossen werden. Ferner kann ein schnelles Schließen der Verbindung zwischen dem Haltekörper und dem hülsenförmig ausgebildeten Verriegelungselement durch eine einfache Schnappverriegelung erfolgen, was eine aufwändige Anzugsdrehmomentbestimmung, wie sie bisher üblich war, ebenfalls überflüssig macht.
  • Durch die geometrische Form der Arretiersegmente, die bevorzugt als voneinander getrennte, in Umfangsrichtung geteilt ausgebildete Arretierzunge dargestellt wird, kann eine definierte Verriegelungskraft erzeugt werden. Die Höhe der in den Dichtverband eingebrachten Axialkraft richtet sich nach einer Höhendifferenz zwischen der Auflagefläche des Düsenkörpers und von Arretiernasen in Kombination mit der Steifigkeit des federnden Bereiches. Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene, hülsenförmig ausgebildete Verriegelungselement eine Umfangslageorientierung der bisher eingesetzten Düsenspannmutter entfallen, was die Montagezeit günstig beeinflusst.
  • Die durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene, hülsenförmige Verriegelungselement dargestellte Verbindung zwischen einem Düsenkörper und diesem zugeordneten Komponenten sowie dem Haltekörper des Kraftstoffinjektors kann auch wieder geöffnet werden
  • Aufgrund der Vermeidung einer Relativbewegung in Umfangsrichtung durch den Entfall der Schraubverbindung ist auch die Abschergefahr für Fixierstifte entfallen, die gegebenenfalls zur lagerichtigen Montage der Ventil- und der Drosselplatte erforderlich sind. Sind hingegen die Ventil- und die Drosselplatte lagerichtig zueinander orientiert, kann auf den Einsatz von Fixierstiften vollständig verzichtet werden.
  • Des Weiteren ist durch den Entfall der Schraubverbindung bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, hülsenförmig ausgebildeten Verriegelungselements keine Schlüsselfläche mehr an diesem erforderlich, was dessen Fertigung erheblich vereinfacht. Ein weiterer vorteilhafter, mit dem Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erzielbarer Effekt liegt darin, dass der bisher eingesetzte PTFE-Dichtring zur Abdichtung des Hochdruckbereiches vom Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors entfallen kann, wenn eine Niederdruckabdichtung über eine leicht ballige Ausformung der Innenseite des hülsenförmig ausgebildeten Vernegelungselementes an mindestens zwei Positionen durchgeführt wird.
  • Durch die geometrische Ausgestaltung der Arretiersegmente, die insbesondere als Arretierzungen ausgestaltet werden, können höhere Flächenpressungen, verglichen mit einer Schraubverbindung und damit höheren Vorspannkräften in der Schraubverbindung, realisiert werden. Feingewinde im Rahmen der Schraubverbindung an der Düsenspannmutter sowie am Haltekörper sowie zum Anlegen eines Sechskantschlüssels erforderliche Schlüsselflächen können entfallen. Der Montagevorgang wird in Richtung auf eine einfache Schnappverbindung vereinfacht, so dass auf drehmoment- oder drehwinkelgesteuerte Anzugsverfahren und deren Überwachung verzichtet werden kann. Da beim Zusammenbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors kein Verdrehen beziehungsweise Verschrauben erfolgt, kann ein Abscheren von Fixierstiften, die Ventil- und Drosselplatte zueinander positionieren, verhindert werden. Sind Ventil- und Drosselplatte bei der Montage des Kraftstoffinjektors lagerichtig zueinander orientiert, werden die Fixierstifte im Übrigen überflüssig. Der montierte Injektorverband kann einfach mit Hilfe eines Hilfswerkzeugs entriegelt werden, wobei eine Umfangslageorientierung der Düsenspannmutter nicht mehr erforderlich ist. Durch eine spezielle Ausbildung des Bereiches E der Düsenspannmutter als Dehnbereich (vergleiche mögliche Ausführungsform des Dehnbereiches gemäß Figur 4) ist eine definierte Axialkraft als Vorspannkraft für den Dichtungsverbund über die Steifigkeit dieses Bereiches und die Geometrie der Düsenspannmutter einstellbar. Durch die geometrische Ausbildung der Düsenspannmutter mit mindestens zwei balligen Ausformungen können Niederdruckabdichtungen in die Düsenspannmutter integriert werden, so dass bisher eingesetzte, bevorzugt als PTFE gefertigte Dichtringe zur Niederdruckabdichtung entfallen können.
    • Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung wesentlicher Elemente eines Kraftstoffinjektors gemäß des Standes der Technik,
    Figur 2
    eine Schnittdarstellung durch eine bisher verwendete Düsenspannmutter,
    Figur 3
    eine Darstellung eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenspannelementes des Kraftstoffinjektors,
    Detail A
    in verrasteter Stellung dargestellte Arretierelemente,
    Detail B
    eine Draufsicht auf die am Düsenspannelement gemäß Figur 3 angeordneten Arretiersegmente,
    Detail C
    ein Ausführungsdetail zwischen den Arretiersegmenten,
    Detail D
    ein Detail einer Montagenut des Düsenspannelementes mit Montagewerkzeug,
    Figur 4
    eine Abwicklung eines Dehnbereiches am Düsenspannelement gemäß der Darstellung in Figur 3,
    Figur 5
    eine Seitenansicht des in Figur 4 in abgewickelter Form dargestellten, mit Aussparungen versehenen Dehnbereiches des Düsenspannelementes,
    Figur 6.1
    ein Arretiersegment vor dem Einschnappen in einer Rastnut,
    Figur 6.2
    einen in einer Rastnut verrastetes Arretiersegment,
    Figur 6.3
    ein Demontagewerkzeug zum Montieren des Düsenspannelementes vom Haltekörper und
    Figur 7
    eine Darstellung eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors mit an dessen Haltekörper montiertem erfindungsgemäßen Düsenspannelement.
    Ausführungsvarianten
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht hervor, dass der aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffinjektor 10 im Kopfbereich eine elektrische Kontaktierung 12 aufweist. Darüber hinaus umfasst der Kraftstoffinjektor 10 gemäß der Darstellung in Figur 1 einen Haltekörper 14 sowie eine mit einem Innengewinde versehene Düsenspannmutter 16. Über diese werden eine Ventilplatte 18 und eine Drosselplatte 20 sowie ein Düsenkörper 22 im Rahmen einer Schraubverbindung 24 dichtend ineinander verspannt, so dass der Kraftstoffinjektor 10 eine kompakte Baueinheit bildet. Aus dem in Figur 1 dargestellten, vergrößert dargestellten Ausschnitt des Kraftstoffinjektors 10 geht hervor, dass die Düsenspannmutter 16 an der Innenseite ein Feingewinde 40 enthält, welches mit einem korrespondierend an der Außenumfangsfläche des Haltekörpers 14 ausgebildeten Gewinde zusammenwirkt und die Schraubverbindung 24 bildet. Im unteren Bereich der Düsenspannmutter 16 umfasst diese mindestens eine Schlüsselfläche 26, welche zum Ansatz eines ein Drehmoment aufbringenden Werkzeuges dient.
  • Durch den Haltekörper 14 verläuft ein Hochdruckzulauf 30, der sich durch die Ventilplatte 18 sowie durch die Drosselplatte 20 erstreckt. Durch die Düsenspannmutter 16 werden die Stirnseiten von Haltekörper 14, Ventilplatte 18, Drosselplatte 20 an die Stirnseite des Düsenkörpers 22 angestellt und bilden einen Schraubverbund.
  • Im Düsenkörper 22 des Kraftstoffinjektors 10 wird ein Steuerraum 32 durch eine Steuerraumhülse 34 gebildet, der mittels einer Feder 36 an die Unterseite der Drosselplatte 20 angestellt ist. Die Feder 36 umgibt ein, bevorzugt nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied 38, wobei die Feder 36 sich an einem vom Einspritzventilglied 38 aufgenommenen Ring abstützt. Die Düsenspannmutter 16 ist mittels des Feingewindes 40 mit dem Haltekörper 14 des Kraftstoffinjektors 10 verschraubt.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht ein Schnitt durch die Düsenspannmutter hervor.
  • Figur 2 ist entnehmbar; dass die in perspektivischem Schnitt dargestellte Düsenspannmutter 16 an der Innenseite im Kopfbereich das Feingewinde 40 umfasst und am Fußbereich am Außenumfang mindestens eine Schlüsselfläche 26 zum Ansatz eines ein Drehmoment aufbringenden Werkzeuges aufweist. Die in Figur 2 dargestellte Düsenspannmutter 16 umfasst einen ersten Durchmesser Di,1, einen zweiten Innendurchmesser Di,2 sowie einen dritten Innendurchmesser Di,3. Des Weiteren geht aus der perspektivischen Schnittdarstellung gemäß Figur 2 durch die Düsenspannmutter 16 hervor, dass die Düsenspannmutter 16 im Bereich der genannten Durchmesser jeweils unterschiedliche Wandstärken S1, S2 sowie S3 aufweist, wobei die Wandstärken S1, S2 und S3 nach unten hin in Richtung auf die mindestens eine Schlüsselfläche 26 hin zunehmen.
  • Der Darstellung gemäß Figur 3 ist ein Längsschnitt durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Düsenspannelement zu entnehmen. Aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 sowie den dazugehörigen Details A, B, C und D geht hervor, dass das Düsenspannelement 16 in seinem Kopfbereich einen durch Bezugszeichen 42 kenntlich gemachten Fixierbereich 42 enthält. In vertikale Richtung gesehen erstrecken sich innerhalb des Fixierbereiches 42 entlang des Umfangs des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenspannelementes 16 eine Anzahl von Arretierzungen 44. Jede der Arretierzungen 44 umfasst an der Innenseite, d. h. auf der dem Außenumfang des Haltekörpers 14 zuweisenden Fläche, einen Vorsprung 46, der bevorzugt hakenförmig ausgebildet ist. Die Arretierzungen sind zur Erzeugung einer radialen Plastizität durch Spalte 48 voneinander getrennt. Die Spalte 48 zwischen den einzelnen Arretierzungen 44 im Fixierbereich 42 des Düsenspannelementes 16 sind im Detail "C" in vergrößertem Maßstab darstellt.
  • Unterhalb des durch Bezugszeichen 42 kenntlich gemachten Fixierbereiches ist an der Innenumfangsfläche des Düsenspannelementes 16 eine erste ballige Ausformung 50 ausgebildet. Diese liegt innerhalb des Bereiches des Düsenspannelementes 16 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2), in dem dieses den ersten Innendurchmesser Di,1 aufweist. Im Übergangsbereich der Wand des Düsenspannelementes 16 gemäß der Darstellung in Figur 3 vom ersten Innendurchmesser Di,1 zum zweiten Innendurchmesser Di,2 ist am Außenumfang des Düsenspannelementes 16 eine Montagenut 58 ausgebildet und an der Innenumfangsfläche die zweite ballige Ausformung 52. Details der Montagenut 58 sind der Detaildarstellung "D" zu entnehmen. Unterhalb der zweiten balligen Ausformung 52 des Düsenspannelementes 16 befindet sich eine Zone, in der in einem Lochungsmuster 62 Aussparungen 66 ringförmig angebracht werden, die in der in Figur 3 dargestellten schematischen Ausführungsvariante des Düsenspannelementes ein Außenprofil ähnlich einer liegenden Acht aufweisen.
  • Unterhalb des mit dem Lochungsmuster 62 versehenen Bereiches verläuft eine Auflagefläche 54, auf der sich im montierten Zustand die Schulter des Düsenkörpers 22 abstützt (vergleiche Darstellung gemäß Figur 7).
  • Dem Detail "A" ist zu entnehmen, dass der Vorsprung 46 der Arretierzunge 44 in einem Überstand c in Bezug auf die Innenseite der Arretierzunge 44 ausgebildet ist und in eine am Außenumfang des Haltekörpers 14 eingebrachte Rastnut 46 eingreift. Mit a ist der Steigungswinkel bezeichnet, in dem der Vorsprung 46 an der Arretierzunge 44 verläuft. Die Stärke des federnden Bereiches der Arretierzunge 44 ist in einem Maß gewählt, das den Überstand c übersteigt.
  • Der Detaildarstellung "B" ist entnehmbar, dass entlang des Umfangs des Kopfbereiches des in Figur 3 dargestellten Düsenspannelementes 16 eine Vielzahl von Arretierzungen 44 in Umfangsrichtung nebeneinander liegend angeordnet sind. Jede der Arretierzungen 44 ist von der jeweils benachbarten Arretierzunge 44 über einen Spalt 48, vergleiche Detail "C", getrennt. Bevorzugt ist an der Innenseite einer jeden der im Fixierbereich 42 des Düsenspannelementes 16 ausgebildeten Arretierzungen 44 ein Vorsprung 46 ausgebildet, der in die sich umfänglich am Haltekörper 14 ausgebildete Rastnut 56 eingreift.
  • Detail "D" ist zu entnehmen, dass in die in Figur 3 dargestellte Montagenut 58 an der Außenumfangsfläche des Düsenspannelementes 16 ein Montagewerkzeug 60 verrastbar ist. Das Montagewerkzeug 60 wird von unten her in die Montagenut 58 am Außenumfang des Düsenspannelementes 16 eingeführt wird und verrastet in dieser. Mit e ist die Montagenut-Tiefe bezeichnet, in welcher der Grund der Montagenut 58 im Vergleich zur Außenumfangsfläche des Düsenspannelementes 16 ausgebildet ist. Im Bereich der Montagenut 58 liegt der Innenumfangsfläche des Düsenspannelementes die zweite ballige Ausformung gegenüber.
  • Bei der in Figur 3 und den zu dieser gehörenden Detaildarstellungen A, B, C und D wird das Düsenspannelement 16 am oberen Ende innerhalb des Fixierbereiches 42 durch die Arretierzungen 44 gegenüber dem Haltekörper 14 verriegelt. Hierzu wird bei der Montage des Injektorverbundes das Düsenspannelement 16 von unten her über die lagerichtig zueinander positionierten Injektorkomponenten, Düsenkörper 22, Drosselplatte 20, Ventilplatte 18 und Haltekörper 14 geschoben. Die geometrische Abstimmung der einzelnen Komponenten relativ zueinander stellt sicher, dass sich im verrasteten Zustand der Arretierzungen 44 innerhalb des Fixierbereiches 42 und der Rastnut 56 am Haltekörper 14 eine Vorspannung aufbaut. Die Höhe dieser Vorspannkraft kann über die Geometrie der Komponenten über die Steifigkeit des Düsenspannelementes 16 innerhalb des Lochungsmusterbereiches 62 (Dehnbereich) mit hoher Prozesssicherheit eingestellt werden.
  • Der Darstellung gemäß Figur 4 ist entnehmbar, wie durch eine gezielte Lochung des Düsenspannelementes die Steifigkeit auf ein gewünschtes Maß reduziert werden kann.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass der in Figur 3 dargestellte Bereich, indem dort das Lochungsmuster 62 ausgebildet ist, in Umfangsrichtung von 0° bis 360° entsprechend der Abwicklung 64 abgewickelt dargestellt ist. Innerhalb des Lochungsmusterbereiches 62 in der abgewickelten Darstellung gemäß Figur 4 liegen einzelne Aussparungen 66 versetzt zueinander in Umfangsrichtung. Jede der Aussparungen 66 ist in einem Abstand 68 zu einer vorhergehenden Aussparung 66 angeordnet. Die Länge einer jeden Aussparung 68 ist durch Bezugszeichen 70 angedeutet. Größe, Form, Lage und Anzahl der Aussparungen 66 orientieren sich an der jeweils geforderten Steifigkeitsminderung innerhalb des mit dem Lochungsmuster 62 versehenen Umfangsbereiches des Düsenspannelementes 16. Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass der in Figur 4 in Abwicklung 64 dargestellte Bereich der Wandstärke des Düsenspannelementes 16 in einer reduzierten Materialdicke 72 ausgebildet werden kann. Wird am Düsenspannelement 16, wie in Figur 5 dargestellt, ein Bereich mit reduzierter Materialstärke 72 ausgebildet, so kann auf die in Figur 4 und Figur 3 dargestellten Aussparungen 68 verzichtet werden, da allein durch die Querschnittsverminderung 72 im Düsenspannelement 16, ähnlich dem Prinzip einer Dehnschraube, die gewünschte Steifigkeitsreduzierung erzielt werden kann.
  • Der Figurensequenz der Figuren 6.1, 6.2 und 6.3 sind Montage und Demontage des Düsenspannelementes am Haltekörper zu entnehmen.
  • Der Darstellung gemäß Figur 6.1 ist entnehmbar, dass bei Montage des Düsenspannelementes 16 dieses nach oben auf den Haltekörper 14 aufgeschoben wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der im Fixierbereich 42 des Düsenspannelementes 16 angeordneten Arretierzungen 44 spreizen diese leicht auf, so dass der Vorsprung 46, wie in Figur 6.1 dargestellt, leicht nach außen gedrückt ist.
  • Hat das Düsenspannelement 16 seine Montage, d. h. Verriegelungsposition, erreicht - wie in Figur 6.2 dargestellt -, so schnappen die jeweiligen Vorsprünge 46, die an der Innenseite der Arretierzungen 44 des Düsenspannelementes 16 ausgebildet sind, in die Rastnut 46 ein. Des Weiteren erstreckt sich die in Figur 3 dargestellte, an der Innenseite des Düsenspannelementes 16 ausgebildete erste ballige Ausformung 50 über den Umfang des Haltekörpers 14. Der Durchmesser der ersten balligen Ausformung 50 und der des Haltekörpers 14 sind mit Übermaß so aufeinander abgestimmt, dass diese eine erste Druckabdichtung des Injektorverbandes bilden, so dass auf zusätzliche Dichtringe verzichtet werden kann.
  • Kurz vor der Verrastung der Arretierzungen 44 mit ihren Vorsprüngen 46 in der Rastnut 56 kommt das Dehnelement 16 zur Anlage am Düsenkörper 22, da die Auflagefläche 54 die Stirnfläche des Düsenkörpers 22 berührt. Bei weiterem Vorschieben des Düsenspannelementes 16 in Richtung auf die Rastnut 56 bis zur Verrastung der Arretierzungen 44 in dieser wird über das Montagewerkzeug 60 an der Montagenut 58 die Vorspannkraft zur elastischen Dehnung des Dehnbereiches 62 (Lochmuster, vergleiche Figur 3 und 4) aufgebracht. Nach Erreichen der Rastnut 56 federn die Arretierzungen 44 elastisch in ihre Ausgangslage zurück (vergleiche Darstellung gemäß Figur 6.2), rasten in die Rastnut 56 ein und verriegeln der Injektorverband. Danach kann das Montagewerkzeug 60 entfernt werden. Die elastische Rückstellkraft des Dehnbereiches 62, 72 des Düsenspannelementes 16 bringt dauerhaft die gewünschte Vorspannkraft der Injektorkomponenten in Bezug zueinander auf.
  • Da während des Montagevorgangs keine Verdrehung der Komponenten des Kraftstoffmjektors 10 zueinander erfolgt, kann auf Fixierstifte zur Drehfixierung der Komponenten relativ zueinander verzichtet werden. Auch auf die Schlüsselflächen 26 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) am Außenumfang des Düsenspannelementes 16 kann verzichtet werden.
  • Figur 6.3 zeigt, wie bei einer gegebenenfalls erforderlichen Demontage des Injektorverbandes die Arretierzungen 44 mit Hilfe eines Demontagewerkzeuges 74 aus der Rastnut 56 am Haltekörper 14 gehoben werden. Nach einem in radialer Richtung erfolgenden Herausstellen der Vorsprünge 46 aus der Rastnut 56 am Umfang des Haltekörpers 14 kann das Düsenspannelement 16 in Abzugsrichtung 76 nach unten vom Haltekörper 14 des Kraftstoffinjektors 10 abgezogen werden, wie in Figur 6.3 dargestellt.
  • Der Darstellung gemäß Figur 7 ist schließlich entnehmbar, wie das erfindungsgemäß vorgeschlagene Düsenspannelement im Injektorverbund im montierten Zustand angeordnet ist.
  • Im in Figur 7 dargestellten montierten Zustand 80 des Düsenspannelementes 16 am Haltekörper 14 liegen die innerhalb des Fixierbereiches 42 ausgebildeten, durch Spalte voneinander getrennten Arretierzungen 44 mit ihren jeweiligen Vorsprüngen 46 in der Rastnut 56. Die Rastnut 56 erstreckt sich am Außenumfang des Haltekörpers 14. Am unteren Ende der sich in vertikale Richtung erstreckenden Arretierzungen 44 befindet sich die erste ballige Ausformung 50, welche eine Niederdruckabdichtung bewirkt und die am Umfang des Haltekörpers 14 anliegt. Das Düsenspannelement 16 umschließt darüber hinaus die Ventilplatte 18 sowie die Drosselplatte 20 und den Düsenkörper 22. Des Weiteren geht aus der Darstellung gemäß Figur 7 hervor, dass der Düsenkörper 22 durch das Düsenspannelement 16 an dessen Auflagefläche 54 fixiert wird und mit seiner dem brennraumseitigen Ende abgewandten Stirnseite gegen die Unterseite der Drosselplatte 20 gedrückt wird. An eine Umfangsfläche 78 des Düsenkörpers 22 wird gemäß der Darstellung in Figur 7 die zweite ballige Ausformung 52 angestellt, die gegenüberliegend in der Wand des Düsenspannelementes 16 ausgebildet ist. Unterhalb der Montagenut 58 beziehungsweise der an der Innenseite des Düsenspannelementes 16 ausgebildeten, zweiten balligen Ausformung 52 verläuft ein Bereich mit reduzierter Materialstärke 72 oder ein Bereich, in dem ein Lochungsmuster 62 aus den im Zusammenhang mit Figur 3 und 4 dargestellten Aussparungen 66 verläuft.
  • Im in Figur 7 dargestellten montierten Zustand 80 des Düsenspannelementes 16 weist dieses einen nur schematisch dargestellten Dehnbereich 72 beziehungsweise 62 auf, der entweder in einer reduzierten Materialstärke ausgebildet sein kann oder in den das Lochungsmuster 62 aus Aussparungen 66 verläuft.

Claims (10)

  1. Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Haltekörper (14) und zumindest einem Düsenkörper (22), wobei der Düsenkörper (22) mittels eines Düsenspannelementes (16) unter Vorspannung am Haltekörper (14) des Kraftstoffinjektors (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) mit dem Haltekörper (14) durch eine Rastverbindung (46, 56) verbunden ist.
  2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) einen Fixierbereich (42) aufweist, in welchem eine Anzahl von Arretierzungen (44) ausgebildet sind, die voneinander durch Spalte (48) getrennt sind.
  3. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Fixierbereiches (42) des Düsenspannelementes (16) an Arretierzungen (44) Vorsprünge (46) ausgebildet sind.
  4. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) unterhalb des Fixierbereiches (42) an einer Innenumfangsfläche mindestens eine ballige Ausformung (50, 52) aufweist.
  5. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) an seiner Innenumfangsfläche, bevorzugt zwei, ballige Ausformungen (50, 52) aufweist, die im montierten Zustand (80) des Düsenspannelementes (16) am Haltekörper (14) mindestens eine Abdichtfläche bilden.
  6. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ballige Ausformung (50) und die zweite ballige Ausformung (52) in Bezug auf die Außenumfangsfläche des Haltekörpers (14) zur Erzeugung von radialen Vorspannungen mit Übermaß gefertigt sind.
  7. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) einen Umfangsabschnitt (62, 72) mit definiert einstellbarer axialer Steifigkeit aufweist.
  8. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bereiches mit definiert einstellbarer axialer Steifigkeit ein Lochungsmuster (62) aus ringförmig verteilt angeordneten Aussparungen (66) ausgebildet ist.
  9. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bereiches mit definiert einstellbarer axialer Steifigkeit des Düsenspannelementes (16) das Düsenspannelement (16) mit reduzierter Materialstärke (72) ausgeführt ist.
  10. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenspannelement (16) im montierten Zustand (80) am Haltekörper (14) mit Arretierzungen (44) in der Rastnut (56) verrastet ist und das Düsenspannelement (16) mit einer Auflagefläche (54) den Düsenkörper (22) gegen den Haltekörper (14) vorspannt und die erste ballige Ausformung (50) eine erste Abdichtung zum Haltekörper (14) und die zweite ballige Ausformung (52) eine zweite Abdichtfläche am Umfang (78) des Düsenkörpers (22) bildet.
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