EP2481909B1 - Kraftstoffeinspritzkomponente, insbesondere Kraftstoffinjektor - Google Patents
Kraftstoffeinspritzkomponente, insbesondere Kraftstoffinjektor Download PDFInfo
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
Definitions
- the invention relates to a fuel injection component, in particular a fuel injector, according to the preamble of claim 1.
- the fuel injector has a housing in which an upwardly and downwardly movably arranged valve element is guided in the form of a nozzle needle, for example, via the energization of a magnetic coil, which cooperates with a at least indirectly connected to the valve armature magnet armature is actuated.
- the magnetic coil can be electrically contacted via an electrical connection element arranged in the form of a connection plug on the housing by means of a mating connector which is part of the wiring harness of the motor vehicle.
- the electrical connection element is first formed by forming a first (part) element, which is characterized by encapsulation of an electrical contact connected to the magnetic coil or electrical connector lug with a first plastic mass.
- the (part) element thus formed is used after its production in a receiving bore of the housing of the fuel injector and then, together with the fuel injector, partially encapsulated by means of a second plastic compound so as to form the connection plug as a whole.
- a disadvantage of such a trained fuel injection component in the form of the fuel injector is that in particular Moisture can get into the area between the two plastic masses, which creeps in the worst case to the metallic contact and thus can lead to electrical short circuits or to a malfunction of the electrical connection element. It has been found that the moisture reaches the housing, in particular via the injection area of the second plastic compound on the housing in the intermediate region between the two plastic materials, and from there in the direction of the electrical connection.
- the present invention seeks to further develop a fuel injection, in particular a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that even when moisture or water in the region of the electrical connection element damage or damage Malfunction of the fuel injection component, eg by electrical short circuits, safely avoided.
- a fuel injection component in particular a fuel injector, with the features of claim 1. This makes it possible for any moisture entering the area between the two plastic masses to be prevented from penetrating further in the direction of the metallic contact by the sealing geometry.
- the sealing geometry is particularly easy to produce, at the same time a relatively high sealing effect can be realized.
- the region of the first subelement surrounded by the second plastic mass is formed like a pin.
- the sealing geometry has at least one sealing lip on, which is integrally formed on the first sub-element and at least substantially radially surrounds the pin-like area.
- this means that the sealing geometry is formed in the formation of the first sub-element by the first plastic compound by a corresponding shape of the plastic injection tool at the same time, so that they can be produced in a particularly simple and effective.
- a complete sealing effect over the entire cross section of the first partial element is achieved by the radial enclosure of the pin-like region.
- the sealing effect can be improved by increasing the effective surface if a plurality of sealing lips are provided, which are arranged parallel to one another in the longitudinal direction of the pin-like region.
- a further embodiment of the sealing geometry which can be realized particularly easily in terms of manufacturing technology, is seen therein when the sealing lips are triangular in cross-section.
- the first and second plastic mass consist of different materials with different thermal expansion coefficients.
- FIG. 2 shows the upper part of a fuel injection component 100 designed as a fuel injector 10.
- the fuel injector 10 has an injector housing 11 which has a receiving bore 12 arranged obliquely with respect to the longitudinal axis of the fuel injector 10 for a first subelement 13 of an electrical connection plug 15.
- the housing-facing portion of the connector 15 by means of an electrical mating connector, not shown, which is in particular part of a wiring harness, electrically contacted, for example, to electrically actuate a disposed within the fuel injector 10, not shown solenoid to energize or to energize.
- the connector 15 optionally composed of a plurality of interconnected subregions composite terminal lugs 16 in the form of a tab, which is electrically contacted or electrically connected to the addressed winding of the solenoid.
- the first sub-element 13 of the connector 15 is produced together with at least the portion 17 of the terminal lug 16 arranged within the first sub-element 13 in a separate tool by an injection molding process by means of a first plastic mass 18.
- the shape of the substantially pin-shaped first sub-element 13 of the connector 15 is adapted to the shape of the receiving bore 12 of the injector 11 so that after the production of the first sub-element 13 this can be inserted or pressed into the receiving bore 12.
- the first sub-element 13 has, for example, on its periphery a (first) sealing geometry 19 which cooperates with the wall of the receiving bore 12.
- the first sub-element 13 of the connector 15 protrudes with a section 21 from the receiving bore 12 of the housing 11.
- the particular of PA (polyamide) existing first sub-element 13 of the connector 15 according to the invention on the section 21 at least one, but preferably a plurality, in particular at regular intervals to each other arranged sealing lips 22 to 24.
- the sealing lips 22 to 24 are in the illustrated embodiment each triangular in cross-section, wherein the width decreases in the direction away from the first sub-element 13 and they extend over the entire outer circumference of the section 21st
- the electrical connector 15 is completed or completed by injection molding of the second sub-element 26 of the connector 15 to the injector 11 in a temporally downstream manufacturing step.
- the injector 11 of the fuel injector 10 is inserted into a suitably trained tool, whereupon by means of a second plastic compound 29, preferably also made of PA, the injector housing 11 in the region of the connector 15 and the first sub-element 13 of the connector 15 is encapsulated.
- the second plastic compound 29 is directly adjacent to the first plastic compound 18 of the first partial element 13. Due to the different materials of the two plastic masses 18, 29, these also have different thermal expansion coefficients, which can increase the sealing effect of the sealing geometry 28.
- Fig. 1 is by the reference numerals 31, 32 in the region of the connector 15 entering medium, in particular incoming water, called. It can be seen here that the water 31, 32 in particular via the connection points 33, 34 of the second sub-element 26 of the connector 15 on the housing 11 in the space between the housing 11 and the second sub-element 26, and from there into the intermediate region between the second sub-element 26 and the first sub-element 13 passes. If this water 31, 32 reaches into the area of the terminal lugs 16 or into the corresponding subregions 17, there is a risk of a short circuit or a functional impairment of the fuel injector 10. However, this is prevented by the sealing geometry 28, as shown in FIG Fig.
- the sealing geometry 28, as in the Fig. 2 illustrated by the example of five consecutive sealing lips 35 to 39, which follow each other directly, an extended distance for the water 31, 32, so that alone due to the extended path and thus the increased storage capacity for water 31, 32 in the connector 15, the risk is reduced that water 31, 32 reaches into the region of the terminal lugs 16.
- a juxtaposition of the corresponding flanks of the two plastic masses 18, 29 is achieved in the areas 41 to 43 by the mentioned different thermal expansion coefficients of the two plastic masses 18, 29, whereby a further flow or crawling of the water 31, 32 in the direction of the terminal lugs 16th is reduced or even prevented at best.
- the fuel injector 10 described so far can be modified or modified in many ways.
- the invention should not be limited to a fuel injector 10, but in an analogous manner basically to a variety of fuel injection components 100 be transferable. It is only essential that the fuel injection component 100 has a corresponding electrical connector 15, which is formed to avoid electrical short circuits or functional impairments due to incoming media from two plastic masses 18, 29, between which a sealing geometry 28 is formed.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzkomponente, insbesondere einen Kraftstoffinjektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine derartige, als Kraftstoffinjektor ausgebildete Kraftstoffeinspritzkomponente ist bereits allgemein bekannt (siehe z.B.
DE 102009028921 A1 ) und dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Dabei weist der Kraftstoffinjektor ein Gehäuse auf, in dem ein auf- und abbeweglich angeordnetes Ventilelement in Form einer Düsennadel geführt ist, das z.B. über die Bestromung einer Magnetspule, die mit einem mit der Ventilnadel zumindest mittelbar verbundenen Magnetanker zusammenwirkt, betätigt wird. Die Magnetspule ist über ein am Gehäuse angeordnetes elektrisches Anschlusselement in Form eines Anschlusssteckers elektrisch mittels eines Gegensteckers kontaktierbar, der Teil des Kabelbaums des Kraftfahrzeugs ist. Aus fertigungstechnischen Gründen wird das elektrische Anschlusselement zunächst durch Ausbildung eines ersten (Teil-) Elements gebildet, das durch Umspritzen eines mit der Magnetspule verbundenen elektrischen Kontakts bzw. elektrischen Steckerfahne mit einer ersten Kunststoffmasse gekennzeichnet ist. Das so gebildete (Teil-) Element wird nach dessen Fertigung in eine Aufnahmebohrung des Gehäuses des Kraftstoffinjektors eingesetzt und anschließend, zusammen mit dem Kraftstoffinjektor, bereichsweise mittels einer zweiten Kunststoffmasse umspritzt, um somit insgesamt gesehen den Anschlussstecker auszubilden. Durch das Umspritzen der ersten Kunststoffmasse des ersten Elements mittels der zweiten Kunststoffmasse wird insbesondere eine innige Verbindung des Anschlusssteckers mit dem Gehäuse des Kraftstoffinjektors realisiert. Nachteilig bei einer derartig ausgebildeten Kraftstoffeinspritzkomponente in Form des Kraftstoffinjektors ist, dass insbesondere Feuchtigkeit in den Bereich zwischen den beiden Kunststoffmassen gelangen kann, die im schlimmsten Fall bis zu dem metallischen Kontakt kriecht und somit zu elektrischen Kurzschlüssen bzw. zu einer Fehlfunktion des elektrischen Anschlusselements führen kann. Es hat sich dabei herausgestellt, dass die Feuchtigkeit insbesondere über den Anspritzbereich der zweiten Kunststoffmasse am Gehäuse in den Zwischenbereich zwischen die beiden Kunststoffmassen, und von dort in Richtung des elektrischen Anschlusses gelangt. - Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzkomponente, insbesondere einen Kraftstoffinjektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass selbst beim Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Wasser in den Bereich des elektrischen Anschlusselements eine Beschädigung bzw. eine Fehlfunktion der Kraftstoffeinspritzkomponente, z.B. durch elektrische Kurzschlüsse, sicher vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kraftstoffeinspritzkomponente, insbesondere einem Kraftstoffinjektor, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch wird es ermöglicht, dass ggf. in den Bereich zwischen die beiden Kunststoffmassen eintretende Feuchtigkeit von der Dichtgeometrie an dem weiteren Vordringen in Richtung des metallischen Kontaktes gehindert wird.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffstoffeinspritzkomponente sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Bei der Erfindung ist die Dichtgeometrie besonders einfach herstellbar, wobei gleichzeitig eine relativ hohe Abdichtwirkung realisiert werden kann. Der von der zweiten Kunststoffmasse umgebene Bereich des ersten Teilelements ist stiftartig ausgebildet. Die Dichtgeometrie weist wenigstens eine Dichtlippe auf, die einstückig an dem ersten Teilelement angeformt ist und zumindest im Wesentlichen den stiftartigen Bereich radial umgibt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Dichtgeometrie bei der Ausbildung des ersten Teilelements durch die erste Kunststoffmasse durch eine entsprechende Form des Kunststoffspritzwerkzeugs gleichzeitig mit ausgebildet wird, so dass sich diese besonders einfach und wirkungsvoll herstellen lassen. Weiterhin wird durch die radiale Umschließung des stiftartigen Bereichs eine vollständige Abdichtwirkung über den gesamten Querschnitt des ersten Teilelements erzielt.
- Die Dichtwirkung lässt sich darüber hinaus durch eine Vergrößerung der wirksamen Oberfläche verbessern, wenn mehrere Dichtlippen vorgesehen sind, die in Längsrichtung des stiftartigen Bereichs parallel zueinander angeordnet sind.
- Eine weitere Ausgestaltung der Dichtgeometrie, die sich herstellungstechnisch besonders einfach realisieren lässt, wird darin gesehen, wenn die Dichtlippen im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet sind.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Kunststoffmasse aus unterschiedlichen Materialen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass bei Temperaturschwankungen sich die beiden Kunststoffmassen unterschiedlich ausdehnen und daher im Bereich der Dichtgeometrie, insbesondere im Bereich der Dichtlippen, ein Aneinanderpressen der Materialien ermöglicht wird, wodurch die Dichtwirkung vergrößert wird.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- den oberen Teil einer als Kraftstoffinjektor ausgebildeten Kraftstoffeinspritzkomponente in einem vereinfachten Längsschnitt und
- Fig. 2
- eine Prinzipdarstellung der Dichtgeometrie an einer Kraftstoffeinspritzkomponente zur Verdeutlichung deren Wirkungsweise in vereinfachtem Teilschnitt.
- In der
Fig. 1 ist der obere Teil einer als Kraftstoffinjektor 10 ausgebildeten Kraftstoffeinspritzkomponente 100 dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein Injektorgehäuse 11 auf, das eine in Bezug zur Längsachse des Kraftstoffinjektors 10 schräg angeordnete Aufnahmebohrung 12 für ein erstes Teilelement 13 eines elektrischen Anschlusssteckers 15 aufweist. Hierbei ist der gehäuseabgewandte Bereich des Anschlusssteckers 15 mittels eines nicht dargestellten elektrischen Gegensteckers, der insbesondere Bestandteil eines Kabelbaums ist, elektrisch kontaktierbar, um beispielsweise eine innerhalb des Kraftstoffinjektors 10 angeordnete, nicht dargestellte Magnetspule elektrisch anzusteuern bzw. zu bestromen. Hierzu weist der Anschlussstecker 15 ggf. aus mehreren miteinander verbundenen Teilbereichen zusammengesetzte Anschlussfahnen 16 in Form eines Flachsteckers auf, die elektrisch mit der angesprochenen Wicklung der Magnetspule elektrisch kontaktiert bzw. verbunden ist. - Das erste Teilelement 13 des Anschlusssteckers 15 wird zusammen mit zumindest dem innerhalb des ersten Teilelements 13 angeordneten Teilbereich 17 der Anschlussfahne 16 in einem separaten Werkzeug durch einen Spritzprozess mittels einer ersten Kunststoffmasse 18 hergestellt. Dabei ist die Form des im Wesentlichen stiftförmig ausgebildeten ersten Teilelements 13 des Anschlusssteckers 15 derart an die Form der Aufnahmebohrung 12 des Injektorgehäuses 11 angepasst, dass nach der Herstellung des ersten Teilelements 13 dieses in die Aufnahmebohrung 12 eingesteckt bzw. eingedrückt werden kann.
- Um den Zutritt von Medien, wie z.B. Feuchtigkeit oder ähnlichem in die Aufnahmebohrung 12 zu vermeiden, weist das erste Teilelement 13 beispielhaft an seinem Umfang eine (erste) Dichtgeometrie 19 auf, die mit der Wand der Aufnahmebohrung 12 zusammenwirkt.
- Das erste Teilelement 13 des Anschlusssteckers 15 ragt mit einem Teilabschnitt 21 aus der Aufnahmebohrung 12 des Gehäuses 11 heraus. Das insbesondere aus PA (Polyamid) bestehende erste Teilelement 13 des Anschlusssteckers 15 weist erfindungsgemäß an dem Teilabschnitt 21 wenigstens eine, vorzugsweise jedoch mehrere, insbesondere in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnete Dichtlippen 22 bis 24 auf. Die Dichtlippen 22 bis 24 bilden zusammen mit einem zweiten Teilelement 26 des Anschlusssteckers 15 eine (zweite) Dichtgeometrie 28 aus. Die Dichtlippen 22 bis 24 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt jeweils dreiecksförmig ausgebildet, wobei die Breite in Richtung vom ersten Teilelement 13 weg abnimmt und sie reichen über den gesamten äußeren Umfang des Teilabschnitts 21.
- Nach der Montage des ersten Teilelements 13 des Anschlusssteckers 15 in der Aufnahmebohrung 12 wird in einem zeitlich nachgeordneten Herstellungsschritt der elektrische Anschlussstecker 15 durch Anspritzen des zweiten Teilelements 26 des Anschlusssteckers 15 an dem Injektorgehäuse 11 komplettiert bzw. vervollständigt. Hierzu wird das Injektorgehäuse 11 des Kraftstoffinjektors 10 in ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug eingesetzt, worauf mittels einer zweiten Kunststoffmasse 29, vorzugsweise ebenfalls aus PA, das Injektorgehäuse 11 in dem Bereich des Anschlusssteckers 15 sowie des ersten Teilelements 13 des Anschlusssteckers 15 umspritzt wird.
- Im Bereich der Dichtlippen 22 bis 24 der Dichtgeometrie 28 liegt die zweite Kunststoffmasse 29 unmittelbar an der ersten Kunststoffmasse 18 des ersten Teilelements 13 an. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien der beiden Kunststoffmassen 18, 29 weisen diese auch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, die die Dichtwirkung der Dichtgeometrie 28 erhöhen können.
- In der
Fig. 1 ist durch die Bezugsziffern 31, 32 in den Bereich des Anschlusssteckers 15 eintretendes Medium, insbesondere eintretendes Wasser, bezeichnet. Man erkennt hierbei, dass das Wasser 31, 32 insbesondere über die Verbindungsstellen 33, 34 des zweiten Teilelements 26 des Anschlusssteckers 15 am Gehäuse 11 in den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 11 und dem zweiten Teilelement 26, und von dort in den Zwischenbereich zwischen dem zweiten Teilelement 26 und dem ersten Teilelement 13 gelangt. Wenn dieses Wasser 31, 32 bis in den Bereich der Anschlussfahnen 16 bzw. in die entsprechenden Teilbereiche 17 gelangt, besteht die Gefahr eines Kurzschlusses bzw. einer Funktionsbeeinträchtigung des Kraftstoffinjektors 10. Dies wird jedoch durch die Dichtgeometrie 28 verhindert, wie dies insbesondere anhand derFig. 2 erkennbar ist: Zum einen bildet die Dichtgeometrie 28, wie in derFig. 2 am Beispiel von fünf aufeinanderfolgenden Dichtlippen 35 bis 39 dargestellt, die unmittelbar aufeinanderfolgen, eine verlängerte Wegstrecke für das Wasser 31, 32 aus, so dass allein schon aufgrund der verlängerten Wegstrecke und damit der erhöhten Speicherkapazität für Wasser 31, 32 in dem Anschlussstecker 15 die Gefahr verringert wird, dass Wasser 31, 32 bis in den Bereich der Anschlussfahnen 16 gelangt. Darüber hinaus wird durch die angesprochenen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Kunststoffmassen 18, 29 ein Aneinanderpressen der entsprechenden Flanken der beiden Kunststoffmassen 18, 29 im Bereich der Stellen 41 bis 43 erzielt, wodurch ein Weiterströmen bzw. Weiterkriechen des Wassers 31, 32 in Richtung der Anschlussfahnen 16 verringert bzw. bestenfalls sogar verhindert wird. - Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann auf vielfältige Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Insbesondere soll die Erfindung nicht auf einen Kraftstoffinjektor 10 beschränkt sein, sondern in analoger Weise grundsätzlich auf verschiedenste Kraftstoffeinspritzkomponenten 100 übertragbar sein. Wesentlich ist lediglich, dass die Kraftstoffeinspritzkomponente 100 über einen entsprechenden elektrischen Anschlussstecker 15 verfügt, der zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen bzw. Funktionsbeeinträchtigungen aufgrund eintretender Medien aus zwei Kunststoffmassen 18, 29 gebildet ist, zwischen denen eine Dichtgeometrie 28 ausgebildet ist.
Claims (7)
- Kraftstoffeinspritzkomponente (100), insbesondere Kraftstoffinjektor (10), mit einem aus zwei Teilelementen (13, 26) gebildeten elektrischen Anschlusselement (15), das wenigstens einen metallischen Kontakt (16, 17) aufweist, wobei der wenigstens eine metallische Kontakt (16, 17) in dem aus einer ersten Kunststoffmasse (18) bestehenden ersten Teilelement (13) angeordnet ist, und wobei das erste Teilelement (13) in einer Einbauposition an einem Gehäuse (11) der Kraftstoffeinspritzkomponente (100) zusammen mit dem Gehäuse (11) zur Bildung des zweiten Teilelements (26) von einer zweiten Kunststoffmasse (29) wenigstens bereichsweise umspritzt ist, wobei das erste Teilelement (13) in dem Umspritzungsbereich mit dem zweiten Teilelement (26) eine Dichtgeometrie (28) aufweist,
wobei das erste Teilelement (13) des Anschlusselements (15) an einem Ende von der Kunststoffmasse (29) des zweiten Teilelements (26) umgeben ist, und wobei der von der Kunststoffmasse (29) freie Bereich des Anschlusselements (15) in einer Aufnahmebohrung (12) des Gehäuses (11) angeordnet ist und der von der zweiten Kunststoffmasse (29) umgebene Bereich (21)
des ersten Teilelements (13) stiftartig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtgeometrie (28) wenigstens eine Dichtlippe (22 bis 24; 35 bis 39) aufweist, die einstückig an dem ersten Teilelement (13) angeformt ist und zumindest im Wesentlichen den stiftartigen Bereich (21) radial umgibt. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Dichtlippen (22 bis 24; 35 bis 39) vorgesehen sind, die in Längsrichtung des stiftartigen Bereichs (21) parallel zueinander angeordnet sind. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtlippen (22 bis 24; 35 bis 39) im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet sind. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Kunststoffmasse (18) und die zweite Kunststoffmasse (29) aus unterschiedlichen Materialen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine metallische Kontakt (16, 17) radial innerhalb der wenigstens einen Dichtlippe (22 bis 24; 35 bis 39) angeordnet ist. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine metallische Kontakt (16, 17), mit Ausnahme eines Anschlussbereichs mit einem Gegenstecker, über seine gesamte Länge von der ersten bzw. der zweiten Kunststoffmasse (18, 29) umspritzt ist. - Kraftstoffeinspritzkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Kunststoffmasse (29) die Außenkontur des als Anschlussstecker (15) ausgebildeten Anschlusselements bildet.
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