EP2532877B1 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- EP2532877B1 EP2532877B1 EP12169087.9A EP12169087A EP2532877B1 EP 2532877 B1 EP2532877 B1 EP 2532877B1 EP 12169087 A EP12169087 A EP 12169087A EP 2532877 B1 EP2532877 B1 EP 2532877B1
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- F02M2200/8076—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving threaded members
Definitions
- the invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1, such as in EP 1 775 460 shown.
- Such a fuel injection valve is also from the DE 10 2008 001 330 A1 the applicant known. It comprises substantially on the combustion chamber of the internal combustion engine side facing a housed in a housing nozzle body in which a nozzle needle is guided up and down movable.
- the nozzle needle is at least indirectly axially braced together with the nozzle body by means of a clamping nut against a holding body arranged in the housing.
- the clamping nut has an internal thread as part of a threaded connection, which cooperates with a corresponding external thread on the holding body and in particular also forms a seal of the housing arranged in the region of the nozzle body fuel, which is meant when operating fuel injection valve under relatively high pressure, here a pressure of more than 1500bar, stands.
- the present invention seeks to further develop a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1 such that the threaded connection, which connects the clamping nut with the holding body and a seal of the housing after forms on the outside, so educate, that it is particularly dense, especially at relatively high fuel pressures.
- the invention is based on the idea of designing the threaded connection in such a way that at least two toothing regions with different thread dimensions are present which follow one another axially in the longitudinal direction of the housing. This makes it possible to optimize the respective toothed areas with regard to their specific properties or tasks. In particular, this makes it possible, for example, optimally form a first toothed area with respect to its tightness, while a second toothed area is optimized with respect to the relatively simple mounting of the clamping nut.
- a thread-free intermediate section is formed between the two toothed regions.
- This unthreaded intermediate section makes it possible, in particular, to manufacture the two toothing regions on the clamping nut or on the holding body relatively simply in terms of production technology.
- the axial length of the unthreaded intermediate region corresponds to the axial length of a first toothed region on the clamping nut, which is arranged on the side of the clamping nut facing the holding body.
- the second toothed region on the side of the clamping nut facing the nozzle body have the smaller thread diameter and a double number of teeth than the first toothed region.
- the wall thickness of the clamping nut in the second toothed region is greater than in the first toothed region. Due to the increased wall thickness of the clamping nut, the occurring compressive stresses can be absorbed particularly well, or a widening of the clamping nut due to the hydraulic pressure compared to the prior art is reduced, which increases the tightness of the second toothed region.
- Fig. 1 is a section of a fuel injection valve 100 according to the invention shown, as it is used for injecting fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, not shown, in particular a self-igniting internal combustion engine.
- the fuel injection valve 100 is part of a so-called common-rail injection system, in which each cylinder of the internal combustion engine, a separate, supplied by a common rail with fuel fuel injection valve 100 is assigned.
- the injection pressure of the fuel injection valve 100 is preferably more than 1500 bar.
- the fuel injection valve 100 has a housing 10, which is shown only in regions, in which, inter alia, an injection valve member (not shown), in particular in the form of a nozzle needle, is arranged to be movable up and down.
- a nozzle body 11 is arranged, which simultaneously forms the combustion chamber of the internal combustion engine facing the end of the fuel injection valve 100.
- the nozzle body 11 has a step 12 on its outer periphery.
- a throttle plate 13 is arranged, as well as on the nozzle body 11 side facing the throttle plate 13, a valve plate 14.
- a holding body 15 of the housing 10 against which the nozzle body eleventh , the throttle plate 13 and the valve plate 14 are axially braced.
- the axial clamping of the addressed components of the fuel injection valve 100 by means of a clamping nut 18, which has at its end facing the nozzle body 11 at its inner wall a diameter stage 19 which rests flush against the step 12 of the nozzle body 11.
- the Fig. 1 is formed between the holding body 15 and the clamping nut 18, a threaded connection 20.
- the threaded connection 20 has a first toothed region 21 on the side facing away from the nozzle body 11 and a second toothed region 22 on the side facing the nozzle body 11.
- a first toothed region 21 on the side facing away from the nozzle body 11
- a second toothed region 22 on the side facing the nozzle body 11.
- the intermediate region 23 is formed in the region of the holding body 15 as a cylindrical portion 17 with a continuous same outer diameter.
- two sections 24, 25 are formed, each of which is cylindrical, wherein the section 24 facing the first gear section 21 has a larger inner diameter than that of the second gear section 22 facing portion 25.
- the two portions 24, 25 in about the same length, z. B. each about 2mm, formed.
- the second toothed region 22 is located near the lower end face 26 of the holding body 15 in the region of the holding body 15 on the side facing the valve plate 14.
- FIG. 2 to 4 different phases of the assembly process of the clamping nut 18 are shown on the holding body 15.
- the state is shown in which the first toothed region 21 of the clamping nut 18 is located in the region of the second toothed region 22 of the holding body 15.
- a gap 27 is formed between the teeth of the second toothed region 22 of the holding body 15.
- the state is shown in which the first toothed region 21 of the clamping nut 18 in the region of the first toothed region 21 of the holding body 15 arrived. It is essential that at the beginning of the engagement of the thread of the first toothed portion 21 of the clamping nut 18 in the first gear portion of the holding body 15, the output of the winding of the first toothed portion 21 of the clamping nut 18 is still in abutting contact with the second toothed portion 22 of the holding body 15. As a result, the first toothed region 21 of the clamping nut 18 is always in engagement with one of the two toothed regions 21, 22 of the holding body 15, so that slippage or falling through of the clamping nut 18 during assembly on the holding body 15 is avoided.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie z.B. in
EP 1 775 460 dargestellt. - Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist auch aus der
DE 10 2008 001 330 A1 der Anmelderin bekannt. Es umfasst im Wesentlichen auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite einen in einem Gehäuse aufgenommenen Düsenkörper, in dem eine Düsennadel auf- und abbeweglich geführt ist. Die Düsennadel ist zusammen mit dem Düsenkörper mittels einer Spannmutter gegen einen im Gehäuse angeordneten Haltekörper zumindest mittelbar axial verspannt. Die Spannmutter weist ein Innengewinde als Teil einer Gewindeverbindung auf, das mit einem entsprechenden Außengewinde an dem Haltekörper zusammenwirkt und insbesondere auch eine Abdichtung des Gehäuses für im Bereich des Düsenkörpers angeordneten Kraftstoff ausbildet, der beim Betrieb Kraftstoffeinspritzventils unter relativ hohem Druck, gemeint ist hier ein Druck von mehr als 1500bar, steht. - Der Trend in der Kraftstoffeinspritztechnik geht zu immer höheren Kraftstoffeinspritzdrücken zur Erzielung besserer Wirkungsgrade bzw. eines geringeren Verbrauchs. Dadurch sind auch die Anforderungen an die Dichtigkeit des Gehäuses, im vorliegenden Fall insbesondere im Bereich der Gewindeverbindung, immer höher.
- Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dessen Gewindeverbindung, die die Spannmutter mit dem Haltekörper verbindet und eine Abdichtung des Gehäuses nach außen hin ausbildet, derart weiterzubilden, dass diese besonders dicht ist, insbesondere bei relativ hohen Kraftstoffdrücken.
- Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, die Gewindeverbindung derart auszubilden, dass wenigstens zwei Verzahnungsbereiche mit unterschiedlichen Gewindeabmessungen vorhanden sind, die sich in Längsrichtung des Gehäuses axial hintereinander anschließen. Dadurch wird es ermöglicht, die jeweiligen Verzahnungsbereiche hinsichtlich ihrer spezifischen Eigenschaften bzw. Aufgaben zu optimieren. Insbesondere wird es dadurch ermöglicht, beispielsweise einen ersten Verzahnungsbereich hinsichtlich seiner Dichtigkeit optimal auszubilden, während ein zweiter Verzahnungsbereich hinsichtlich der relativ einfachen Montage der Spannmutter optimiert wird.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
- In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zwischen den beiden Verzahnungsbereichen ein gewindefreier Zwischenabschnitt ausgebildet ist. Dieser gewindefreie Zwischenabschnitt ermöglicht insbesondere eine fertigungstechnisch relativ einfache Ausbildung der beiden Verzahnungsbereiche an der Spannmutter bzw. an dem Haltekörper.
- Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der sich die Gewindeabmessungen der beiden Verzahnungsbereiche in den Gewindedurchmessern und der Zähneanzahl unterscheiden, und dass die Steigung der Verzahnungsbereiche gleich groß ist. Mittels einer derartigen unterschiedlichen Ausbildung der Gewindeabmessungen wird zum einen die gewünschte Dichtigkeit erzielt, währen zum anderen eine problemlose Montage der Spannmutter an dem Haltekörper ermöglicht wird.
- In besonders bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die axiale Länge des gewindefreien Zwischenbereichs der axialen Länge eines ersten Verzahnungsbereichs an der Spannmutter entspricht, der auf der dem Haltekörper zugewandten Seite der Spannmutter angeordnet ist. Durch eine derartige Ausbildung wird beim Verschrauben der Spannmutter auf den Haltekörper stets eine Führung bzw. ein Eingriff der Spannmutter an dem Haltekörper in axialer Richtung ermöglicht.
- Zur Erzielung der gewünschten erhöhten Dichtigkeit der Gewindeverbindung wird vorgeschlagen, dass der zweite Verzahnungsbereich auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Spannmutter den kleineren Gewindedurchmesser und eine doppelte Zähnezahl aufweist wie der erste Verzahnungsbereich. Dadurch wird es auf besonders einfache Art und Weise gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht, dass die Wanddicke der Spannmutter im zweiten Verzahnungsbereich größer ist als im ersten Verzahnungsbereich. Durch die erhöhte Wanddicke der Spannmutter können dabei besonders gut die auftretenden Druckspannungen aufgenommen werden bzw. es wird ein Aufweiten der Spannmutter infolge des hydraulischen Drucks gegenüber dem Stand der Technik reduziert, was die Dichtigkeit des zweiten Verzahnungsbereichs erhöht.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
- Diese zeigt in:
- Fig. 1
- einen Teilausschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen in einem Teillängsschnitt und
- Fig. 2 bis 4
- das Detail X gemäß der
Fig. 1 im Verschraubungsbereich einer Spannmutter mit einem Haltekörper während verschiedener Phasen der Verschraubung der Spannmutter mit dem Haltekörper, in jeweils vergrößerter Ansicht. - In der
Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil 100 dargestellt, wie es zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, dient. Insbesondere ist das Kraftstoffeinspritzventil 100 Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems, bei dem jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein separates, durch ein gemeinsames Rail mit Kraftstoff versorgtes Kraftstoffeinspritzventil 100 zugeordnet ist. Hierbei beträgt der Einspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils 100 vorzugsweise mehr als 1500bar. - Das Kraftstoffeinspritzventil 100 weist ein lediglich bereichsweise dargestelltes Gehäuse 10 auf, in dem unter anderem ein nicht dargestelltes Einspritzventilglied, insbesondere in Form einer Düsennadel, auf- und abbeweglich angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Düsenkörper 11 angeordnet, der gleichzeitig das dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte Ende des Kraftstoffeinspritzventils 100 ausbildet. Der Düsenkörper 11 weist an seinem Außenumfang eine Stufe 12 auf. In der Darstellung der
Fig. 1 oberhalb des Düsenkörpers 11 ist eine Drosselplatte 13 angeordnet, sowie auf der dem Düsenkörper 11 abgewandten Seite der Drosselplatte 13 eine Ventilplatte 14. Auf der der Drosselplatte 13 gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte 14 schließt sich ein Haltekörper 15 des Gehäuses 10 an, gegen den der Düsenkörper 11, die Drosselplatte 13 und die Ventilplatte 14 axial verspannt sind. Das axiale Verspannen der angesprochenen Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils 100 erfolgt mittels einer Spannmutter 18, die an ihrem dem Düsenkörper 11 zugewandten Ende an ihrer Innenwandung eine Durchmesserstufe 19 aufweist, die an der Stufe 12 des Düsenkörpers 11 bündig anliegt. - Hinsichtlich des weiteren Aufbaus eines Kraftstoffeinspritzventils 100 sowie dessen Funktionsweise wird auf die
DE 10 2008 001 330 A1 der Anmelderin verwiesen, die insofern Bestandteil dieser Anmeldung sein soll. - Im Bereich des Details X der
Fig. 1 ist zwischen dem Haltekörper 15 und der Spannmutter 18 eine Gewindeverbindung 20 ausgebildet. Die Gewindeverbindung 20 weist auf der dem Düsenkörper 11 abgewandten Seite einen ersten Verzahnungsbereich 21 und auf der dem Düsenkörper 11 zugewandten Seite einen zweiten Verzahnungsbereich 22 auf. Wie insbesondere anhand derFig. 3 erkennbar ist, ist zwischen dem ersten Verzahnungsbereich 21 und dem zweiten Verzahnungsbereich 22 sowohl an dem Düsenkörper 11, als auch an dem Haltekörper 15 jeweils ein verzahnungsfreier Zwischenbereich 23 vorgesehen. Der Zwischenbereich 23 ist im Bereich des Haltekörpers 15 als zylindrischer Abschnitt 17 mit durchgehend gleichem Außendurchmesser ausgebildet. Demgegenüber sind im Bereich der Spannmutter 18 im Bereich des Zwischenbereichs 23 zwei Abschnitte 24, 25 ausgebildet, die jeweils zylindrisch ausgebildet sind, wobei der dem ersten Verzahnungsbereich 21 zugewandte Abschnitt 24 einen größeren Innendurchmesser aufweist als der dem zweiten Verzahnungsbereich 22 zugewandte Abschnitt 25. Bevorzugt sind die beiden Abschnitte 24, 25 in etwa gleich lang, z. B. jeweils etwa 2mm, ausgebildet. - Während der erste Verzahnungsbereich 21 im Bereich der Spannmutter 18 an dem dem Düsenkörper 11 abgewandten Ende der Spannmutter 18 angeordnet ist, befindet sich der zweite Verzahnungsbereich 22 im Bereich des Haltekörpers 15 auf der der Ventilplatte 14 zugewandten Seite nahe der unteren Stirnfläche 26 des Haltekörpers 15.
- Der erste Verzahnungsbereich 21, der am Haltekörper 15 als Außengewinde ausgebildet ist, weist ein Gewinde mit der Dimensionierung M17 x 0,75mm auf, während der zweite Verzahnungsbereich 22 am Haltekörper 15 als Außengewinde mit einer Dimensionierung von M16 x 0,75mm ausgebildet ist. Weiterhin weist der als Innengewinde ausgebildete erste Verzahnungsbereich 21 an der Spannmutter 18 die halbe Zähnezahl des zweiten Verzahungsbereichs 22 an der Spannmutter 18 auf.
- Wie man insbesondere anhand der
Fig. 3 erkennt, wird durch die unterschiedliche Dimensionierung der Gewinde der beiden Gewindeabschnitte 21, 22 bei durchgehend zylindrischer Außenkontur der Spannmutter 18 im Bereich der Gewindeverbindung 20 im Bereich des zweiten Verzahnungsbereichs 22 der Spannmutter 18 vom Zahngrund der Verzahnung eine Wanddicke A der Spannmutter 18 ausgebildet, die größer ist als die Wanddicke a der Spannmutter 18 im Bereich des ersten Verzahnungsbereichs 21. Wie man ferner anhand derFig. 1 erkennt, ist die Länge L1 des ersten Verzahnungsbereichs 21 an der Spannmutter 18 vorzugsweise gleich lang ausgebildet wie die Länge LZB des gewindefreien Zwischenbereichs 23. - In den
Fig. 2 bis 4 sind unterschiedliche Phasen des Montagevorganges der Spannmutter 18 an dem Haltekörper 15 dargestellt. Bei derFig. 2 ist der Zustand dargestellt, bei dem der erste Verzahnungsbereich 21 der Spannmutter 18 sich im Bereich des zweiten Verzahnungsbereichs 22 des Haltekörpers 15 befindet. Hierbei erkennt man insbesondere, dass aufgrund der halben Zähneanzahl des ersten Verzahnungsbereichs 21 an der Spannmutter 18 sich zwischen den Zähnen des zweiten Verzahnungsbereichs 22 des Haltekörpers 15 jeweils eine Lücke 27 ausbildet. - In der
Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, bei dem der erste Verzahnungsbereich 21 der Spannmutter 18 in dem Bereich des ersten Verzahnungsbereichs 21 des Haltekörpers 15 gelangt. Wesentlich dabei ist, dass zu Beginn des Eingriffs der Gewindewindung des ersten Verzahnungsbereichs 21 der Spannmutter 18 in den ersten Verzahnungsbereich des Haltekörpers 15 der Ausgang der Windung des ersten Verzahnungsbereichs 21 der Spannmutter 18 sich noch in Anlagekontakt mit dem zweiten Verzahnungsbereich 22 des Haltekörpers 15 befindet. Dadurch befindet sich der erste Verzahnungsbereich 21 der Spannmutter 18 stets in Eingriff mit einem der beiden Verzahnungsbereiche 21, 22 des Haltekörpers 15, so dass ein Durchrutschen bzw. Durchfallen der Spannmutter 18 bei der Montage an dem Haltekörper 15 vermieden wird. - Aus einer Zusammenschau der
Fig. 1 und4 ist der Endzustand der Montage der Spannmutter 18 an dem Haltekörper 15 dargestellt, bei der die Durchmesserstufe 19 der Spannmutter 18 sich in Anlagekontakt mit der Stufe 12 des Düsenkörpers 11 befindet und somit dem Düsenkörper 11 über die Ventilplatte 14 und den Haltekörper 15 gegen den Haltekörper 15 axial verspannt.
Claims (8)
- Kraftstoffeinspritzventil (100) für Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (10), in dem ein Düsenkörper (11) mittels einer Spannmutter (18) gegen einen Haltekörper (15) zumindest mittelbar axial verspannt ist, wobei die Spannmutter (18) den Düsenkörper (11) radial umfasst, und wobei zwischen der Spannmutter (18) und dem Haltekörper (15) in einem zum Düsenkörper (11) axial beabstandeten Bereich eine Gewindeverbindung (20) zwischen dem Haltekörper (15) und der Spannmutter (18) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindeverbindung (20) wenigstens zwei Verzahnungsbereiche (21, 22) mit unterschiedlichen Gewindeabmessungen umfasst, die in Längsrichtung des Gehäuses (10) axial hintereinander angeordnet sind, und dass sich die Gewindeabmessungen in den Gewindedurchmessern und der Zähneanzahl unterscheiden und die Steigungen der Verzahnungsbereiche (21, 22) gleich groß sind. - Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den beiden Verzahnungsbereichen (21, 22) ein gewindefreier Zwischenbereich (23) ausgebildet ist. - Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die axiale Länge (LZB) des gewindefreien Zwischenbereichs (23) an dem Haltekörper (15) der axialen Länge (L1) eines ersten Verzahnungsbereichs (21) an der Spannmutter (18) entspricht, der auf der dem Haltekörper (15) zugewandten Seite der Spannmutter (18) angeordnet ist. - Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zweiter Verzahnungsbereich (22) auf der dem Düsenkörper (11) zugewandten Seite an dem Haltekörper (15) und an der Spannmutter (18) den kleineren Gewindedurchmesser und eine doppelte Zähnezahl aufweist wie der erste Verzahnungsbereich (21). - Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wanddicke (A) der Spannmutter (18) im zweiten Verzahnungsbereich (22) größer ist als die Wanddicke (a) im ersten Verzahnungsbereich (21). - Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Verzahnungsbereich (21) an dem Haltekörper (15) als Außengewinde mit der Dimensionierung M17x0,75mm und der zweite Verzahnungsbereich (22) an dem Haltekörper (15) als Außengewinde mit der Dimensionierung M16x0,75mm ausgebildet ist. - Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der verschraubten Endstellung der Spannmutter (18) der zweite Verzahnungsbereich (22) am Haltekörper (15) zumindest nahezu vollständig von dem zweiten Verzahnungsbereich (22) der Spannmutter (18) überdeckt ist. - Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Haltekörper (15) und dem Düsenkörper (11) im Gehäuse (10) weitere Bauteile, insbesondere eine Drosselplatte (13), und eine Ventilplatte (14) angeordnet sind.
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