EP4189229A1 - Verfahren zur montage eines kraftstoffinjektors und werkzeug zur verwendung in diesem verfahren - Google Patents

Verfahren zur montage eines kraftstoffinjektors und werkzeug zur verwendung in diesem verfahren

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EP4189229A1
EP4189229A1 EP21743108.9A EP21743108A EP4189229A1 EP 4189229 A1 EP4189229 A1 EP 4189229A1 EP 21743108 A EP21743108 A EP 21743108A EP 4189229 A1 EP4189229 A1 EP 4189229A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle body
clamping
nozzle
assembly tool
tool
Prior art date
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Granted
Application number
EP21743108.9A
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English (en)
French (fr)
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EP4189229B1 (de
Inventor
Michael Leukart
Anja HAUG
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4189229A1 publication Critical patent/EP4189229A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4189229B1 publication Critical patent/EP4189229B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8015—Provisions for assembly of fuel injection apparatus in a certain orientation, e.g. markings, notches or specially shaped sleeves other than a clip

Definitions

  • the invention relates to a method for assembling a fuel injector, such as is used, for example, to introduce fuel under high pressure into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the invention relates to an assembly tool as is used in the method according to the invention.
  • Fuel injectors such as those used to inject fuel under high pressure, consist of several components, usually a holder and a nozzle.
  • the nozzle contains the injection openings through which the fuel is introduced into the combustion chamber.
  • the nozzle is manufactured as a separate component and screwed to the holding body with a clamping nut. Since fuel is present within the holding body and the nozzle under a pressure of up to 2700 bar (270 MPa), the sealing surface between the nozzle and the holding body must be securely sealed so that no fuel escapes when the fuel injector is in operation.
  • the nozzle is braced against the holding body by means of a nozzle clamping nut, so that the nozzle body is pressed against the holding body with great force, which results in the necessary tightness.
  • the nozzle clamping nut surrounds the nozzle body and rests on a shoulder on the outside of the nozzle body.
  • one or more dowel pins are required provided, which partly protrude into the holding body and partly into the nozzle and thus ensure exact positioning during assembly.
  • a torque is exerted on the nozzle when the holding body is fixed, so that the clamping pins, which are intended to hold the nozzle in position relative to the holding body, are heavily mechanically loaded. This can lead to overstressing of the dowel pins or the nozzle body and ultimately to fuel failure, especially if the fuel injector is operated for a long time! injector.
  • the assembly method according to the invention for a fuel injector has the advantage that a high-pressure-tight assembly of the fuel! njektors is made possible without overloading the roll pins or other devices during assembly, which avoids breakage or failure of the injector during operation.
  • the assembly procedure is based on a fuel! performed njektor comprising a holding body and a nozzle body, wherein the outside of the nozzle body is rotationally symmetrical and an im Has a larger diameter nozzle collar and a smaller diameter shank. A clamping shoulder is formed at the transition from the shank to the nozzle collar.
  • the fuel injector includes a nozzle clamping nut, which is screwed with an internal thread into an external thread on the holding body, the nozzle clamping nut being supported on the clamping shoulder, so that the nozzle body is clamped at least indirectly against the holding body.
  • the assembly tool used in the method has a receptacle for the shank of the nozzle body and is pushed over the shank of the nozzle body until the assembly tool rests against a clamping surface of the nozzle body.
  • a prestressing force is then exerted on the nozzle body with the assembly tool, which force presses the nozzle body at least indirectly against the holding body, with the assembly tool clamping the shank of the nozzle body laterally.
  • the nozzle clamping nut is then screwed on until a defined contact pressure is reached between the nozzle body and the holding body.
  • the clamping tool is used to exert an axial force on the nozzle body in the direction of the holding body, so that the nozzle body is held in an assembly position, with the assembly tool also laterally clamping the shank of the nozzle body.
  • the assembly tool can absorb a significantly greater torque on the nozzle body than would be the case with only axial contact pressure. If the nozzle clamping nut is now screwed on, it exerts a torque on the nozzle body in relation to the holding body due to the friction on the clamping shoulder, but the assembly tool holds the nozzle body in its position by laterally clamping the nozzle body in the area of the shaft until the nozzle clamping nut has been screwed in with a defined torque.
  • the assembly tool is then removed and the nozzle body is braced against the holding body with the desired contact pressure without mechanical overloading of parts of the fuel! njektors, in particular the dowel pins between the holder body and the nozzle body comes.
  • the clamp is advantageously designed in such a way that the torque that the assembly tool can absorb is sufficient to hold the nozzle body in the defined position, while the clamping nut is tightened to the defined torque in relation to the holding body without the nozzle body rotating in relation to the holding body. It is irrelevant whether the nozzle body rests directly on the holding body or only indirectly, ie with the interposition of further housing parts, such as a throttle plate or other body.
  • the assembly tool rests on a clamping surface on the nozzle body, which is formed on a circumferential shoulder on the shank of the nozzle body.
  • the axial force can be introduced without mechanically loading the area of the clamping shoulder.
  • the section of the nozzle body with the larger diameter is also less deformed during assembly, which is particularly advantageous if the nozzle needle arranged in the nozzle body is guided in this section of the nozzle body and even a slight deformation of the nozzle body in this area can impair the nozzle needle guidance .
  • the assembly tool is designed in such a way that it is elastically deformed inward by the prestressing force, as a result of which the mounting tool holder exerts a clamping force on the shank of the nozzle body.
  • This can be achieved in particular in that the hollow-cylindrical receptacle of the assembly tool is curved concavely inwards on the inside.
  • a longitudinal force on the assembly tool causes the receptacle to be deformed radially inwards, so that the assembly tool, which is designed with only little play relative to the shaft of the nozzle body, clamps the shaft with great force and thus enables a high torque to be transmitted .
  • the outside of the assembly tool can also be concavely curved inwards, in addition to or instead of a concave curvature of the inside of the assembly tool, in order to achieve the necessary deformation of the assembly tool by the longitudinal force.
  • a inserted hollow-cylindrical spacer wherein the clamping force between the assembly tool and the shaft is transmitted through the spacer.
  • the intermediate piece is made from a material that is soft compared to the nozzle body or the assembly tool, for example a soft metal (e.g. copper) or a plastic, so that it rests on the nozzle shaft and the assembly tool over a large area and has a high clamping force between the assembly tool and the stem of the nozzle body.
  • the intermediate piece can be conical on its inside and/or on its outside, so that it is already clamped between the assembly tool and the shank of the nozzle body by axially inserting the nozzle body into the assembly tool.
  • the clamping tool is conically shaped on its inside, so that the contact pressure on the shaft of the nozzle body is additionally increased.
  • the clamping tool according to the invention for use in the method according to the invention has a hollow-cylindrical receptacle for the shank of a nozzle body, the wall of the cylindrical receptacle being designed such that the inner wall of the receptacle deforms inward when a longitudinal force is applied to the clamping tool. This exerts a clamping force on the stem of the nozzle body, which serves to absorb or exert a torque on the nozzle body.
  • the deformability of the clamping tool can be produced in an advantageous manner in that notches, grooves or grooves are formed on the outside, which preferably run in the longitudinal direction of the cylindrical receptacle.
  • the hollow-cylindrical receptacle of the clamping tool from an inner cylinder and an outer cylinder that are firmly joined together, the inner cylinder being made of a material with a lower modulus of elasticity than the outer cylinder.
  • the cylindrical receptacle is deformed inwards by a longitudinal force, so that the desired clamping force is created on the shank of the nozzle body.
  • the drawing shows illustrations of the method according to the invention. It shows
  • Figure 1 is a longitudinal section through a known fuel! injector with an assembly tool according to the invention
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through another device according to the invention
  • FIG. 1 shows a fuel known from the prior art! njektor shown in longitudinal section, with only the essential parts are shown.
  • FIG. 1 shows an assembly tool for carrying out the method according to the invention.
  • the fuel! njektor 1 comprises a holding body 2 and a nozzle body 4, which are braced against one another by means of a clamping nut 7. This creates a liquid-tight connection between the two bodies, which seals off the fuel-carrying channels that lead from the holding body 2 into the nozzle body 4, even when the fuel pressure is high.
  • the nozzle body 4 has at its combustion chamber side - in the figure 1 right - end of several injection openings 9, through which the fuel under high pressure during operation of the fuel! ejector is ejected.
  • a longitudinally displaceable nozzle needle is arranged inside the nozzle body 4, which is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity and is well known from the prior art.
  • the nozzle body 5 is of essentially rotationally symmetrical design and is fixed in its position relative to the holding body 2 by dowel pins 12 .
  • the nozzle body 4 has a nozzle collar 5 with a larger diameter, which is adjoined by a shaft 6 with a smaller diameter, which extends to the end of the nozzle body 4 on the combustion chamber side.
  • a clamping shoulder 8 is formed on the nozzle body 4, on which the clamping nut 7 engages.
  • a circumferential shoulder 14 is formed on the shank 6, on which a clamping surface 13 is formed, which is oriented in the same way as the clamping shoulder 8, but is formed significantly smaller in diameter.
  • An internal thread 10 is formed in the clamping nut 7 and engages in an external thread 11 formed on the holding body 2 .
  • the nozzle body 4 is clamped against the holding body 2 by screwing the clamping nut 7 , which acts on the clamping shoulder 8 . Since the force is introduced at the clamping shoulder 8, when the clamping nut 7 is screwed on, a torque is exerted on the nozzle body 4, which leads to a mechanical load on the clamping pins 12.
  • the following method is used: When assembling the nozzle body 4 on the holding body 2, an assembly tool 16 is used, as shown in of Figure 1 is shown.
  • the assembly tool 16 has a cylindrical receptacle 17 which receives the shank 6 of the nozzle body 4, but with only a small amount of play relative to the inner wall of the receptacle 17 remaining.
  • the assembly tool 16 is pushed over the shank 6 until the assembly tool 16 comes to rest on the clamping surface 13 of the peripheral shoulder 14 .
  • An axial prestressing force is now exerted on the nozzle body 4 via the assembly tool 16, which force presses the nozzle body 4 against the holding body 2 in the axial direction.
  • the cylindrical receptacle 17 of the assembly tool 16 is curved concavely inwards and the cylindrical receptacle 17 is elastically compressed by the application of the axial prestressing force, the cylindrical receptacle 17 is slightly deformed inwards and thereby clamps the shank 6 of the nozzle body 4
  • Assembly tool 16 absorbs and compensates for a torque acting on the nozzle body 4 both via the clamping of the shank 16 and via the friction on the clamping surface 13 .
  • the nozzle clamping nut 7 is now screwed onto the external thread 11 until the desired prestressing force of the nozzle body 4 relative to the holding body 2 is reached. The assembly tool 16 is then removed.
  • the assembly tool 16 can compensate for very high torques on the nozzle body 4 .
  • the nozzle clamping nut 7 can therefore be screwed onto the holding body 2 with a high torque, so that a high axial contact pressure of the nozzle body 4 on the holding body 2 can be achieved without the position of the nozzle body 4 being displaced in relation to the holding body 2 during assembly and without risking mechanical overloading of the dowel pins 12 or the nozzle body 4, which would otherwise give way during further operation of the fuel injector due to the high mechanical and hydraulic loads and could lead to a failure of the fuel injector.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the assembly tool 16 according to the invention in the same representation as FIG. 1, as it can be used in the method according to the invention.
  • the cylindrical receptacle 17 of the assembly tool 16 is concavely curved inwards both on the inside and on the outside. This increases the deformation of the assembly tool 16 during the application of the axial preload force F a , such that an inward clamping force F 1 acts on the sides of the assembly tool 16 and deforms it inward.
  • plastic deformation of the assembly tool during assembly of the fuel injector is excluded.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an assembly tool 16 according to the invention, as can be used in the method according to the invention.
  • a cylindrical spacer 19 is arranged between the cylindrical receptacle 17 of the Assembly tool 16 and the shaft 6, a cylindrical spacer 19 is arranged.
  • the intermediate piece 19 is designed as a hollow cylinder and, due to its position between the assembly tool 16 and the shaft 6, transmits the clamping force between the assembly tool 6 and the nozzle body 4.
  • the intermediate piece 19 is made of a relatively soft material, for example a soft metal such as copper or also made of a polymer. Due to its flexibility, the intermediate piece 19 transmits the clamping force over a large area of the shank 6.
  • the intermediate piece 19 can also have a conical shape on its outside, as shown in FIG. Because of its conical shape, the intermediate piece 19 is clamped between the assembly tool 16 and the nozzle body 4 as soon as the assembly tool 16 is pushed over the shaft 6 .
  • the inside of the assembly tool 16 ie the receptacle 17 , can also be designed conically in order to strengthen the clamping of the intermediate piece 19 when it is pushed over the shaft 6 .
  • FIG. 5 shows another assembly tool in longitudinal section, as can be used in the method according to the invention.
  • the cylindrical receptacle 17 of the assembly tool 16 is formed here by two concentrically arranged hollow cylinders, an inner cylinder 21 and an outer cylinder 22, which are firmly connected to one another.
  • the two cylinders 21, 22 are made of materials with a different modulus of elasticity, with the inner cylinder 21 having a lower modulus of elasticity than the outer cylinder 22.
  • the inward movement of the cylindrical section 17 is facilitated by the different deformation behavior and the clamping force F is thus increased. so that the stem 6 of the nozzle body 4 is securely clamped.
  • the assembly tool 16 can also be provided with structures on its outside, such as grooves or grooves, which preferably run in the longitudinal direction of the assembly tool 16 .
  • the structures reduce the strength on the outside and increase the deformability, which increases the clamping force F,.
  • the assembly tool 16 acts on the clamping surface 13 of the circumferential shoulder 14 .
  • the clamping tool 16 can also be attached to the tip of the nozzle body 4, ie at the end of the nozzle body 4 on the combustion chamber side in the area in which the
  • Injection openings 9 are formed. If there is no circumferential shoulder 14 on the nozzle body 4, it is also possible for the assembly tool 16 to act directly on the clamping shoulder 8 and apply the necessary axial prestressing force there.

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Abstract

Verfahren zur Montage eines Kraftstoffinjektors (1), der einen Haltekörper (2) und einen Düsenkörper (4) umfasst, wobei am Übergang des Schafts (6) zum Düsenbund (5) eine Spannschulter (8) ausgebildet ist. Der Haltekörper (2) ist mit dem Düsenkörper (4) durch eine Düsenspannmutter (7) verspannt. Zur Montage des Kraftstoffinjektors wird ein Montagewerkzeugs (16) über den Schaft (6) des Düsenkörpers (4) bis zu einer Spannfläche (13) des Düsenkörpers (4) geschoben. Über das Montagewerkzeug (16) wird dann eine Vorspannkraft (Fa) auf den Düsenkörper (4) ausgeübt, so dass der Düsenkörper (4) zumindest mittelbar gegen den Haltekörper (2) gedrückt wird, wobei das Montagewerkzeug (16) den Schaft (6) des Düsenkörpers (4) einklemmt. Anschließend wird die Düsenspannmutter (7) auf den Haltekörper (2) geschraubt, bis eine definierte Anpresskraft des Düsenkörpers (4) am Halterkörper (2) erreicht ist. Das verwendete Spannwerkzeug (16) weist eine hohlzylindrische Aufnahme (17) für den Schaft (6) eines Düsenkörpers (4) auf, wobei die Wand der zylindrischen Aufnahme (17) so ausgebildet ist, dass sie sich die beim Aufbringen einer Längskraft auf das Spannwerkzeug (16) nach innen verformt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Montage eines Kraftstoffinjektors und Werkzeug zur Verwendung in diesem Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Kraftstoffinjektors, wie er beispielsweise Verwendung findet, um Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Montagewerkzeug, wie es in dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet.
Stand der Technik
Kraftstoffinjektoren, wie sie zum Einspritzen von Kraftstoff unter hohem Druck verwendet werden, bestehen aus mehreren Komponenten, meist aus einem Haltekörper und einer Düse. Die Düse beinhaltet die Einspritzöffnungen, durch die der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird. Die Düse ist dabei als separates Bauteil gefertigt und mit dem Haltekörper durch eine Spannmutter verschraubt. Da innerhalb des Haltekörpers und der Düse Kraftstoff unter einem Druck von bis zu 2700 bar (270 MPa) anliegt, muss die Dichtfläche zwischen der Düse und dem Haltekörper sicher abgedichtet werden, damit beim Betrieb des Kraftstoffinjektors kein Kraftstoff austritt. Dazu wird die Düse mittels einer Düsenspannmutter gegen den Haltekörper verspannt, so dass der Düsenkörper mit einer hohen Kraft gegen den Haltekörper gepresst wird, was die notwendige Dichtheit ergibt. Dabei umgibt die Düsenspannmutter den Düsenkörper und liegt auf einer Schulter an der Außenseite des Düsenkörpers an.
Um eine exakte Positionierung des Düsenkörpers in Rotationsrichtung gegenüber dem Haltekörper zu gewährleisten, sind ein oder mehrere Spannstifte vorgesehen, die teilweise in den Haltekörper und teilweise in die Düse ragen und so bei der Montage die exakte Positionierung gewährleisten. Durch das Anschrauben der Düsenspannmutter wird jedoch bei fixiertem Haltekörper ein Drehmoment auf die Düse ausgeübt, so dass die Spannstifte, die die Düse in Position gegenüber dem Haltekörper halten sollen, stark mechanisch belastet werden. Dies kann zu einer Überbeanspruchung der Spannstifte oder des Düsenkörpers führen und insbesondere bei längerem Betrieb des Kraftstoffinjektors letztlich zu einem Versagen des Kraftstoff! njektors.
Um dies zu vermeiden ist aus der EP 1 399 668 Bl ein Verfahren bekannt, bei dem der Düsenkörper mittels eines Spannwerkzeugs gegen den Haltekörper in Längsrichtung vorgespannt wird. Dabei wird der Düsenkörper mit einer so hohen axialen Kraft gegen den Haltekörper gedrückt, dass die Düsenspannmutter angezogen werden kann, ohne ein Drehmoment auf den Düsenkörper auszuüben bzw. nur ein so kleines Drehmoment, dass sich der Düsenkörper gegenüber dem Haltekörper nicht bewegt. Anschließend wird das Spannwerkzeug entfernt, wobei der Düsenkörper von der Düsenspannmutter in seiner Position gehalten und gegen den Haltekörper verspannt wird. Bei einigen Anwendungsfällen hat sich jedoch gezeigt, dass die notwendige axiale Kraft, mit der der Düsenkörper gegen den Haltekörper gepresst werden müsste, zu hoch ist. Damit lässt sich das eingebrachte Drehmoment durch die Düsenspannmutter nicht vermeiden, was damit wieder zu den oben bereits geschilderten Problemen bei der Montage des Kraftstoffinjektors führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Montageverfahren für einen Kraftstoffinjektor weist den Vorteil auf, dass eine hochdruckdichte Montage des Kraftstoff! njektors ermöglicht wird, ohne dass die Spannstifte oder sonstige Vorrichtungen bei der Montage überbelastet werden, was einen Bruch oder ein Versagen des Injektors beim Betrieb vermeidet. Das Montageverfahren wird an einem Kraftstoff! njektor durchgeführt, der einen Haltekörper und einen Düsenkörper umfasst, wobei die Außenseite des Düsenkörpers rotationssymmetrisch ausgebildet ist und einen im Durchmesser größeren Düsenbund und einen im Durchmesser kleineren Schaft aufweist. Dabei ist am Übergang des Schafts zum Düsenbund eine Spannschulter ausgebildet. Darüber hinaus umfasst der Kraftstoffinjektor eine Düsenspannmutter, die mit einem Innengewinde in ein Außengewinde am Haltekörper eingeschraubt wird, wobei sich die Düsenspannmutter an der Spannschulter abstützt, so dass der Düsenkörper zumindest mittelbar gegen den Haltekörper verspannt wird. Das bei dem Verfahren verwendete Montagewerkzeug weist eine Aufnahme für den Schaft des Düsenkörpers auf und wird über den Schaft des Düsenkörpers geschoben, bis das Montagewerkzeug an einer Spannfläche des Düsenkörpers anliegt.
Anschließend wird mit dem Montagewerkzeug eine Vorspannkraft auf den Düsenkörper ausgeübt, die den Düsenkörper zumindest mittelbar gegen den Haltekörper drückt, wobei das Montagewerkzeug den Schaft des Düsenkörpers seitlich klemmt. Anschließend wird die Düsenspannmutter aufgeschraubt, bis eine definierte Anpresskraft zwischen dem Düsenkörper und dem Haltekörper erreicht ist.
Mit dem Spannwerkzeug wird eine axiale Kraft auf den Düsenkörper in Richtung des Haltekörpers ausgeübt, so dass der Düsenkörper in einer Montageposition gehalten wird, wobei das Montagewerkzeug darüber hinaus den Schaft des Düsenkörpers seitlich einklemmt. Dadurch kann das Montagewerkzeug ein wesentlich größeres Drehmoment auf den Düsenkörper aufnehmen, als dies bei einer nur axialen Anpressung der Fall wäre. Wird nun die Düsenspannmutter angeschraubt, so übt sie zwar ein Drehmoment auf den Düsenkörper gegenüber dem Haltekörper aus durch die Reibung an der Spannschulter, jedoch hält das Montagewerkzeug durch das seitliche Einklemmen des Düsenkörpers im Bereich des Schaftes den Düsenkörper in seiner Position, bis die Düsenspannmutter mit einem definierten Drehmoment eingeschraubt worden ist. Anschließend wird das Montagewerkzeug entfernt und der Düsenkörper ist mit der gewünschten Anpresskraft gegen den Haltekörper verspannt, ohne dass es zu einer mechanischen Überbeanspruchung von Teilen des Kraftstoff! njektors, insbesondere der Spannstifte zwischen dem Halterkörper und dem Düsenkörper kommt. Dabei ist die Klemmung in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass das Drehmoment, das das Montagewerkzeug aufnehmen kann, ausreicht, den Düsenkörper in der definierten Position zu halten, während die Spannmutter mit dem definierten Drehmoment gegenüber dem Haltekörper angezogen wird, ohne dass sich der Düsenkörper gegenüber dem Haltekörper dreht. Es ist dabei unerheblich, ob der Düsenkörper direkt auf dem Haltekörper aufliegt oder nur mittelbar, das heißt unter Zwischenlage weiterer Gehäuseteile, wie beispielsweise einer Drosselplatte oder anderer Körper.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens liegt das Montagewerkzeug an einer Spannfläche am Düsenkörper auf, die an einem umlaufenden Absatz am Schaft des Düsenkörpers ausgebildet ist. Dadurch kann die axiale Kraft eingebracht werden, ohne dass der Bereich der Spannschulter mechanisch belastet wird. Auch der im Durchmesser größere Abschnitt des Düsenkörpers wird so bei der Montage weniger verformt, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die im Düsenkörper angeordnete Düsennadel in diesem Abschnitt des Düsenkörpers geführt wird und bereits eine leichte Verformung des Düsenkörpers in diesem Bereich die Düsennadelführung beeinträchtigen kann.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Montagewerkzeug so ausgebildet, dass es durch die Vorspannkraft elastisch nach innen verformt wird, wodurch die Aufnahme des Montagewerkzeugs eine Klemmkraft auf den Schaft des Düsenkörpers ausübt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die hohlzylindrische Aufnahme des Montagewerkzeugs an der Innenseite konkav nach innen gewölbt ist. Dadurch kommt es durch eine Längskraft auf das Montagewerkzeug zu einer Verformung der Aufnahme radial nach innen, so dass das Montagewerkzeug, das mit nur geringem Spiel gegenüber dem Schaft des Düsenkörpers ausgebildet ist, den Schaft mit hoher Kraft einklemmt und so die Übertragung eines hohen Drehmoments ermöglicht.
In Weiterbildung des Verfahrens kann auch die Außenseite des Montagewerkzeugs konkav nach innen gewölbt sein, zusätzlich oder statt einer konkaven Wölbung der Innenseite des Montagewerkzeugs, um die notwendige Verformung des Montagewerkzeugs durch die Längskraft zu erreichen.
In einerweiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zwischen dem Montagewerkzeug und dem Schaft des Düsenkörpers ein hohlzylindrisches Zwischenstück eingefügt, wobei die Klemmkraft zwischen dem Montagewerkzeug und dem Schaft durch das Zwischenstück übertragen wird. Das Zwischenstück ist dabei aus einem im Vergleich zum Düsenkörper oder dem Montagewerkzeug weichen Material gefertigt, beispielsweise aus einem weichen Metall (z.B. Kupfer) oder auch aus einem Kunststoff, so dass es über eine große Fläche am Düsenschaft und am Montagewerkzeug anliegt und eine hohe Klemmkraft zwischen dem Montagewerkzeug und dem Schaft des Düsenkörpers übertragen kann. Um die Klemmkraft zu verstärken kann das Zwischenstück an seiner Innenseite und/oder an seiner Außenseite konisch ausgebildet sein, so dass es bereits durch das axiale Einführen des Düsenkörpers in das Montagewerkzeug zwischen dem Montagewerkzeug und dem Schaft des Düsenkörpers eingeklemmt wird. Es ist auch möglich, dass stattdessen oder zusätzlich das Spannwerkzeug an seiner Innenseite konisch geformt ist, so dass die Anpresskraft auf den Schaft des Düsenkörpers zusätzlich verstärkt wird.
Das erfindungsgemäße Spannwerkzeug zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren weist eine hohlzylindrische Aufnahme für den Schaft eines Düsenkörpers auf, wobei die Wand der zylindrischen Aufnahme so ausgebildet ist, dass sich die Innenwand der Aufnahme beim Aufbringen einer Längskraft auf das Spannwerkzeug nach innen verformt. Dadurch wird eine Klemmkraft auf den Schaft des Düsenkörpers ausgeübt, die dazu dient, ein Drehmoment auf den Düsenkörper aufzunehmen bzw. auszuüben. Die Verformbarkeit des Spannwerkzeugs kann in vorteilhafter Weise dadurch hergestellt werden, dass auf der Außenseite Kerben, Nuten oder Rillen ausgebildet sind, die vorzugsweise in Längsrichtung der zylindrischen Aufnahme verlaufen. In vorteilhafter Weise ist es auch möglich, die hohlzylindrische Aufnahme des Spannwerkzeugs aus einem inneren Zylinder und einem äußeren Zylinder zu fertigen, die fest miteinander verfügt sind, wobei der innere Zylinder aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul besteht als der äußere Zylinder. Durch eine Längskraft verformt sich die zylindrischen Aufnahme dadurch nach innen, so dass die erwünschte Klemmkraft auf den Schaft des Düsenkörpers entsteht. Zeichnung
In der Zeichnung sind Illustrationen zum erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Es zeigt
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen bekannten Kraftstoff! njektor mit einem erfindungsgemäßen Montagewerkzeug,
Figur 2, 3 und 4 in derselben Darstellung wie Figur 1 Varianten des Montagewerkzeugs, und
Figur 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes
Montagewerkzeug.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Kraftstoff! njektor im Längsschnitt dargestellt, wobei nur die wesentlichen Teile dargestellt sind. Darüber hinaus zeigt die Figur 1 ein Montagewerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Kraftstoff! njektor 1 umfasst einen Haltekörper 2 und einen Düsenkörper 4, die mittels einer Spannmutter 7 gegeneinander verspannt sind. Dadurch wird eine flüssigkeitsdichte Verbindung der beiden Körper hergestellt, die kraftstoffführende Kanäle, die vom Haltekörper 2 in den Düsenkörper 4 führen, auch bei hohem Kraftstoffdruck abdichtet. Der Düsenkörper 4 weist an seinem brennraumseitigen - in der Figur 1 rechten - Ende mehrere Einspritzöffnungen 9 auf, durch die der Kraftstoff unter hohem Druck beim Betrieb des Kraftstoff! njektors ausgespritzt wird. Zur Steuerung der Einspritzung ist innerhalb des Düsenkörpers 4 eine längsverschiebbare Düsennadel angeordnet, die in der Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist und aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Der Düsenkörper 5 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und ist gegenüber dem Haltekörper 2 durch Spannstifte 12 in seiner Position festgelegt. Die Spannstifte 12, von denen in der Regel mindestens zwei vorhanden sind, ragen dabei in entsprechende Bohrungen oder Aussparungen sowohl im Haltekörper 2 als auch im Düsenkörper 4, wobei sie meist nicht rotationssymmetrisch angeordnet sind, um eine eindeutige Position des Düsenkörpers 4 gegenüber dem Haltekörper 2 festzulegen und damit eine Fehlmontage auszuschließen. Der Düsenkörper 4 weist einen im Durchmesser größeren Düsenbund 5 auf, an den sich ein im Durchmesser kleinerer Schaft 6 anschließt, der sich bis an das brennraumseitige Ende des Düsenkörpers 4 erstreckt. Am Übergang des Schaftes 6 zum Düsenbund 5 ist am Düsenkörper 4 eine Spannschulter 8 ausgebildet, an der die Spannmutter 7 angreift. Darüber hinaus ist am Schaft 6 ein umlaufender Absatz 14 ausgebildet, an dem eine Spannfläche 13 ausgebildet ist, die gleich orientiert ist wie die Spannschulter 8, jedoch im Durchmesser deutlich kleiner ausgebildet.
In der Spannmutter 7 ist ein Innengewinde 10 ausgebildet, das in ein am Haltekörper 2 ausgebildetes Außengewinde 11 eingreift. Durch Verschrauben der Spannmutter 7, die an der Spannschulter 8 angreift, wird der Düsenkörper 4 gegen den Haltekörper 2 verspannt. Da die Kraft an der Spannschulter 8 eingeleitet wird, wird beim Verschrauben der Spannmutter 7 ein Drehmoment auf den Düsenkörper 4 ausgeübt, was zu einer mechanischen Belastung der Spannstifte 12 führt. Um Schäden an den Spannstiften 12 und/oder dem Düsenkörper 4 auszuschließen und gleichzeitig den Düsenkörper 4 eindeutig hinsichtlich des Haltekörpers 2 zu positionieren, wird folgendes Verfahren angewandt: Bei der Montage des Düsenkörpers 4 am Haltekörper 2 kommt ein Montagewerkzeug 16 zur Anwendung, wie es in der Figur 1 dargestellt ist. Das Montagewerkzeug 16 weist eine zylindrische Aufnahme 17 auf, die den Schaft 6 des Düsenkörpers 4 aufnimmt, wobei jedoch nur mit geringem Spiel gegenüber der Innenwand der Aufnahme 17 verbleibt. Das Montagewerkzeug 16 wird über den Schaft 6 geschoben, bis das Montagewerkzeug 16 an der Spannfläche 13 des umlaufenden Absatzes 14 zur Anlage kommt. Über das Montagewerkzeug 16 wird nun eine axiale Vorspannkraft auf den Düsenkörper 4 ausgeübt, die den Düsenkörper 4 gegen den Haltekörper 2 in axiale Richtung drückt. Da die zylindrische Aufnahme 17 des Montagewerkzeugs 16 konkav nach innen gewölbt ist und die zylindrische Aufnahme 17 durch das Aufbringen der axialen Vorspannkraft elastisch gestaucht wird, wird die zylindrische Aufnahme 17 leicht nach innen verformt und klemmt dadurch den Schaft 6 des Düsenkörpers 4. Damit kann das Montagewerkzeug 16 sowohl über die Klemmung des Schafts 16 als auch über die Reibung an der Spannfläche 13 ein Drehmoment, das auf den Düsenkörper 4 wirkt, aufnehmen und kompensieren. Nachdem der Düsenkörper 4 mittels des Montagewerkzeugs 16 in dieser Weise fixiert ist und mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt, wird nunmehr die Düsenspannmutter 7 auf das Außengewinde 11 aufgeschraubt, bis die gewünschte Vorspannkraft des Düsenkörpers 4 gegenüber dem Haltekörper 2 erreicht ist. Anschließend wird das Montagewerkzeug 16 entfernt.
Durch das Einklemmen des Schafts 6 kann das Montagewerkzeug 16 sehr hohe Drehmomente auf den Düsenkörper 4 kompensieren. Die Düsenspannmutter 7 kann deshalb mit einem hohen Drehmoment auf den Haltekörper 2 geschraubt werden, so dass eine hohe axiale Anpresskraft des Düsenkörpers 4 am Haltekörper 2 erreicht werden kann, ohne dass die Position des Düsenkörpers 4 während der Montage gegenüber dem Haltekörper 2 verschoben wird und ohne eine mechanische Überlastung der Spannstifte 12 oder des Düsenkörpers 4 zu riskieren, die sonst im weiteren Betrieb des Kraftstoffinjektors aufgrund der hohen mechanischen und hydraulischen Belastungen nachgeben und zu einem Versagen des Kraftstoffinjektors führen könnten.
In Figur 2 ist in derselben Darstellung wie Figur 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 16 gezeigt, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen kann. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 1 ist die zylindrische Aufnahme 17 des Montagewerkzeugs 16 sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite konkav nach innen gewölbt. Dies verstärkt die Verformung des Montagewerkzeugs 16 während dem Aufbringen der axialen Vorspannkraft Fa, so dass eine nach innen gerichtete Spannkraft F, auf die Seiten des Montagewerkzeugs 16 wirkt und diesen nach innen verformt. Je dünner die Wände der zylindrischen Aufnahme 17 sind, desto leichter werden sich diese bei dem Aufbringen der axialen Vorspannkraft nach innen wölben und den Schaft 6 des Düsenkörpers 4 einklemmen. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass eine plastische Verformung des Montagewerkzeugs während der Montage des Kraftstoffinjektors ausgeschlossen ist.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 16 dargestellt, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen kann. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 ist hier zwischen der zylindrischen Aufnahme 17 des Montagewerkzeugs 16 und dem Schaft 6 ein zylindrisches Zwischenstück 19 angeordnet. Das Zwischenstück 19 ist als Hohlzylinder ausgeführt und überträgt durch seine Position zwischen dem Montagewerkzeug 16 und dem Schaft 6 die Klemmkraft zwischen dem Montagewerkzeug 6 und dem Düsenkörper 4. Das Zwischenstück 19 ist aus einem relativ weichen Material gefertigt, beispielsweise aus einem weichen Metall wie Kupfer oder auch aus einem Polymer. Aufgrund seiner Nachgiebigkeit überträgt das Zwischenstück 19 die Klemmkraft über einen großen Bereich des Schafts 6.
Um die Klemmkraft zu erhöhen, kann das Zwischenstück 19 auch an seiner Außenseite konisch geformt sein, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Aufgrund seiner konischen Form wird das Zwischenstück 19 bereits durch das Aufschieben des Montagewerkzeugs 16 über den Schaft 6 zwischen dem Montagewerkzeug 16 und dem Düsenkörper 4 eingeklemmt. Alternativ zu dieser Ausgestaltung kann auch die Innenseite des Montagewerkzeugs 16, also die Aufnahme 17, konisch ausgestaltet werden, um das Einklemmen des Zwischenstücks 19 beim Aufschieben über den Schaft 6 zu verstärken.
In Figur 5 ist ein weiteres Montagewerkzeug im Längsschnitt dargestellt, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen kann. Die zylindrische Aufnahme 17 des Montagewerkzeugs 16 ist hier durch zwei konzentrisch angeordnete Hohlzylinder gebildet, einen inneren Zylinder 21 und einen äußeren Zylinder 22, die fest miteinander verbunden sind. Dabei bestehen die beiden Zylinder 21, 22 aus Materialien mit einem unterschiedlichen Elastizitätsmodul, wobei der innere Zylinder 21 einen geringeren Elastizitätsmodul aufweist als der äußere Zylinder 22. Durch das unterschiedliche Verformungsverhalten wird die Einwärtsbewegung des zylindrischen Abschnitts 17 erleichtert und damit die Klemmkraft F, erhöht, so dass der Schaft 6 des Düsenkörpers 4 sicher eingeklemmt wird.
Das Montagewerkzeug 16 kann zur Erzeugung der notwendigen Flexibilität an seiner Außenseite auch mit Strukturen versehen werden, wie Nuten oder Rillen, die vorzugsweise in Längsrichtung des Montagewerkzeugs 16 verlaufen. Die Strukturen verringern die Festigkeit an der Außenseite und erhöhen die Verformbarkeit, was die Klemmkraft F, verstärkt. Das Montagewerkzeug 16 greift in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen an der Spannfläche 13 des umlaufenden Absatzes 14 an. Alternativ kann das Spannwerkzeug 16 auch an der Kuppe des Düsenkörpers 4 ansetzen, also am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 4 in dem Bereich, in dem auch die
Einspritzöffnungen 9 ausgebildet sind. Fehlt der umlaufende Absatz 14 am Düsenkörper 4 so ist es auch möglich, dass das Montagewerkzeug 16 direkt an der Spannschulter 8 angreift und dort die notwendige axiale Vorspannkraft aufbringt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Montage eines Kraftstoff! njektors (1), der einen Haltekörper (2) und einen Düsenkörper (4) umfasst, wobei die Außenseite des Düsenkörpers (4) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und einen im Durchmesser größeren Düsenbund (5) und einen im Durchmesser kleineren Schaft (6) aufweist, wobei am Übergang des Schafts (6) zum Düsenbund (5) eine Spannschulter (8) ausgebildet ist, und mit einer Düsenspannmutter (7), die mit einem Innengewinde (10) in ein Außengewinde (11) am Haltekörper (2) eingeschraubt werden kann, wobei sich die Düsenspannmutter (7) an der Spannschulter (8) abstützt, so dass der Düsenkörper (4) zumindest mittelbar gegen den Haltekörper (2) verspannt wird, gekennzeichnet durch
Bereitstellen eines Montagewerkzeugs (16) mit einer Aufnahme (17) für den Schaft (6) des Düsenkörpers (4),
Aufstecken des Montagewerkzeugs (16) über den Schaft (6) des Düsenkörpers (4), bis das Montagewerkzeug (16) an einer Spannfläche (13) des Düsenkörpers (4) zur Anlage kommt,
Aufbringen einer Vorspannkraft (Fa) auf den Düsenkörper (4) durch das Montagewerkzeug (16), so dass der Düsenkörper (4) zumindest mittelbar gegen den Haltekörper (2) gedrückt wird, wobei das Montagewerkzeug (16) den Schaft (6) des Düsenkörpers (4) klemmt,
Anschrauben der Düsenspannmutter (7), bis eine definierte Anpresskraft zwischen dem Düsenkörper (4) und dem Halterkörper (2) erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (4) durch das Montagewerkzeug (16) so geklemmt wird, dass das Montagewerkzeug (16) das durch die Düsenspannmutter (7) auf den Düsenkörper (4) übertragene Drehmoment aufnimmt, so dass sich der Düsenkörper (4) beim Verschrauben der Düsenspannmutter (7) bis zum Erreichen der definierten Anpresskraft gegenüber dem Haltekörper (2) nicht dreht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (16) an einer Spannfläche (13) am Düsenkörper (4) aufliegt, die an einem umlaufenden Absatz (14) am Schaft (6) des Düsenkörpers (4) ausgebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (16) so ausgebildet ist, dass es durch die Vorspannkraft (Fa) nach innen verformt wird und so den Schaft (6) des Düsenkörpers (4) klemmt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (17) des Montagewerkzeugs (16) hohlzylindrisch ausgebildet ist und an der Innenseite konkav nach innen gewölbt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (16) an seiner Außenseite konkav nach innen gewölbt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anpressen des Montagewerkzeugs (16) ein hohlzylindrisches Zwischenstück (19) zwischen den Schaft (6) des Düsenkörpers (4) und das Montagewerkzeug (16) eingebracht wird, wobei die Klemmkraft zwischen dem Montagewerkzeug (16) und dem Schaft (6) durch das Zwischenstück (19) übertragen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (19) an seiner Innenseite und/oder an seiner Außenseite konisch ausgebildet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das das Spannwerkzeug (16) an seiner Innenseite konisch geformt ist.
10. Spannwerkzeug zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche (1) bis (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Spannwerkzeug (16) eine hohlzylindrische Aufnahme (17) für den Schaft (6) eines Düsenkörpers (4) aufweist und die Wand der zylindrischen Aufnahme (17) so ausgebildet ist, dass sich die Innenwand der Aufnahme (17) beim Aufbringen einer Längskraft auf das Spannwerkzeug (16) nach innen verformt.
11. Spannwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Spannwerkzeugs (16) an der Außenseite Kerben, Nuten oder Rillen aufweist.
12. Spannwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Aufnahme (17) des Spannwerkzeugs (16) aus einem inneren Zylinder (21) und einem äußeren Zylinder (22) besteht, die fest miteinander verfügt sind, wobei der innere Zylinder (21) aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul besteht als der äußere Zylinder (22).
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