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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung
(Montage) eines derartigen Kraftstoffinjektors nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 10.
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Ein
derartiger Kraftstoffinjektor sowie ein derartiges Montageverfahren
sind beispielsweise aus der
DE 198 44 743 C1 bekannt. Diese Veröffentlichung
beschäftigt
sich im Besonderen mit der Gestaltung eines Kontaktzungenträgers, der
durch eine Verschweißung
direkt mit Kontaktstiften eines Piezoaktors verbunden wird und somit
eine Leitungsanordnung zur elektrischen Kontaktierung des Piezoaktors bereitstellt.
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Der
bekannte Kontaktzungenträger
ist zum unmittelbaren Anschweißen
lediglich für
Kraftstoffinjektoren geeignet, bei welchen sich die Kontakte des Piezoaktors
in Axialrichtung betrachtet bis hin in den Bereich der Kontaktbaugruppe
(z. B. Steckverbinder) erstrecken. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn der Piezoaktor innerhalb des Injektorgehäuses in
Axialrichtung betrachtet relativ nahe der Kontaktbaugruppe angeordnet
ist. Ungeeignet ist der bekannte Kontaktzungenträger jedoch zur elektrischen Kontaktierung
eines mit relativ kurzen Kontakten versehenen Piezoaktors, der in
Axialrichtung betrachtet in einem mehr oder weniger großen Abstand
zur Kontaktbaugruppe im Injektorgehäuse angeordnet ist. Dies ist
beispielsweise der Fall bei von der Anmelderin geplanten Kraftstoffinjektoren
der ”dritten
Generation”,
die sich von den herkömmlichen
Injektoren durch einen deutlich näher an der Einspritzdüse befindlichen
Piezoaktor unterscheiden. Der Piezoaktor der geplanten neuen Generation
von Injektoren soll dementsprechend ”von unten” in das Injektorgehäuse eingeschoben
werden. Da in beiden Systemen der elektrische Außenanschluss (Steckverbinder)
an dem oberen Ende des Injektors (dem Einspritzventil entgegengesetzt)
angeordnet ist, ergibt sich im geplanten Injektor eine vergleichsweise
lange Bohrung im Injektorkörper,
in der die Kontaktierung des Piezoaktors nach oben und anschließend nach
außen
zum Steckverbinder zu führen
ist.
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Gemäß eines
auf internen betrieblichen Kenntnissen der Anmelderin beruhenden
Stands der Technik ist vorgesehen, vergleichsweise kurze Kontakte
des Piezoaktors vor einem Einschieben des Piezoaktors in das Injektorgehäuse durch
Anschweißen
von Leitungsdrähten
in Axialrichtung zu verlängern.
Hierbei entsteht jedoch ein erheblicher Mehraufwand im Rahmen der
Fertigung des Kraftstoffinjektors. Erschwerend kommt hinzu, dass
die Piezoaktorkontakte vergleichsweise dünn (typischer Durchmesser:
0,6 bis 0,8 mm) und empfindlich sind.
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Aus
DE 100 39 218 A1 ist
eine piezoelektrische Aktuatoranordnung bekannt, die ein Aktuatorgehäuse mit
einer Gehäuseachse
und einer axial einen einenends offenen und axial andernends verschlossenen
Aufnahmeöffnung,
einen axial länglichen,
mit einem ersten Längsende
voraus durch das offene Ende der Aufnahmeöffnung in diese einführbaren
Hubkörper
aus piezoelektrischem Material, eine auf das piezoelektrische Material
aufgebrachte Elektrodenanordnung und elektrische Zuleitungsmittel
zur Spannungszufuhr zu der Elektrodenanordnung aufweist. Die Zuleitungsmittel
im Bereich des ersten Längsendes
des Hubkörpers
sind mit der Elektrodenanordnung kontaktiert, verlaufen von dort innerhalb
der Aufnahmeöffnung
längs des
Hubkörpers
zumindest bis annähernd
in den Bereich eines axial gegenüber
liegenden zweiten Längsendes
des Hubkörpers
und sind anschließend
durch einen Austrittskanal aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt.
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Aus
DE 102 05 909 B4 ist
ein Dichtungselement für
einen Piezoaktor eines Kraftstoffeinspritzventils bekannt. Das Dichtungselement
ist zum Aufstecken auf die Kopfplatte eines Piezoaktors vorgesehen,
wobei der Piezoaktor zum Einbau in einen Injektorkörper eines
Einspritzmotors vorgesehen ist, wobei es sich bei dem Dichtungselement
um ein einziges vollständig
aus Elastomer gefertigtes Bauteil handelt, wobei an einem ersten
Ende des Dichtungselements, mit dem das Dichtungselement in den
Injektorkörper
einsetzbar ist, mindestens ein umlaufender Dichtungswulst angeformt
ist, der eine Abdichtung zum Injektorkörper hin bewirkt. Das Dichtungslement
weist mindestens eine Durchführung
zur Aufnahme eines Kontaktstiftes auf, der sich in Längsrichtung
durch das Dichtungselement hindurch erstreckt, wobei die mindestens
ein Durchführung
mittels zweiter Dichtmittel zu dem Kontaktstift hin abgedichtet
ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Kontaktierung
eines Piezoaktors in einem Kraftstoffinjektor zu vereinfachen, wobei
die Kontaktierung insbesondere bei einem mehr oder weniger großen Abstand
zwischen Piezoaktor und Kontaktbaugruppe geeignet sein soll.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren
zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors nach Anspruch 10. Die
abhängigen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor
ist vorgesehen, dass die Leitungsanordnung von einem axial zwischen
der Kontaktbaugruppe und dem Piezoaktor eingefügten Verbindungsteil ausgebildet
ist und piezoaktorseitig Schweißlaschen
aufweist, die mit den Kontakten des Piezoaktors verschweißt sind.
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Die
elektrische Kontaktierung des Piezoaktors im Rahmen der Montage
des Kraftstoffinjektors ist damit erheblich vereinfacht. Insbesondere
können auch
vergleichsweise kurze Piezoaktorkontakte durch Zwischenfügung des
Verbindungsteils und Verschweißung
von Schweißlaschen
des Verbindungsteils mit den Piezoaktorkontakten in einfacher Weise
zur Kontaktbaugruppe hin kontaktiert werden.
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Darüber hinaus
ermöglicht
die Erfindung die Fertigung eines Kraftstoffinjektors, bei welcher
eine bereits im Injektorgehäuse
montierte, vorgefertigte Einheit aus Verbindungsteil und Piezoaktor
in sehr einfacher und zuverlässiger
Weise zur Kontaktbaugruppe hin kontaktiert werden kann.
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Diese
vereinfachte Montage ist insbesondere für Konstruktionen von Vorteil,
bei welchen im eingebauten Zustand des Piezoaktors ohne Zwischenfügung des
erfindungsgemäßen Verbindungsteils
die Piezoaktorkontakte vergleichsweise schwer zugänglich wären. Dies
kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn in Axialrichtung betrachtet
ein vergleichsweise großer
Abstand zwischen dem Piezoaktor und der Kontaktbaugruppe durch die
Leitungsanordnung zu überbrücken ist.
Das gemäß der Erfindung
hierfür vorgesehene
Verbindungsteil kann vorteilhaft an den Abstand der betreffenden
Injektorkonstruktion angepasst werden. Eine vorgefertigte Einheit
aus Verbindungsteil und Piezoaktor kann eine sowohl im Montageprozess
als auch im Betrieb des Injektors besonders robuste Einheit aus gebilden,
die z. B. bei einer vollautomatischen Montage von unten in das Injektorgehäuse eingeschoben
werden kann.
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Durch
die Verwendung von Schweißlaschen, die
mit den Piezoaktorkontakten verschweißt sind, ergibt sich eine große Zuverlässigkeit
der elektrischen Kontaktierung. Bislang bei der oben erwähnten Verlängerung
der Kontakte des Piezoaktors durch Anschweißen von Verlängerungsdrähten abhängig von
der Konstruktion notwendige Maßnahmen
zum Ausgleich von Längenänderungen
(z. B. thermisch bedingt) und/oder Maßnahmen zur Zug- und Druckentlastung
der Schweißnähte können vorteilhaft
in die Konstruktion des Verbindungsteils einbezogen werden. Zunächst liefert
die in der Praxis ohnehin vorhandene axiale Länge der Schweißlaschen
bereits einen Toleranzausgleich hinsichtlich der Länge der
vom Piezoaktor abstehenden Kontakte. Des weiteren ergibt sich bei
der Erfindung der Vorteil, dass das Material sowie der konkrete
Verlauf der Leitungsanordnung (Leitungsdrähte) sehr frei gewählt werden
können.
Damit können
beispielsweise thermisch bedingte Längenänderungen minimiert werden
(insbesondere durch entsprechende Materialauswahl) und/oder in ihren
Auswirkungen besser gehandhabt werden (insbesondere durch entsprechende
Wahl des Verlaufs der Leitungsanordnung innerhalb des Verbindungsteils).
Schließlich
sind das Material und die Gestaltung (z. B. gegenseitiger Abstand
und Durchmesser) der seitens der Kontaktbaugruppe befindlichen Enden
der Leitungsdrähte
unabhängig
von der Gestaltung der Piezoaktorkontakte und somit an die Kontaktbaugruppe
anpassbar.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Injektorgehäuse hülsenförmig ist und im Bereich des
Verbindungsteils eine ringförmig
geschlossene, axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand aufweist, welche
das mit einer axial sich erstreckenden Umfangsfläche ausgebildete Verbindungsteil
mit geringfügigem
Spiel umschließt. Durch
diese konstruktive Anpassung des Verbindungsteils an die Gehäuseinnenwand
ergibt sich eine einfache Einschiebbarkeit des Verbindungsteils und
gleichzeitig eine gewisse Führung
des Verbindungsteils beim Einschieben. Die im Bereich des Verbindungsteils
vorgesehene Gehäuseinnenwand
sowie die davon geführte
Umfangsfläche
des Verbindungsteils können
beispielsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Es
sind jedoch auch andere Querschnittsformen dieser einander zugewandten
Flächen
denkbar, solange die Gestaltung es ermöglicht, dass das Verbindungsteil
in Axialrichtung in diesen Gehäuseabschnitt
eingeschoben werden kann. In dieser Hinsicht sind auch konische
Flächen prinzipiell
denkbar.
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Es
ist von Vorteil, Maßnahmen
zur Verdrehsicherung betreffend das in das Injektorgehäuse einzufügende Verbindungsteil
vorzusehen. Beispielsweise können
dann automatisierte Montageschritte vereinfacht werden. Hierbei
ist insbesondere an die durch eine Verdrehsicherung gut definierte
Lage der Leitungsenden am oberen Ende des Verbindungsteils (zur
Kontaktbaugruppe hin) zu denken. Die dort erfolgende elektrische
Weiterverbindung kann dann ohne Probleme hinsichtlich der Winkelstellung
des Verbindungsteils automatisiert erfolgen.
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In
einer Ausführungsform
ist daher vorgesehen, dass die axial sich erstreckende Gehäuseinnenwand
wenigstens eine radiale Einbuchtung und/oder Ausbuchtung aufweist,
die verdrehsichernd im Eingriff mit einer korrespondierenden Ausbuchtung
bzw. Einbuchtung der axial sich erstreckenden Umfangsfläche des
Verbindungsteils steht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein,
dass eine dem Piezoaktor zugewandte Stirnfläche des Verbindungsteils wenigstens
eine axiale Erhaben heit und/oder Aussparung aufweist, die verdrehsichernd
im Eingriff mit einer korrespondierenden Aussparung bzw. Erhabenheit
einer dem Verbindungsteil zugewandten Stirnfläche des Piezoaktors steht,
die z. B. von einer auf die Piezokeramik aufgesetzten Kopfanordnung ausgebildet
wird.
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Bevorzugt
weist der Piezoaktor an seinem dem Verbindungsteil zugewandten Ende
eine so genannte Kopfplatte auf, die mit axialen Durchführungen
versehen ist, so dass in Axialrichtung abstehende Kontakte des Piezoaktors
durch diese Durchführungen
durchtreten können.
Eine solche an sich bekannte Kopfplatte kann im Rahmen der Erfindung wenigstens
eine der oben erwähnten
axialen Aussparungen bzw. Erhabenheiten aufweisen, um eine Verdrehsicherung
für das
Verbindungsteil bezüglich des
Piezoaktors vorzusehen.
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Eine
einfache Herstellung des Verbindungsteils ergibt sich beispielsweise
dann, wenn dieses als Kunststoffformteil ausgebildet ist, wobei
zur Realisierung der Leitungsanordnung zwischen den beiden axialen
Seiten des Verbindungsteils sich erstreckende Leitungen und/oder
die Schweißlaschen
in einfacher Weise im Kunststoffmaterial eingeformt sein können. Beispielsweise
können
Leitungsdrähte
in das Kunststoffmaterial eingeformt werden, die mit den Schweißlaschen
z. B. durch eine Verschweißung,
ein Krimpen, etc. mechanisch und elektrisch verbunden sind. Die
Verbindung zwischen den Leitungsdrähten und den Schweißlaschen
wird hierbei bevorzugt bereits vor dem Einformprozess hergestellt.
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Bevorzugt
erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den Schweißlaschen
des Verbindungsteils und den Kontakten des Piezoaktors durch Aufsetzen des
Verbindungsteils auf eine vorgefertigte Piezoaktoreinheit und nachfolgende
Verschwei ßung.
Hierzu ist es zweckmäßig, wenn
die Kontakte des Piezoaktors als axial vom Piezoaktor abstehende
Kontakte, insbesondere als Kontaktstifte ausgebildet sind, welche
beim Aufsetzen des Verbindungsteils zur Anlage mit den Schweißlaschen
kommen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist das Verbindungsteil in seinem Umfangsbereich seitliche Aussparungen
auf, in welchen die Schweißlaschen
angeordnet sind und welche einen Zugang zur Verschweißung der
Schweißlaschen mit
den Kontakten des Piezoaktors erlauben. An solchen Aussparungen
kann beispielsweise ein Schweißwerkzeug
eingreifen, um das betreffende Paar von Schweißlasche und Piezoaktorkontakt
gegeneinander zu belasten und miteinander zu verschweißen. Wenngleich
die Schweißlaschen
und somit die hierfür
vorgesehenen seitlichen Aussparungen sich auf gleicher axialer Höhe (und
in Umfangsrichtung des Verbindungsteils voneinander beabstandet)
befinden können,
so ist in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die mit den Schweißlaschen versehenen, piezoaktorseitigen
Enden der Leitungen des Verbindungsteils in Axialrichtung zueinander
versetzt angeordnet sind. Dies besitzt den Vorteil, dass für jede Schweißlasche
bzw. jede eine Schweißlasche
enthaltende Aussparung mehr Platz in dem Verbindungsteil zur Verfügung steht.
Dies vereinfacht wiederum den Verschweißprozess.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Verbindungsteil piezoaktorseitig eine im Wesentlichen
ebene Stirnfläche
auf, von welcher ausgehend Zuführöffnungen
in das Innere des Verbindungsteils bis hin zu den Schweißlaschen
(bzw. Aussparungen) verlaufen, so dass die Piezoaktorkontakte beim
Aufsetzen des Verbindungsteil auf den Piezoaktor durch diese Öffnungen
hindurchtreten und mit ihren Enden im Bereich der Schweißlaschen
zur Anlage kommen können.
Hierbei ist es weiter bevorzugt, dass diese Zuführöffnungen sich im Verlauf von
der piezoaktorseitigen Stirnfläche
zu den Schweißlaschen
verjüngen.
Diese Maßnahme
schafft einen Toleranzausgleich bezüglich der relativen Anordnung
der Zuführöffnungen
und der Piezoaktorkontakte und lässt
sich auch dazu nutzen, die Anordnung der Schweißlaschen abweichend von der
Anordnung der Piezoaktorkontakte vorzusehen.
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Die
Schweißlaschen
können
beispielsweise im Wesentlichen in Axialrichtung sich erstreckende Kontaktflächen aufweisen,
die bei der Montage des Verbindungsteils gegen die Umfangsflächen der
beispielsweise als axial abstehende Stifte ausgebildeten Kontakte
des Piezoaktors laufen. Die anliegenden Piezoaktorkontakte können sodann
beispielsweise durch eine Widerstandsschweißung mit den Schweißlaschen
verbunden werden.
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Für eine weitere
Vereinfachung der Injektormontage ist es von Vorteil, wenn das Verbindungsteil an
seiner der später
der Kontaktbaugruppe zugewandten Seite bereits mit einem Dichtelement
versehen ist, welches die auf dieser Seite aus dem Verbindungsteil
ragenden Leitungsdrahtenden abdichtet und elektrisch isoliert.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1 ist
eine Seitenansicht eines Paars von Leitungsdrähten mit aufgekrimpten Schweißlaschen,
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2 ist
eine Seitenansicht eines Verbindungsteils, in welchem die Leitungsanordnung
von 1 eingeformt wurde, und
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3 ist
eine schematische Seitenansicht eines Kraftstoffinjektors mit einem
Piezoaktor, der unter Verwendung des Verbindungsteils von 2 zur elektrischen
Kontaktierung des Piezoaktors montiert wurde.
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3 veranschaulicht
den prinzipiellen Aufbau eines piezobetätigten Kraftstoffinjektors 1 für eine Brennkraftmaschine.
Bei dem dargestellten Kraftstoffinjektor 1 handelt es sich
um einen Dieselinjektor zur Verwendung in einem Speichereinspritzsystem
(”common
rail”)
für die
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Der
Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein an einem unteren Ende
eines in einer Axialrichtung A langgestreckten Injektorgehäuses 10 angeordnetes
Kraftstoffeinspritzventil 12, einen in einem mittleren
Bereich des Injektorgehäuses 10 angeordneten
Piezoaktor 14 zur Betätigung
des Kraftstoffeinspritzventils 12 und eine an einem oberen
Ende des Injektorgehäuses 10 angeordnete
Kontaktbaugruppe 16 zum elektrischen Anschluss des Kraftstoffinjektors 1 über einen
Steckverbinder 18 an eine Einspritzsteuereinheit. Das lediglich
mit seiner Kontur dargestellte Injektorgehäuse 10 ist in an sich
bekannter Weise mehrteilig aufgebaut und insgesamt hülsenartig.
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In
an sich bekannter Weise sind am oberen Ende des Injektorgehäuses
10 Anschlüsse für eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhr
aus einem Kraftstoff-Druckspeicher sowie eine Kraftstoffabfuhr (Leckageleitung)
vorgesehen. In der schematischen
1 ist von
diesen Anschlüssen
lediglich der Hochdruckanschluss
20 dargestellt. Letztere
Komponenten sind jedoch für
das Verständnis
der Erfindung nicht wesentlich. Dasselbe gilt für Details des Piezoaktors
14,
dessen Wirkverbindung zum Einspritzventil
12 sowie die
konkrete Gestaltung dieses Einspritzventils
12. Möglichkeiten
zur Gestaltung des Piezoaktors
14 sowie des damit in Wirkverbindung
stehenden Kraftstoffeinspritzventils
12 (z. B. hydraulisches Servoventil)
sind dem Fachmann wohlbekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Lediglich beispielhaft sei im Hinblick auf die Gestaltung des Kraftstoffinjektors
insgesamt auf die
DE
199 56 256 B4 und die
DE 100 07 175 A1 verwiesen. Im Hinblick auf
die Gestaltung eines bei dem Kraftstoffinjektor
1 einsetzbaren
Piezoaktors sei lediglich beispielhaft verwiesen auf die
DE 196 46 676 C1 ,
die
DE 198 44 742
C1 und die
DE
101 49 746 C1 .
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Für die vorliegende
Erfindung wesentlich ist die Realisierung der elektrischen Kontaktierung
des Piezoaktors 14, d. h. die Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen Kontakten 15 des Piezoaktors 14 und
der im axialen Abstand dazu angeordneten Kontaktbaugruppe 16.
Diese elektrische Kontaktierung des Piezoaktors 14 erfolgt über eine
axial zwischen der Kontaktbaugruppe 16 und dem Piezoaktor 14 sich
erstreckende Leitungsanordnung, die bei dem Kraftstoffinjektor 1 von
einem axial zwischen der Kontaktbaugruppe 16 und dem Piezoaktor 14 eingefügten Verbindungsteil 24 ausgebildet
ist. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem
Verbindungsteil 24 und dem Piezoaktor 14 wird dieses
Verbindungsteil 24 zunächst
auf dem Piezoaktor 14 angeordnet, dann durch eine Verschweißung mit
den Piezoaktorkontakten 15 verbunden, und schließlich bei
der Montage des Kraftstoffinjektors 1 von un ten in eine
zentrale Bohrung des Injektorgehäuses 10 eingeschoben.
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Die
Fertigung des Verbindungsteils 24 sei nachfolgend mit Bezug
auf die 1 und 2 erläutert.
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1 zeigt
die zur Ausbildung der elektrischen Leitungsanordnung verwendeten
elektrisch leitenden Drähte 28 aus
einem Material hoher Steifigkeit (z. B. CuSn6F64). Die Drähte 28 sind
unterschiedlich lang und besitzen einen Durchmesser von etwa 0,8
mm. Die Leitungsdrähte 28 werden
zunächst
an einem Ende mit ebenfalls elektrisch leitenden Schweißlaschen 30 versehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Schweißlaschen 30 aufgekrimpt.
Unterschiedliche Werkstoffe und/oder Oberflächenbeschichtungen der Drähte 28 und
der Schweißlaschen 30 ermöglichen
optimale Werkstoffpaarungen für
die weiter unten noch beschriebenen Weiterkontaktierungen. Durch
eine Umspritzung dieser Bauteile entsteht das in 2 dargestellte
Verbindungsteil 24.
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2 zeigt
das insgesamt etwa zylindrische Verbindungsteil 24. Es
ist als Kunststoffformteil umfassend einen Verbindungshülsenkorpus 26 aus Kunststoff
mit den darin eingeformten Leitungsdrähten 28 und mechanisch
und elektrisch damit verbundenen Schweißlaschen 30 ausgebildet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich das Paar von Leitungsdrähten 28 mit einheitlichem
Querschnitt parallel zueinander in Axialrichtung A. Abweichend von
diesem Beispiel ist es jedoch denkbar, dass z. B. in Anpassung an
den weiteren Kontaktierungsverlauf im Bereich der Kontaktbaugruppe 16 die
am oberen Ende austretenden Enden der Leitungsdrähte 28 einen im Verlauf
sich ändernden
Querschnitt und/oder gegen seitigen Abstand besitzen. Auch kann der
Verlauf der Leitungsdrähte 28 abweichend
von dem dargestellten Beispiel Krümmungen und/oder Knicke aufweisen,
um eine besonders wirksame Zug/Druck-Entlastung zu realisieren.
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Die
am oberen Ende des Verbindungsteils
24 austretenden Leitungsdrahtenden
können
beispielsweise im Bereich der Kontaktbaugruppe verschweißt werden,
z. B. unter Verwendung eines Kontaktzungenträgers, wie in der eingangs erwähnten
DE 198 44 743 C1 beschrieben.
Ein solcher Schweißvorgang im
Rahmen der Montage des Kraftstoffinjektors kann sehr bequem durchgeführt werden,
insbesondere ohne eine durch das Injektorgehäuse bedingte Platzknappheit.
Das Verbindungsteil
24 besitzt dann gewissermaßen die
Funktion einer ”Verlängerung” der Kontakte
des Piezoaktors nach oben hin. Alternativ können die am oberen Ende des
Verbindungsteils
24 austretenden Leitungsdrahtenden über eine
Steckverbindung an der Kontaktbaugruppe
16 kontaktiert werden.
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Ganz
allgemein erweist sich eine besonders robuste Ausführung der
Leitungsdrähte 28 als
besonders vorteilhaft, bei welcher die Leitungsdrahtenden oder die
Leitungsdrähte 28 insgesamt
z. B. einen im Vergleich zu den Piezoaktorkontakten 15 vergrößerten Querschnitt
aufweisen können
und/oder aus einem Material mit höherer mechanischer Belastbarkeit
ausgebildet sein können.
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Mit
den eingeformten Leitungsdrähten 28 verbunden
ist jeweils eine der Schweißlaschen 30. Jede
Schweißlasche 30 ist
im Wesentlichen von einem flachen, in Axialrichtung A langgestreckten
Metallplättchen
gebildet, welches nach einem Aufsetzen des Verbindungsteils 24 auf
den Piezoaktor 14 zur Anlage mit einem der beiden Piezoaktor-Kontaktstifte 15 kommt und
mit diesem verschweißt
wird. Beim Aufsetzen des Verbindungsteils 24 auf den Piezoaktor 14 laufen
die Piezoaktorkontakte 15 in Zuführöffnungen 32 ein, die
sich von einer unteren Stirnfläche 34 des
Verbindungsteils 24 bis hin zu seitlichen Aussparungen 36 des
Verbindungshülsenkorpus
erstrecken. Die Aussparungen 36 mit den darin befindlichen
Schweißlaschen 30 sind
in Axialrichtung A zueinander versetzt angeordnet.
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Ein
trichterartig nach oben sich verjüngender Querschnitt der Zuführöffnungen 32 sorgt
hierbei für eine
einfache Einführbarkeit
der Piezoaktorkontakte 15 und gleichzeitig eine genaue
Positionierung der oberen Enden der eingeführten Piezoaktorkontakte 15 zur
Anlage an den Schweißlaschen 30.
Falls die von dem Piezoaktor 14 abstehenden Kontakte 15 ein Stück weit
isoliert sind, so kann in diesem trichterförmigen Bereich ein Übergang
von isolierten zu nicht isolierten Abschnitten der Piezoaktorkontakte
vorgesehen sein. Auf Grund der elektrisch isolierenden Eigenschaft
des Verbindungshülsenkorpus 26 ist
eine Längentoleranz
des isolierten Kontaktabschnitts ohne die Gefahr eines elektrischen
Kurzschlusses tolerierbar. Korrespondierend zur Anordnung der Zuführöffnungen 32 kann
eine an der oberen Stirnfläche des
Piezoaktors 14 aufgesetzte Kopfplatte mit axialen Öffnungen
bzw. Durchführungen
zum Durchtritt der in Axialrichtung abstehenden Kontaktstifte des Piezoaktors 14 versehen
sein.
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Der
axiale Versatz der Schweißlaschen 30 bzw.
der zugehörigen
Aussparungen 36 wie dargestellt gestattet es, die Schweißlaschen 30 bzw.
die zum Zugang eines Schweißwerkzeugs
vorteilhaften Aussparungen 36 vergleichsweise groß vorzusehen. Hier
können
z. B. Widerstandsschweißelektroden ”eintauchen”. Durch
die Länge
der freien Schweißlaschen 30 und
durch die Länge
der Aussparungen 36 ist eine Längentoleranz der von unten
zu zuführenden Piezoaktorkontaktstifte
ausgleichbar. Anders ausgedrückt
minimieren die axial zueinander versetzten Schweißverbindungen
den erforderlichen Bauraum beim Einbau in das hülsenförmige Injektorgehäuse 10.
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In 2 sind
ferner zwei Positionierstifte 38 zu erkennen, die an der
unteren Stirnfläche 34 des Verbindungsteils 24 in
Axialrichtung A nach unten abstehend, einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors 1 (3)
stehen die Positionierstifte 38 im Eingriff mit korrespondierend
an der Oberseite des Piezoaktors 14 vorgesehenen Positionierstiftaufnahmen.
Derartige Aussparungen (oder auch Erhabenheiten zum Eingriff in
korrespondierende Aussparungen des Verbindungsteils 24)
können
in einfacher Weise an der nach oben gewandten Stirnseite einer Piezoaktor-Kopfplatte
ausgebildet sein, die an dieser Stelle des Piezoaktors 14 üblicherweise
ohnehin vorhanden ist. Es ergibt sich eine Verdrehsicherung für das Verbindungsteil 24 bezüglich des
Piezoaktors 14, die bei der Herstellung des Verbunds aus
dem Verbindungsteil 24 und dem Piezoaktor 14 hilfreich
ist.
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Schließlich ist
in
2 ein vormontiertes Dichtelement
40 gestrichelt
eingezeichnet, welches mit Durchtrittsöffnungen zum Durchtritt der
oberen Enden der Leitungsdrähte
28 versehen
ist und diese Leitungsdrähte
28,
nach Einbau des Verbindungsteils
24, gegenüber dem
Injektorgehäuse
10 abdichtet.
Diese Abdichtung verhindert das Eindringen von ”schädlichen Medien” (Kraftstoff, Öl etc.)
aus der Installationsumgebung des Injektors
10 in den Aktorraum
hinein. Derartige Dichtelemente sind in vielfältiger Weise an sich bekannt.
Lediglich beispielhaft sei diesbezüglich auf das in der
WO 03/069152 A1 beschriebene
Dichtungselement verwiesen.
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Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei welchem das Verbindungsteil 24 eine etwa zylindrische
Umfangs- bzw. Mantelfläche
besitzt, deren Durchmesser geringfügig kleiner bemessen ist als
der Durchmesser der in diesem Abschnitt des Injektorgehäuses 10 ebenfalls
etwa zylindrischen Gehäuseinnenwand
(nicht dargestellt), könnten
die Umfangsfläche
des Verbindungsteils 24 sowie korrespondierend hierzu die
Gehäuseinnenwand des
Injektorgehäuses 10 derart
gestaltet werden, dass die gewünschte
Drehstellung des Verbindungsteils 24 (samt Piezoaktor 14)
bereits beim Einschieben in den entsprechenden Gehäuseabschnitt
sichergestellt wird. Auch diese Maßnahme vereinfacht die Montage
des Kraftstoffinjektors 1 und kann beispielsweise durch
wenigstens eine radiale Ausbuchtung der Gehäuseinnenwand realisiert werden,
welche in eine korrespondierende Einbuchtung einer axial sich erstreckenden
Umfangsfläche
des Verbindungsteils 24 eingreift.
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Bei
der Montage des Kraftstoffinjektors 1 wird nach Verbindung
des Piezoaktors 14 mit dem Verbindungsteil 24 (Verschweißung der
Schweißlaschen 30 mit
den Piezoaktorkontakten 15) der somit gebildete Verbund
von unten in einen oberen Abschnitt des (mehrteiligen) hülsenförmigen Injektorgehäuses 10 eingeschoben.
Anschließend
wird die als Kontaktzungenträger
ausgebildete Kontaktbaugruppe 16 am oberen Ende des Kraftstoffinjektors
von oben montiert und elektrisch mit den oberen Enden der Leitungsdrähte 28 verbunden
(z. B. verschweißt). Schließlich wird
der obere Endbereich des Injektorgehäuses 10 noch mit einer
Umhüllung
versehen (z. B. finale Kunststoffumspritzung).
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Zusammenfassend
wird während
der (Vor-)Montage einer Piezoaktoreinheit 14 auf der Stirnseite
dieser Einheit ein ”Zwi schenkontaktierelement” in Form
des Verbindungsteils 24 aufgesteckt, welches aus elektrisch
leitenden Stiften bzw. Drähten 28 hoher
mechanischer Festigkeit und daran angebrachten Schweißlaschen 30 gebildet
wird, die in einem Spritzgussverfahren in einem Verbindungshülsenkorpus 26 eingeformt
wurden. Die somit mit Kunststoff umspritzte Leitungsanordnung stellt
eine Baugruppe bereit, die alle Erfordernisse für eine prozesssichere, automatisierte
Montage erfüllt.
Positionsabweichungen der Piezoaktorkontakte 15 werden durch
Einführschrägen der
Zuführöffnungen 32 am unteren
Ende des Verbindungshülsenkorpus 26 ausgeglichen
oder zumindest in ihrer Wirkung entschärft. Längentoleranzen der Piezoaktorkontakte 15 werden durch
die Länge
der Schweißlaschen 30 ausgeglichen.
Wenn der Verbindungshülsenkorpus 26 aus elektrisch
gut isolierendem Material gefertigt wird, so ergibt sich des weiteren
eine zuverlässige
elektrische Isolation der Piezoaktorkontakte 15 (gegeneinander und
bezüglich
des Injektorgehäuses 10).
Die elektrische Isolation der Piezoaktorkontakte 15 im
Bereich einer Kopfplatte kann in an sich bekannter Weise ausgeführt sein,
etwa durch Isolationshülsen,
welche in Durchtrittsöffnungen
der Kopfplatte eingesetzt sind. Der axiale Versatz der Schweißlaschen 30 ermöglicht eine
besonders robuste Ausführung
des Kunststoffkörpers 26 bei
ausreichender Größe der Freisparungen 36 zum
Einführen
eines Schweißwerkzeugs
(z. B. einer Schweißelektrodenzange). Das
bei der beschriebenen Ausführungsform
vorgesehene Dichtungselement 40 an der Oberseite des Verbindungsteils 24 kann
vorteilhaft bereits vormontiert auf dem Verbindungsteil 24 vorgesehen
sein. Daraus ergibt sich ein geringerer Montageaufwand und somit
eine Kosteneinsparung bei der Fertigung des Kraftstoffinjektors.
Durch eine geeignete Werkstoffanpassung von Leitungsdrähten 28 und Schweißlaschen 30 jeweils
getrennt an die anzubindenden Gegenstücke, nämlich einerseits z. B. als Schweißlaschen
ausge bildete Kontaktteile der Kontaktbaugruppe 16 und andererseits
Piezoaktorkontaktstifte, ist ein optimiertes Schweißresultat
möglich. Durch
eine Vormontage des Verbindungsteils 24 mit dem Piezoaktor 14 außerhalb
des Injektorkörpers (Injektorgehäuse 10)
lässt sich
eine weitgehend robuste, insbesondere biegesteife Einheit 24, 14 zur Einführung in
den Injektorkörper
schaffen, die dann automatisiert mit der Kontaktbaugruppe 16 verbunden
werden kann. Das beschriebene Kontaktierkonzept lässt sich
insbesondere an bauraumspezifische Anforderungen für die von
der Anmelderin geplante ”dritte
Generation” von
Injektoren anpassen.