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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu Befestigung eines Kraftstoffeinspritzventils
mit einem langgestreckten, allgemein zylindrischen Ventilgehäuse
in einer Ausnehmung eines Zylinderkopfgehäuses einer Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kraftstoffeinspritzventile,
die auch als Injektoren oder Einspritzdüsen bezeichnet
werden, dienen zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum von
Zylindern einer Brennkraftmaschine und werden gewöhnlich
in Aufnahmebohrungen eines Zylinderkopfgehäuses der Brennkraftmaschine
eingesetzt, wo sie jeweils von einer Befestigungsvorrichtung festgehalten
werden.
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Eine
zur Befestigung von zwei Kraftstoffeinspritzventilen oder Injektoren
dienende Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist
aus der
DE 10
2005 009 118 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfasst
ein als Niederhalter ausgebildetes Befestigungselement, das mit
zwei Aufnahmen für Kraftstoff-Anschlussstutzen der Ventilgehäuse der
beiden Einspritzventile versehen und zwischen den Einspritzventilen
mit einer Befestigungsschraube am Zylinderkopf festgeschraubt ist.
Zum Toleranzausgleich ist ein Tellerfederpaket zwischen der Befestigungsschraube
und dem Niederhalter angeordnet.
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Weiter
offenbart die
DE 100
27 669 A1 Befestigungsmittel zur Befestigung eines Kraftstoffeinspritzventils
an einem Zylinderkopfgehäuse, umfassend einen Niederhalter,
der ein langgestrecktes, allgemein zylindrisches Ventilgehäuse
des Kraftstoffeinspritzventil teilweise umgreift und das Ventilgehäuse
nach dem Festschrauben am Zylinderkopfgehäuse unter Vorspannung
in die Ausnehmung drückt.
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In
beiden Fällen wird die vom Befestigungselement bzw. vom
Niederhalter auf das Kraftstoffeinspritzventil ausgeübte
Anpresskraft in Bezug zur Längsmittelachse des langgestreckten
Ventilgehäuses einseitig in das Kraftstoffeinspritzventil
eingeleitet, was unter ungünstigen Umständen zu
einem Verkanten des Ventilgehäuses in der Ausnehmung führen
kann.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache
und platzsparende Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten
Art bereitzustellen, die sich mit einem geringen Gewicht herstellen
lässt und eine zur Längsmittelachse des Ventil gehäuses
des Kraftstoffeinspritzventils symmetrische Einleitung der Anpresskraft
in das Ventilgehäuse gestattet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Feder das Ventilgehäuse des Kraftstoffeinspritzventils
umgibt, wodurch eine einseitige Einleitung der Federkraft in das
Ventilgehäuse vermieden werden kann.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Feder
zwischen dem als Deckel über der Ausnehmung angebrachten
Befestigungselement und einem zur Einleitung der Anpresskraft in
das Ventilgehäuse dienenden Widerlagerelement angeordnet
ist.
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Zur
Montage der Befestigungsvorrichtung werden vorzugsweise das mit
einer Durchgangsöffnung für das langgestreckte,
allgemein zylindrische Ventilgehäuse versehene Befestigungselement
und die mindestens eine mit einer Durchtrittsöffnung für das
Ventilgehäuse versehene Feder, vorzugsweise ein Paket aus
mehreren Tellerfedern, in axialer Richtung des Ventilgehäuses
auf dieses aufgeschoben, bevor das Widerlagerelement an einer Querschnittsverengung
des Ventilgehäuses in seitlicher Richtung auf dieses aufgeschoben
wird.
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Wenn
die Feder beim Festschrauben des Befestigungselements am Zylinderkopfgehäuse
gespannt bzw. zusammengedrückt wird, kann auf diese Weise
die von der Feder um die Längsmittelachse des Ventilgehäuses
herum gleichmäßig auf das Widerlagerelement aufgebrachte
Federkraft als eine zur Längsmittelachse des Ventilgehäuses
symmetrische Vorspann- oder Anpresskraft in das Ventilgehäuse eingeleitet
werden.
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Die
Querschnittsverengung des Ventilgehäuses weist bevorzugt
zwei entgegengesetzte parallele Abflachungen auf, unterhalb von
denen sich das Widerlagerelement nach der Montage des Kraftstoffeinspritzventils
auf Schultern des Ventilgehäuses symmetrisch zur Längsmittelachse
des Ventilgehäuses abstützt. Das Widerlagerelement
weist vorzugsweise eine nach einer Seite hin offene, von zwei parallelen Randabschnitten
begrenzte Aussparung auf, deren Abmessungen so gewählt
sind, dass sich das Widerlagerelement im Bereich der Querschnittsverengung des
Ventilgehäuses von der Seite her in einer zu den Abflachungen
bzw. Randabschnitten parallelen Richtung auf das Ventilgehäuse
aufschieben lässt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das
Befestigungselement als Deckel ausgebildet ist, der die zur Aufnahme
des Kraftstoffeinspritzventils dienende Ausnehmung im Zylinderkopfgehäuse
nach oben hin dicht verschließt. Zu diesem Zweck weist
das Befestigungselement zweckmäßig eine ebene
Anlagefläche zur Anlage am Zylinderkopfgehäuse
und mindestens zwei Schraubenbohrungen für den Hindurchtritt
von Befestigungsschrauben auf, die zum Festziehen des Deckels am
Zylinderkopfgehäuse unter gleichzeitigem Zusammenpressen
der mindestens einen Feder dienen.
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Zur
Gewichtseinsparung kann das Befestigungselement bzw. der Deckel
vorteilhaft aus Leichtmetall oder sogar aus Kunststoff bestehen,
in welchen Fällen zwischen dem Befestigungselement und der
mindestens einen Feder zweckmäßig eine dünne Stahlscheibe
angeordnet ist.
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Zur
Abdichtung der Ausnehmung im Zylinderkopfgehäuse sind bevorzugt
zwischen dem Befestigungselement bzw. dem Deckel einerseits und dem
Ventilgehäuse des Kraftstoffeinspritzventils bzw. dem Zylinderkopfgehäuse
andererseits Dichtungen, vorzugsweise Ringdichtungen vorgesehen.
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Um
die Bauhöhe der mindestens einen Feder gering zu halten,
umfasst diese vorzugsweise ein Tellerfederpaket, das einen Abschnitt
des Ventilgehäuses unterhalb des Befestigungselements umgibt und
für einen Toleranzausgleich sorgt.
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Um
zu verhindern, dass sich das Kraftstoffeirispritzventil in der Ausnehmung
des Zylinderkopfgehäuses um die Längsmittelachse
des langgestreckten, allgemein zylindrischen Ventilgehäuses
verdrehen kann, ist zwischen dem Befestigungselement und dem Widerlagerelement
zweckmäßig eine Verdrehsicherung angeordnet, die
ein Verdrehen des Widerlagerelements in Bezug zu dem mit dem Zylinderkopfgehäuse
verschraubten Befestigungselement und damit auch ein Verdrehen des
formschlüssig und drehfest mit dem Widerlagerelement im
Eingriff stehenden Ventilgehäuses verhindert. Die Verdrehsicherung
kann vorteilhaft ein axial über das Befestigungselement überstehender
Vorsprung sein, der in eine komplementäre Ausnehmung im
Widerlagerelement eingreift.
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Um
für eine gleichmäßige Auflage der mindestens
einen Feder auf dem Widerlagerelement zu sorgen, ist zwischen der
Feder und dem Widerlagerelement vorteilhaft noch ein Auflagering
angeordnet, der zweckmäßig vor der Montage des
Kraftstoffeinspritzventils am Zylinderkopfgehäuse ebenso
wie das Befestigungselement und die Feder in axialer Richtung des
Ventilgehäuses auf dieses aufgeschoben wird und zu diesem
Zweck vorteilhaft eine mittige zylindrische Durchtrittsöffnung
für das Ventilgehäuse aufweist.
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Um
sicherzustellen, dass sich das Widerlagerelement nach der Montage
des Kraftstoffeinspritzventils nicht mehr in seitlicher Richtung
verschieben kann, und um das Widerlagerelement und den Auflagering
in Bezug zur Längsmittelachse des Ventilgehäuses
zu zentrieren, weist die mittige zylindrische Durchtrittsöffnung
des Auflagerings zweckmäßig einen größeren
Durchmesser als das Ventilgehäuse auf, so dass sie bei
der Montage des Kraftstoffeinspritzventils mindestens einen über
die Oberseite des Widerlagerelements überstehenden Zentrier- oder
Haltevorsprung formschlüssig aufnehmen kann, der nach der
Montage durch die Anpresskraft der Feder in der Durchtrittsöffnung
festgehalten wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
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1:
eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Kraftstoffeinspritzventils
einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Befestigung des
Kraftstoffeinspritzventils an einem Zylinderkopfgehäuse
der Brennkraftmaschine;
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2:
eine perspektivische Ansicht eines Widerlagerelements der Befestigungsvorrichtung.
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Das
in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 einer
Brennkraftmaschine dient dazu, Kraftstoff direkt in einen Brennraum
eines Zylinders der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 besitzt ein allgemein zylindrisches
Ventilgehäuse 2 (nur teilweise sichtbar), von
dem ein unterer Teil 3 von oben her in eine in den Brennraum
mündende Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfgehäuses
(nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei
er sich gegen eine Ringschulter der Aufnahmebohrung abstützt.
Ein oberer, aus der Aufnahmebohrung überstehender Teil 4 des
Ventilgehäuses 2 weist an seinem oberen Stirnende
einen mittigen, nach oben überstehenden Anschlussstutzen 5 für
eine Kraftstoffzuführleitung und einen in Bezug zum Anschlussstutzen 5 seitlich
versetzten Anschlussstutzen 6 für eine Kraftstoffrückführleitung
auf, durch die überschüssiger Kraftstoff aus dem
Einspritzventil 1 abgeführt werden kann. Weiter
ist am oberen Stirnende des Ventilgehäuses 2 ein
schräg zur Seite und nach o ben überstehender elektrischer
Anschlussstecker 7 vorgesehen, über den eine Magnetspule
oder ein Piezoaktor des Kraftstoffeinspritzventils 1 mit elektrischem
Strom versorgt werden kann.
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Die
Befestigung des Kraftstoffeinspritzventils 1 in der Aufnahmebohrung
erfolgt mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung 8, die
auch für den notwendigen Anpressdruck des Ventilgehäuses 2 gegen
die Ringschulter der Aufnahmebohrung sorgt, um ein Abheben des Ventilgehäuses 2 von
der Ringschulter infolge der im Brennraum auftretenden Spitzendrücke
zu verhindern.
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Die
Befestigungsvorrichtung 8 besteht im Wesentlichen aus einem
das Ventilgehäuse 2 umgebenden, die Aufnahmebohrung
verschließenden Deckel 9, einem Widerlagerelement 10,
das im Bereich einer unterhalb des Deckels 9 angeordneten
Querschnittsverengung 11 des Ventilgehäuses 2 in
seitlicher Richtung formschlüssig auf das Ventilgehäuse 2 aufgeschoben
wird und sich nach unten zu auf zwei seitlichen Schultern 12 des
Ventilgehäuses 2 abstützt, einem oberhalb
des Widerlagerelements angeordneten Auflagering 13, sowie
einem oberhalb des Auflagerings 13 und unterhalb des Deckels 9 angeordneten
Tellerfederpaket 14.
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Der
Deckel 9 weist eine mittige Durchgangsbohrung 15 für
einen zylindrischen Abschnitt 16 des Ventilgehäuses 2 und
eine unterhalb der Durchgangsbohrung 15 angeordnete, nach
unten offene erweiterte zylindrische Vertiefung 17 auf,
die nach der Befestigung des Kraftstoffeinspritzventils 1 zur Aufnahme
des zusammengepressten Tellerfederpakets 14, des Auflagerings 13 und
des Widerlagerelements 10 dient. Der Deckel 9 besitzt
einen allgemein rautenförmigen Umriss mit abgerundeten
Ecken und ist in Richtung seiner Längsachse mit zwei beiderseits
der Durchgangsöffnung 15 angeordneten Schraubenbohrungen 18 versehen,
durch die zwei zur Befestigung des Deckels 9 am Zylinderkopfgehäuse
dienende Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) in Gewindebohrungen
des Zylinderkopfgehäuses eingedreht und festgezogen werden,
um den Deckel 9 mit einer die Vertiefung 17 umgebenden ebenen
Unterseite 19 gegen eine komplementäre ebene Anschlagfläche
des Zylinderkopfgehäuses anzupressen und dabei das Tellerfederpaket 14 innerhalb
der Vertiefung 17 zusammenzudrücken.
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In
der ebenen Unterseite 19 des Deckels 9 und in
der zylindrischen Wand der Durchgangsbohrung 15 sind zwei
Ringnuten 20, 21 vorgesehen, in die zur Abdichtung
der Aufnahmebohrung Dichtringe 22, 23 eingelegt
sind, die nach der Montage des Einspritzventils 1 dichtend
gegen die Anschlagfläche des Zylinderkopfgehäuses
angepresst wer den bzw. dichtend gegen den äußeren
Umfang des zylindrischen Abschnitts 16 des Ventilgehäuses 2 anliegen.
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Dort,
wo der Deckel 9 in eine komplementäre Vertiefung
im Zylinderkopfgehäuse eingesetzt wird, kann an Stelle
der Ringdichtung 22 in der axialen Nut 20 auch
eine Ringdichtung in einer radialen Nut vorgesehen werden.
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Der
Deckel 9 kann zu Gewichtseinsparung aus Leichtmetall oder
aus Kunststoff hergestellt werden. In diesem Fall wird zwischen
dem Boden der erweiterten Vertiefung 17 und dem Tellerfederpaket 14 zweckmäßig
eine flache ringförmige Stahlscheibe 24 eingelegt,
um eine Verformung des Bodens infolge des Drucks des zusammengepressten
Tellerfederpakets 14 zu verhindern.
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Wie
am besten in 2 dargestellt, besitzt das aus
Stahl hergestellte Widerlagerelement 10 die Form einer
flachen Scheibe, die eine ebene Unterseite 25, eine ebene
Oberseite 26, sowie eine zwischen der Unter- und Oberseite 25, 26 durchgehende,
zu einem abgeschrägten Umfangsrand 28 der Scheibe hin
an einer Seite offene, in Draufsicht U-förmige Aussparung 27 aufweist.
Die Aussparung 27 ist an drei Seiten von einem Begrenzungsrand
umgeben, der sich aus zwei einander gegenüberliegenden
parallelen Randabschnitten 29 und einem dazwischen liegenden
kreisbogenförmigen Randabschnitt 30 zusammensetzt.
Der Abstand der beiden parallelen Randabschnitte 29 entspricht
dem Abstand zweier entgegengesetzter Abflachungen 31 des
Ventilgehäuses 2 im Bereich von dessen Querschnittsverengung 11,
so dass sich das Ventilgehäuse 2 in Richtung des
Pfeils E in 2 bis zum Anschlagen gegen den
kreisbogenförmigen Randabschnitt 30 in die Aussparung 27 einführen
lässt, woraufhin die entgegengesetzten Abflachungen 31 den
parallelen Randabschnitten 29 in geringem Abstand gegenüberliegen
und ein Verdrehen des Widerlagerelements 10 und des Ventilgehäuses 2 in
Bezug zueinander verhindern. In diesem Zustand stützt sich
das Widerlagerelement 10 mit seiner ebenen Unterseite 25 auf
den unterhalb der Abflachungen 31 angeordneten, nach oben
weisenden seitlichen Schultern 12 des Ventilgehäuses 2 ab.
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Auf
der zur Öffnung der Aussparung 27 entgegengesetzten
Seite des Umfangsrandes 28 des Widerlagerelements 10 ist
eine radiale randoffene Nut 32 im Widerlagerelement 10 ausgespart.
Die Nut 32 dient zur Aufnahme eines Stiftes (nicht dargestellt),
der nach unten über den Boden der Vertiefung 17 des
Deckels 9 übersteht und nach dem Eingriff in die
Nut 32 ein Verdrehen des Widerlagerelements 10 und
damit des Ventilgehäuses 2 in, Bezug zu dem mit dem
Zylinderkopfgehäuse verschraubten Deckel 9 verhindert.
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Über
die Oberseite 26 des Widerlagerelements 10 steht
beiderseits der Aussparung 27 ein Zentrier- oder Haltevorsprung 33 nach
oben über, der die Form eines Zylindersegments mit einer
zum Umfangsrand 28 der Scheibe koaxialen Umfangsfläche 34 aufweist.
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Der
auf der Oberseite 26 des Widerlagerelements 10 liegende
Auflagering 13 gewährleistet, dass das Tellerfederpaket 14 trotz
der Aussparung 27 des Widerlagerelements 10 auf
seinem gesamten Umfang gleichmäßig abgestützt
und die Federkraft des Tellerfederpakets 14 symmetrisch
zur Längemittelachse des Ventilgehäuses 2 in
das letztere eingeleitet wird. Der ebenfalls aus Stahl bestehende
Auflagering 13 weist die Form einer flachen Scheibe mit
einer kreisförmigen mittigen Durchtrittsöffnung
auf, deren Innendurchmesser geringfügig größer
als der Außendurchmesser der teilzylindrischen Umfangsflächen 34 der
Zentrier- oder Haltevorsprünge 33 auf der Oberseite 26 des
Widerlagerelements 10 ist, so dass die Zentrier- oder Haltevorsprünge 33 in
die Durchtrittsöffnung eintreten und durch die Federkraft des
zusammengepressten Tellerfederpakets 14 in der Durchtrittsöffnung
festgehalten werden. Dadurch wird im Montagezustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 jegliche
Seitwärtsbewegung des Widerlagerelements 10 in
einer zur Richtung des Pfeils E entgegengesetzten Richtung verhindert
und das Widerlagerelement 10 und der Auflagering 13 in
Bezug zur Längsmittelachse des Ventilgehäuses 2 zentriert.
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Das
zwischen dem Auflagering 13 und dem Deckel 9 angeordnete
Tellerfederpaket 14 besteht aus insgesamt vier konisch
verjüngten Tellerfedern, die jeweils eine mittige Durchtrittsöffnung
für den zylindrischen Abschnitt 16 des Ventilgehäuses 2 aufweisen
und in bekannter Weise abwechselnd mit umgekehrter Ausrichtung übereinandergestapelt
sind. Das Tellerfederpaket 14 liefert in zusammengepresstem
Zustand die notwendige Anpresskraft zum Anpressen des Ventilgehäuses 2 gegen
die Ringschulter der Aufnahmebohrung und sorgt darüber
hinaus für einen Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen.
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Bei
der Montage des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird der untere
Teil 3 des Ventilgehäuses 2 zuerst durch
die Durchgangsöffnung 15 des Deckels 9 und
dann durch die kreisförmigen Durchtrittsöffnungen
der vier Tellerfedern des Tellerfederpakets 14 und des
Auflagerings 13 hindurch gesteckt, bevor das Widerlagerelement 10 im
Bereich der Querschnittsverengung 11 des Ventilgehäuses 2 von
einer Seite her formschlüssig und drehfest auf dieses aufgeschoben
wird. Anschließend wird der untere Teil 3 des
Ventilgehäuses 2 mit seinem Stirnende voran in die
Aufnahmebohrung eingeführt und der nach unten über
den Deckel 9 überstehende Stift mit der Nut 32 in
Eingriff gebracht, bevor der Deckel 9 in die richtige Ausrichtung
gebracht wird und die zwei Befestigungsschrauben durch die beiden
Schraubenbohrungen 18 des Deckels 9 hindurch in
die Gewindebohrungen des Zylinderkopfgehäuse eingeschraubt werden.
Die Schrauben werden festgezogen, bis der Deckel 9 mit
seiner Unterseite dichtend gegen die komplementäre Anschlagfläche
des Zylinderkopfgehäuses anliegt, wobei das Tellerfederpaket 14 so stark
zusammengepresst wird, dass die vom Tellerfederpaket 14 über
den Auflagering 13 und das Widerlagerelement 10 in
das Ventilgehäuse 2 eingeleitete Anpresskraft
ausreicht, um ein Abheben des Ventilgehäuses 2 von
der Ringschulter innerhalb der Aufnahmebohrung zu verhindern.
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- 1
- Kraftstoffeinspritzventil
- 2
- Ventilgehäuse
- 3
- unterer
Teil Ventilgehäuse
- 4
- oberer
Teil Ventilgehäuse
- 5
- Anschlussstutzen
- 6
- Anschlussstutzen
- 7
- Anschlussstecker
- 8
- Befestigungsvorrichtung
- 9
- Deckel
- 10
- Widerlagerelement
- 11
- Querschnittsverengung
Ventilgehäuse
- 12
- Schultern
Ventilgehäuse
- 13
- Auflagering
- 14
- Tellerfederpaket
- 15
- Durchgangsöffnung
Deckel
- 16
- zylindrischer
Abschnitt Ventilgehäuse
- 17
- erweiterte
Vertiefung im Deckel
- 18
- Schraubenbohrungen
- 19
- Unterseite
Deckel
- 20
- Nut
- 21
- Nut
- 22
- Dichtring
- 23
- Dichtring
- 24
- Stahlscheibe
- 25
- Unterseite
Widerlagerelement
- 26
- Oberseite
Widerlagerelement
- 27
- Aussparung
Widerlagerelement
- 28
- Umfangsrand
Widerlagerelement
- 29
- Randabschnitt
Aussparung
- 30
- Randabschnitt
Aussparung
- 31
- Abflachungen
Ventilgehäuse
- 32
- Nut
Widerlagerelement
- 33
- Vorsprünge
Widerlagerelement
- 34
- Umfangsfläche
Vorsprünge
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005009118
A1 [0003]
- - DE 10027669 A1 [0004]