DE10346845B4

DE10346845B4 - Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10346845B4
Application number: DE10346845.5A
Authority: DE
Inventors: Sieghart Maier; Andreas Koeninger; Martin Murst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: WO2005045231A1; DE10346845A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem eine Achse (8) aufweisenden Ventilkörper (3), der mittels einer Spannhülse (7) in axialer Richtung gegen einen Ventilhaltekörper (1) verspannt ist, wobei im Ventilkörper (3) wenigstens eine Einspritzöffnung (20) zur Einbringung von Kraftstoff in einen Brennraum ausgebildet ist, und mit einer am Ventilkörper (3) ausgebildeten Ringschulter (30), an der die Spannhülse (7) mit einer an ihrer Innenseite ausgebildeten Anlageschulter (32) zur Anlage kommt und dabei die axiale Kraft überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageschulter (32) so angeschrägt ist, dass die Axialkraft im achsnahen Bereich der Anlageschulter (32) auf die Ringschulter (30) des Ventilkörpers (3) übertragen wird, indem die Anlageschulter (32) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Spitze des die Anlageschulter (32) bildenden Kegels in Richtung des Ventilhaltekörpers (1) zeigt und die Ringschulter (30) als Kreisringfläche ausgebildet ist, die in einer Radialebene bezüglich der Achse (8) des Ventilkörpers (3) verläuft.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein Ventilkörper gegen einen Ventilhaltekörper mittels einer Spannhülse verspannt ist. Dies ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 196 08 575 A1 gezeigt. Der Ventilkörper weist eine ringscheibenförmige Ringschulter auf, die in einer Radialebene bezüglich der Längsachse des Ventilkörpers verläuft. An der Spannhülse ist an der Innenseite eine entsprechende Anlageschulter ausgebildet, mit der die Spannhülse beim Verspannen der beiden Körper an der Ringschulter zur Anlage kommt und dadurch den Ventilkörper gegen den Ventilhaltekörper verspannt. Aus der US 5 746 181 A ist weiterhin ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der die durch die brennraumseitige Stirnfläche gebildete Anlagefläche der Spannmutter und ein mit dieser zusammenwirkender Gegenanschlag im Gehäuse konisch ausgebildet sind. Für eine sichere Übertragung von radialen Einspannkräften auf den Ventilkörper ist aus der US 5 718 386 A ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem der Winkel des konischen Ringabsatzes am Ventilkörper kleiner ist als der Winkel der konischen Ringschulter der Spannmutter.
Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass es aufgrund der hohen, für eine Abdichtung des Kraftstoffeinspritzventils erforderlichen Axialkräfte zu einer radialen Aufweitung der Spannhülse kommt. Hierdurch erfolgt die Auflage der Anlageschulter auf der Ringschulter nicht mehr flächig, sondern fast ausschließlich am radial äußeren Rand, was zu einer stark inhomogenen Kraftverteilung und damit zu hohen mechanischen Spannungen in diesem Bereich führt. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn im Ventilkörper eine Ventilnadel geführt ist, die durch die mechanischen Spannungen im Ventilkörper in ihrer Längsbewegung beeinträchtig werden kann.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die mechanischen Spannungen und Verformungen im Bereich der Krafteinleitung von der Spannhülse auf den Ventilkörper reduziert werden. Hierzu ist entweder die Ringschulter und/oder die Anlageschulter so angeschrägt, dass die axiale Kraft beim Verspannen der Körper nahe dem Ventilkörper eingebracht wird. Bei starkem Anziehen der Spannhülse gleichen sich die Anlageschulter und die Ringschulter einander an, so dass sie flächig aneinander anliegen, aber der Hauptteil der Axialkräfte nach wie vor aufgrund der Spannungsverteilung nahe am Ventilkörper eingebracht wird.
Erfindungsgemäß ist die Anlageschulter kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei der Neigungswinkel und die Orientierung so gewählt werden, dass die Krafteinleitung für die Axialkräfte nahe dem Ventilkörper erfolgt. Vorzugsweise ist die der kegelstumpfförmigen Fläche gegenüberliegende Schulter kreisringförmig ausgebildet, was einfacher zu fertigen ist. Besonders vorteilhaft ist bei den auftretenden Axialkräften ein Neigungswinkel der kegelstumpfförmigen Flächen von 0,5 bis 2,5°, so dass die Spannhülse lediglich elastisch verformt wird, wenn die beiden Schultern flächig aneinander anliegen.
Figurenliste
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt

1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil,
2 einen vergrößerten Ausschnitt von 1 im mit II bezeichneten Bereich und
3 den gleichen Ausschnitt wie 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt. Ein Ventilkörper 3 ist unter Zwischenlage einer Drosselscheibe 5 mittels einer Spannhülse 7 in axialer Richtung gegen einen Ventilhaltekörper 1 verspannt. Im Ventilkörper 3, der eine Achse 8 aufweist, ist eine Bohrung 10 ausgebildet, in der eine kolbenförmige Ventilnadel 12 längsverschiebbar angeordnet ist. Das brennraumseitige Ende der Bohrung 10 wird von einem im wesentlichen konischen Ventilsitz 17 begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen 20 ausgehen, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in den Brennraum der Brennkraftmaschinen münden. Die Ventilnadel 10 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine ebenfalls im wesentlichen konische Ventildichtfläche 15 auf, mit der die Ventilnadel 12 mit dem Ventilsitz 17 zusammenwirkt. Durch die Längsbewegung wird die Verbindung des zwischen der Ventilnadel 12 und der Wand der Bohrung 10 ausgebildeten Druckraums 18 mit den Einspritzöffnungen 20 gesteuert, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff nur bei vom Ventilsitz 17 abgehobener Ventilnadel 12 erfolgt. Der Kraftstoff wird dem Druckraum 18 hierbei über einen im Ventilhaltekörper 1, der Drosselscheibe 5 und dem Ventilkörper 3 verlaufenden Hochdruckkanal 14 zugeführt, der an seinem anderen, in der Zeichnung nicht gezeigten Ende mit einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist.
Die Längsbewegung der Ventilnadel 12 erfolgt über das Verhältnis zweier Kräfte: zum einen dem hydraulischen Druck auf entsprechende Flächen an der Ventilnadel 12, zum anderen durch den Druck in einem Steuerraum 24, der durch die ventilsitzabgewandte Stirnseite der Ventilnadel 12 und durch die Drosselscheibe 5 begrenzt wird. Über ein Steuerventil 22 lässt sich der Druck im Steuerraum 24 in bekannter Weise absenken oder wieder auf das Niveau des Hochdruckkanals 14 heben, wobei im Hochdruckkanal 14 stets ein hoher Kraftstoffdruck vorhanden ist. Je nach dem, welche Kräfte überwiegen, bewegt sich die Ventilnadel 12 in Längsrichtung und gibt die Einspritzöffnungen 20 frei oder verschließt diese.
Um insbesondere den Übergang des Hochdruckkanals 14 vom Ventilhaltekörper 1 zur Drosselscheibe 5 oder von der Drosselscheibe 5 zum Ventilkörper 3 zu dichten, ist es notwendig, eine hohe Axialkraft durch die Spannhülse 7 auszuüben. Hierzu greift die Spannhülse 7 mit einem an ihrer Innenseite ausgebildeten Innengewinde 28 in ein entsprechendes Außengewinde 26 am Ventilhaltekörper 1 ein. An der Innenseite der Spannhülse 7 ist eine Anlageschulter 32 ausgebildet, der eine entsprechende Ringschulter 30 am Ventilkörper 3 gegenüber liegt. Durch Drehen der Spannhülse 7 bewegt sich diese in axialer Richtung, bis die Anlageschulter 32 an der Ringschulter 30 zur Anlage kommt. Die Spannhülse 7 wird dann so weit gedreht, bis die gewünschte Axialkraft erreicht ist, die das Kraftstoffeinspritzventil zuverlässig abdichtet.
In 2 ist der in 1 mit II bezeichnete Ausschnitt nochmals vergrößert dargestellt. Um eine Krafteinleitung nahe an der Achse 8 des Ventilkörpers 3 zu erreichen, ist die Anlageschulter 32 leicht angeschrägt, so dass sich eine kegelstumpfförmige Fläche der Anlageschulter 32 ergibt mit einem Neigungswinkel α. Dadurch berührt die Anlageschulter 32 die Ringschulter 30 bei der Längsbewegung der Spannhülse 7 zuerst im achsnahen Bereich. Auch bei stärkerer Verformung der Spannhülse 7 aufgrund der hohen axialen Kräfte bleibt dieser Bereich der, in dem der Hauptteil der Axialkräfte eingeleitet wird. Der Neigungswinkel α der Anlageschulter 32 beträgt hierbei 0,5 bis 5°, vorzugsweise 0,5 bis 2,5°.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anlageschulter 32 kreisringförmig ausgebildet ist, während die Ringschulter 30 entsprechend angeschrägt ist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt, die sonst denselben Ausschnitt wie 2 zeigt. Der Neigungswinkel α ist gleich dem der Anlageschulter 32 in 2, so dass sich ähnliche Kräfteverhältnisse ergeben.
Neben den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen kann es auch vorgesehen sein, dass sowohl die Ringschulter 30 als auch die Anlageschulter 32 angeschrägt ausgebildet sind. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass die Krafteinleitung achsnah geschieht.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem eine Achse (8) aufweisenden Ventilkörper (3), der mittels einer Spannhülse (7) in axialer Richtung gegen einen Ventilhaltekörper (1) verspannt ist, wobei im Ventilkörper (3) wenigstens eine Einspritzöffnung (20) zur Einbringung von Kraftstoff in einen Brennraum ausgebildet ist, und mit einer am Ventilkörper (3) ausgebildeten Ringschulter (30), an der die Spannhülse (7) mit einer an ihrer Innenseite ausgebildeten Anlageschulter (32) zur Anlage kommt und dabei die axiale Kraft überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageschulter (32) so angeschrägt ist, dass die Axialkraft im achsnahen Bereich der Anlageschulter (32) auf die Ringschulter (30) des Ventilkörpers (3) übertragen wird, indem die Anlageschulter (32) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Spitze des die Anlageschulter (32) bildenden Kegels in Richtung des Ventilhaltekörpers (1) zeigt und die Ringschulter (30) als Kreisringfläche ausgebildet ist, die in einer Radialebene bezüglich der Achse (8) des Ventilkörpers (3) verläuft.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Anlageschulter 0,5 bis 2,5° beträgt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannhülse (7) beim Verspannen soweit verformt, dass die Ringschulter (30) auf die Anlageschulter (32) flächig aufliegt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (7) in ein Außengewinde (26) am Ventilhaltekörper (1) mit einem an der Innenseite der Spannhülse (7) ausgebildeten Innengewinde (28) eingeschraubt ist.