Injektor

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Injektor ist aus der DE 10 2006 021 741 A1 bekannt. Bei dem bekannten Injektor ist ein Steuerventil vorgesehen, welches über ein Schließelement eine Verbindung aus einem Steuerraum in einen Kraftstoffrücklauf freigibt oder verschließt. Hierbei ist das Schließelement beispielhaft von einem Magnetanker gebildet, in dem ein Stift gleitend geführt ist, der sich mit seinem dem Steuerraum gegenüberliegenden Ende an einem Gehäusedeckel abstützt.

Für die Funktion des Schließelementes ist es hierbei wesentlich, dass dieses sehr exakt geführt wird, um eine dichte Verbindung an einem Dichtsitz über die gesamte Lebensdauer des Injektors ausbilden zu können. Um zu vermeiden, dass Kippkräfte auf den Anker ausgeübt werden, welche zu einem undichten Ventilsitz sowie zu einem erhöhten Verschleiß des Dichtsitzes führen würden, ist es bei dem bekannten Injektor vorgesehen, dass das dem Ventildeckel zugewandte Ende mit einem Radius versehen ist, sodass das Ende des Stiftes punktförmig an dem Gehäusedeckel anliegt. Um die Flächenpressung zwischen dem Stift und dem Gehäusedeckel möglichst gering zu halten, wird der Radius hierbei möglichst groß gewählt. Dies ist fertigungstechnisch nur mit einem relativ hohen Aufwand möglich. Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei möglichst geringem fertigungstechnischen Aufwand Kippmomente auf den Anker bzw. auf den Stift vermieden bzw. reduziert werden, um eine hohe Dichtheit und einen geringen Verschleiß des Ventilsitzes über die gesamte Lebensdauer des Injektors zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird bei einem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die

Idee zugrunde, über ein Winkelausgleichselement den Stift auf der dem Gehäusedeckel zugewandten Seite zu lagern, wobei das Winkelausgleichselement eine ringförmig ausgebildete Anlagefläche aufweist. Hierdurch wird die Flächenpressung zwischen dem Stift und der Anlagefläche relativ gering gehalten, und gleichzeitig werden Kippmomente ausgeglichen bzw. eliminiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Unteransprüchen angegeben. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der dem Winkelausgleichselement zugewandte wenigstens eine Stift an dem Endabschnitt zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet ist und, dass das Winkelausgleichselement auf der dem Endabschnitt des Stiftes zugewandten Seite eine konkav ausgebildete Aufnahme aufweist. Durch diese Ausbildung wird ein relativ geringer fertigungstechnischer Aufwand an dem Stift benötigt sowie die gewünschte ringförmig ausgebildete Anlagefläche ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Aufnahme zumindest im Bereich der Anlagefläche kugelabschnittsförmig ausgebildet ist. Durch die kugelabschnittsar- tige Ausbildung der Aufnahme lässt sich eine relativ große Anlagefläche erzielen, sodass sich die Flächenpressung zwischen dem Stift und dem Winkelausgleichselement in Grenzen hält. Dies kommt der Lebensdauer des Injektors bzw. dem Verschleiß zugute. Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, dass die Aufnahme zumindest im Bereich der Anlagefläche kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung lässt sich im Vergleich zur kugelabschnittsförmigen Ausbildung der Aufnahme kostengünstiger herstellen.

Um die Flächenpressung zwischen dem Stift und der Aufnahme im Bereich der Anlagefläche weiter zu reduzieren, ist es in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Ende des Stiftes im Bereich der Anlagefläche eine gerundet ausgebildete Anlagekante aufweist.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass der Radius der Anlagekante geringer ist als der korrespondierende Radius im Bereich der Anlagefläche. Durch diese Ausbildung wird bewirkt, dass bei einer von dem Stift ausgeübten Druckkraft sich die beiden Kontaktflächen des Stiftes und der Aufnahme aneinanderschmiegen, sodass eine besonders große Anlagefläche erzielt wird. Dadurch lässt sich die Flächenpressung zwischen dem Stift und der Aufnahme minimieren.

Die Erfindung lässt sich besonders bevorzugt bei einem Injektor einsetzen, bei dem der Winkel zwischen der Längsachse des Stiftes und der Längsachse des Winkelausgleichselementes geringer als 5° ist. Bei einer derartigen Ausbildung hält sich der Verschleiß über der Lebensdauer des Injektors in Grenzen. Insbesondere werden durch das Winkelausgleichselement eventuell auftretende Kippmomente ausgeglichen.

Um den Fertigungsaufwand des Injektors weiter zu reduzieren, ist es besonders vorteilhaft, das Winkelausgleichselement als separates Bauteil auszubilden. Dadurch kann das Winkelausgleichselement zum Beispiel aus einem härteren Material als ein Ventildeckel ausgebildet werden, was den Verschleiß weiter reduziert. Darüber hinaus wird die Fertigung des Ventildeckels vereinfacht.

Relativ kostengünstig lassen sich die Anlageflächen in der Aufnahme und dem Stift realisieren, wenn diese durch Schleifen ausgebildet sind. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Injektors,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Injektor gemäß der Fig. 1 im Bereich eines Winkelausgleichselements in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3 ein Detail aus der Fig. 2 im vergrößerten Maßstab,

Fig. 4 ein gegenüber der Fig. 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Injektor gemäß der Fig. 1 im Bereich eines Winkelausgleichselements mit einem gegenüber der Fig. 2 abgewandelten Winkelausgleichselement im Längsschnitt und

Fig. 6 ein vergrößertes Detail des modifizierten Winkelausgleichselements gemäß der Fig. 5.

In der Fig. 1 ist ein Teil eines Injektors 1 dargestellt, der zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei einem Dieselmotor, dient. Ein derartiger Injektor 1 ist aus sogenannten Common-Rail-Systemen allgemein bekannt. Der Injektor 1 weist einen Injektorkörper 10 auf, in dem ein Steuerventil 1 1 angeordnet ist. Im Steuerventil 1 1 ist ein Steuerkolben 12 gleitend geführt, welcher beim Heben und Senken nicht dargestellte Einspritzöffnungen im Injektorkörper 10 freigibt und somit den Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einspritzt.

Bezüglich der grundsätzlichen Funktionsweise eines derartigen Injektors 1 wird im Übrigen auf die Offenbarung der DE 10 2006 021 741 A1 der Anmelderin verwiesen. Das Steuerventil 1 1 ist in einer Ausnehmung des Injektorkörpers 10 unter Zwischenlage einer Scheibe 14 mittels einer Ventilspannschraube 15 axial fixiert. Im unteren Bereich des dargestellten Injektors 1 weist der Injektorkörper 10 einen Ringraum 13 auf, der über eine oder mehrere Zulaufdrosseln 16 mit einem oberhalb des Steuerkolbens 12 innerhalb des Steuerventils 1 1 ausgebildeten Steuerraum 17 verbunden ist. Der Steuerraum 17 ist über eine Ablaufdrossel 18 mit einem Ventilraum 20 verbunden. Im Ventilraum 20 ist ein als Schließelement ausgebildeter Anker 22 axial verschieblich angeordnet, der zur Steuerung des Kraft- stoffflusses aus dem Steuerraum 17 in den Ventilraum 20 dient. Der Ventilraum

20 ist über eine Rücklaufbohrung 23 mit einem Niederdruckbereich des Com- mon-Rail-Systems gekoppelt.

Der Anker 22 bildet mit der Unterseite 24 seines Fortsatzes 25 an einer Fläche des Steuerventils 1 1 einen Flachsitz 26 aus, sodass beim Abheben des Ankers

22 von dem Flachsitz 26 ein Abströmen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Steuerraum 17 in den Ventilraum 20, und von dort in die Rücklaufbohrung 23 erfolgen kann. Der Fortsatz 25 des Ankers 22 ist in einer hülsenartigen Verlängerung 28 des

Steuerventils 1 1 geführt. In der Längsachse des Ankers 22 ist in einer Durchgangsbohrung 29 ein Stift 30 axial beweglich geführt, dessen untere, der Ablaufdrossel 18 zugewandte Seite die Ablaufdrossel 18 überdeckt. Hierbei entspricht der Durchmesser d des Stiftes 30 im Wesentlichen dem Durchmesser des von der Unterseite 24 des Ankers 22 ausgebildeten Sitzes 31.

Der obere Bereich des Stiftes 30 ist außerhalb des Ankers 22 von einem Federelement 33 umgeben. Das Federelement 33 stützt sich zwischen der Oberseite des Ankers 22 und einem als Stützelement ausgebildeten Gehäusedeckel 34 des Injektors 1 ab. Das Federelement 33 ist von einer Hülse 35 umgeben, welche in einer Innenbohrung eines Magnetkerns 36 angeordnet ist. Der Magnetkern 36 dient zusammen mit einer in dem Magnetkern 36 angeordneten Magnetspule 37 der Ansteuerung des Ankers 22. Ist die Magnetspule 37 nicht bestromt, so wird der Anker 22 aufgrund der Federkraft des Federelements 33 gegen den Sitz 31 gedrückt und verschließt hierbei die Ablaufdrossel 18. Bei einer Bestromung des Ankers 22 hebt hingegen der Anker 22 von dem Sitz 31 ab, sodass sich ein Net- torückfluss aus dem Steuerraum 17 in die Rücklaufbohrung 23 einstellt.

Erfindungswesentlich ist die Anordnung bzw. Lagerung des Stiftes 30 an seiner dem Steuerraum 17 abgewandten Seite im Bereich des Gehäusedeckels 34.

Hierbei ist, wie insbesondere aus einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 erkennbar ist, das obere Ende 38 des Stiftes 30 im Durchmesser etwas reduziert und innerhalb eines Winkelausgleichselements 40 angeordnet. Das Winkelausgleichselement 40 besitzt einen zylindrisch ausgebildeten Körper, der auf seiner dem Stift 30 zugewandten Seite eine Aufnahme 42 aufweist. Wie insbesondere aus der Fig. 2 erkennbar ist, weist die Aufnahme 42 hierbei einen zylindrisch ausgebildeten ersten Bereich 43 auf, der in einen kugelabschnittsförmig ausgebildeten zweiten Bereich 44 übergeht. Innerhalb des zweiten Bereichs 44 liegt das Ende 38 des Stiftes 30 mit einer ringförmig ausgebildeten Anlagefläche 45 an. Da der Stift 30 mit seiner der Ablaufdrossel 18 zugewandten Unterseite stets unter dem hohen Druck des Kraftstoffs steht, wird hierbei eine in Richtung des Winkelausgleichselements 40 weisende Axialkraft erzeugt.

Das Winkelausgleichselement 40 liegt mit seiner ebenen Oberseite 47 an der zugewandten Fläche des Gehäusedeckels 34 an. Wie man insbesondere aus der

Fig. 3 erkennt, weist die umlaufende Kante 48 des Endes 38 des Stiftes 30 einen Radius r auf, welcher kleiner ist als der Radius R, welcher in dem zweiten Bereich 44 des Winkelausgleichselements 40 ausgebildet ist. Vorzugsweise wird sowohl der Radius r der Kante 48 als auch der Radius R der Aufnahme 42 durch Schleifen hergestellt.

Durch die soweit beschriebene Ausbildung werden von dem Stift 30 in Richtung des Gehäusedeckels 34 gerichtete Axialkräfte über die Anlagefläche 45 des Winkelausgleichselements 40 aufgenommen. Hierbei können Kippmomente, welche durch eine (geringfügige) Schrägstellung im Bereich bis zu etwa 5 Grad der Längsachse des Stiftes 30 zur Längsachse des Winkelausgleichselements 40 auftreten, ausgeglichen werden.

In der Fig. 4 ist eine modifizierte Ausführung dargestellt, bei der die Kante 48a des Endes 38a einen Radius r' aufweist, welcher nur geringfügig kleiner ist als der Radius R der Aufnahme 42. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Übertragung der Axialkraft sich die Kante 48a über einen großen Bereich an den Radius R der Aufnahme 42 anschmiegt, sodass die Anlagefläche 45a vergrößert und somit die Flächenpressung zwischen dem Ende 38a und der Aufnahme 42 verringert wird.

In den Fig. 5 und 6 ist ein modifiziertes Winkelausgleichselement 50 dargestellt, welches gegenüber dem Winkelausgleichselement 40 im Bereich des zweiten Bereichs 51 derart modifiziert wurde, dass der zweite Bereich 51 kegelförmig ausgebildet ist. Somit wird, wie insbesondere aus der Fig. 6 erkennbar ist, eine geradlinige Aufnahmefläche 52 in dem Winkelausgleichselement 50 ausgebildet. Daraus resultiert eine gegenüber dem Winkelausgleichselement 40 etwas verringerte Anlagefläche 53.

Der soweit beschriebene Injektor 1 lässt sich in vielfältiger Art und Weise modifizieren bzw. abwandeln. So ist es beispielsweise auch denkbar, anstelle eines einteiligen Stiftes 30 mehrere, in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ankerstifte zu verwenden. Erfindungswesentlich ist lediglich die Lagerung des Stiftes im Bereich des Ventildeckels bzw. des Stiftes, welcher auf der dem Steuerraum gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.