(19) |
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(11) |
EP 1 492 954 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.01.2006 Patentblatt 2006/04 |
(22) |
Anmeldetag: 20.01.2003 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/DE2003/000137 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2003/083286 (09.10.2003 Gazette 2003/41) |
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(54) |
EINSTELLBARES DRUCKREGELVENTIL FÜR KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEME
ADJUSTABLE PRESSURE REGULATING VALVE FOR FUEL INJECTION SYSTEMS
SOUPAPE REGLABLE DE REGULATION DE PRESSION POUR SYSTEMES D'INJECTION DE CARBURANT
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE FR GB IT LI |
(30) |
Priorität: |
28.03.2002 DE 10214084
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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05.01.2005 Patentblatt 2005/01 |
(73) |
Patentinhaber: ROBERT BOSCH GMBH |
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70442 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- FRANK, Kurt
73614 Schorndorf (DE)
- WAGNER, Werner
70839 Gerlingen (DE)
- BRAEUER, Christian
A-4400 Steyr (AT)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 916 843 US-A- 5 067 688
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EP-A- 1 092 863
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- BOSCH: "Elektronische Speichereinspritzung Common Rail" DIESEL-SPEICHEREINSPRITZSYSTEM
COMMON RAIL. AUSGABE 98/99, STUTTGART: ROBERT BOSCH GMBH, DE, 1998, Seiten 1-49, XP002209528
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Technisches Gebiet
[0001] An selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen werden heute neben Pumpe-Düse-Systemen
und Pumpe-Leitung-Düse-Systemen Speichereinspritzsysteme zum Einspritzen von Kraftstoff
eingesetzt. Diese Einspritzsysteme umfassen einen Hochdruckspeicherraum, der über
eine Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Die
Hochdruckpumpe stellt die Schnittstelle zwischen dem Hochdruckteil und dem Niederdruckteil
des Einspritzsystemes dar. Die Hochdruckpumpe umfaßt ein Druckregelventil, welches
einerseits dazu dient, bei zu hohem Druck im Hochdruckspeicherraum zu öffnen, so daß
Kraftstoff aus diesem über eine Sammelleitung zurück zum Kraftstoffbehälter strömt
und andererseits dazu, bei zu niedrigem Druck im Hochdruckspeicherraum die Hochdruckseite
gegen die Niederdruckseite abzudichten.
Stand der Technik
[0002] Aus der Veröffentlichung "Dieselmotor-Management", 2. aktualisierte und erweiterte
Auflage, Vieweg 1998, Braunschweig; Wiesbaden, ISBN 3-528-03873-X, S. 270, Abbildung
9 ist ein Druckregelventil bekannt. Das Druckregelventil wird an einer Hochdruckpumpe
eingesetzt, vgl. S. 267 Bild 7 derselben Veröffentlichung. Das Druckregelventil umfaßt
ein Kugelventil, welches einen kugelförmig ausgebildeten Schließkörper enthält. Innerhalb
des Druckregelventils ist ein Anker aufgenommen, der einerseits von einer Druckfeder
beaufschlagt ist und dem andererseits ein Elektromagnet gegenüberliegend angeordnet
ist. Der Anker des Druckregelventils ist zur Schmierung und zur Kühlung von Kraftstoff
umspült.
[0003] Ist das Druckregelventil nicht angesteuert, so steht der im Hochdruckspeicherraum
oder am Ausgang der Hochdruckpumpe anliegende hohe Druck über den Hochdruckzulauf
am Druckregelventil an. Da der stromlose Elektromagnet keine Kraft ausübt, überwiegt
die Hochdruckkraft gegenüber der Federkraft der Druckfeder, so daß das Druckregelventil
öffnet und dieses je nach geförderter Kraftstoffmenge mehr oder weniger geöffnet bleibt.
[0004] Wird das Druckregelventil hingegen angesteuert, d.h. wird der Elektromagnet bestromt,
wird der Druck im Hochdruckkreis erhöht. Dazu wird zusätzlich zur durch die Druckfeder
ausgeübten Kraft eine magnetische Kraft erzeugt. Das Druckregelventil wird geschlossen,
bis zwischen der Hochdruckkraft einerseits und der Federkraft sowie der Magnetkraft
andererseits ein Kräftegleichgewicht vorliegt. Die magnetische Kraft des Elektromagneten
ist proportional zum Ansteuerstrom I der Magnetspulen innerhalb des Druckregelventils.
Der Ansteuerstrom I kann durch Taktung (Pulsweitemnodulation) variiert werden.
[0005] Gemäß der oben genannten Veröffentlichung, Seite 270, Bild 7 wird das Druckregelventil
in die Hochdruckpumpe zum Beispiel eingeschraubt. Dabei tritt das Problem auf, daß
die notwendige, exakte Kennlinie p = f(I), wobei mit I der Ansteuerstrom des Elektromagneten
bezeichnet ist, für
Q = const. im wesentlichen vom sich zwischen der Ankerplatte und dem Magnetkern, in
dem die Magnetspulen des Elektromagneten aufgenommen sind, einstellenden Luftspalt
L abhängig ist. Der Luftspalt L wird bei der Montage des Druckregelventils in einen
Aufnahmekörper, hier zum Beispiel eine Hochdruckpumpe, eingestellt. Abhängig vom Luftspalt
L stellt sich die Kennlinie des Druckregelventils p = f(I) ein. Die geforderte Toleranz
der genannten Kennlinie p = f(I) des Druckregelventils wird in einem Prüfpunkt eingestellt,
der durch einen ausgewählten Wert für den Ansteuerstrom I der Spulen des Elektromagneten
definiert ist. In diesem Prüfpunkt wird eine Drucktoleranz ± Δp des Druckregelventils
ermittelt. Je kleiner diese Toleranz ausfällt, eine um so bessere Regelqualität hinsichtlich
des Ansteuerverhaltens des Druckregelventils ist erzielbar und desto genauer spricht
das Druckregelventil auf Druckschwankungen zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite
an.
[0006] Da der Luftspalt L abhängig von der Montagequalität ist und beim bisherigen Vorgehen
nur mit größerem Aufwand eingestellt werden kann, hängt die im Prüfpunkt sich einstellende
Drucktoleranz ± Δp in erheblichem Maße von der Güte der Montage des Druckregelventils
an einer Hochdruckpumpe oder einem anderen mit hohem Druck beaufschlagten Bauteil
ab.
Darstellung der Erfindung
[0007] Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist vor allem darin zu erblicken,
daß bei Auslegung eines Gehäusekörpers des Druckregelventils mit einem gezielt geschwächten
Bereich, d.h. einem weicher ausgelegten Bauteilbereich, bei der Montage des Druckregelventils
in eine Hochdruckpumpe oder einem Hochdruckspeicherraum gezielt eine elastische und/oder
plastische Verformung herbeigeführt werden kann. Mit einem einen elastisch und/oder
plastisch verformbaren Bereich aufweisenden Gehäusekörper eines Druckregelventils
läßt sich der Luftspalt L im Magnetsystem Ankerplatte/Magnetkern gezielt einstellen
bzw. gezielt verändern. Die Einstellung bzw. Veränderung des Luftspaltes L ist über
die Montagekraft, wie zum Beispiel über das aufzubringende Montagedrehmoment vorgebbar.
Ist der Luftspalt L innerhalb des Magnetsystems eingestellt, lassen die sich aus den
Bauteiltoleranzen resultierenden Drucktoleranzen im Prüfpunkt bei vorgegebenem Ansteuerstrom
I für die Magnetspulen des Elektromagneten minimieren.
[0008] Dies führt dazu, daß sich kostengünstige, da mit größeren Bauteiltoleranzen behaftete
Komponenten einsetzen lassen, da deren Bauteiltoleranzen bei der Montage der Komponenten
mit einer wohldefinierten Montagekraft, wie zum Beispiel eines maximal zulässigen
Montagedrehmomentes egalisiert werden können.
[0009] Durch Veränderung des Luftspaltes L im Magnetsystem mittels eines durch eine definierte
Montagekraft beaufschlagbaren verformbaren Bereiches eines Druckregelventils kann
eine zuvor große Drucktoleranz ± Δp durch eine Montagekraft auf die geforderte Drucktoleranz
± Δp verringert werden. Damit läßt sich eine stabilere Regelcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzsystems
mit Hochdruckspeicherraum (Common Rail) erzielen. Andererseits stellt die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Lösung eine einfachere Montage eines Druckregelventils an einer Hochdruckpumpe
bzw. einem Hochdruckspeicherraum sicher, da die Montage des Druclcregelventils an
einer der genannten Komponenten vom individuellen Können unabhängiger ist, wodurch
sich die Ausbringungsrate in der Großserienfertigung von Einspritzanlagen bzw. Einspritzanlagenkomponenten
erheblich steigern läßt.
Zeichnung
[0010] Anhand der Zeichnung wird die erfindungsgemäße Lösung nachstehend eingehender beschrieben.
[0011] Es zeigt:
- Figur 1
- die Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Hochdruckspeicherraum und
- Figur 2
- das in größerem Maßstab in Schnittdarstellung wiedergegebene Druckregelventil; integriert
in eine hochdruckführende Komponente wie etwa eine Hochdruckpumpe oder einen Hochdruckspeicherraum
eingebaut.
Ausführungsvarianten
[0012] Figur 1 sind die Komponenten eines Hochdruckeinspritzsystems mit Hochdruckspeicher
(Common Rail) zu entnehmen.
[0013] Das in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem 1 umfaßt einen Kraftstoffbehälter
2, in dem sich Kraftstoff entsprechend eines Kraftstoffniveaus 3 befindet. Unterhalb
des Kraftstoffspiegels innerhalb des Kraftstoffbehälters 2 ist ein Vorfilter 4 angeordnet,
der einem Vorförderaggregat 5 vorgeschaltet ist. Das Vorförderaggregat 5 fördert den
über den Vorfilter 4 angesaugten Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 2 über einen
Kraftstoffilter 6 in einen Niederdruckleitungsabschnitt 7, der in ein Hochdruckförderaggregat
8 mündet. Das Hochdruckförderaggregat 8, bei dem es sich beispielsweise um eine Hochdruckpumpe
handeln kann, wird über eine Ansteuerleitung 9 von einem hier nur schematisch dargestellten
zentralen Steuergerät 14 angesteuert. Das Hochdruckförderaggregat 8 umfaßt neben dem
Anschluß des Niederdruckleitungsanschlusses 7 ein Druckregelventil 12 mit einem elektrischen
Anschluß 14, welcher über eine Ansteuerung 13 ebenfalls über das zentrale Steuergerät
14 angesteuert wird. Vom Hochdruckförderaggregat 8 zweigt ein Hochdruckzulauf 10 ab,
über den ein rohrförmig konfigurierter Hochdruckspeicherraum 15 mit unter hohem Druck
stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Ferner zweigt vom Hochdruckförderaggregat
8 eine Kraftstoffrücklaufleitung 11 ab, welche in einen Rücklauf 17 mündet, der seinerseits
überschüssigen, abströmenden Kraftstoff wieder in den Kraftstoffbehälter 2 zurückleitet.
[0014] Der über den Hochdruckzulauf 10 vom Hochdruckförderaggregat 8 geförderte, unter sehr
hohem Druck stehende Kraftstoff tritt in den Hochdruckspeicherraum 15 (Common Rail)
ein, an dessen Außenumfang ein Drucksensor 16 aufgenommen ist. Der Drucksensor 16
steht seinerseits über eine Drucksignalleitung 25 mit einer zentralen Signalübertragungsleitung
24 in Verbindung, die sich ihrerseits wieder ausgehend vom Steuergerät 14 aus erstreckt.
Vom Hochdruckspeicherraum 15, der zum Beispiel als ein rohrförmig konfiguriertes,
als Schmiedeteil beschaffenes Bauteil ausgebildet sein kann, zweigen Hochdruckleitungen
18 in einer der Anzahl der Kraftstoffinjektoren 19 entsprechenden Anzahl ab. Die Hochdruckzuleitungen
18 münden am jeweiligen Zulaufanschluß 20 der Injektorkörper der Kraftstoffinjektoren
19. Die Kraftstoffinjektoren 19 umfassen Aktoren, die zum Beispiel als Piezoaktoren,
mechanisch hydraulische Übersetzer oder auch als Magnetventile beschaffen sein können
und die die Einspritzvorgänge in entsprechender Abfolge initiieren. Die Aktoren der
einzelnen kraftstoffinjektoren 19 stehen über Aktoransteuerungsleitungen 22 ebenfalls
mit der zentralen Signalübertragungsleitung 24, die vom schematisch wiedergegebenen
zentralen Steuergerät 14 ausgeht, in Verbindung. Daneben weisen die einzelnen Kraftstoffinjektoren
19 Rücklaufleitungen 21 auf, die ebenfalls in den bereits erwähnten Rücklauf 17 zum
Kraftstoffbehälter 1 münden, so daß zum Beispiel abzusteuernde Steuervolumina in den
Kraftstoffbehälter 2 abströmen können.
[0015] Vom Steuergerät 14 zweigen neben der bereits erwähnten Ansteuerleitung 13 zur Ansteuerung
eines im Druckregelventil 12 enthaltenen Elektromagneten und eine Ansteuerleitung
9 für das Hochdruckförderaggregat δ sowie einer Drucksensorleitung 25 zum Drucksensor
16 des Hochdruckspeicherraums 15 auch eine Ansteuerleitung 26 ab, mit welcher das
im Kraftstoffbehälter 2 untergebrachte Vorförderaggregat 5 ansteuerbar ist. Das zentrale
Steuergerät 14 des Kraftstoffeinspritzsystems empfängt darüber hinaus Signale von
einem Kurbelwellensensor, der zur Erfassung der Drehlage der Verbrennungskraftmaschine
dient, ferner Signale eines Nockenwellensensors 28, über den die entsprechende Phasenlage
der Verbrennungskraftmaschine bestimmbar ist, sowie Eingangssignale eines Fahrpedalsensors
29. Ferner erhält das zentrale Steuergerät 14 über die zentrale Signalübertragungsleitung
24 den Ladedruck 30 charakterisierende Signale über einen entsprechenden im Ansaugtrakt
der Verbrennungskraftmaschine untergebrachten Sensor. Darüber hinaus wird die Motortemperatur
31, beispielsweise erfaßt an den Wänden der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine,
sowie die Temperatur 32 des Kühlfluides über die zentrale Steuerleitung 24 an das
in Figur 1 in schematischer Form wiedergegebene zentrale Steuergerät 14 übermittelt.
[0016] Figur 2 zeigt in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt die erfindungsgemäße Konfiguration
des Druckregelventils, welches in eine hochdruckführende Komponente, sei es ein Hochdruckförderaggregat
oder einen Hochdruckspeicherraum eingebaut ist.
[0017] Der Darstellung gemäß Figur 2 ist entnehmbar, daß das Druckregelventil 12 einen elektrischen
Anschluß 40 umfaßt, über welchen ein im Druckregelventil 12 angeordneter elektrisch
ansteuerbarer Steller aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.
[0018] Der elektrische Steller ist in der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung
in Figur 2 als elektromagnetischer Steller ausgebildet. In einer Gehäusekomponente
41 des Druckregelventils 12 ist eine Ankerbohrung 40 vorgesehen, die von einem Ankerteil
45 durchsetzt ist. An einem Ende des Ankerteils 45 ist eine Ankerplatte 46 aufgenommen.
Die Ankerplatte 46 ist an ihrem anschlußseitigen Ende von einem Druckfederelement
44 beaufschlagt. Das Druckfederelement 44 und die äußere Umfangsfläche der Ankerscheibe
46 sind von einem glockenförmig ausgebildeten Einsatz 42 umschlossen, der ebenfalls
in der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 aufgenommen ist. Einer Stirnseite
48 der Ankerplatte 46 gegenüberliegend ist in die Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils
12 ein Elektromagnet 47 eingelassen. Zwischen der Stirnseite 48 der Ankerplatte 46
und einer Stirnseite 41 der Gehäusekomponente 41 ist ein Luftspalt L eingestellt.
[0019] Die Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 ist von einem Montageelement 51
umschlossen. Das Montageelement 51 ist in der Darstellung gemäß Figur 2 an der Außenumfangsfläche
der Gehäusekomponente 41 verdrehbar aufgenommen. In axialer Richtung in Bezug auf
die Gehäusekomponente 41 stützt sich das Montageelement 51 an einem im verjüngten
Durchmesserbereich der Gehäusekomponente 41 aufgenommenen Abstützring 65 ab. Das Montageelement
51 kann, wie dargestellt, als eine Montageschraube ausgebildet sein, die ein Außengewinde
umfaßt, welche in ein korrespondierendes Gewinde an einem Aufnahmekörper 8 bzw. 15,
in welchem das Druckregelventil 12 befestigt wird, eingeschraubt werden kann. Der
Aufnahmekörper 8 bzw. 15 kann zum Beispiel das in Figur 1 dargestellte Hochdruckförderaggregat
8 oder der mit Bezugszeichen 15 bezeichnete Hochdruckspeicherraum (Common Rail) sein.
In das Montageelement 51 kann ein wohldefiniertes Anzugsdrehmoment eingeleitet werden,
mit welchem die Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 in den Aufnahmekörper
8 bzw. 15 eingeschraubt wird.
[0020] Das Ankerteil 45 des elektrischen Stellers beaufschlagt mit seinem der Ankerplatten
46 gegenüberliegenden Ende ein in der Darstellung des Druckregelventils gemäß Figur
2 kugelförmig ausgebildetes Schließelement 54, hier als Ventilkugel ausgebildet. Die
Ventilkugel 54 wird mittels des Ankerteils 45 des elektrisch ansteuerbaren Stellers
in einen Sitz 55 gestellt, der an einem Sitzring 64 ausgebildet ist. Der Sitzring
64 ist unter Zwischenschaltung eines scheibenförmigen Distanzelements 63 von der Gehäusekomponente
41 umschlossen. Das in der Darstellung gemäß Figur 2 kugelförmig ausgebildete Ventilelement
54 verschließt eine als Drossel.wirkende Durchgangsbohrung des Sitzrings 64. Der Sitzring
64, dessen Außenumfangsfläche von der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12
umschlossen ist, ist auf der dem Schließelement 54 gegenüberliegenden Seite von dem
in einem Hohlraum 56 anstehenden Systemdruck beaufschlagt. Bei Betätigung des Ankerteils
45 des elektrisch ansteuerbaren Stellers des Druckregelventils 12 wirkt die durch
das Ventilelement 54 verschließ- bzw. freigebbare Durchgangsbohrung innerhalb des
Sitzrings 64 als Ablaufdrossel hinsichtlich des im Aufnahmekörper 8 bzw. 15 anstehenden
Hochdrucks. Dieser kann bei Betätigung des Ankerteils 45 über die im Sitzring 64 als
Durchgangsbohrung ausgeführte Ablaufdrossel in den Niederdruckteil 11 entlastet werden,
von dem aus sich senkrecht zur Achse des Ankerteils 45 im Aufnahmekörper 8, 15 erstreckende
Niederdruckleitungen 53 abzweigen, die ihrerseits mit dem Kraftstoffrücklauf 11 (vgl.
Darstellung gemäß Figur 1) verbunden sind.
[0021] Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht ferner hervor, daß die Gehäusekomponente 41
des Druckregelventils 12 an ihrem dem elektrischen Anschluß 40 gegenüberliegenden
Ende einen verformbaren Bereich 57 umfaßt. Der verformbare Bereich 57 erstreckt sich
in einer Axialerstreckung 61 zwischen einem an der Umfangsfläche der Gehäusekomponente
41 aufgenommenen Dichtelement 62 und dem scheibenförmigen Element 63, das von der
Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 ebenfalls umschlossen wird. Innerhalb
dieser axialen Länge 61 ist die Ankerbohrung 50, welche vom Ankerteil 45 des elektrischen
Stellers durchsetzt wird, von einem Hohlraum umschlossen. In der Hohlraumwandung sind
senkrecht zur Achse der Ankerbohrung 50 verlaufende Bohrungen angeordnet, die zur
den Niederdruckbohrungen 53 im Aufnahmekörper 8, 15 fluchten. Der sich über die axiale
Länge 61 erstreckende verformbare Bereich 57 kann gezielt geschwächt ausgelegt werden,
so daß sich bei der Montage der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 im Aufnahmekörper
8 bzw. 15 eine plastische oder eine elastische Verformung des verformbaren Bereiches
57 einstellt. Die Schwächung innerhalb des verformbaren Bereichs 57 kann auch so dimensioniert
werden, daß sich bei der Montage der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12
eine elastische und eine plastische Verformung des Bereiches 57 einstellt. Aus der
Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, daß die Wandung der Gehäusekomponente 41 innerhalb
der axialen Länge 61 in reduzierter Wandstärke ausgebildet werden kann. Mit Bezugszeichen
59 ist eine erste Wandstärke bezeichnet, welche im Vergleich zur Wandstärke zwischen
der Ankerbohrung 50 und der Außenumfangsfläche der Gehäusekomponente 41 im Bereich
des Montageelementes 51 erheblich reduziert ist. Daneben ist es durchaus auch möglich,
die Wandstärke 59.1 im Vergleich zur erwähnten Wandstärke 59 in eine diese übersteigenden
Wandstärke wie in Figur 2 dargestellt, auszubilden. Die Wandstärke 59.1 gemäß der
Darstellung in Figur 2 übersteigt die Wandstärke 59, stellt jedoch sicher, daß bei
einer Montage der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 im Aufnahmekörper
8 bzw. 15 eine elastische bzw. eine plastische Verformung des verformbaren Bereichs
57 gewährleistet ist. Neben einer Wandschwächung durch Reduzierung der Wandstärke
auf eine Wandstärke 59 bzw. 59.1 gemäß Figur 2 können innerhalb des verformbaren Bereichs
auch Durchgangsöffnungen 60 angeordnet werden. Je nach Anzahl der Durchgangsöffnungen
60 und deren Anordnung in Bezug auf die Umfangsfläche des verformbaren Bereiches 57
einer axialen Länge 61 am Außenumfang der Gehäusekomponente 41, kann der Verformbarkeitsgrad
des verformbaren Abschnittes 57 der Gehäusekomponente 41 beeinflußt werden. Die in
Figur 2 dargestellten Durchgangsöffnungen 60 können sowohl als Durchgangsbohrungen
ausgebildet werden; es ist jedoch ebenfalls möglich, die Öffnungen 60 als Sacklochbohrungen
auszubilden, so daß eine in radiale Richtung unterschiedliche Verformbarkeit der Gehäusekomponente
41 bei deren Montage am Aufnahmekörper 8 bzw. 15 erreicht werden kann. Es ist ebenfalls
möglich, den verformbaren Bereich 57 an dem dem anschlußseitigen Ende gegenüberliegenden
Ende der Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 mit einer kombinierten Wandschwächung
mit in dieser geschwächten Wandzone angeordneten Durchgangsöffnungen 60 auszubilden.
Auf diese Weise läßt sich ein besonders weicher Verformungsbereich 57 erzielen, dessen
elastische Verformbarkeit nach Aufbringen eines bestimmten Montagedrehmomentes in
eine plastische Verformung übergeht.
[0022] Neben einer Ausbildung des verformbaren Bereiches 57 an der Gehäusekomponente 41
des Druckregelventils 12 durch Vornahme einer Wandschwächung 59 bzw. 59.1 und/oder
die Anordnung von Durchgangsöffnungen 60 entlang der Umfangsfläche des verformbaren
Bereiches 57 an der Gehäusekompönente 41, kann der verformbare Bereich 57 an diesem
auch in Form eines Z-Profiles ausgebildet werden, ähnlich wie ein Faltenbalg. Die
Einstellung des Luftspaltes L bei der Montage des Druckregelventils 12 im Aufnahmekörper
8, 15 erfolgt wie nachstehend beschrieben:
[0023] Die Gehäusekomponente 41 des Druckregelventils 12 wird zunächst mittels des als Montageschraube
ausgebildeten Montageelementes 51 in das Innengewinde der Bohrung im Aufnahmekörper
8 bzw. 15 eingeschraubt. Danach läßt sich am Montageelement 51 auf einfache Weise
ein Drehmoment einleiten, mit welchem die Gehäusekomponente 41 im Aufnahmekörper 8
vorgespannt wird. Die axiale Bewegung der Gehäusekomponente 41 ist dadurch gewährleistet,
daß sich das als Montageschraube ausgebildete Montageelement 51 an der Außenumfangsfläche
der Gehäusekomponente 41 an einem in diese eingelassenen Abstützring 65 abstützt.
Somit ist sichergestellt, daß die Gehäusekomponente 41 beim Anziehen des Montageelementes
51 gegen den Aufnahmekörper 8 bzw. 15 vorgespannt wird. Beim Einschrauben der Gehäusekomponente
41 legt sich das scheibenförmig ausgebildete Zwischenelement 63 an einer Stirnfläche
der Gehäusekomponente 41 an. Der Sitzring 64, der mit einer als Ablaufdrossel wirkenden
Drosselstelle versehen ist, legt sich am Aufnahmekörper 8 bzw. 15 an. Am gegenüberliegenden
anschlußseitigen Ende der Gehäusekomponente 41 stellt sich zwischen der dem Elektromagneten
47 zuweisenden Stirnseite 48 der Ankerplatte 46 und der Stirnseite 49 der Gehäusekomponente
41 ein Luftspalt L ein. Da der Luftspalt L abhängig von der Position der Ankerplatte
46 in Bezug auf die Stirnseite 49 der Gehäusekomponente 41 ist und sich die Spitze
des Ankerteils 45 an das Schließelement 54 anstellt, welches im Sitz 55 des Sitzrings
64 aufgenommen ist, stellt sich je nach Montagedrehmoment zwischen der Stirnseite
58 der Ankerplatte 46 und der Stirnseite 49 der Gehäusekomponente 41 ein Luftspalt
L ein. In diesem Zustand herrscht ein Luftspalt L, der nur durch das Anzugsdrehmoment
des Montageelementes 51 bestimmt wird. Eine Variation des Luftspaltes L kann dadurch
erfolgen, daß bei weiterer Beaufschlagung des Montageelementes 51 die Montagekraft
58 - angedeutet durch die aufeinander zuweisenden Pfeile in Figur 2 - eine Verformung,
sei sie plastisch, elastisch und/oder plastisch und elastisch des verformbaren Bereiches
57 an der Gehäusekomponente 41 bewirkt. Durch die Auslegung der Wandstärkenreduzierung
59 bzw. 59.1 entsprechend der axialen Länge 61 des verformbaren Bereiches 57 ist die
sich einstellende Verformung abhängig von der Höhe des am Montageelement 51 aufgebrachten
Anzugsdrehmomentes. Aufgrund der Auslegung des verformbaren Bereiches 57, sei es mit
Durchgangsöffnungen 60, sei es mit Sacklochbohrungen entlang des Umfangs, sei es durch
eine erste Reduzierung der Wandstärke (vgl. Bezugszeichen 59), sei es durch eine zweite
Reduzierung der Wandstärke (vgl. Bezugszeichen 59.1) kann der Grad der Verformung
des verformbaren Bereiches 64 an die Gehäusekomponente 41 definiert werden. Aufgrund
des bekannten Anzugsdrehmomentes und des bekannten Verformungsverhaltens des verformbaren
Bereiches 57 an der Gehäusekomponente 41 stellt sich als Resultat zwischen der Stirnseite
48 der Ankerplatte 46 und der Stirnseite 49 der Gehäusekomponente 41 ein exakt definierter
Luftspalt L ein. Je nach aufgebrachtem Montageanzugsmoment am Montageelement 51 und
der daraus resultierenden Verformung des verformbaren Bereiches 57 kann der Luftspalt
L des hier als Elektromagneten ausgebildeten elektrischen Stellers beeinflußt werden.
Nach erfolgter Einstellung des Luftspaltes L wird am anschlußseitigen Ende der Gehäusekomponente
41 des Druckregelventils 12 der elektrische Anschluß 40 einfach auf dessen Umfangsfläche
aufgeklipst.
[0024] Im montierten Zustand des Druckregelventils 12 an einem Aufnahmekörper 8 bzw. 15,
sei es ein Hochdruckförderaggregat 8 oder ein Hochdruckspeicherraum 15, ist durch
die Montagekraft 58 und die Verformbarkeit des verformbaren Bereiches 57 der Luftspalt
L zwischen der Stirnseite 48 der Ankerplatte 46 und der Stirnseite 49 der Gehäusekomponente
41 eingestellt. Damit läßt sich unter Aufgabe eines Ansteuerstromes I die Drucktoleranz
± Δp des Druckregelventils 12 auf einfache Weise in einem bestimmten Prüfpunkt, der
durch einen bestimmten Ansteuerstrom I des Elektromagneten 47 definiert ist, einstellen.
Wird die geforderte Toleranz im Prüfpunkt nicht erreicht, kann durch Variation der
Anzugskraft des Montageelementes 51 und einer daraus resultierenden Veränderung der
Verformung des verformbaren Bereiches 57 der Gehäusekomponente 41 der Luftspalt L
am Magnetkomponenten relativ zueinander variiert werden. Die Veränderung des Luftspaltes
L ist damit eine direkte Folge der bei der Montage durch das Montageelement 51 aufgebrachten
Montagekraft 58, die wiederum die Verformbarkeit des verformbaren Bereiches 57 an
dem anschlußseitigen Ende der Gehäusekomponente 41 gegenüberliegenden Ende bestimmt.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführung der Gehäusekomponente 41, einen
verformbaren Bereich 57 enthaltend, lassen sich kostengünstige Bauteile mit relativ
großen Toleranzen verwenden. Die großen Toleranzen werden bei Aufbringen der Montagekraft
58 - beispielsweise im vorliegenden Fall als Montagedrehmoment, mit welchem das Montageelement
51 beaufschlagt wird - durch die sich einstellende Montagekraft 58 fast auf Null gebracht.
Der Luftspalt L zwischen der Ankerplatte 46 und der Stirnseite der Gehäusekomponente
41 des Druckregelventils 12 stellt sich erst bei weiterem Erhöhen der Montagekraft
58 ein, demnach nach dem Zeitpunkt, zu dem die Bauteiltoleranzen bereits egalisiert
sind. Aufgrund einer weiteren, wohldefinierten Steigerung er Montagekraft 48 stellt
sich die den Luftspalt L beeinflussende Verformung innerhalb des verformbaren Bereichs
57 an der Gehäusekomponente 41 ein.
[0025] Am dem Sitzring 64 gegenüberliegenden Ende des Ankerteils 45 ist innerhalb der Gehäusekomponente
41 ein Hohlraum ausgebildet. Von diesem Hohlraum zweigen senkrecht zur Ankerbohrung
50, die vom Ankerteil 45 durchsetzt ist, Niederdruckbohrungen 53 ab. Bei Öffnung des
Schließelementes 54 durch Ansteuerung des Ankerteils 45 gibt das hier kugelförmig
ausgebildete Schließelement 54 die im Sitzring 64 ausgebildete, als Ablaufdrossel
wirkende Drosselstelle frei, so daß vom mit Systemdruck beaufschlagten Hohlraum 56
des Aufnahmekörpers 8 bzw. 15, in welchen das Druckregelventil 12 mit seiner Gehäusekomponente
41 eingeschraubt ist, unter hohem Druck stehender Kraftstoff vom Hochdruckteil in
den Niederdruckteil 11 bzw. 53 abströmen kann.
Bezugszeichenliste
[0026]
- 1
- Kraftstoffeinspritzsystem
- 2
- Kraftstoffbehälter
- 3
- Kraftstoffniveau
- 4
- Vorfilter
- 5
- Vorförderaggregat
- 6
- Kraftstoffilter
- 7
- Niederdruckleitungsabschnitt
- 8
- Hochdruckförderaggregat
- 9
- Ansteuerleitung
- 10
- Hochdruckzulauf
- 11
- Kraftstoffrücklauf
- 12
- Druckregelventil
- 13
- Ansteuerung Elektromagnet
- 14
- Steuergerät
- 15
- Hochdruckspeicherraum
- 16
- Drucksensor
- 17
- Rücklauf zum Kraftstoffbehälter
- 18
- Hochdruckzuleitung Injektor
- 19
- Kraftstoffinjektor
- 20
- Zulaufseite
- 21
- Rücklauf vom Kraftstoffinjektor
- 22
- Aktoransteuerung
- 23
- Einspritzdüsen
- 24
- zentrale Signalübertragungsleitung
- 25
- Drucksensorleitung
- 26
- Ansteuerung Vorförderpumpe
- 27
- Kurbelwellensensor
- 28
- Nockenwellensensor
- 29
- Fahrpedalsensor
- 30
- Ladedrucksensor
- 31
- Temperaturfühler
- 32
- Kühlfluidsensor
- 40
- elektrischer Anschluß
- 41
- Gehäusekomponente Druckregelventil
- 42
- glockenförmiger Einsatz
- 43
- Dichtring
- 44
- Druckfeder
- 45
- Ankerteil
- 46
- Ankerplatte
- 47
- Elektromagnet
- 48
- Stirnseite Ankerplatte
- 49
- Stirnseite Gehäusekomponente
- 50
- Ankerbohrung
- 51
- Montageelement
- 52
- Aufnahmekörper Druckregelventil 12
- 53
- Niederdruckleitung
- 54
- Ventilkugel
- 55
- Ventilkugelsitz
- 56
- Hohlraum mit Systemdruck
- 57
- verformbarer Bereich
- 58
- Wirkrichtung Montagekraft
- 59
- erste verringerte Wandstärke
- 59.1
- zweite verringerte Wandstärke
- 60
- Schwächungsöffnung
- 61
- Längserstreckung verformbarer Bereich
- 62
- Dichtelement
- 63
- scheibenförmiger Einsatz
- 64
- Sitzring mit Drosselöffnung
- 65
- Abstützring
- L
- Luftspalt Magnetsystem
1. Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Hochdruckspeicherraum
(15), der über ein Hochdruckförderaggregat (8) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff
beaufschlagt ist und Kraftstoffinjektoren (19) mit Kraftstoff versorgt und dem Hochdruckförderaggregat
(8) ein Druckregelventil (12) zugeordnet ist, welches zwischen einer Hochdruckseite
(10, 56) und einer Niederdruckseite (11, 53) angeordnet ist und ein Ventilelement
(54) umfaßt, welches über einen elektrischen Steller (47) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (12) eine Gehäusekomponente (41) umfaßt, die einen verformbaren
Bereich (57) enthält, über den bei Montage des Druckregelventils (12) an einen hohen
Druck führenden Aufnahmekörper (52) ein Spalt L zwischen Flächen (48, 49) einer elektrisch
ansteuerbaren Stelleranordnung (45, 47) einstellbar ist, wobei die den verformbaren
Bereich (57) enthaltende Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils (12) als Gehäusekörper
ausgebildet ist.
2. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (57) an der Gehäusekomponente (41) in einem Bereich liegt,
der im montierten Zustand des Druckregelventils (12) an einem Aufnahmekörper (52)
von diesem umschlossen ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekomponente (41) ein relativ zu deren Außenseite bewegbares Montageelement
(51) umfaßt.
4. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (57) an der Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils
(12) durch eine Wandstärkenreduzierung (59, 59.1) gebildet ist.
5. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (57) an der Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils
(12) durch senkrecht zur Wirkungslinie (58) der Montagekraft orientierte Ausnehmungen
(60) gebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (60) als Durchgangsbohrungen ausgeführt sind.
7. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (60) als Anbohrungen ausgebildet sind.
8. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement (51) in axiale Richtung auf der Außenseite der Gehäusekomponente
(41) des Druckregelventils (12) durch eine Abstützring (65) gesichert ist.
9. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am anschlußseitigen Ende der Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils (12) eine
durch ein Federelement (44) beaufschlagte Ankerplatte (46) angeordnet ist, zwischen
deren Stirnseite (48) und einer Stirnseite (49) der einen Elektromagneten (47) umschließenden
Gehäusekomponente (41) ein Luftspalt L gebildet ist.
10. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils (12) am ventilseitigen Ende einen
einen Ventilsitz (55) für das Ventilelement (54) aufweisenden Sitzring (64) umschließt.
11. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (64) eine hochdruckseitig als Ablaufdrossel bezüglich des Systemsdruckes
innerhalb eines Hohlraumes (46) des Aufnahmekörpers (52) dienende Drosselstelle umfaßt,
die durch das Ventilelement (54) freigebbar bzw. verschließbar ist.
12. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der verformbare Bereich (57) der Gehäusekomponente (41) zwischen einem Dichtelement
(62) und dem Sitzring (64) in Axialrichtung (61) erstreckt.
13. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich (57) der Gehäusekomponente (41) des Druckregelventils (12)
elastisch und/oder plastisch, abhängig von der am Montageelement (51) aufgebrachten
Montagekraft (58) ist.
1. Fuel injection system for internal combustion engines, with a high-pressure accumulator
space (15) which is acted upon via a high-pressure feed assembly (8) by fuel which
is under high pressure, and which supplies fuel to fuel injectors (19), the high-pressure
feed assembly (8) being assigned a pressure-regulating valve (12) which is arranged
between a high-pressure side (10, 56) and a low-pressure side (11, 53) and comprises
a valve element (54) which can be activated via an electrical actuator (47), characterized in that the pressure-regulating valve (12) comprises a housing component (41) containing
a deformable region (57), via which, when the pressure-regulating valve (12) is being
mounted onto a reception body (52) carrying high pressure, a gap L can be set between
surfaces (48, 49) of an electrically activatable actuator arrangement (45, 47), that
housing component (41) of the pressure-regulating valve (12) which contains the deformable
region (57) being designed as a housing body.
2. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the deformable region (57) on the housing component (41) lies in a region which,
when the pressure-regulating valve (12) is in the mounted state on a reception body
(52), is surrounded by the latter.
3. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the housing component (41) comprises a mounting element (51) movable in relation
to the outside of the said housing component.
4. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the deformable region (57) on the housing component (41) of the pressure-regulating
valve (12) is formed by means of a wall-thickness reduction (59, 59.1).
5. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the deformable region (57) on the housing component (41) of the pressure-regulating
valve (12) is formed by recesses (60) oriented perpendicularly with respect to the
line of action (58) of the mounting force.
6. Fuel injection system according to Claim 5, characterized in that the recesses (60) are designed as passage bores.
7. Fuel injection system according to Claim 5, characterized in that the recesses (60) are designed as drilled-in bores.
8. Fuel injection system according to Claim 3, characterized in that the mounting element (51) is secured in the axial direction on the outside of the
housing component (41) of the pressure-regulating valve (12) by means of a supporting
ring (65).
9. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that at the connection-side end of the housing component (41) of the pressure-regulating
valve (12) is arranged an armature plate (46) which is acted upon by a spring element
(44) and between the end face (48) of which and an end face (49) of the housing component
(41) surrounding an electromagnet (47) an air gap L is formed.
10. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the housing component (41) of the pressure-regulating valve (12) surrounds, at the
valve-side end, a seat ring (64) having a valve seat (55) for the valve element (54).
11. Fuel injection system according to Claim 10, characterized in that the seat ring (64) comprises a throttle point which serves on the high-pressure side
as an outflow throttle with respect to the system pressure within a cavity (46) of
the reception body (52) and which can be opened or closed by means of the valve element
(54).
12. Fuel injection system according to Claim 10, characterized in that the deformable region (57) of the housing component (41) extends in the axial direction
(61) between a sealing element (62) and the seat ring (64).
13. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the deformable region (57) of the housing component (41) of the pressure-regulating
valve (12) is elastic and/or plastic as a function of the mounting force (58) applied
to the mounting element (51).
1. Système d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne avec une chambre
d'accumulation à haute pression (15) alimentée en carburant sous haute pression par
un module d'acheminement à haute pression (8), et alimentant en carburant des injecteurs
de carburant (19), et une soupape de régulation de pression (12) étant attribuée à
un module d'acheminement à haute pression (8), laquelle est disposée entre un côté
haute pression (10, 56) et un côté basse pression (11, 53) et comprend un élément
de soupape (54) pouvant être commandé par un organe électrique (47),
caractérisé en ce que
la soupape de régulation de carburant (12) comprend un composant de boîtier (41) contenant
une zone déformable (57) permettant de régler, lors du montage de la soupape de régulation
de pression (12) à un corps de logement (52) conducteur à haute pression, une fente
L entre des surfaces (48, 49) d'un dispositif d'organe (45, 47) pouvant être commandé
électriquement, le composant de boîtier (41) de la soupape de régulation de pression
(12) contenant la zone déformable (57) étant formé comme corps de boîtier.
2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la zone déformable (57) sur le composant de boîtier (41) est située dans une zone
entourée par celui-ci, lorsque la soupape de régulation de pression (12) est montée
sur un corps de logement (52).
3. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le composant de boîtier (41) comprend un élément de montage (51) mobile par rapport
à son côté extérieur.
4. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la zone déformable (57) sur le composant de boîtier (41) de la soupape de régulation
de pression (12) est formée par une réduction de l'épaisseur de la paroi (59, 59.1).
5. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la zone déformable (57) sur le composant de boîtier (41) de la soupape de régulation
de pression (12) est formée par des évidements (60) orientés perpendiculairement à
la ligne d'action (58).
6. Système d'injection de carburant selon la revendication 5,
caractérisé en ce que
les évidements (60) sont réalisés comme des trous de passage.
7. Système d'injection de carburant selon la revendication 5,
caractérisé en ce que
les évidements (60) sont formés comme des perçages.
8. Système d'injection de carburant selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
l'élément de montage (51) est bloqué dans le sens axial sur le côté extérieur du composant
de boîtier (41) de la soupape de régulation de pression (12) par un anneau d'appui
(65).
9. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
une plaque d'induit (46) contrainte par un élément à ressort (44) est disposée à l'extrémité
du composant du boîtier (41) de la soupape de régulation de pression (12) côté raccord,
un entrefer L étant formé entre le côté frontal (48) de la plaque et un côté frontal
(49) du composant du boîtier (41) entourant un électroaimant (47).
10. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le composant de boîtier (41) de la soupape de régulation de pression (12) entoure,
à l'extrémité côté soupape, un anneau de siège (64) présentant un siège de soupape
(55) pour l'élément de soupape (54).
11. Système d'injection de carburant selon la revendication 10,
caractérisé en ce que
l'anneau de siège (64) comprend côté haute pression un point d'étranglement d'écoulement
par rapport à la pression du système dans un espace creux (46) du corps de logement
(52), ce point d'étranglement pouvant être libéré ou fermé par l'élément de soupape
(54).
12. Système d'injection de carburant selon la revendication 10,
caractérisé en ce que
la zone déformable (57) du composant de boîtier (41) s'étend dans le sens axial (61)
entre un élément d'étanchéité (62) et l'anneau de siège (64).
13. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la zone déformable (57) du composant de boîtier (41) de la soupape de régulation de
pression (12) est élastique et/ou plastique, indépendante de la force de montage (58)
appliquée sur l'élément de montage (51).