Die Erfindung geht aus von einem Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 100 38 763 A1 ist ein Ausgleichselement bekannt, welches einen an das Brennstoffeinspritzventil umfänglich anlegbaren starren ersten Ring und einen starren zweiten Ring aufweist. Dieser ist in die Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes einsetzbar. Ein zwischen den beiden starren Ringen angeordneter elastischer Zwischenring ist unlösbar mit dem ersten starren Ring und dem zweiten starren Ring verbunden.

Weiterhin ist aus der DE 101 08 466 A1 ein Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches zur Lagerung und Stützung eines Brennstoffeinspritzventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine dient. Es ist in Form eines Unterlegrings ausgebildet und zwischen einem Ventilgehäuse und einer Wandung einer Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes angeordnet. Der Unterlegring weist einen runden oder ovalen Querschnitt auf und beabstandet eine Schulter des Ventilgehäuses von einer Schulter des Zylinderkopfes.

Das Patent Abstract of Japan JP 2000 027736 geht aus von einer direkt einspritzenden Einspritzdüse. Die unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Ausgleichselement zur Lagerung eines Brennstoffeinspritzventils dadurch, dass dieses Freistiche aufweist, wohingegen die in dem Dokument beschriebene Einspritzdüse kein Ausgleichselement aufweist.

Die Druckschrift GB 1 299 819 A beschreibt eine metallische Kopplungsverbindung, wobei zwischen den zu verbindenden Teilen ein Verschluss aus einem Metall angebracht ist, wobei das Metall durch eine Verringerung der Temperatur unter eine bestimmte Übergangstemperatur von einem ausgeprägten austentischen Zustand in einen relativ schwachen martensitischen Zustand umgewandelt werden kann. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der in diesem Dokument beschriebenen metallischen Kopplungsverbindung, da das erfindungsgemäße Ausgleichselement zur Lagerung eines Brennstoffeinspritzventils Freistiche aufweist, wohingegen die in diesem Dokument beschriebene metallische Kopplungsverbindung keine Freistiche aufweist.

Die Druckschrift DE 100 27 662 A beschreibt ein Dichtmittel und einen Niederhalter für ein Brennstoffeinspritzventil.

Das Patent Abstract of Japan JP 11 210886 A geht von einer Dichtung aus, welche in einem Raum zwischen einem Kraftstoffeinspritzventil und einem Gehäuse angeordnet ist.

In der Druckschrift US 5,954,343 A ist ein Dichtring für ein Brennstoffeinspritzventil beschrieben, welcher zwischen zwei Oberflächen angebracht wird, um eine dazwischen liegende Öffnung abzudichten.

Die Druckschrift EP 0 825 342 A geht aus von einer Zylinderkopfvorrichtung mit einem Dichtungsmittel für eine Brennkraftmaschine, welche eine Kraftstoffeinspritzdüse einschließt.

Die Druckschrift US 5,247,918 A ist eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer Brennstoffeinspritzkammer gegenüber einem Brennstoffeinspritzventil beschrieben.

Nachteilig bei den aus den oben genannten Druckschriften bekannten Ausgleichselementen ist insbesondere, daß sich keine kompakte Bauform ergibt.

Das erfindungsgemäße Ausgleichselement für ein Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Ausgleichselement im Querschnitt zumindest zwei Schenkel aufweist, welche sich am Zylinderkopf und am Brennstoffeinspritzventil abstützen; und dass das Ausgleichselement Freistiele für eine biegeweiche Gestaltung aufweist.

Das Ausgleichselement sorgt dabei sowohl für einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile sowie von Toleranzen, die auf die Erwärmung des Brennstoffeinspritzventils während des Betriebs zurückzuführen sind und beugt somit Verkanten und Fehlstellungen vor.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ausgleichselements möglich.

Von Vorteil ist insbesondere, daß beliebige Querschnittsformen möglich sind, so lange zumindest je eine Anlagefläche am Zylinderkopf und am Brennstoffeinspritzventil vorhanden ist.

Dadurch sind beliebige Formen des Ausgleichselements, wie z. B. gerollte, mehrfach gekantete oder V-förmige Querschnitte denkbar.

Weiterhin ist von Vorteil, daß ein zwischen dem Brennstoffeinspritzventil und dem Ausgleichselement liegender Winkel nahezu frei, bevorzugt im Bereich zwischen 30° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 35° und 55°, wählbar ist, wodurch Fertigungstoleranzen und -abweichungen unerheblich sind.

Vorteilhafterweise können beliebige Modifikationen wie Durchbrüche, Sicken etc. am Ausgleichselement angebracht werden, um die Kennlinie, welche besonders vorteilhaft progressiv verläuft, zu modellieren.

Von Vorteil ist auch die Ausbildung von Segmenten durch Stanzen und Biegen, über welche sich das Ausgleichselement am Brennstoffeinspritzventil abstützt. Dadurch kann das Ausgleichselement am Brennstoffeinspritzventil vormontiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines mittels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine montiertes Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 2A-C

Ausschnitte im Bereich II in Fig. 1 in verschiedenen Belastungszuständen eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements,

Fig. 3A-D

Detailansichten von weiteren Ausführungsbeispielen erfindungsgemäß ausgestalteter Ausgleichselemente,

Fig. 4A-B

eine beispielhafte Darstellung der Verformung eines erfindungsgemäßen Ausgleichselements unter einem Winkel α, und

Fig. 5A-B

eine beispielhafte Darstellung der Verformung des in Fig. 4A bis 4B dargestellten erfindungsgemäßen Ausgleichselements unter einem Winkel α.

Fig. 1 zeigt eine schematisierte und vereinfachte Ansicht eines Brennstoffeinspritzsystems 1, welches ein Brennstoffeinspritzventil 2 umfaßt, das in eine Aufnahmebohrung 3 eines Zylinderkopfes 4 einer Brennkraftmaschine eingebracht ist.

Das Brennstoffeinspritzventil 2 ist dabei in Form eines direkt einspritzenden Brennstoffeinspritzventils 2 ausgeführt, das zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum der nicht weiter dargestellten gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine dienen kann. Das Brennstoffeinspritzventil 2 weist an einem zulaufseitigen Ende 5 eine Steckverbindung zu einer Brennstoffverteilerleitung 6 auf, die durch eine Dichtung 7 zwischen der Brennstoffverteilerleitung 6 und einem Zuleitungsstutzen 8 des Brennstoffeinspritzventils 2 abgedichtet ist. Das Brennstoffeinspritzventil 2 verfügt über einen elektrischen Anschluß 9 für die elektrische Kontaktierung zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 2. Das Brennstoffeinspritzventil 2 ist zumindest in seinem den Zylinderkopf 4 überragenden Teil mit einer Kunststoffumspritzung 10 versehen, welche auch den elektrischen Anschluß 9 umgibt.

Das Brennstoffeinspritzventil 2 ist durch nicht weiter dargestellte Maßnahmen, wie z. B. eine Spannpratze, im Zylinderkopf 4 fixiert und gegen Verdrehen gesichert. In der Aufnahmebohrung 3 ist erfindungsgemäß ein ringförmiges Ausgleichselement 11 zur Zentrierung und Lagerung des Brennstoffeinspritzventils 2 vorgesehen. Das Ausgleichselement 11 weist dabei einen ungefähr V-förmigen Querschnitt auf und sorgt für einen zuverlässigen Toleranzausgleich des Brennstoffeinspritzventils 2 in allen Freiheitsgraden. Das erfindungsgemäße Ausgleichselement 11 wird im folgenden näher beschrieben.

An einem Düsenkörper 12 des Brennstoffeinspritzventils 2 ist ein Dichtring 13 vorgesehen, der das Brennstoffeinspritzventil 2 gegen den Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine abdichtet.

Fig. 2A bis 2C zeigen in dem in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements 11 in verschiedenen be- und entlasteten Zuständen.

Brennstoffeinspritzventile 2 werden gewöhnlich starr in den Zylinderkopf 4 von Brennkraftmaschinen eingebaut und durch eine Zwischenhülse, welche das Brennstoffeinspritzventil 2 mit der Brennstoffverteilerleitung 6 verbindet, sowohl fixiert als auch geführt. Laterale Versätze des Brennstoffeinspritzventils 2 können dadurch ausgeglichen werden. Soll das Brennstoffeinspritzventil 2 dagegen ohne Zwischenhülse eingebaut werden, müssen die Toleranzen anders ausgeglichen werden. Zudem reicht es nicht aus, nur seitliche Versätze oder Verkippungen auszugleichen, auch thermische Veränderungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine müssen berücksichtigt werden. Weiterhin ist es wünschenswert, daß das Ausgleichselement 11, welches für den Ausgleich der verschienenen Toleranzen sorgen soll, lösbar mit dem Brennstoffeinspritzventil 2 verbindbar ist und sich gleichzeitig so an einer Innenwandung 15 des Zylinderkopfs 4 abstützt, daß eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Tragkraft ermöglicht wird.

Die oben genannten Anforderungen werden durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ausgleichselement 11, welches in Form eines Stanzbiegeteils ausgeführt ist, erfüllt. Wie aus den Fig. 2A bis 2C hervorgeht, weist das Ausgleichselement 11 einen asymmetrisch V-förmigen Querschnitt mit Segmenten 16 auf. Die Segmente 16 werden durch Stanzen aus dem Ausgleichselement 11 herausgetrennt und umgebogen, so daß sie sich am Brennstoffeinspritzventil 2 abstützen und das Ausgleichselement 11 daran fixieren. Dadurch kann das Brennstoffeinspritzventil 2 mit dem Ausgleichselement 11 als Gesamtbauteil im Zylinderkopf 4 montiert werden.

In Fig. 2A ist das Brennstoffeinspritzventil 2 mit dem Ausgleichselement 11 in unbelasteter Einbaulage dargestellt. Das Ausgleichselement 11 stützt sich mit einem ersten, kürzeren Schenkel 17 an einer Schulter 18 des Zylinderkopfes 4 ab. Ein zweiter, längerer Schenkel 19 des Ausgleichselements 11 ragt im unbelasteten Zustand frei in die Aufnahmebohrung 3 des Zylinderkopfes 4. Die Segmente 16 liegen am Gehäuse 14 des Brennstoffeinspritzventils 2 an.

In Fig. 2B ist ein belasteter Zustand beispielsweise nach dem Anbringen einer nicht weiter dargestellten Spannpratze, welche das Brennstoffeinspritzventil 2 in der Aufnahmebohrung 3 sichert, dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil 2 wird durch den Druck tiefer in den Zylinderkopf 4 eingepreßt, wodurch es relativ zu dem Ausgleichselement 11 verschoben wird. Die ausgestanzten Segmente 16 liegen nun an einem Knick 20 des Gehäuses 14 des Brennstoffeinspritzventils 2 an, an welchem sich das Brennstoffeinspritzventil 2 radial aufweitet. Eine Schulter 21 des Brennstoffeinspritzventils 2 liegt nun in Anlage an dem längeren Schenkel 19 des Ausgleichselements 11, wodurch die Schenkel 19 und 17 zusammengedrückt werden.

Wird nun, wie in Fig. 2C dargestellt, die Brennstoffverteilerleitung 6 an das Brennstoffeinspritzventil 2 angeschlossen, ergeben sich Verschiebungen und Verkippungen des Brennstoffeinspritzventils 2. In Fig. 2C ist ein Winkelversatz und gleichzeitig eine seitliche Verschiebung angedeutet, welche das Brennstoffeinspritzventil 2 nach links verschiebt. Durch die Länge des Schenkels 17 ist das Ausgleichselement 11 nach wie vor trotz seitlicher Verschiebung an der Schulter 18 des Zylinderkopfes 4 abgestützt. Ebenso wird die Verkippung durch eine linksseitige stärkere Belastung mit nachfolgender plastischer und/oder elastischer Verformung des Ausgleichselements 11 mühelos ausgeglichen, ohne daß das Ausgleichselement 11 in Funktion oder Form beeinträchtigt wird.

Auch dynamische Schwingungen und Verschiebungen des Brennstoffeinspritzventils 2 während des Betriebs der Brennkraftmaschine durch Vibrationen und Temperaturschwankungen werden durch das Ausgleichselement 11 problemlos ausgeglichen.

In den Fig. 3A bis 3D sind weitere alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements 11 dargestellt.

Um das Ausgleichselement 11 biegeweicher zu gestalten, eine progressive Federkennlinie des Ausgleichselements 11 zu erreichen und eine einfache Herstellbarkeit und Montierbarkeit zu gewährleisten, sind, wie in Fig. 3A und 3B dargestellt, Freistiche 22 vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform können Durchbrüche 23 wie in Fig. 3B vorgesehen sein. Zur gezielten Versteifung können nicht weiter dargestellte Sicken oder Stege angeprägt werden. Die Anzahl, Form und Lage der jeweiligen Maßnahmen werden durch die Anforderungen an den Kennlinienverlauf bedingt.

Fig. 3A zeigt das bereits in den Fig. 2A bis 2C beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements 11, während die Fig. 3B bis 3D alternative Querschnittsformen zeigen.

Die in Fig. 3B dargestellte Ausführungsform weist ein dreischenkeliges Profil mit zwei unterschiedlichen Winkeln und einem nach innen zur Schulter 21 des Brennstoffeinspritzventils 2 geöffneten Querschnitt auf. Dies hat den Vorteil, daß das Ausgleichselement 11 beim Einbau nicht so leicht hängenbleibt, sondern bedingt durch die glatte Außenseite 24 einfach in die Aufnahmebohrung 3 des Zylinderkopfes 4 einbringbar ist.

Ähnlich vorteilhaft ist die in Fig. 3C dargestellte Variante, welche statt eines mehrfach gewinkelten eckigen Querschnitts einen zumindest teilweise rundgebogenen Querschnitt aufweist. Die Rundbiegung ist besonders einfach herstellbar.

Wird die Biegung noch stärker, so daß sich, wie in Fig. 3D dargestellt, ein Überlappungsbereich 25 ausbildet, kann zudem die Reibung zur Gestaltung der Kennlinie gezielt eingesetzt werden.

Um die Flexibilität der erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselemente 11 zu demonstrieren, sind in den Fig. 4A und 4B sowie 5A und 5B zwei unterschiedliche Auslegungen des in Fig. 3B dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichselements 11 mit unterschiedlichen Biegewinkeln α dargestellt.

Während der Winkel α zwischen dem dem Brennstoffeinspritzventil 2 zugekehrten Schenkel 19 des Ausgleichselements 11 in Fig. 4A und der Schulter 21 des Brennstoffeinspritzventils 2 etwa 55° beträgt, ist der Winkel α in Fig. 5A wesentlich kleiner und liegt bei ca. 35°.

Die Ausgleichseigenschaften des Ausgleichselements 11 werden dadurch nicht beeinträchtigt, lediglich das Biegeverhalten des Ausgleichselements 11 ändert sich.

In Fig. 4B ist erkennbar, daß bei größeren Winkeln α der dem Brennstoffeinspritzventil 2 zugewandte Schenkel 19 in Belastungsrichtung gebogen wird, während, wie aus Fig. 5B erkennbar, bei kleineren Winkeln α das Ausgleichselement 11 eher in radialer Richtung verformt wird. Die Stütz- und Ausgleichswirkung ist jedoch in beiden Fällen gleich gut. Bei der Herstellung der Ausgleichselemente 11 muß somit wenig Wert auf die Einhaltung genauer Winkelvorgaben beim Biegen der Schenkel 19 gelegt werden, da die Stützwirkung in jedem Fall erhalten bleibt. Dadurch kann die Herstellung der Ausgleichselemente 11 äußerst kostengünstig gehalten werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist die Erfindung für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 2, beispielsweise für Brennstoffeinspritzventile 2 zur Einspritzung in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, anwendbar. Alle Merkmale sind dabei beliebig miteinander kombinierbar.