EINSPRITZVENTIL UND AUSGLEICHSELEMENT FÜR EIN EINSPRITZVENTIL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Ausgleichselement für ein Einspritzventil, das einen topfförmigen Körper mit einem Topfboden und einer Ausnehmung umfasst, in der axial beweglich ein Kolben angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Einspritzventil.

[0002] Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Erzeugung von Schadstoffemissionen ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoffgemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Ein sehr präzises Zumessen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine trägt zu geringer Erzeugung von Schadstoffemissionen bei.

[0003] Aus der DE 103 44 061 A1 ist ein Einspritzventil mit einem hydraulischen Ausgleichselement bekannt. Beim Einsatz des Einspritzventils, insbesondere in einer Kraftmaschine muss ein vorhandenes Spiel kompensiert werden. Die Kompensation des Spiels kann dabei dadurch erzeugt werden, dass ein geschlossenes hydraulisches System erzeugt wird und über einen Kolben ein oberes Arbeitsvolumen und unter dem Kolben ein unteres Arbeitsvolumen geschaffen wird. Ein etwa auftretender Druckunterschied zwischen dem oberen und unteren Arbeitsvolumen wird durch einen Fügespalt dann ausgeglichen, wenn sich der Druckunterschied langsam aufbaut.

[0004] Aus der EP 1 391 608 A1 ist eine Zumessvorrichtung bekannt. Ein Gehäuse der Zumessvorrichtung hat eine Zumessöffnung. Ein Piezoaktuator wirkt mit einer Ventilnadel zusammen, um eine axiale Bewegung der Ventilnadel zu kontrollieren. Eine thermische Kompensatoreinheit ist vorgesehen, um eine thermische Ausdehnung des Gehäuses relativ zu dem Piezoaktuator auszugleichen. Die Kompensatoreinheit umfasst ein Kompensatorgehäuse und einen Kolben. Das Kompensatorgehäuse und der Kolben bilden eine erste Flüssigkeitskammer. Eine zweite Flüssigkeitskammer ist zwischen dem Kolben und einem Dichtelement gebildet, das das Kompensatorgehäuse zusammen mit dem Kolben dichtend abschließt.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzventil und ein Ausgleichselement für ein Einspritzventil zu schaffen, das einfach herstellbar ist und einfach ein präzises Zumessen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ermöglicht.

[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0007] Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil und ein Ausgleichselement für das Einspritzventil. Das Ausgleichselement umfasst einen topfförmigen Körper mit einem Topfboden und einer Ausnehmung. Ferner umfasst das Ausgleichselement einen Kolben, der an einem sich axial erstreckenden Führungsabschnitt des Kolbens eine Spielpassung bezüglich der Ausnehmung des topfförmigen Körpers aufweist. Der Kolben ist zumindest teilweise mit dem Führungsabschnitt axial beweglich in der Ausnehmung des topfförmigen Körpers angeordnet. Ein Dichtelement ist auf der dem Topfboden abgewandten Seite des Führungsabschnitts angeordnet und koppelt den topfförmigen Körper mit dem Kolben. Durch den topfförmigen Körper, den Kolben und das Dichtelement ist ein hydraulisch und/oder pneumatisch dichtes System begrenzt. Die Kopplung des Dichtelements mit dem topfförmigen Körper und/oder dem Kolben ist kraftschlüssig. Das Dichtelement umfasst einen Außenring und einen Innenring. Der Außenring und der Innenring sind durch einen Dichtring miteinander gekoppelt. Der Dichtring weist eine größere Elastizität auf als der Außenring und der Innenring.

[0008] Die kraftschlüssige Kopplung des Dichtelements mit dem topfförmigen Körper und/oder dem Kolben ist sehr einfach und kostengünstig herstellbar. Außerdem wird bei der Montage des Dichtelements an dem topfförmigen Körper und/öder dem Kolben nur eine vernachlässigbare Wärme erzeugt. Dies ermöglicht vielseitige Gestaltungsmöglichkeiten bei der Konstruktion des Dichtelements und eine große Auswahl an Materialien für das Ausgleichselement. Ein relativ unelastischer Innen- und Außenring, die beispielsweise ein Metall umfassen, ermöglichen einfach die kraftschlüssige Kopplung zwischen Innenring und Kolben und/oder Außenring und topfförmigem Körper. Ein relativ elastischer Dichtring ermöglicht die Bildung eines hydraulisch und/oder pneumatisch dichten Systems bei gleichzeitiger Beweglichkeit des Kolbens.

[0009] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements weist der Außenring und/oder der topfförmige Körper in einem zylinderförmigen äußeren Kopplungsbereich mindestens eine erste äußere Ausbuchtung auf. In dem äußeren Kopplungsbereich ist das Dichtelement mit dem topfförmigen Körper gekoppelt. Die erste äußere Ausbuchtung erstreckt sich um den gesamten Umfang des äußeren Kopplungsbereichs. Ferner weist die erste äußere Ausbuchtung eine Übermaßpassung bezüglich des topfförmigen Körpers bzw. des Außenrings in dem Kopplungsbereich auf. Der Außenring bzw. der topfförmige Körper sind auf Grund der Übermaßpassung an dem topfförmigen Körper bzw. dem Außenring festgelegt. Die Übermaßpassung der ersten äußeren Ausbuchtung ermöglicht einfach eine kraftschlüssige und dichte Kopplung des Außenrings mit dem topfförmigen Körper.

[0010] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements weist der Außenring und/oder der topfförmige Körper in dem äußeren Kopplungsbereich eine zweite äußere Ausbuchtung auf. Die zweite äußere Ausbuchtung erstreckt sich um den gesamten Umfang des äußeren Kopplungsbereichs. Die zweite äußere Ausbuchtung weist ein größeres Übermaß bezüglich des topfförmigen Körpers bzw. des Außenrings in dem Kopplungsbereich auf als die erstere äußere Ausbuchtung. Ferner ist die zweite äußere Ausbuchtung in axialer Richtung so zu der ersten äußeren Ausbuchtung versetzt ausgebildet, dass bei einer Montage des Außenrings an den topfförmigen Körper zuerst die erste äußere Ausbuchtung und dann die zweite äußere Ausbuchtung mit dem topfförmigen Körper bzw. dem Außenring gekoppelt wird. Die zweite äußere Ausbuchtung trägt einfach zur kraftschlüssigen und dichten Kopplung bei.

[0011] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements weist der Innenring und/oder der Kolben in einem zylinderförmigen inneren Kopplungsbereich mindestens eine erste innere Ausbuchtung auf. In dem inneren Kopplungsbereich ist das Dichtelement mit dem Kolben gekoppelt. Die erste innere Ausbuchtung erstreckt sich um den gesamten Umfang des inneren Kopplungsbereichs. Ferner weist die erste innere Ausbuchtung eine Übermaßpassung bezüglich des Kolbens bzw. des Innenrings in dem Kopplungsbereich auf. Der Innenring und/oder der Kolben sind auf Grund der Übermaßpassung an dem Kolben bzw. dem Innenring festgelegt. Die Übermaßpassung der ersten inneren Ausbuchtung ermöglicht einfach eine kraftschlüssige Kopplung des Innenrings mit dem Kolben.

[0012] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements weist der Innenring und/oder der Kolben in dem inneren Kopplungsbereich eine zweite innere Ausbuchtung auf. Die zweite innere Ausbuchtung erstreckt sich um den gesamten Umfang des inneren Kopplungsbereichs. Ferner weist die zweite innere Ausbuchtung ein größeres Übermaß bezüglich des Kolbens bzw. des Innenrings in dem Kopplungsbereich auf als die erste innere Ausbuchtung. Die zweite innere Ausbuchtung ist so in axialer Richtung zu der ersten inneren Ausbuchtung versetzt ausgebildet, dass bei einer Montage des Innenrings an den Kolben zuerst die erste innere Ausbuchtung und dann die zweite innere Ausbuchtung mit dem Kolben bzw. dem Innenring gekoppelt wird. Die zweite innere Ausbuchtung trägt einfach zu der kraftschlüssigen und dichten Kopplung bei.

[0013] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements sind die erste und/oder die zweite äußere Ausbuchtung und/oder die erste und/oder die zweite innere Ausbuchtung im Profil rundlich ausgebildet. Durch die rundliche Ausbildung wird theoretisch eine punktförmige Berührfläche erzeugt. Dies ermöglicht einfach eine plastische Verformung der Ausbuchtungen und des topfförmigen Körpers und/oder des Kolbens in den Kopplungsbereichen und somit eine kraftschlüssige Kopplung. Darüber hinaus ermöglicht eine runde Ausbildung der Ausbuchtungen eine einfache Montage.

[0014] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements umfasst der Kolben eine Kolbenstange und einen Kolbenkopf, der den Führungsabschnitt umfasst. Die Kolbenstange ragt aus der Ausnehmung des topfförmigen Körpers so hervor, dass ihr axiales Ende, das von dem Kolbenkopf abgewandt ist, außerhalb des dichten Systems ist. Dies trägt einfach zur ausgleichenden Wirkung des Ausgleichselements bei.

[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements ist der Innenring mit der Kolbenstange gekoppelt. So steht die gesamte Fläche des Kolbenkopfes, die der Kolbenstange zugewandt ist, als hydraulisch wirksame Fläche zur Verfügung. Dies trägt einfach zur vorteilhaften Wirkung des Ausgleichselements bei.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ausgleichselements umfasst der Dichtring einen Elastomer. Dies ermöglicht eine hohe Druckbelastbarkeit bei guten Dehnungseigenschaften des Dichtrings.

[0017] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

[0018] Es zeigen:

Figur 1

ein Einspritzventil,

Figur 2

ein Ausgleichselement für das Einspritzventil,

Figur 3

eine erste Ausführungsform des Ausgleichselements,

Figur 4

eine zweite Ausführungsform des Ausgleichselements,

Figur 5

eine dritte Ausführungsform des Ausgleichselements.

[0019] Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0020] Ein Einspritzventil (Figur 1) umfasst ein Gehäuse 1, eine Düsenbaugruppe 2 und einen Aktor. Das Einspritzventil ist bevorzugt ausgebildet als Kraftstoff-Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Das Gehäuse 1 des Einspritzventils kann doppelrohrförmig ausgebildet sein.

[0021] Die Düsenbaugruppe 2 umfasst einen Düsenkörper 4 mit einer Ausnehmung und eine Düsennadel 6, die axial beweglich in der Ausnehmung des Düsenkörpers 4 angeordnet ist. Die Düsennadel 6 ist im Bereich einer Führung 8 in der Ausnehmung des Düsenkörpers 4 geführt. In einer Schließposition der Düsennadel 6 unterbindet die Düsennadel 6 in Zusammenwirken mit dem Düsenkörper 4 einen Fluidfluss durch eine Einspritzöffnung. Die Einspritzöffnung ist außerhalb der Schließposition der Düsennadel 6 durch einen zylinderförmigen Spalt zwischen der Düsennadel 6 und dem Düsenkörper 4 gebildet, durch den der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zugemessen werden kann. Bei einem nach innen öffnenden Einspritzventil kann die Einspritzöffnung beispielsweise durch ein oder mehrere Einspritzlöcher in dem Düsenkörper 4 gebildet sein. Eine Düsenfeder 10 spannt die Düsennadel 6 über einen Federteller 12 in Richtung hin zu dem Aktor vor, der vorzugsweise als Piezoaktuator 14 ausgebildet ist. Dies bewirkt, dass bei nicht angesteuertem Piezoaktuator 14 die Einspritzöffnung geschlossen ist.

[0022] Der Piezoaktuator 14 wirkt über die Bodenplatte 16 auf die Düsennadel 6. Auf der von der Bodenplatte 16 abgewandten Seite des Piezoaktuators 14 ist eine Deckenplatte 18 angeordnet. Die Deckenplatte 18 ist mit einem Ausgleichselement 30 gekoppelt, das sich auf der der Deckenplatte 18 abgewandten Seite des Ausgleichselements 30 an einem Anschluss 20 abstützt. Der Anschluss 20 kann mehrere Zuleitungen, Bohrungen und Ausnehmungen umfassen, die beispielsweise geeignet sind zum Zuführen von Kraftstoff in das Einspritzventil oder zur Aufnahme elektrischer Leitungen zum Leiten elektrischer Signale beispielsweise zu dem Piezoaktuator 14. Eine Kraftstoffzufuhr 22 ist durch den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und dem inneren Rohr 15 gebildet. Der Kraftstoff kann alternativ auch über eine Ausnehmung in dem Gehäuse 1 und/oder der Düsenbaugruppe 2 zu der Einspritzöffnung geführt werden.

[0023] Die Position der Düsennadel 6 ist durch die Kräfte bestimmt, die die Düsenfeder 10 und der Piezoaktuator 14 auf die Düsennadel 6 ausüben. Solange die Kraft, die der Piezoaktuator 14 auf die Düsennadel 6 ausübt, geringer ist als die Kraft, die die Düsenfeder 10 auf die Düsennadel 6 ausübt, ist die Einspritzöffnung geschlossen und ein Zumessen von Kraftstoff ist unterbunden. Sobald die Kraft, die der Piezoaktuator 14 auf die Düsennadel 6 ausübt, größer ist als die Kraft, die die Düsenfeder 10 auf die Düsennadel ausübt, wird die Düsennadel 6 in Richtung weg von dem Piezoaktuator 14 gedrückt und gibt somit die Einspritzöffnung frei.

[0024] Die Ausdehnung des Piezoaktuators 14 wird durch die an ihm angelegte Spannung geregelt. Dabei ist die im Piezoaktuator 14 deponierte elektrische Energie, insbesondere die deponierten elektrischen Ladungen, repräsentativ für die Ausdehnung des Piezoaktuators 14. Zusätzlich wird die Ausdehnung des Piezoaktuators 14 von seiner Temperatur bestimmt. Je größer die Temperatur des Piezoaktuators 14 ist, desto größer ist seine Ausdehnung. Da die Ausdehnung des Piezoaktuators 14 auf Grund von Temperaturschwankungen in der Größenordnung der Ausdehnung auf Grund der deponierten elektrischen Ladungen liegt, muss sichergestellt werden, dass das Einspritzventil auch bei unterschiedlichsten Temperaturen präzise funktioniert. Zu diesem Zweck ist der Piezoaktuator 14 axial beweglich in dem Gehäuse angeordnet und mit dem Ausgleichselement 30 gekoppelt.

[0025] Das Ausgleichselement 30 (Figur 2) umfasst einen topfförmigen Körper 32. Der topfförmige Körper 32 umfasst einen Topfboden 34 und eine Topfwand, die seitlich die Ausnehmung in dem topfförmigen Körper 32 begrenzt. Der Topfboden 34 umfasst vorzugsweise eine Ausnehmung, die beispielsweise durch eine Verschlusskugel 35 verschlossen ist. In der Ausnehmung des topfförmigen Körpers 32 ist ein Kolben 36 axial beweglich angeordnet. Der Kolben 36 umfasst vorzugsweise eine Kolbenstange 38 und einen Kolbenkopf 40. Der Kolbenkopf 40 weist einen Führungsabschnitt 41 auf. In dem Führungsabschnitt 41 weist der Kolbenkopf 40 eine Spielpassung bezüglich der Ausnehmung in dem topfförmigen Körper 32 auf. Die Spielpassung ermöglicht eine Führung des Kolbens 36 in der Ausnehmung des topfförmigen Körpers 32. Eine Kolbenausnehmung 42 erstreckt sich zumindest teilweise in axialer Richtung von der Seite des Kolbenkopfes 40, die dem Topfboden 34 zugewandt ist, hin zu der Seite des Kolbenkopfes 40, die von dem Topfboden 34 abgewandt ist. Der Kolben 36 ist über ein Dichtelement 44 mit dem topfförmigen Körper 32 gekoppelt. Vorzugsweise ist das Dichtelement 44 mit der Kolbenstange 38 gekoppelt. Das Dichtelement 44 umfasst vorzugsweise einen Innenring 48 und einen Außenring 50, die über einen Dichtring 46 miteinander gekoppelt sind. Das Material des Dichtrings 46 ist im Vergleich zu dem Material des Innenrings 48 und des Außenrings 50 relativ elastisch ausgebildet. Beispielsweise kann der Dichtring 46 ein Elastomer und der Innen- und/oder Außenring können beispielsweise ein Metall umfassen. Das Elastizitätsmodul des Materials für den Dichtring kann beispielsweise kleiner als 10 GPa sein und das Elastizitätsmodul des Materials für den Innen- und Außenring 48, 50 kann größer 10 GPa sein.

[0026] Ein erstes Arbeitsvolumen 52 ist zwischen dem Kolbenkopf 40 und dem Topfboden 34 gebildet. Zwischen dem Dichtring 46 und dem Kolbenkopf 40 ist ein zweites Arbeitsvolumen 54 gebildet. Durch die Kolbenausnehmung 42 und/oder durch geeignete Wahl der Spielpassung zwischen dem Führungsabschnitt 41 und der Topfwand des topfförmigen Körpers 32 kommuniziert das erste Arbeitsvolumen 52 mit dem zweiten Arbeitsvolumen 54. Bei der Montage des Ausgleichselements 30 kann der Kolben 36 in den topfförmigen Körper 32 eingeführt werden und über das Dichtelement 44 mit dem topfförmigen Körper 32 gekoppelt werden. Dabei werden vorzugsweise der Innenring und/oder der Außenring 48, 50 durch eine Presspassung mit dem Kolben 36 bzw. den topfförmigen Körper 32 gekoppelt. Daraufhin wird über die Ausnehmung im Topfboden 34 ein gasfreies Öl in das erste und zweite Arbeitsvolumen 52, 54 eingefüllt. Bei vollen Arbeitsvolumen 52, 54 wird die Ausnehmung im Topfboden 34 vorzugsweise durch die Verschlusskugel 35 verschlossen, die eine Übermaßpassung bezüglich der Ausnehmung im Topfboden 34 aufweist. Das Dichtelement 44, der Kolben 36 und der topfförmige Körper 32 bilden so ein hydraulisch dichtes System.

[0027] Auf Grund der größeren Fläche des Kolbenkopfes 40 an der Seite des Kolbenkopfes 40, die dem Topfboden 34 zugewandt ist, im Vergleich zu der Fläche der Seite des Kolbenkopfes 40, die von dem Topfboden 34 abgewandt ist, wird der Kolben 36 in Richtung weg von dem Topfboden 34 durch den Öldruck in dem ersten Arbeitsvolumen 52 vorgespannt. Die Kolbenausnehmung 42 und/oder die Spielpassung zwischen dem Kolbenkopf 40 und der Topfwand des topfförmigen Körpers 32 sind so dimensioniert, dass bei einer langsamen Bewegung des Kolbens 36 in Richtung hin zu dem Topfboden 34, hervorgerufen beispielsweise durch eine thermische Ausdehnung des Piezoaktuators 14, ein Ölaustausch zwischen dem ersten Arbeitsvolumen 52 und dem zweiten Arbeitsvolumen 54 einfach möglich ist. Die thermische Ausdehnung des Piezoaktuators 14 wird so durch das Ausgleichselement 30 kompensiert. Wird jedoch der Piezoaktuator 14 zum Öffnen der Einspritzöffnung elektrisch angesteuert, so dehnt er sich schnell aus, beispielsweise in der Größenordnung von Mikrosekunden. Bei einer derart schnellen Ausdehnung ist ein Druckausgleich über die Spielpassung oder die Kolbenausnehmung 42 nicht schnell genug möglich und das Ausgleichselement 30 wirkt insgesamt wie ein starrer Körper. Dadurch wird die Kraft, mit der sich der Piezoaktuator 14 ausdehnt, auf die Düsennadel 6 übertragen, sodass diese die Einspritzöffnung freigibt.

[0028] Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenring 48 und der Kolbenstange 38 kann besonders einfach und wirkungsvoll hergestellt werden, wenn vorzugsweise die Kolbenstange 38 eine erste innere Ausbuchtung 56 (Figur 3) aufweist. Die erste innere Ausbuchtung 56 kann alternativ auch an dem Innenring 48 ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die erste innere Ausbuchtung 56 ein rundliches Profil auf. Durch das rundliche Profil entsteht theoretisch im Profil eine linienförmige Kontaktfläche zwischen der Kolbenstange 38 und dem Innenring 48. Dies bewirkt eine einfache plastische oder auch elastische Verformbarkeit der ersten inneren Ausbuchtung 56 und des Innenrings 48 bzw. der Kolbenstange 38. Außerdem kann durch das rundliche Profil der ersten inneren Ausbuchtung 56 das Dichtelement 44 einfach an der Kolbenstange 38 montiert werden.

[0029] Sowohl die dichtende als auch die kraftschlüssige Wirkung der ersten inneren Ausbuchtung 56 kann durch eine zweite innere Ausbuchtung 58 verstärkt werden. Die zweite innere Ausbuchtung 58 kann an der Kolbenstange 38 und/oder dem Innenring 48 ausgebildet sein. Zusätzlich zu den gleichen Vorteilen, die die erste innere Ausbuchtung 56 aufweist, bietet die zusätzliche Ausbildung der zweiten inneren Ausbuchtung 58 die Möglichkeit, die erste innere Ausbuchtung 56 mit ihrem maximalen Durchmesser so zu wählen, dass bei der Montage Oberflächenungenauigkeiten an dem Innenring 48 bzw. der Kolbenstange 38 in einem inneren Kopplungsbereich auf Grund plastischer Verformung ausgeglichen werden. Der innere Kopplungsbereich erstreckt sich über den gesamten Bereich, an dem der Innenring 48 mit der Kolbenstange 38 gekoppelt ist. Bei der Montage des Dichtelements 44 an der Kolbenstange 38 wird so zunächst die Oberfläche der ersten inneren Ausbuchtung 56 und des Innenrings 48 bzw. der Kolbenstange 38 geglättet. Eine weitere plastische Verformung erfolgt dann bei der weiteren Montage durch Koppeln der zweiten inneren Ausbuchtung 58 mit dem Innenring 48 bzw. der Kolbenstange 38. Neben der ersten und zweiten inneren Ausbuchtung 56, 58 können auch noch weitere innere Ausbuchtungen vorgesehen sein. Die inneren Ausbuchtungen können alle den gleichen Durchmesser oder auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen und können entsprechend der ersten oder zweiten inneren Ausbuchtung ausgebildet sein.

[0030] Alternativ oder zusätzlich kann der Außenring 50 mit dem topfförmigen Körper 32 (Figur 4) kraftschlüssig, vorzugsweise durch eine Presspassung, über eine erste äußere Ausbuchtung 60 an dem topfförmigen Körper 32 und/oder dem Außenring 50 festgelegt sein. Dabei kann der Außenring 50 sowohl einen größeren Durchmesser als auch einen kleineren Durchmesser als der topfförmige Körper 32 in einem äußeren Kopplungsbereich aufweisen (Figur 5), in dem der topfförmige Körper 32 mit dem Außenring 50 gekoppelt ist. Die erste äußere Ausbuchtung 60 ist im Profil vorzugsweise rundlich ausgebildet. Dies ermöglicht einfach eine wirkungsvolle und dichte Kopplung des Außenrings 50 mit dem topfförmigen Körper 32 und zusätzlich eine einfache Montage des Außenrings 50 an dem topfförmigen Körper 32.

[0031] Zusätzlich zu der ersten äußeren Ausbuchtung 60 kann der Außenring 50 und/oder der topfförmige Körper 32 eine zweite äußere Ausbuchtung 62 umfassen. Die zweite äußere Ausbuchtung 62 weist ein größeres Übermaß bezüglich des topfförmigen Körpers 32 bzw. des Außenrings 50 auf als die erste äußere Ausbuchtung 60. Bei einer Montage wird dann zunächst die erste äußere Ausbuchtung 60 mit dem topfförmigen Körper 40 bzw. dem Außenring 50 gekoppelt und dann die zweite äußere Ausbuchtung 62.

[0032] Neben der ersten und zweiten äußeren Ausbuchtung 60, 62 können auch noch weitere innere Ausbuchtungen vorgesehen sein. Die äußeren Ausbuchtungen können alle den gleichen Durchmesser oder auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen und können entsprechend der ersten oder zweiten äußeren Ausbuchtung 60, 62 ausgebildet sein.

[0033] Bei einem Ausgleichselement, das entsprechend der DE 103 44 061 A1 ausgebildet ist, wird ein Dichtelement mit einem Schweißvorgang gasdicht an einem topfförmigen Körper festgelegt. Bei einem derartigen Schweißvorgang entsteht eine große Hitze, die das gesamte Ausgleichselement erhitzt. Dies stellt eine große Einschränkung bezüglich der Materialwahl für das Ausgleichselement , das darin verwendete Dichtelement und insbesondere den Dichtring dar. Außerdem muss die große Hitzeentwicklung auch bei der Konstruktion des Ausgleichselements des Standes der Technik berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann durch den Schweißvorgang durch einen Funkenüberschlag der Dichtring beschädigt werden. Zusätzlich zu dem teuren und zeitaufwändigen Schweißvorgang muss das Ausgleichselement nach dem Schweißvorgang aufwändig gereinigt werden. Bei einer kraftschlüssigen Kopplung des Dichtelements mit dem topfförmigen Körper und/oder einem Kolben entsteht nur eine vernachlässigbare Wärme. Dies ermöglicht einen großen Gestaltungsfreiraum bei der Konstruktion des Ausgleichselements und bei der Wahl der Materialien für das Ausgleichselement.

[0034] Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt. Beispielsweise können zusätzlich zu den Ausbuchtungen 56, 58, 60, 62 weitere Ausbuchtungen ausgebildet sein. Die weiteren Ausbuchtungen können dann in ihrer Ausbildung aufeinander abgestimmt sein, so dass eine vorteilhafte Montage und Kopplung möglich ist. Auch die Profile der Ausbuchtungen 56, 58, 60, 62 und der weiteren Ausbuchtungen können unterschiedlich ausgebildet sein. Ein geeignetes Profil kann beispielsweise dreieckig sein. Auch eine oder mehrere Kanten können im Profil ausgebildet sein, solange eine Montage weiterhin möglich ist. Die Ausbuchtungen 56, 58, 60, 62 können sich kreisrund um die Kopplungsbereiche erstrecken, sie können sich aber auch beispielsweise mäanderförmig oder zickzackförmig um die Kopplungsbereiche erstrecken. Ferner kann das Einspritzventil auch mit einer nach innen öffnenden Düsennadel versehen sein oder die Düsennadel indirekt durch den Piezoaktuator 14, beispielsweise über eine hydraulische Kopplung, angetrieben sein.

Ansprüche

1. Ausgleichselement (30) für ein Einspritzventil, umfassend

- einen topfförmigen Körper (32) mit einem Topfboden (34) und einer Ausnehmung,

- einen Kolben (36), der an einem sich axial erstreckenden Führungsabschnitt (41) des Kolbens (36) eine Spielpassung bezüglich der Ausnehmung des topfförmigen Körpers (32) aufweist und der zumindest teilweise mit dem Führungsabschnitt (41) axial beweglich in der Ausnehmung des topförmigen Körpers (32) angeordnet ist,

- ein Dichtelement (44), das auf der dem Topfboden (32) abgewandten Seite des Führungsabschnitts (41) angeordnet ist und das den topfförmigen Körper (32) mit dem Kolben (36) koppelt, wobei durch den topfförmigen Körper (32), den Kolben (36) und das Dichtelement (44) ein hydraulisch und/oder pneumatisch dichtes System begrenzt ist und wobei die Kopplung des Dichtelements (44) mit dem topfförmigen Körper (32) und/oder dem Kolben (36) kraftschlüssig ist,

dadurch gekennzeichnet dass, das Dichtelement (44) einen Außenring (50) und einen Innenring (48) umfasst, die durch einen Dichtring (46) miteinander gekoppelt sind, der eine größere Elastizität aufweist als der Außenring (50) und der Innenring (48).

2. Ausgleichselement (30) nach Anspruch 1, bei dem der Außenring (50) und/oder der topfförmige Körper (32) in einem zylinderförmigen äußeren Kopplungsbereich, in dem das Dichtelement (44) mit dem topfförmigen Körper (32) gekoppelt ist, mindestens eine erste äußere Ausbuchtung (60) aufweist, die sich um den gesamten Umfang des äußeren Kopplungsbereichs erstreckt und die eine Übermaßpassung bezüglich des topfförmigen Körpers (32) bzw. des Außenrings (50) in dem Kopplungsbereich aufweist und dadurch an dem topfförmigen Körper (32) bzw. dem Außenring (50) festgelegt ist.

3. Ausgleichselement (30) nach Anspruch 2, bei dem der Außenring (50) und/oder der topfförmige Körper (32) in dem äußeren Kopplungsbereich eine zweite äußere Ausbuchtung (62) aufweist, die sich um den gesamten Umfang des äußeren Kopplungsbereichs erstreckt, die ein größeres Übermaß bezüglich des topfförmigen Körpers (32) bzw. dem Außenring (50) in dem Kopplungsbereich aufweist als die erste äußere Ausbuchtung (60) und die in axialer Richtung so zu der ersten äußeren Ausbuchtung (60) versetzt ausgebildet ist, dass bei einer Montage des Außenrings (50) an den topfförmigen Körper (32) zuerst die erste äußere Ausbuchtung (60) und dann die zweite äußere Ausbuchtung (62) mit dem topfförmigen Körper (32) bzw. dem Außenring (50) gekoppelt wird.

4. Ausgleichselement (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Innenring (48) und/oder der Kolben (36) in einem zylinderförmigen inneren Kopplungsbereich, in dem das Dichtelement (44) mit dem Kolben (36) gekoppelt ist, mindestens eine erste innere Ausbuchtung (56) aufweist, die sich um den gesamten Umfang des inneren Kopplungsbereichs erstreckt und die eine Übermaßpassung bezüglich des Kolbens (36) bzw. dem Innenring (48) in dem Kopplungsbereich aufweist und dadurch an dem Kolben (36) bzw. dem Außenring (50) festgelegt ist.

5. Ausgleichselement (30) nach Anspruch 4 bei dem der Innenring (48) und/oder der Kolben (36) in dem inneren Kopplungsbereich eine zweite innere Ausbuchtung (58) aufweist, die sich um den gesamten Umfang des inneren Kopplungsbereichs erstreckt, die ein größeres Übermaß bezüglich des Kolbens (36) bzw. des Innenrings (48) in dem Kopplungsbereich aufweist als die erste innere Ausbuchtung (56) und die in axialer Richtung so zu der ersten inneren Ausbuchtung (58) versetzt ausgebildet ist, dass bei einer Montage des Innenrings (48) an den Kolben (36) zuerst die erste innere Ausbuchtung (56) und dann die zweite innere Ausbuchtung (58) mit dem Kolben (36) bzw. dem Innenring (48) gekoppelt wird.

6. Ausgleichselement (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die erste und/oder die zweite äußere Ausbuchtung (60, 62) und/oder die erste und/oder zweite innere Ausbuchtung (56, 58) im Profil rundlich ausgebildet sind.

7. Ausgleichselement (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Kolben (36) einen Kolbenkopf (40), der den Führungsabschnitt (41) umfasst, und eine Kolbenstange (38) umfasst, die aus der Ausnehmung des topfförmigen Körpers (32) ragt und deren axiales Ende, das von dem Kolbenkopf (40) abgewandt ist, außerhalb des dichten Systems ist.

8. Ausgleichselement (30) nach Anspruch 7, bei dem der Innenring (48) mit der Kolbenstange (38) gekoppelt ist.

9. Ausgleichselement (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Dichtring (46) einen Elastomer umfasst.

10. Einspritzventil, das as Ausgleichselement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.

Claims

1. Compensating element (30) for an injection valve, comprising

- a cup-shaped body (32) with a cup-base (34) and a recess,

- a piston (36) making a clearance fit in respect of the recess of the cup-shaped body (32) on a guide segment (41) of the piston (36) extending axially and which is arranged at least partially axially moveable with the guide segment (41) in the recess of the cup-shaped body (32),

- a sealing element (44), which is arranged on the side of the guide segment (41) facing away from the cup base (32), which couples the cup-shaped body (32) with the piston (36), with a hydraulically and/or pneumatically sealed system being delimited by the cup-shaped body (32), the piston (36) and the sealing element (44) and with the coupling of the sealing element (44) being friction-fit with the cup-shaped body (32) and/or the piston (36),

characterised in that
the sealing element (44) comprises an outer ring (50) and an inner ring (48), which are coupled with one another by means of a sealing ring (46) which exhibits a greater elasticity than the outer ring (50) and the inner ring (48).

2. Compensating element (30) according to claim 1, in which the outer ring (50) and/or cup-shaped body (32) in a cylindrical outer coupling area, in which the sealing element (44) is coupled with the cup-shaped body (32), comprises at least one first outer protrusion (60), which extends around the entire circumference of the outer coupling area and comprises an oversize fit in respect of the cup-shaped body (32) and/or of the outer ring (50) in the coupling area and is thus determined on the cup-shaped body (32) and/or the outer ring (50).

3. Compensating element (30) according to claim 2, in which the outer ring (50) and/or the cup-shaped body (32) in the outer coupling area comprises a second outer protrusion (62), which extends around the entire circumference of the outer coupling area, which comprises a greater oversize in respect of the cup-shaped body (32) and/or the outer ring (50) in the coupling area than the first outer protrusion (60) and which is designed to be displaced in the axial direction to the first outer protrusion (60) such that when the outer ring (50) is mounted on to the cup-shaped body (32), the first outer protrusion (60) and then the second outer protrusion (62) is coupled with the cup-shaped body (32) and/or the outer ring (50).

4. Compensating element (30) according to one of the preceding claims, in which the inner ring (48) and/or the piston (36) in a cylindrical inner coupling area, in which the sealing element (44) is coupling with the piston (36), comprises at least one first inner protrusion (56) which extends around the entire circumference of the inner coupling area and which makes an oversize fit in respect of the piston (36) and/or the inner ring (48) in the coupling area and is hereby fixed on the piston (36) and/or the outer ring (50).

5. Compensating element (30) according to claim 4, in which the inner ring (48) and/or the piston (36) in the inner coupling area comprises a second inner protrusion (58), which extends around the entire circumference of the inner coupling area, which makes a greater oversize in respect of the piston (36) and/or of the inner ring (48) in the coupling area than the first inner protrusion (56) and is embodied to be offset in an axial direction from the first inner protrusion (58) such that when the inner ring (48) is mounted onto the piston (36), the first inner protrusion (56) and then the second inner protrusion (58) is first coupled with the piston (36) and/or the inner ring (48).

6. Compensating element (30) according to one of claims 2 to 5, in which the first and/or the second outer protrusion (60, 62) and/or the first and/or second inner protrusion (56, 58) in the profile are embodied to have a rounded profile.

7. Compensating element (30) according to one of the preceding claims, in which the piston (36) comprises a piston head (40), which comprises the guide segment (41) and comprises a piston rod (38) which protrudes out of the recess of the cup-shaped body (32) and the axial end of which, which faces away from the piston head (40), is outside the sealed system.

8. Compensating element (30) according to claim 7, in which the inner ring (48) is coupled with the piston rod (38).

9. Compensating element (30) according to one of the preceding claims, with which the sealing ring (46) comprises an elastomer.

10. Injection valve comprising the compensating element (30) according to one of claims 1 to 9.

Revendications

1. Elément de compensation (30) pour une soupape d'injection, comprenant

- un corps en forme de pot (32) présentant un fond de pot (34) et une cavité,

- un piston (36) qui dans une partie de guidage (41) s'étendant axialement et lui appartenant présente un ajustement avec jeu par rapport à la cavité du corps en forme de pot (32) et qui est mobile axialement, au moins partiellement avec la partie de guidage (41), dans la cavité du corps en forme de pot (32),

- un élément d'étanchéité (44) qui est disposé du côté de la partie de guidage (41) opposé au fond du pot (32) et qui accouple le corps en forme de pot (32) et le piston (36), dans lequel le corps en forme de pot (32), le piston (36) et l'élément d'étanchéité (44), délimitent un système hydrauliquement et/ou pneumatiquement étanche dans lequel l'accouplement de l'élément d'étanchéité (44) conjugué sur le plan des forces est avec le corps en forme de pot (32) et/ou le piston (36),

caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (44) comprend un anneau extérieur (50) et un anneau intérieur (48) couplés l'un à l'autre par un anneau d'étanchéité (46), ce dernier présentant une élasticité supérieure à celles de l'anneau extérieur (50) et de l'anneau intérieur (48).

2. Elément de compensation (30) selon la revendication 1, dans lequel l'anneau extérieur (50) et/ou le corps en forme de pot (32) présente(nt) au moins un premier renflement extérieur (60) dans une zone d'accouplement cylindrique extérieure dans laquelle l'élément d'étanchéité (44) et le corps en forme de pot (32) sont accouplés, ce premier renflement extérieur s'étendant sur toute la périphérie de la zone extérieure d'accouplement et présentant dans la zone d'accouplement un ajustement surdimensionné par rapport au corps en forme de pot (32) ou par rapport à l'anneau extérieur (50), de sorte que le premier renflement extérieur est immobilisé vis-à-vis du corps en forme de pot (32) ou de l'anneau extérieur (50).

3. Elément de compensation (30) selon la revendication 2, dans lequel dans la zone d'accouplement extérieure, l'anneau extérieur (50) et/ou le corps en forme de pot (32) présente(nt) un deuxième renflement extérieur (62) qui s'étend sur toute la périphérie de la zone d'accouplement extérieure, qui, dans la zone d'accouplement, présente un surdimensionnement par rapport au corps en forme de pot (32) ou à l'anneau extérieur (50) plus grand que le premier renflement extérieur (60) et qui est conformé en direction axiale de façon décalée par rapport au premier renflement extérieur (60) de telle façon que lors d'un montage de l'anneau extérieur (50) sur le corps en forme de pot (32), c'est d'abord le premier renflement extérieur (60) qui est couplé avec le corps en forme de pot (32) ou avec l'anneau extérieur (50) avant que n'y soit couplé le deuxième renflement extérieur (62).

4. Elément de compensation (30) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, dans une zone d'accouplement intérieure cylindrique dans laquelle l'élément d'étanchéité (44) est accouplé au piston (36), l'anneau intérieur (48) et/ou le piston (36) présente(nt) au moins un premier renflement intérieur (56) qui s'étend sur toute la périphérie de la zone d'accouplement intérieure et qui dans la zone d'accouplement présente un ajustement surdimensionné par rapport au piston (36) ou à l'anneau intérieur (48) de manière à être immobilisé par rapport au piston (36) ou de l'anneau extérieur (50).

5. Elément de compensation (30) selon la revendication 4, dans lequel, dans la zone d'accouplement intérieure, l'anneau intérieur (48) et/ou le piston (36) présente(nt) un deuxième renflement intérieur (58) qui s'étend sur toute la périphérie de la zone d'accouplement intérieure, qui présente dans la zone d'accouplement un surdimensionnement par rapport au piston (36) ou à l'anneau intérieur (48) plus grand que le premier renflement intérieur (56) et qui est conformé en direction axiale de façon décalée par rapport au premier renflement intérieur (56) de telle façon que lors d'un montage de l'anneau intérieur (48) sur le piston (36), c'est d'abord le premier renflement intérieur (56) qui est couplé avec le piston (36) ou avec l'anneau intérieur (48) avant que n'y soit couplé le deuxième renflement intérieur (58).

6. Elément de compensation (30) selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le premier et/ou le deuxième renflement extérieur (60, 62) et/ou le premier et/ou le deuxième renflement intérieur (56, 58) ont un profil arrondi.

7. Elément de compensation (30) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le piston (36) comprend une tête de piston (40) comprenant la partie de guidage (41) et une tige de piston (38) qui s'étend hors de la cavité du corps en forme de pot (32) et dont l'extrémité axiale opposée à la tête de piston (40) se situe en dehors du système étanche.

8. Elément de compensation (30) selon la revendication 7, dans lequel l'anneau intérieur (48) est accouplé à la tige de piston (38).

9. Elément de compensation (30) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'anneau d'étanchéité (46) comprend un élastomère.

10. Soupape d'injection comprenant l'élément de compensation (30) selon l'une des revendications 1 à 9.

Zeichnung