专利名称：用于燃料喷射器的弹性套筒的制作方法
用于燃料喷射器的弹性套筒
背景技术：
由DE 196 50 865 Al已知一种用于控制例如共轨-高压储存喷射系统 的喷射阀的控制室内的燃料压力的电磁阀。通过控制室内的燃料压力控制 阀活塞的往复运动，用该阀活塞打开或关闭喷射阀的喷射口。电磁阀包括 电磁铁、可动的衔铁和与该衔铁一起运动且由阀关闭弹簧沿关闭方向加载 的阀元件，该阀元件与电磁阀的阀座共同作用并因而控制燃料从控制室内 流出。
在迄今为止使用的燃料喷射器中，螺纹连接借助于锁紧螺母实现，该 锁紧螺母将喷嘴体、位于该喷嘴体上的节流板以及燃料喷射器的阀板与燃 料喷射器的保持体相连接。在此，首先次重要的是，燃料喷射器是借助于 压电致动器还是借助于电磁阀操纵。通常使用优选由PTFE制成的密封圈， 以便对燃料喷射器的低压区域向外密封。为了连接通常容纳喷嘴体、节流 板以及阀板的喷嘴夹紧螺母与保持体而在喷嘴夹紧螺母的内侧上设计有螺 纹。通过该螺纹实现在由保持体和喷嘴体组成的螺纹联合体中的以及置入 其中的构件中的预紧力。 一方面在喷嘴夹紧螺母上另一方面在保持体外周 面上的螺纹的制造复杂而且昂贵，在螺纹上还会出现不希望的泄漏以及通 过螺纹拧紧力矩导入到螺纹联合体中的预紧力的不均匀分布的作用。
在燃料喷射器中使用耦合器，这些耦合器通常设计成模块状并在燃料 喷射器的开关阀和操纵元件之间延伸，该操纵元件可能是电磁阀、可能是 压电致动器。在燃料喷射器中迄今为止使用的耦合器模块包括包含在耦合 器模块中的敞开的弹性套筒，该弹性套筒在运行中承受高的动态载荷并且 因而必须非常耐用。
在耦合器模块中使用的弹性套筒的迄今为止的实施方案包括环形设置 的空槽，这些空槽以交替设置的孔式样中延伸。弹性套筒例如敞开地构成 的弹性套筒并包括两个不同的压印几何结构，通过该压印几何结构使敞开 的弹性套筒在轴向应力下保持没有剪力。
4在喷射器运行时出现各种差动距离山至d7，这些差动距离在相对于静 态载荷的动态载荷时各不相同。它们按时间顺序变化。在静态载荷时，差 动距离山至d7同样大并分别等于弹簧长度的总长度的一部分。
差动距离和与之相关的局部动态载荷在例如敞开地构成的弹性套筒的 边缘区域内明显较高并向着其中心减小。通常敞开地构成的弹性套筒的优 化设计能提高稳固性、即无损伤地连续运行的载荷循环的数量。
发明内容
按照本发明提出一种敞开的弹性套筒，该弹性套筒在燃料喷射器运行 时面对动态载荷具有高的稳固性。按照本发明提出的弹性套筒具有两个不 同的空槽几何结构，这两个空槽几何结构构成在构成为空心圆柱体的弹性 套筒的壳面中，以便确保在轴向载荷时没有剪力。
在喷射器运行时，按照本发明提出的弹性套筒的各差动距离山至d7在
动态载荷时与静态载荷相比按时间顺序例如较高并且还相互有所改变。在
按照本发明提出的敞开的弹性套筒的静态载荷时，各差动距离山至d7同样 大并分别等于按照本发明提出的、敞开地构成的弹性套筒的总长度(U的
1/7。
按照本发明提出的、敞开地构成的弹性套筒的差动距离以及局部动态 载荷在边缘区域内较高并朝向其中间减小。相应地，敞开的弹性套筒的按 照本发明提出的优化设计能提高弹性套筒的稳固性，使得该弹性套筒特别 是在边缘区域内经受得住较高的局部载荷。由此能执行载荷循环数大于1. 2 x 109的载荷变换，而构件在燃料喷射器运行时不被损坏。
按照本发明提出，敞开地构成的弹性套筒的机械应力沿纵向较均匀。 为此，或者按照本发明提出的弹性套筒的壁厚可以沿纵向改变，或者在弹 性套筒的壳面内构成的空槽的空槽几何结构可以改变。
根据按照本发明提出的解决方案的第一有利的实施形式，敞开地构成 的弹性套筒的材料的壁厚可以改变。按照本发明提出的敞开地构成的弹性 套筒的壁厚的改变优选沿纵向进行，其中，敞开的弹性套筒的内径或敞开 地构成的弹性套筒的外径可以改变。弹性套筒的内径和外径都改变也是可 以的。壁厚的改变优选这样设计，使得敞开地构成的弹性套筒的材料的最小和最大壁厚之间存在约20%的差值。
通过在壁厚的凸形或凹形延伸变化时在弹性套筒边缘区域内、即在其 上端部或在其下端部上的较大的壁厚，在那里、即在敞开地构成的弹性套 筒的上端面或下端面处，在动态载荷时的局部变形因而以及产生的应力较 小。优选这样调节壁厚的变化，使得该壁厚的平均值基本上相当于在沿纵 向壁厚恒定时的壁厚，以便按照本发明提出的敞开地构成的弹性套筒的总 刚度、即弹性率不变。按照本发明提出的弹性套筒例如应用在燃料喷射器 的耦合器模块的耦合器体上并用于使耦合器模块在取消对燃料喷射器的操 纵机构——可以是压电致动器，可以是电磁阀——通电时复位。按照本发 明提出的弹性套筒满足两个功能。首先，它用于使耦合器模块、特别是耦
合器活塞复位；其次，弹性套筒由于其静态预载荷而在压电致动器上施加 预紧力(压力)。
在按照本发明提出的解决方案的第二有利的实施形式中，代替敞开地 构成的弹性套筒的壁厚变化，根据纵向修改在敞开地构成的弹性套筒的壳 面中的空槽的构造。在按照本发明提出的、敞开地构成的弹性套筒中—— 该弹性套筒的彼此对接的端部形成分隔缝隙，第一空槽几何结构和第二空 槽几何结构以交替的顺序构成。第一以及第一空槽几何结构可根据敞开地 构成的弹性套筒的纵向在其宽度方面关于第一空槽几何结构在第一宽度S,. ^和Sl ^之间构成，而关于第而空槽几何结构则在最小宽度S2, ^和最大宽 度S2, ^方面构成。
根据空槽几何结构的、与纵向有关的、按照本发明提出的变化，第一 空槽几何结构以及第二空槽几何结构的宽度在按照本发明提出的、敞开地 构成的弹性套筒的边缘区域内相对于在中间的空槽仅为约80%。
通过空槽宽度的根据纵向在本发明第二实施形式中进行的改变，在边 缘区域内加强了按照本发明提出的、敞开地构成的弹性套筒的刚度，由此 在那里局部变形相应地较小。
结果是敞开地构成的弹性套筒在燃料喷射器运行期间在动态载荷时的 较均匀的应力。为了不改变敞开地构成的弹性套筒的总刚度、即弹性率， 须使按照第一实施形式的平均的空槽宽度或平均的壁厚大约相当于第一空 槽几何结构以及第二空槽几何结构的空槽宽度恒定时的空槽的宽度值。
下面根据附图更详细地说明本发明。
图1示出燃料喷射器的剖面图，在该燃料喷射器的保持体内容纳有一 个带有按照现有技术的弹性套筒的耦合器模块，
图2示出按照本发明提出的弹性套筒的上部的立体图，
图3示出在图2中部分示出的敞开地构成的弹性套筒的纵剖面图，
图4. 1、4. 2和4. 3分别示出按照本发明提出的、具有恒定内径和外径、
具有变化的内径和变化的外径的弹性套筒的实施形式的局部视图，以及 图5示出第一空槽几何结构和第二空槽几何结构的空槽宽度沿纵向改
变的弹性套筒的展开图，所述第一空槽几何结构和第二空槽几何结构构成
在敞开的弹性套筒的壳面中。
具体实施例方式
由按照图1的视图可以看到按照现有技术的燃料喷射器的剖面图，该 燃料喷射器包括耦合器模块。
由按照图1的视图可以看到燃料喷射器10，该燃料喷射器包括保持体 12和喷嘴体14。保持体12和喷嘴体14通过喷嘴夹紧螺母16相互连接。 保持体12具有空心室36， 一耦合器模块18容纳在该空心室内。
耦合器模块18包括耦合器活塞20以及耦合器体22。耦合器体22不仅 包围耦合器活塞20而且包围活塞24，耦合器活塞20作用在活塞24上。耦 合器体22的壳面28被弹性套筒26包围。
从按照图1的剖面图中得出，保持体12和喷嘴体14在中间连接阀板 34和节流板40的情况下在螺纹部30上相互连接。入流管路32延伸穿过保 持体12以及阀板34和节流板40，在该入流管路内存在处于系统压力下的
燃料，用该燃料加载燃料喷射器io。
燃料喷射器10的在按照图1的视图中未详细示出的操纵机构——可能 是电磁阀，可能是压电致动器——和开关阀38经由耦合器模块18相互形 成作用连接。经由耦合器模块18将由操纵机构——可能是电磁阀，可能是 压电致动器——执行的往复运动转变成在阀38上的开关运动。由按照图1的剖面图还可得到，阀38构成在阀板34中。在阀板34下 面存在由附图标记40标识的节流板，该节流板的第一端面用附图标记42 标识，而它的第二端面用附图标记44标识。节流板40的第二端面44朝向 控制室46，该控制室本身通过控制室套筒48界定。控制室套筒48通过弹 簧元件被置靠到节流板40的第二端面44上。附图标记50表示输入节流阀， 经由该输入节流阀对燃料喷射器的控制室46经由延伸穿过保持体12、阀板 34和节流板40延伸的入流管路32加载处于系统压力下的燃料。
图2示出按照本发明提出的弹性套筒的上部区域的立体图。
按照在图2中的视图的弹性套筒26被接收在耦合器体22的壳面上， 如图1所示。 一取消对用于操纵燃料喷射器10、即对用于对喷射器10的控 制室46卸压的操纵机构的通电，弹性套筒26就使得耦合器模块18的耦合 器活塞20和活塞24相对于彼此复位。弹性套筒26承受高的机械应力并在 燃料喷射器10运行时获得数量级为1.2 x 109的载荷循环。
按照本发明提出的、在图2中以局部立体图示出的弹性套筒26包括缝 隙58。沿着缝隙58，弹性套筒26的材料的彼此相向的端部彼此相对，而 不相接触。弹性套筒26的外壳上的圆周方向通过附图标记62 (x方向)表 示，在按照本发明提出的弹性套筒26的外壳上的纵向通过附图标记60(y 方向)表示。在按照图2的视图中示出的弹性套筒26具有内经Di，见附图 标记64。按照图1中的视图的弹性套筒的壁厚通过附图标记66 (尺寸t。) 表不。
由在图2中示出的弹性套筒26的上部区域的立体图得出，在材料中、 即在弹性套筒26的壳面中成形出了第一空槽几何结构68和第二空槽几何 结构70。第一空槽几何结构68的空槽和在第二空槽几何结构70中的空槽 以彼此错位的布置72构成在弹性套筒26的材料中。第一空槽几何结构68 的空槽与构成在第二空槽几何结构70中的空槽的不同之处在于与第二空 槽几何结构70的空槽的宽度S2相比较大的宽度S,。用附图标记74标出按 照本发明提出的弹性套筒26的上侧面，该弹性套筒具有在y方向上沿纵向 60延伸的缝隙58。
图3示出按照本发明提出的、具有恒定内径以及恒定外径的弹性套筒 的剖面图。由按照图3的视图得出，关于中心线56对称地构造的、具有分隔缝隙 58的弹性套筒26具有上侧面74以及下侧面76。敞开地构成的、即具有分 隔缝隙58的弹性套筒26的壳面的恒定厚度通过附图标记66表示并以尺寸 t。构成。
在燃料喷射器运行时，即在耦合器模块18 (见图1)运行时，建立各 个差动距离80，这些差动距离在按照图3的视图中用d,至山标出。各差动 距离山至d7在按照本发明提出的弹性套筒26的动态载荷时，在其时间顺序 方面是不规则的并且还彼此不同。在静态载荷时，差动距离(如图3所示) 山至d7是同样大的并且分别等于尺寸78、即总距离d』1/7。由图3得出， 相应的差动距离80，山至d7分别从构成在第一空槽几何结构68中的一排空 槽延伸至同样构成在第一空槽几何结构68中的下一排空槽。位于它们之间 的、构成在第二空槽几何结构70中的一排空槽被越过。
沿纵向看，这些差动距离以及因此局部的动态载荷在边缘区域内、即 在按照本发明提出的弹性套筒26的第一空槽排和最后的空槽排中较高并朝 向弹性套筒26的中间减小。
从按照系列图4.1至4. 3的视图可得出按照本发明提出的、敞开地构 成的弹性套筒26的实施形式，这些弹性套筒的壁厚根据纵向(y方向)改 变。
由按照图4. 1的视图可知，在那里以局部剖面图示出的弹性套筒26是 这样的，它的第一对接棱边96与第二对接棱边98被分隔缝隙58分开。由 按照图4. 1的剖面图得出，按照图4. 1的弹性套筒26的壁厚66是恒定的， 即弹性套筒26具有恒定的内径64"以及恒定的、关于纵向60 (y方向)恒 定延伸的外径82Da。为完整起见需提及，弹性套筒26的上侧面用附图标记 74表示，而按照在图4. 1中的剖面图的弹性套筒26的下侧面用附图标记 76表示。
由图4.2可得出按照本发明提出的、敞开的弹性套筒的实施形式，该 弹性套筒的外径恒定而其内径在纵向上改变。
由按照图4. 2的剖面图得出，在那里示出的弹性套筒26同样涉及这样 的弹性套筒，该弹性套筒的对接棱边96、 98沿着缝隙58彼此相对，而不 相接触。需提及，在图4.1、 4.2、 4.3的系列图中空槽模式——见按照在
9图3中的视图在第一空槽几何结构68和第二空槽几何结构70中的空槽一 一出于简化视图的原因没有示出。
由图4. 2还可得出，弹性套筒26的壁厚66的变化84在y方向60、 即纵向上进行。为了对其加以说明，在按照图4.2的视图中用虚线标出参 照线86。因为外径82(DJ是恒定的，所以内经Di的变化通过内半径R!(见 附图标记88)来体现。通过内半径88， R的弯曲的走势，在图4.2中示出 的弹性套筒26的变化的壁厚84在中间、即到上侧面74和到下侧面76等 距离地具有最小的壁厚U^并且在上侧面74及下侧面76的区域内具有最 大的壁厚tu ax。尺寸k ^和t,，，涉及可变的内径Di。
类似于按照图4.2的视图，在按照图3的视图中示出一个按照本发明 提出的弹性套筒，在该弹性套筒中内径Di保持恒定，而外径沿纵向变化地 构成。
在按照图4. 3的视图中，套筒26的内径Di——见在上侧面74和下侧 面76之间的附图标记64——是恒定的。在按照图4. 3的视图中示出的弹性 套筒26同样是这样的，即壳面的对接棱边96、 98在缝隙58的区域内彼此 相对，而不相接触。
壁厚84的变化在按照图4. 3的实施形式中通过外半径90(见R2)实现， 使得变化的壁厚84在弹性套筒26的中间区域内处于最小t2, in，而分别在 弹性套筒26的上侧面74及下侧面76的区域内取得其最大值t2， ax。在按照 本发明提出的弹性套筒26的在图4. 2和4. 3所示的两个实施形式中，在最 小的壁厚U in以及t2, ^和最大的壁厚U _及t2.皿之间可以形成约20%的 差值。由于在边缘区域内、即关于弹性套筒26的纵向60在上侧面74的区 域内和在下侧面76的区域内的较大的壁厚，在动态载荷时，在按照本发明 提出的弹性套筒26在那里的局部变形并且因而产生的应力明显更小。进行 壁厚的变化84，使得平均下来，壁厚约等于在恒定壁厚66 (尺寸t。)时的 值，因此按照本发明提出的敞开地构成的弹性套筒26的总刚度、即弹性率 不变。
图5以展开的形式示出按照本发明提出的最优地构成的弹性套筒的另 一实施形式。
由按照图5的视图得出，弹性套筒26的展开的周面92具有大致矩形的外观。在图5中展开示出的弹性套筒26沿纵向60 (y方向)具有多排空 槽，这些空槽交替地构成在第一空槽几何结构68和第二空槽几何结构70 中。在周向62 (x方向)上，沿周向观察，在第一空槽几何结构68或者第 二空槽几何结构70中的空槽前后相继地排列。
由按照图5的视图可以得出，第二空槽几何结构70的空槽在第二对接 棱边98的区域内以及第二空槽几何结构70的与该对接棱边相对的空槽在 弹性套筒26的周面的第一对接棱边96上具有宽度的变化94，该变化94 与纵向60有关。这就是说，在第二空槽几何结构70中的空槽的宽度在第 一对接棱边96和第二对接棱边98上从中间的最大宽度S2,raax朝向边缘区域、 即朝向上侧面74和朝向下侧面76减小到最小宽度S2, min。
类似地，对于设置在第一空槽几何结构68中的空槽也适用。在那里， 同样规定变化的宽度走势94作为纵向60 (y方向)的函数，在该宽度走势 中，从展开的弹性套筒92的中间出发，空槽的宽度从最大的空槽宽度S"M 过渡到在弹性套筒26的上侧面74和下侧面76的区域内的最小的空槽宽度
Si， mino
空槽——可以是在第一空槽几何结构68中的空槽，可以是在第二空槽 几何结构70中的空槽——的长度在边缘区域内相对于位于展开的弹性套筒 92中间的空槽的宽度仅约为80%。边缘区域是端面、即上侧面74和下侧面 76的区域，分别包括第一和最后的空槽排。仅在构造了空槽的区域内出现 明显的变形。在第一及最后的空槽排直至端面的区域内，变形沿纵向看较 小。
由此实现按照本发明提出的弹性套筒26在边缘区域内、即在上侧面74 和下侧面76的区域内的加强，因为在那里空槽——它们可以构成在第一空 槽几何结构68中，可以构成在第二空槽几何结构70中——的宽度比在展 开的弹性套筒92的中间小，两种空槽几何结构68、 70的空槽的相应的最 大值Sl _和S2, ax。都出现在该中间。
因此，能实现按照本发明提出的弹性套筒26在燃料喷射器10运行时 的动态载荷下的基本均匀的机械应力。为了保持按照在图5中示出的第二 实施形式的弹性套筒26的总刚度、即弹性率，须致力于使平均的空槽宽度 St或S2相当于这样的值，该值在恒定的空槽宽度时对应于在弹性套筒26的材料中的第一和第二空槽几何结构68、 70的空〗
权利要求
1.具有一保持体(12)和一喷嘴体(14)的燃料喷射器(10)，所述保持体和喷嘴体相互接合并且接收一耦合器模块(18)，该耦合器模块的耦合器体(22)被一弹性套筒(26)包围，其特征在于，所述弹性套筒(26)沿周向(62)是敞开(58)的，并且，或者所述弹性套筒的壁厚(84)在纵向(60)上变化或者在所述弹性套筒(26)的壳中的至少一个空槽几何结构(68、70)的宽度(94)在纵向(60)上变化。
2. 根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述弹性套筒(26)的一第一对接棱边(96)和一第二对接棱边(98)在一缝隙(58)的区域中彼此相对，而不相接触。
3. 根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，在所述弹性套筒(26)中以错位的布置(72)以环形构造了多个在一第一空槽几何结构(68)和一第二空槽几何结构(70)中的空槽。
4. 根据权利要求3的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述第一空槽几何结构(68)的空槽和所述第二空槽几何结构(70)的空槽基本上骨状地构成。
5. 根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于，所述弹性套筒(26)的壁厚的变化(84)在恒定的外径(82)时由可变的内径变化构成。
6. 根据权利要求5的燃料喷射器，其特征在于，所述内径Di从最小的壁厚t"in、 t2.^分别向所述弹性套筒的边缘区域(74， 76)增大到最大壁厚的尺寸ti.,和U max。
7. 根据权利要求5或6的燃料喷射器，其特征在于，在最小的壁厚tj.min、 U ^与最大的壁厚U ,和t2,,之间存在壁厚66的20%的差值。
8. 根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，沿所述弹性套筒(26)的纵向(60)看，在第一空槽几何结构(68)和第二空槽几何结构(70)中的空槽具有一取决于所述纵向(60)的宽度变化(94)。
9. 根据权利要求8的燃料喷射器，其特征在于，所述第一空槽几何结构(68)和所述第二空槽几何结构(70)的空槽的宽度S2从所述弹性套筒(26)的中间开始向所述边缘区域(74、 76)减小。
10.根据权利要求8的燃料喷射器(10)，其特征在于，第一空槽几何 结构(68)的空槽的所述宽度变化(94)在纵向上从上侧面(74)开始从 一最小的宽度S"in变化到一在中间的最大的宽度Si，并且朝向所述弹性套 筒(26)的下侧面(76)变化到该最小的宽度S,.^，所述第二空槽几何结 构(70)的空槽的宽度变化(94)从所述上侧面(74)开始从一最小的宽 度S2, ^朝向中间增大到一最大的宽度S2,,并朝向所述弹性套筒(26)的下 侧面(76)又减小到最小的宽度S2.^，其中，所述第一空槽几何结构(68) 以及所述第二空槽几何结构(70)的、在所述边缘区域内的空槽的宽度为 所述第一空槽几何结构(68)和所述第二空槽几何结构(70)的、在所述 中间的空槽的宽度的约80%。
全文摘要
本发明涉及一种具有保持体(12)和喷嘴体(14)的燃料喷射器(10)。所述保持体和喷嘴体相互接合并容纳耦合器模块(18)，该耦合器模块的耦合器体(22)被弹性套筒(26)包围。所述弹性套筒(26)沿周向(62)是敞开(58)的。弹性套筒(26)的壁厚(84)在纵向(60)上变化，或者在弹性套筒(26)的壳中的至少一个空槽几何结构(68、70)的宽度(94)根据纵向(60)变化。
文档编号F02M61/16GK101641515SQ200880008261
公开日2010年2月3日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年3月14日
发明者D·乌尔曼, J-L·卢特拉格 申请人:罗伯特·博世有限公司