Dicht umspritztes Bauelement und Verfahren zum Erstellen eines solchen Bauelements

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement, das mit einem weiteren Werkstoff umspritzt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigen eines umspritzten Bauelements sowie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die ein erfindungsgemäßes umspritztes Bauteil umfasst.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere metallische Basisteile bekannt, die mit einem Kunststoff umspritzt werden. Durch die unterschiedlichen

Ausdehnungskoeffizienten von Basisteil und Umspritzung ergibt sich jedoch häufig eine unzureichende Verankerung der Umspritzung an dem Basisteil. Somit entstehen Mikrospalte, in die, gefördert durch die Kapillarwirkung, flüssige oder gasförmige Medien eintreten können. Diese Undichtigkeit kann daher zu unerwünschten Korrosionserscheinungen führen. Es sind weiter aus dem Stand der Technik Bemühungen bekannt, die die Dichtigkeit zwischen Basisteil und Umspritzung zu verbessern versuchen. Hierfür kann z.B. ein Dichtlabyrinth verwendet werden, in dem in das Basisteil ein oder mehrere Ausnehmungen eingebracht werden, die während der Umspritzung von dem umspritzten Kunststoff ausgefüllt werden. Jedoch hat sich auch diese Technik als nicht ausreichend dicht erwiesen.

Es ist jedoch gerade bei Bauelementen, die häufigen und großen

Temperaturschwankungen unterliegen, wünschenswert, dass die Umspritzung dicht an dem Basisteil anliegt. Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Bauelement nach Anspruch 1 umfasst ein Basisteil, auf dem ein Einlegeelement angebracht wird. Zwischen Basisteil und Einlegeelement ist ein Dichtungselement eingesetzt. Das Bauelement umfasst weiter eine

Umspritzung, die sich zumindest teilweise um das Einlegeelement und zumindest teilweise um das Basisteil erstreckt. Das Dichtungselement ist dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass es trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Basisteil und Umspritzung bei Temperaturschwankungen stets im Kontakt zu Basisteil und Einlegeelement bleibt. Auf diese Weise wird eine gegenüber dem

Stand der Technik erhöhte Dichtigkeit zwischen Umspritzung und Basisteil ermöglicht. Das erfindungsgemäße Bauelement ermöglicht daher eine dichte Umspritzung, bei der die Dichtigkeit selbst bei wechselnden

Umgebungseinflüssen gewährt bleibt.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugt ist das Dichtungselement innerhalb eines Raumes, wobei der Raum vorzugsweise ein Ringraum ist, angebracht, der gegenüber der Umspritzung abgekapselt ist. Somit kann die Umspritzung nicht an das Dichtungselement gelangen und dieses beschädigen. Weiterhin wird so sichergestellt, dass sich das Dichtungselement bei wechselnden Umgebungseinflüssen frei elastisch verformen kann. Das ermöglicht es, eine ausreichende Dichtung zu

gewährleisten. Der Raum ist vorzugsweise ein Ringraum.

Besonders bevorzugt wird der Raum für das Dichtungselement durch das Einlegeelement und das Basiselement gebildet. Dies kann beispielsweise durch ein topfförmiges oder im Wesentlichen zylindrisches Einlegeelement realisiert sein, das auf das Basisteil aufgebracht wird, so dass eine Oberfläche des Einlegeelements das Basisteil bedeckt. Ebenso kann der Raum durch zwei abgewinkelte Oberflächen des Basisteils und durch zwei abgewinkelte

Oberflächen des Einlegeelements gebildet werden. Alle diese Möglichkeiten haben den Vorteil, dass sowohl das Basisteil als auch das Einlegeelement sehr leicht und kostengünstig gefertigt werden können. Alternativ ist das Einlegeelement bevorzugt zweiteilig aufgebaut und umfasst ein erstes Teil und ein zweites Teil. Somit wird der Raum für das Dichtungselement vorzugsweise durch mindestens eine Oberfläche von Basisteil, erstem Teil und zweitem Teil des Einlegeelements gebildet. Dabei stehen sowohl das erste als auch das zweite Teil des Einlegeelements in Kontakt zu einer Oberfläche des

Basisteils. Durch die zweiteilige Form des Einlegeelements kann das Basisteil vielfältigere Formen annehmen als dies bei der ersten Alternative der Fall war.

Ebenso alternativ weist das Basisteil bevorzugt eine Ausnehmung auf, die von dem Einlegeelement abgedeckt wird. Somit entsteht auch auf diese Weise der

Raum für das Dichtungselement. Diese Variante ermöglicht eine sichere

Kapselung des Raumes für das Dichtungselement gegenüber der Umgebung bei einer aufwandsarmen Fertigung. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Einlegeelement und/oder das Basiselement vollständig umspritzt. Eine vollständige Umspritzung des Einlegeelements ist für eine sichere Kapselung des Raums für das

Dichtungselement von Vorteil. Eine vollständige Umspritzung des Basisteils ermöglicht einen umfassenden Schutz des Basisteils vor äußeren Einflüssen.

Bevorzugt weist das Einlegeelement einen Schmelzbereich auf, der mit der Umspritzung verschmolzen ist. Dieser Schmelzbereich kann einen Teilbereich oder auch das gesamte Einlegeelement umfassen. Durch die Verschmelzung wird sichergestellt, dass die Umspritzung und das Einlegeelement fest und sicher miteinander verbunden sind und sich nicht mehr voneinander lösen können.

Hierdurch kann die Kapselung des Raumes für das Dichtungselement sichergestellt werden.

Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass das Basisteil aus einem

metallischen Werkstoff ist und/oder das Einlegeelement aus Kunststoff ist und/oder die Umspritzung aus Kunststoff ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Einlegeelement und die Umspritzung aus dem gleichen Material sind. Auf diese Weise wird ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten von Umspritzung und Einlegeelement ausgeschlossen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 9, das die folgenden Schritte umfasst: Zunächst müssen ein Basisteil, ein

Dichtungselement und ein Einlegeelement bereitgestellt werden. Anschließend werden das Dichtungselement und das Einlegeelement derart auf einer

Oberfläche des Basisteils angeordnet, dass das Dichtungselement innerhalb eines Raumes zwischen Basiselement und Einlegeelement angebracht ist.

Bevorzugt befindet sich das Dichtungselement innerhalb eines Raumes zwischen Basiselement und Einlegeelement, der gegenüber der Umgebung abgekapselt ist. Damit wird sichergestellt, dass während des abschließenden zumindest teilweisen Umspritzens von Einlegeelement und Basiselement keine Schmelze in den Raum des Dichtungselements eindringen kann. Auf diese Weise kann sich das Dichtungselement ausreichend elastisch verformen, um auch bei

wechselnden Temperatureinflüssen seine Dichtwirkung aufrecht erhalten zu können.

In einer bevorzugten Weise wird das Verfahren durchgeführt, indem während des Schritts des Umspritzens des Basisteils und des Einlegeelements ein

Schmelzbereich des Einlegeelements mit der Umspritzung verschmolzen wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Einlegeelement und die Umspritzung nach dem Schritt des Umspritzens, wenn die Umspritzung ausgehärtet ist,

verschmolzen werden. Dafür kann insbesondere das Verfahren des

Kunststoffschweißens verwendet werden. Dieser Schritt hat den Vorteil, dass Umspritzung und Einlegeelement eine Einheit bilden, so dass sich diese nicht mehr lösen können. Damit ist die Dichtigkeit zwischen Einlegeelement und Umspritzung gewährleistet.

Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine

Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 1 1 . Dabei umfasst die

Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein erfindungsgemäßes Bauelement, wie es oben beschrieben wurde. Das erfindungsgemäße Bauelement wird vorteilhaft in der

Kraftstoffeinspritzvorrichtung an kraftstoffführenden Bereichen verwendet, da hier ein Bauelement benötigt wird, das eine Umspritzung aufweist, wobei die

Umspritzung stets dicht an dem Basisteil anliegen muss. Dabei wird das

Bauelement großen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die jedoch die Dichtigkeit zwischen Basisteil und Umspritzung nicht beeinträchtigen darf. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine Schnittansicht eines Bauelements gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine Schnittansicht des Bauelements gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 3 eine Schnittansicht des Bauelements gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 4 eine schematische Ansicht eines Einspritzventils, das ein

Bauelement gemäß einem der bevorzugten

Ausführungsbeispiele der Erfindung umfasst.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Bauelement 1 in einer Schnittansicht gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Bauelement 1 wird bevorzugt in einem Einspritzventil verwendet, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Das Bauelement umfasst ein Basisteil 2, das mit einer Umspritzung 6 versehen ist. Das Basisteil ist zweiteilig mit einem ersten Teilbereich 21 und einem zweiten Teilbereich 22. Um die Dichtigkeit zwischen der Umspritzung 6 und dem Basisteil 2 zu gewährleisten, wird ein Dichtungselement 3 verwendet. Dabei ist das

Dichtungselement 3 innerhalb eines Raumes 5 angeordnet, wobei der Raum 5 durch Oberflächen des Basisteils 2 und durch Oberflächen eines

Einlegeelements 4 gebildet wird.

In dieser Ausführungsform weist das Basisteil 2 zwei senkrecht zueinander stehende Oberflächen 23, 24 auf, die einerseits die Begrenzung für den Raum 5 bilden und an denen andererseits das Einlegeelement 4 anliegt. Auf diese Weise wird der Raum 5 vollständig von der Umgebung abgekapselt. Daher kann sich das Dichtungselement 3 je nach Umgebungsbedingungen im Raum 5 frei elastisch verformen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 3 ein O-Ring und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Raum 4 ist ein Ringraum mit einem viereckigen Querschnitt. Insbesondere füllt das

Dichtungselement 3 den Raum 4 nicht vollständig aus, so dass sich das

Dichtungselement 3 innerhalb des Raumes 4 weiterhin elastisch verformen kann.

Das Einlegeelement 4 ist dabei vollständig von einer Umspritzung 6 umgeben, die das Basisteil 2 teilweise bedeckt. Das Dichtungselement 3 dichtet in

Verbindung mit dem Einlegeelement 4 die eine Fuge 25 zwischen dem ersten Teilbereich 21 und dem zweiten Teilbereich 22 des Basisteils 2 gegenüber einer

Umgebung ab.

Um eine ausreichende Haftung der Umspritzung 6 auf dem Einlegeelement 4 zu gewährleisten, und um die Dichtigkeit zwischen Umspritzung 6 und

Einlegeelement 4 sicherzustellen, weist das Einlegeelement 4 einen

Schmelzbereich 7 in Form eines Labyrinths auf. Dieser Schmelzbereich 7 ist mit der Umspritzung 6 verschmolzen, so dass die Umspritzung 6 und das

Einlegeelement 4 zumindest bereichsweise eine Einheit bilden. Insgesamt wird mit dieser Ausführungsform eine erhöhte Dichtigkeit zwischen Umspritzung 6 und Basisteil 2 auch bei wechselnden Umgebungseinflüssen sichergestellt.

Figur 2 zeigt das Bauelement 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Schnittansicht. Analog zur ersten Ausführungsform kann auch das Bauteil 1 der zweiten Ausführungsform in einem Einspritzventil 100 verwendet werden (vgl. Figur 4). Gleiche bzw. funktional gleiche Elemente wurden mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel versehen. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist in der zweiten Ausführungsform das Einlegeelement 4 zweigeteilt und besteht aus einem ersten Teil 41 und einem zweiten Teil 42. Daher wird auch der Raum 5, in dem sich das Dichtungselement 3 befindet, durch andere Oberflächen gebildet, als dies bei der ersten Ausführungsform der Fall war. Der Raum 5 wird begrenzt durch eine Oberfläche des Basisteils 2, eine Oberfläche des ersten Einlegeelements 41 und durch zwei Oberflächen des zweiten Teils des Einlegeelements 42. Zusätzlich liegen sowohl das erste Teil 41 als auch das zweite Teil 42 auf der den Raum 5 begrenzenden Oberfläche des Basisteils 2 auf. Außerdem greift der zweite Teil

42 in eine Ausnehmung 43 des ersten Teils 41 ein. Die Umspritzung 6 bedeckt das zweite Teil 42 des Einlegeteils 4 vollständig und das erste Teil 41 des Einlegeelements 4 nur teilweise.

Durch die Verwendung des zweigeteilten Einlegeelements 4 wird die

Anforderung an die Gestaltung des Basisteils 2 gesenkt, da auf eine zweite, den Raum 5 begrenzende, Oberfläche am Basisteil 2 verzichtet werden kann. Auch hier weist das Einlegeelement 4 einen Schmelzbereich 7 auf, der mit der Umspritzung 6 verschmolzen ist. Daher bilden auch in der zweiten

Ausführungsform der Erfindung die Umspritzung 6 und das Einlegeelement 4 zumindest bereichsweise eine Einheit.

Figur 3 zeigt das Bauelement 1 , das, wie in Figur 4 dargestellt, in einem

Einspritzventil 100 verwendet werden kann, gemäß einer dritten

Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet. In dieser Ausführungsform wird der Raum 5 für das Dichtungselement 3 vorwiegend durch eine

Ausnehmung des Basisteils 2 gebildet. Vorzugsweise ist dabei die Ausnehmung groß genug, um das Dichtungselement 3 vollständig aufzunehmen. Weiterhin wird der Raum 5 durch das Einlegeelement 4 gebildet, das die Ausnehmung des Basisteils 2 abdeckt. Bei dieser Ausführungsform ist nur eine teilweise

Umspritzung des Einlegeelements 4 notwendig, um eine ausreichende

Kapselung des Raumes 5 sicherzustellen. Daher umfasst die Umspritzung 6 nur einen Teil des Einlegeelements 4. Analog zu den vorher genannten

Ausführungsformen weist das Einlegeelement 4 einen Schmelzbereich auf, der mit der Umspritzung 6 verschmolzen ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass konstruktionsbedingt keine Schmelze in den Raum 5 eindringen kann. Somit wird die Kapselung des Raumes 5 bei einer sehr aufwandsarmen

Fertigung erreicht.