DE102004030394B3

DE102004030394B3 - Common-Rail

Info

Publication number: DE102004030394B3
Application number: DE200410030394
Authority: DE
Inventors: Cornelius Josephus Adrianus Deelen; Andrea Kaimann; Dirk Langhuber
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2024-06-24

Abstract

Es wird ein Common-Rail zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen mit einem Verteilerrohr 1 zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff. Im Verteilerrohr 1 sind Abzweigbohrungen 4 mit jeweils einem Dichtsitz 23 vorgesehen, an welche jeweils eine Druckleitung 3 über eine Anschlussbuchse 8 anschließbar ist, wobei die Druckleitung 3 mit einer Dichtfläche 22 druckdicht am Dichtsitz 23 zur Anlage gelangt. Jede Anschlussbuchse 8 weist an ihrem dem Verteilerrohr 1 zugewandten Ende 9 einen Koppelfuß 10 auf, welcher in eine Aufnahme 12 des Verteilerrohrs 1 eingliederbar ist. Hier greifen seitliche Keilflächen 11 des Koppelfußes 10 in Hinterschneidungen 14 der Aufnahme 12 ein. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung von Abzweigbuchse 8 und Verteilerrohr 1 erreicht ohne thermische Fügeverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Common-Rail zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein Common-Rail-System wird auch als Speichereinspritzsystem bezeichnet. Der Begriff Common-Rail bezieht sich hierbei auf einen Hochdruck-Verteiler für den Kraftstoff. Die Druckerzeugung und die Kraftstoffeinspritzung sind beim Common-Rail-System voneinander entkoppelt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt kontinuierlich Druck. Dieser unabhängig von der Einspritzfolge aufgebaute Druck steht in der Kraftstoffleitung permanent zur Verfügung. Hierzu wird der statisch komprimierte Kraftstoff in einem Verteilerrohr, dem sogenannten Rail, gespeichert und über Druckleitungen verteilt den Injektoren einer Zylinderbank zur Verfügung gestellt.

Gattungsgemäße Vorrichtungen zählen durch die DE 196 07 521 C1 , die DE 197 53 054 C2 oder die EP 0 866 221 B1 zum Stand der Technik.

Die DE 197 44 762 A1 beschreibt eine Einspritzeinrichtung für einen Dieselmotor, bei der der Kraftstoffverteiler aus einem gezogenen oder gewalzten Rohr besteht, an das die Anschlussnippel angeschweißt oder -gelötet sind.

Des Weiteren geht aus der EP 0 122 848 ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Anschlusses an einen Hohlkörper hervor. Hierzu ist am Hohlkörper ein stutzenförmiger Abzweig vorgesehen, auf den eine Anschlussleitung aufgesetzt wird und danach durch Verformung der Wand des Abzweigs festgelegt wird.

Die bekannten Lösungen arbeiten mit einem Verteilerrohr, an welches Anschlussbuchsen für die Druckleitungen sowie Sensoren einseitig angesetzt und mit dem Verteilerrohr fest verbunden sind. In der Regel sind die Anschlussbuchsen stoffschlüssig mittels eines thermischen Fügeverfahrens, wie z.B. dem Hartlöten oder Schweißen, am Verteilerrohr befestigt. Bei der Anwendung thermischer Fügeverfahren kann es jedoch zu einer Festigkeitsabnahme des Grundmaterials, zu lokalen Aufhärtungen des Gefüges und somit zu einer Kerbwirkung, zu Verzug und ähnlichen nachteiligen Beeinflussungen kommen. Dies wirkt sich negativ auf die Lebensdauer bei dynamischer Beanspruchung unter hohem Druck des Common-Rails aus. Auch kann die Qualität des Dichtsitzes im Anschlussbereich durch die thermischen Fügeverfahren nachteilig beeinflusst werden.

Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich der Lebensdauer verbessertes Common-Rail zu schaffen, bei dem unter Vermeidung eines thermischen Fügeverfahrens eine druckdichte Verbindung zwischen Verteilerrohr und Druckleitungen gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Common-Rail gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.

Danach ist vorgesehen, dass jede Anschlussbuchse an ihrem dem Verteilerrohr zugewandten Ende einen Koppelfuß aufweist, welcher in eine Aufnahme des Verteilerrohrs eingliederbar ist, wobei seitliche Keilflächen des Koppelfußes in Hinterschneidungen der Aufnahme eingreifen.

Die Erfindung schafft eine lösbare Anbindung der Anschlussbuchsen an das Verteilerrohr und erfordert keine thermischen Fügeverfahren und keine Wärmeeinbringung wie bei der bekannten stoffschlüssigen Verbindung. Die Anbindung der Anschlussbuchsen an das Verteilerrohr erfolgt erfindungsgemäß über Formschluss. Nachteilige Einflüsse aus der Wärmeeinbringung mittels thermischer Fügeverfahren werden vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.

Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Aufnahmen im Verteilerrohr quer zu dessen Längsrichtung. Hierzu wird in das Verteilerrohr seitlich ein Schlitz mit Hinterschneidungen eingefräst, in die eine Anschlussbuchse mit ihrem Koppelfuß eingeschoben werden kann. Die Anschlussbuchse braucht in der Aufnahme des Verteilerrohrs nicht stoffschlüssig gefügt zu werden, da sie keine Dichtfunktion übernimmt. Es erfolgt eine Selbstzentrierung der Dichtfläche einer Druckleitung am Dichtsitz der Abzweigbohrung.

Vorteilhafterweise sind der Koppelfuß sowie die Aufnahme im Querschnitt trapezförmig ausgebildet. Hierdurch wird eine trapezförmige Zinkenverbindung zwischen Anschlussbuchse und Verteilerrohr mit einem schwalbenschwanzartigen Sitz gebildet. In der Praxis wäre auch eine prismenförmige Ausgestaltung von Koppelfuß und Aufnahme oder eine ähnliche formschlüssige Verbindung mit Geradführungen denkbar.

Die Abzweigbohrungen durchsetzen die Wand des Verteilerrohrs radial. Jede Abzweigbohrung weist einen zylindrisch ausgebildeten 1. Längenabschnitt und einen sich kegelförmig erweiternden 2. Längenabschnitt auf. Der 2. kegelförmige Längenabschnitt bildet den Dichtsitz für die Dichtfläche der Druckleitung. Diese ist an einem endseitigen Dichtkopf der Druckleitung ausgebildet.

Die Druckleitung wird mittels eines geeigneten Verbindungsmittels, vorzugsweise einer Schraubenmutter, an der Anschlussbuchse festgelegt. Beim Verschrauben der Mutter wird die Dichtfläche der Druckleitung druckdicht an den Dichtsitz in der Abzweigbohrung gepresst.

Bei einer für die Praxis besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Anschlussbuchse mit einem Innengewinde versehen, in welche eine Druckmutter mit ihrem Außengewinde eingeschraubt werden kann. Die Druckleitung weist endseitig einen angestauchten Dichtkopf auf. An dem Dichtkopf ist die Dichtfläche ausgebildet. Beim Einschrauben der Druckmutter wird der Dichtkopf gegen den Dichtsitz der Abzweigbohrung gepresst. Der Dichtkopf stützt sich am Verteilerrohr ab und der Koppelfuß der Anschlussbuchse wird in der Aufnahme verspannt. Hierbei wirken die seitlichen Keilflächen des Koppelfußes gegen die Hinterschneidungen in der Aufnahme.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus dem Verteilerrohr eines erfindungsgemäßen Common-Rails;
2 in einem Vertikalschnitt die Anschlussbuchse mit dem endseitigen Bereich einer Druckleitung sowie das Verteilerrohr vor dem Zusammenbau und
3 die Darstellung gemäß der 2 in der Draufsicht.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verteilerrohr 1 eines Common-Rail für einen Dieselmotor. Das Verteilerrohr 1 dient zur Versorgung aller Zylinder der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff. Hierzu wird statisch komprimierter Kraftstoff im inneren Kanal 2 des Verteilerrohrs 1 gespeichert und über Druckleitungen 3 den Injektoren einer Zylinderbank zugeleitet.
Im Verteilerrohr 1 sind eine Anzahl Abzweigbohrungen vorgesehen, von denen hier nur eine Abzweigbohrung 4 dargestellt ist. Die Abzweigbohrung 4 durchsetzt die Wand 5 des Verteilerrohrs 1 radial und weist einen zylindrisch ausgebildeten 1. Längenabschnitt 6 und einen sich kegelförmig erweiternden 2. Längenabschnitt 7 auf (siehe hierzu auch 2 und 3).
Der Anschluss einer Druckleitung 3 an das Verteilerrohr 1 erfolgt über eine Anschlussbuchse 8. Jede Anschlussbuchse 8 weist an ihrem dem Verteilerrohr 1 zugewandten Ende 9 einen Koppelfuß 10 mit seitlichen Keilflächen 11 auf. Der Koppelfuß 10 ist in eine Aufnahme 12 des Verteilerrohrs 1 eingliederbar. Die Aufnahme 12 erstreckt sich quer zur Längsrichtung L des Verteilerrohrs 1 und ist durch einen in das Verteilerrohr 1 gefrästen Schlitz 13 mit Hinterschneidungen 14 gebildet.
Zur Anbindung der Druckleitung 3 an das Verteilerrohr 1 wird die Anschlussbuchse 8 mit ihrem Koppelfuß 10 seitlich in die Aufnahme 12 geschoben, wie in den 2 und 3 dargestellt und in der 2 durch den Pfeil P verdeutlicht. Hierbei greifen die Keilflächen 11 am Koppelfuß 10 und die Hinterscheidungen 14 in der Aufnahme 12 ineinander.
Die Druckleitung 3 weist an ihrem einen Ende 15 einen angestauchten Dichtkopf 16 auf. Auf die Druckleitung 3 ist des Weiteren eine Druckmutter 17 mit einem ein Außengewinde 18 aufweisenden Gewindeabschnitt 19 geschoben. Das Ende 15 der Druckleitung 3 wird dann in die Anschlussbuchse 8 eingeführt, wonach die Druckmutter 17 mit ihrem Gewindeabschnitt 19 in ein Innengewinde 20 der Anschlussbuchse 8 eingeschraubt wird.
Bei der Einschraubbewegung drückt die Druckmutter 17 auf den hinteren Kranz 21 des Dichtkopfes 16 und presst den Dichtkopf 16 mit seiner vorderen Dichtfläche 22 in bzw. gegen den 2. Längenabschnitt 7 der Abzweigbohrung 4. Die kegelförmige Fläche des 2. Längenabschnitts 7 bildet einen Dichtsitz 23 an dem die Druckleitung 3 mit der Dichtfläche 22 druckdicht zur Anlage gelangt. Hierbei stützt sich der Dichtkopf 16 der Druckleitung 3 am Verteilerrohr 1 ab, wodurch die seitlichen Keilflächen 11 gegen die Hinterschneidungen 14 der Aufnahme 12 verspannt werden. Auf diese Weise wird eine druckdichte Verbindung zwischen der Druckleitung 3 und dem Verteilerrohr 1 sowie eine formschlüssige Verbindung der Anschlussbuchse 8 mit dem Koppelfuß 10 und dem Verteilerrohr 1 hergestellt.

1: Verteilerrohr
2: Kanal
3: Druckleitung
4: Abzweigbohrung
5: Wand v. 1
6: 1. Längenabschnitt v. 4
7: 2. Längenabschnitt v. 4
8: Anschlussbuchse
9: Ende v. 8
10: Koppelfuß
11: Keilfläche
12: Aufnahme
13: Schlitz
14: Hinterschneidung
15: Ende v. 3
16: Dichtkopf
17: Druckmutter
18: Außengewinde
19: Gewindeabschnitt
20: Innengewinde
21: Kranz
22: Dichtfläche
23: Dichtsitz
L: Längsrichtung

Claims

Common-Rail zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines mit hohem Einspritzdruck arbeitenden Dieselmotors, welche ein Verteilerrohr (1) zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff aufweist, wobei im Verteilerrohr (1) Abzweigbohrungen (4) mit jeweils einem Dichtsitz (23) vorgesehen sind, an welche jeweils eine Druckleitung (3) über eine Anschlussbuchse (8) anschließbar sind, wobei die Druckleitung (3) mit einer Dichtfläche (22) druckdicht am Dichtsitz (23) zur Anlage gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anschlussbuchse (8) an ihrem dem Verteilerrohr (1) zugewandten Ende (9) einen Koppelfuß (10) aufweist, welcher in eine Aufnahme (12) des Verteilerrohrs (1) eingliederbar ist, wobei seitliche Keilflächen (11) des Koppelfußes (10) in Hinterschneidungen (14) der Aufnahme (12) eingreifen.
Common-Rail nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (12) sich quer zur Längsrichtung (L) des Verteilerrohrs (1) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelfuß (10) sowie die Aufnahme (12) im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelfuß sowie die Aufnahme im Querschnitt prismenförmig ausgebildet sind.
Common-Rail nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigbohrungen (4) die Wand (5) des Verteilerrohrs (1) radial durchsetzen und einen zylindrisch ausgebildeten 1. Längenabschnitt (6) und einen sich kegelförmig erweiternden 2. Längenabschnitt (7) aufweisen.
Common-Rail nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchsen (8) ein Innengewinde (20) aufweisen.
Common-Rail nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckleitung (3) einen endseitigen Dichtkopf (16) aufweist, an dem die Dichtfläche (22) ausgebildet ist, wobei der Dichtkopf (16) mittels einer an der Anschlussbuche (8) festlegbaren Druckmutter (17) gegen den Dichtsitz (23) der Abzweigbohrung (4) pressbar ist.