DE102005061887A1

DE102005061887A1 - Bauteil zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzanlagen

Info

Publication number: DE102005061887A1
Application number: DE200510061887
Authority: DE
Inventors: Namik Karaosmanoglu; Jochen Aleker; Arnold Gente
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-07-05
Also published as: WO2007073984A1

Abstract

Bauteil (2) zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzanlagen, mit mindestens zwei hohlzylindrischen Leitungen (4, 6) für ein unter Hochdruck stehendes Fluid, wobei eine der Leitungen (4) einen kleineren Querschnitt (8) aufweist als die andere Leitung (6), wobei sich die Leitungen (4, 6) zumindest abschnittsweise durchdringen und eine Durchdringungslinie (12) oder einen Durchdringungsbereich bilden, wobei zwischen der Durchdringungslinie (12) oder dem Durchdringungsbereich einerseits und einem im Querschnitt (8) kreisförmigen Abschnitt (14) der kleineren Leitung (4) andererseits ein Übergangsbereich (16) vorgesehen ist, dessen Querschnitt (18) von einer Kreisform abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzanlagen, mit mindestens zwei hohlzylindrischen Leitungen für ein unter Hochdruck stehendes Fluid, wobei eine der Leitungen einen kleineren Querschnitt aufweist als die andere Leitung, wobei sich die Leitungen zumindest abschnittsweise durchdringen und eine Durchdringungslinie oder einen Durchdringungsbereich bilden.

Stand der Technik

Solche Bauteile sind insbesondere bei höherwertigen Kraftstoffeinspritzanlagen für mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen sehr hohen Drücken ausgesetzt. Diese Drücke können beispielsweise bis zu 1.600 bar, in der Spitze durch Druckwellen bedingt sogar über 2.000 bar betragen. Aufgrund dieser hohen Drücke muss das Material, in dem Leitungen für das unter Hochdruck stehende Fluid ausgebildet sind, sehr hohen Belastungen standhalten. Diese Belastungen sind besonders hoch im Bereich der Durchdringung von Leitungen, insbesondere dann, wenn die Leitungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Die Leitungen sind üblicherweise als Bohrungen ausgeführt; diese können spanend oder mit anderen Verfahren, beispielsweise elektrochemisch, eingebracht werden. Um die in dem Bereich der Durchdringung auftretenden Spannungsspitzen zu verkleinern, ist vorgeschlagen worden, den Bereich, in dem die Durchdringungslinie zwischen den Leitungen gebildet ist, zu verrunden, so dass ein Durchdringungsbereich entsteht. Weiterhin ist bekannt, ein Mindestverhältnis zwischen den Durchmessern der kleineren und der größeren Leitung einzuhalten. Als weitere Maßnahme ist es bekannt, die Leitungen in ihren Achsen zueinander zu versetzen. Außerdem ist es bekannt, die kleinere Leitung in Richtung auf die größere Leitung kegelförmig aufzuweiten.

Die bisher beschriebenen Maßnahmen können dazu beitragen, die Materialbelastung im Bereich der Durchdringung oder Verschneidung zwischen den Leitungen zu verringern. Dies spiegelt sich rechnerisch darin wider, dass eine aus verschiedenen Faktoren gebildete Vergleichsspannung gegenüber einem nicht optimierten Zustand sinkt.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es für die oben beschriebenen hohen Drücke wünschenswert ist, diese Vergleichsspannung weiter zu senken.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen der Durchdringungslinie und dem Durchdringungsbereich einerseits und einem im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt der kleineren Leitung andererseits ein Übergangsbereich vorgesehen ist, dessen Querschnitt von einer Kreisform abweicht. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Querschnitten die Rede ist, so ist immer derjenige Querschnitt gemeint, der senkrecht zur zentralen Achse einer Leitung anliegt.

Vorteile der Erfindung

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der genannte Übergangsbereich gerade dann zu geringeren Materialspannungen führt, wenn er im Querschnitt nicht kreisförmig ist. Es versteht sich, dass entlang des Übergangsbereichs, das heißt entlang der zentralen Achse der kleinen Leitung gesehen, von dem Abschnitt, in dem der Querschnitt der kleineren Leitung noch kreisförmig ist, bis hin zur Durchdringungslinie beziehungsweise zum Durchdringungsbereich eine Vielzahl von Querschnitten anliegen, die jeweils von einer Kreisform abweichen.

Der Übergangsbereich kann beispielsweise spanend elektrochemisch hergestellt werden. Es können auch Verfahren wie Strömungsschleifen oder HD-Wasserstrahl-Verrunden angewendet werden.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale verstärken allein oder in beliebiger Kombination den genannten positiven Effekt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die Zeichnung näher erläutert.

Zeichnung

In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einer größeren und einer kleineren Leitung;

2 eine Schnittansicht durch das Bauteil gemäß 1;

3 eine gegenüber der Ansicht in 2 um 90° gedrehte Schnittansicht; und

4 einen Ausschnitt aus 1 in einer vergrößerten Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Bauteil insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Dieses ist in 1 nur symbolisch dargestellt, so dass die erfindungswesentlichen Geometrien verdeutlicht werden. Das Bauteil 2 weist eine rechter Hand dargestellte kleinere, hohlzylindrische Leitung 4 auf, die in einer größeren, ebenfalls hohlzylindrischen Leitung 6 mündet. Die Leitungen 4 und 6 sind durch Bohrungen in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse des Bauteils 2 gebildet. Die kleinere Leitung 4 weist einen kreisförmigen Querschnitt 8 auf. Die größere Leitung 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt 10 auf, der größer ist als der Querschnitt 8 der kleineren Leitung 4.
Die Leitungen 4 und 6 durchdringen sich und bilden eine Durchdringungslinie 12. Zwischen der Durchdringungslinie 12 und einem Abschnitt 14, in dem der Querschnitt 8 der kleineren Leitung 4 kreisförmig ist, ist ein Übergangsbereich 16 ausgebildet. Mit Hilfe des Übergangsbereichs 16 wird die Leitung 4 entlang des Verlaufs des Übergangsbereichs 16 kontinuierlich vergrößert, bis hin zur Durchdringungslinie 12. Der in einem beliebigen Querschnitt des Übergangsbereichs 16 ausgebildete Querschnitt 18 weicht von einer Kreisform ab und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel elliptisch ausgebildet. Der Querschnitt 18 könnte aber auch beispielsweise die Form eines Langlochs aufweisen. Weiterhin ist es nicht notwendig, dass der Querschnitt 18, wie im Beispiel dargestellt, symmetrisch ausgebildet ist, er kann auch unsymmetrisch sein.
Die kleinere Leitung 4 weist eine zentrale Längsachse 20 auf. Diese schneidet die zentrale Längsachse 22 der größeren Leitung 6 in einem Schnittpunkt 24. Die Längsachsen 20 und 22 schneiden sich im Ausführungsbeispiel in einem rechten Winkel zueinander. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass sich die Achsen schneiden, sie können auch windschief zueinander verlaufen und insbesondere winklig, das heißt in einem von 90° abweichenden Winkel zueinander stehen.
Die kleinere Leitung 4 weist einen vergleichsweise kleinen Radius 26 auf, die größere Leitung 6 einen vergleichsweise großen Radius 28. Dementsprechend ist auch der Durchmesser 30 der kleineren Leitung 4 kleiner als der Durchmesser 32 der größeren Leitung 6.
Durch den Querschnitt 18 des Übergangsbereichs 16 wird eine Prüfebene 34 aufgespannt, die senkrecht zu der Längsachse 20 der kleineren Leitung 4 verläuft. Diese Ebene 34 weist einen Abstand 36 zur zentralen Längsachse 22 der größeren Leitung 6 auf. Der Abstand 36 beträgt in besonders vorteilhafter Weise das Ein- bis Zweifache, insbesondere das 1,2-fache des Radius 28 der größeren Leitung 6. Der in der Prüfebene 34 liegende Querschnitt 18 weist einen Mittelpunkt 38 auf, der durch den Schnittpunkt der zentralen Längsachse 20 der kleineren Leitung 4 mit der Prüfebene 34 bestimmt ist.
Der Übergangsbereich 16 weist eine in 4 dargestellte Wandung 40 auf, der in dem in 4 mit 42 bezeichneten Gehäuse des Bauteils 2 ausgebildet ist. In dieser Wandung 40 und in der Prüfebene 34 liegen Prüfpunkte, die den Querschnitt 18 des Übergangsbereichs 16 mit begrenzen. In 4 oben dargestellt ist ein erster Prüfpunkt 44, bezogen auf den Mittelpunkt 38 um 90° zu diesem versetzt ein zweiter Prüfpunkt 46 und wiederum um weitere 90° versetzt ein dritter Prüfpunkt 48 sowie ein vierter Prüfpunkt 50. Durch den Mittelpunkt 38 und den ersten Prüfpunkt 44 wird eine Gerade 52 aufgespannt, die sich parallel oder in einer Ebene 54 erstreckt, die durch den kreisförmigen Querschnitt 10 der größeren Leitung 6 aufgespannt ist. Diese Ebene 54 ist die in 2 gewählte Schnittebene.
Der Abstand des ersten Prüfpunkt 44 zum Mittelpunkt 38 ist in 4 mit 56 bezeichnet. Der Abstand des zweiten Prüfpunkts 46 zum Mittelpunkt 38 ist mit 58 bezeichnet. Der Abstand des dritten Prüfpunkts 48 vom Mittelpunkt 38 ist mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Schließlich ist der Abstand des vierten Prüfpunkts 50 von dem Mittelpunkt 38 mit 62 bezeichnet. Vom Mittelpunkt 38 aus gesehen erstreckt sich der zweite Prüfpunkt 46 in einer ersten Richtung 64 und der erste Prüfpunkt 44 in einer zur ersten Richtung 64 senkrechten Richtung 66. In der mit 66 bezeichneten Richtung ist vom Mittelpunkt 38 aus gesehen der Abstand 56 zur Wandung 40 größer als der Abstand 58 vom Mittelpunkt 38 aus gesehen in Richtung 64 zur Wandung 40. Dabei ist der Abstand 58 größer als der Radius 26 der kleineren Leitung 4. Dabei erstreckt sich die genannte zweite Richtung 66 koaxial zur Geraden 52, die durch den ersten Prüfpunkt 44 und den Mittelpunkt 38 aufgespannt ist.
Der Abstand 56 des ersten Prüfpunkts 44 zum Mittelpunkt 38 ist um wenigstens den Faktor 1, 3 größer als der Abstand 58 des zum ersten Prüfpunkt 44 um 90° versetzten zweiten Prüfpunkts 46 zum Mittelpunkt 38. Ferner sind die Abstände 56 und 60 des ersten Prüfpunkts 44 und des hierzu um 180° versetzten Prüfpunkts 48 zum Mittelpunkt 38 jeweils um wenigstens den Faktor 1, 3 größer als der kleinere der Abstände 58 und 62 des zweiten Prüfpunkts 46 und des hierzu um 180° versetzten vierten Prüfpunkts 50 zum Mittelpunkt 38.
Weiterhin sind die Abstände 56 und 60 des ersten Prüfpunkts 44 und des hierzu um 180° versetzten dritten Prüfpunkts 48 zum Mittelpunkt 38 jeweils um wenigstens den Faktor 1, 3 größer als der Radius 26 der kleineren Leitung 4.
Mit Hilfe der genannten Geometrien kann ein besonders spannungsarmes Bauteil 2 erzeugt werden.
Benachbart zu den Prüfpunkten 46 und 50 sind jeweils Wandabschnitte 68 und 70 vorgesehen, denen jeweils ein Radius 72 beziehungsweise 74 zugeordnet ist. Die Wandabschnitte 68 und 70 erstrecken sich in Richtung der Geraden 52 gesehen um ein Maß 76, das dem Durchmesser 30 entspricht.
Um das Bauteil 2 bezüglich der durch den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff erzeugten Materialspannungen weiter zu entlasten, wird vorgeschlagen, dass die jeweils zu dem zweiten Prüfpunkt 46 und dem vierten Prüfpunkt 50 benachbarten Wandabschnitte 68 und 70 jeweils einen Radius 72 und 74 aufweisen, der größer ist als der Radius 26 der kleineren Leitung 4 multipliziert mit dem Faktor 1, 5.
Das durch die Abstände 56 und 60 gebildete Maß des Querschnitts 18 des Übergangsbereichs 16 ist größer als das durch die Abstände 58 und 62 gebildete Maß des Querschnitts 18 (vergleiche 1). Das aus den Abständen 56 und 60 gebildete Maß ist auch in 2 dargestellt; das aus den Abständen 58 und 62 gebildete Maß auch in 3.
Durch die beschriebenen Geometrien kann ein Bauteil 2 erzeugt werden, das besonders gut den Belastungen standhält, die entstehen, wenn in den Leitungen 4 und 6 unter Hochdruck stehendes Fluid, beispielsweise Kraftstoff, enthalten ist oder strömt.

Claims

Bauteil (2) zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzanlagen, mit mindestens zwei hohlzylindrischen Leitungen (4, 6) für ein unter Hochdruck stehendes Fluid, wobei eine der Leitungen (4) einen kleineren Querschnitt (8) aufweist als die andere Leitung (6), wobei sich die Leitungen (4, 6) zumindest abschnittsweise durchdringen und eine Durchdringungslinie (12) oder einen Durchdringungsbereich bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Durchdringungslinie (12) oder dem Durchdringungsbereich einerseits und einem im Querschnitt (8) kreisförmigen Abschnitt (14) der kleineren Leitung (4) andererseits ein Übergangsbereich (16) vorgesehen ist, dessen Querschnitt (18) von einer Kreisform abweicht.
Bauteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (18) des Übergangsbereichs (16) elliptisch ist.
Bauteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (18) des Übergangsbereichs (16) langlochförmig ist.
Bauteil (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (18) des Übergangsbereichs (16) einen durch die zentrale Längsachse (20) der kleineren Leitung (4) definierten Mittelpunkt (38) aufweist, der in einer ersten Richtung (64) einen ersten Abstand (58) von einer den Querschnitt (18) des Übergangsbereichs (16) begrenzenden Wandung (40) aufweist und der in einer zweiten Richtung (66), die zur ersten Richtung (64) senkrecht ist, einen zweiten Abstand (56) zur Wandung (40) aufweist, der größer ist als der erste Abstand (58).
Bauteil (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (58) größer ist als der Radius (26) der kleineren Leitung (4).
Bauteil (2) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Richtung (66) sich parallel zu oder in einer Ebene (54) erstreckt, die durch einen kreisförmigen Querschnitt (10) der größeren Leitung (6) aufgespannt ist.
Bauteil (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Längsachse (20) der kleineren Leitung (4) und die zentrale Längsachse (22) der größeren Leitung (6) sich schneiden.
Bauteil (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Längsachse (20) der kleineren Leitung (4) und die zentrale Längsachse (22) der größeren Leitung (6) zueinander senkrecht sind.
Bauteil (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (18) des Übergangsbereichs (16) eine Prüfebene (34) aufspannt, die einen Abstand (36) zur zentralen Längsachse (22) der größeren Leitung (6) aufweist, der bestimmt ist durch den Radius (28) der größeren Leitung (6) multipliziert mit einem Faktor von 1 bis 2, insbesondere mit einem Faktor von 1, 2.
Bauteil (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfebene (34) durch die Wandung (40) des Übergangsbereichs (16) vier Prüfpunkte (44-50) gebildet sind, die bezogen auf den durch die zentrale Längsachse (20) der kleineren Leitung (4) bestimmten Mittelpunkt (38) der Prüfebene (34) um 90° zueinander versetzt sind.
Bauteil (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prüfpunkt (44) und der Mittelpunkt (38) eine Gerade (52) aufspannen, die sich parallel zu oder in der Ebene (54) erstreckt, die durch den kreisförmigen Querschnitt (10) der größeren Leitung (6) aufgespannt ist.
Bauteil (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (56) des ersten Prüfpunkts (44) zum Mittelpunkt (38) um wenigstens den Faktor 1, 3 größer ist als der Abstand (58) eines zum ersten Prüfpunkt (44) um 90° versetzten, zweiten Prüfpunkts (46) zum Mittelpunkt (38).
Bauteil (2) nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (56, 60) des ersten Prüfpunkts (44) und des hierzu um 180° versetzten dritten Prüfpunkts (48) zum Mittelpunkt (38) jeweils um wenigstens den Faktor 1, 3 größer sind als der kleinere der Abstände (58, 62) des zweiten Prüfpunkts (46) und des hierzu um 180° versetzten vierten Prüfpunkts (50) zum Mittelpunkt (38).
Bauteil (2) nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (56, 60) des ersten Prüfpunkts (44) und des hierzu um 180° versetzten dritten Prüfpunkts (48) zum Mittelpunkt (38) jeweils um wenigstens den Faktor 1, 3 größer sind als der Radius (26) der kleineren Leitung (4).
Bauteil (2) nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zu dem zweiten Prüfpunkt (46) und dem vierten Prüfpunkt (50) benachbarten Wandabschnitte (68, 70) jeweils einen Radius (72, 74) aufweisen, der größer ist als der Radius (26) der kleineren Leitung (4) multipliziert mit dem Faktor 1, 5.
Bauteil (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandabschnitte (68, 70) sich in Richtung der durch den ersten Prüfpunkt (44) und den Mittelpunkt (38) aufgespannten Gerade (52) um ein Maß (76) erstrecken, das dem Durchmesser (30) der kleineren Leitung (4) entspricht.
Bauteil (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4, 6) durch in dem Bauteil (2) vorgesehene Bohrungen gebildet sind.