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Die
Erfindung betrifft einen Hochdruckanschluss für ein Kraftstoffsystem einer
Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruckkörper, in dem längs einer
Achse ein Hochdruckkanal ausgebildet ist, und einer Hochdruckleitung,
die einen Anschlusskopf zum Ankoppeln an dem Hochdruckkanal aufweist.
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Hochdruckanschlüsse werden
bei Kraftstoffsystemen von Verbrennungskraftmaschinen zum Ankoppeln
von Hochdruckleitungen an zugehörigen Hochdruckkörpern der
Verbrennungskraftmaschine verwendet. Wichtig ist dabei, dass der
Hochdruckanschluss über
die Lebensdauer hinweg fluiddicht ist, da ein möglicher Austritt von flüssigem Kraftstoff
am Kraftstoffsystem sicherheitstechnisch bedenklich ist. Auch einem
Austritt von Kraftstoff in gasförmigem
Zustand sind durch geltende Normen enge Grenzen gesetzt.
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Bekannt
sind Hochdruckanschlüsse,
welche nach DIN 3863 mit einer Kegelbuchse und einem Dichtkegel
ausgestaltet sind. Allerdings ist selbst mir derartigen Hochdruckanschlüssen im
Hinblick auf eine ausreichende Dichtwirkung nicht in jedem Fall eine
prozesssichere Verschraubung von Hochdruckleitungen an Hochdruckkörpern möglich. Auch
bisher versuchte Verbesserungen und Weiterentwicklungen dieses Verschraubungstyps
haben nicht den aktuellen und zukünftigen Anforderungen an die
Gasdichtheit genügt.
Schließlich
gibt es mit den derzeitigen Hochdruckanschlüssen auch allgemein Probleme
in der Fertigung. So erfordern die dort durchzuführenden Lötprozesse Nacharbeit von ungenügenden Lötungen und
Nachrichtarbeiten bedingt durch Verzug der beteiligten Bauteile
durch das Löten.
Die derzeitigen Herstellungsprozesse sind daher vergleichsweise
kostenintensiv.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Hochdruckanschluss
für ein
Kraftstoffsystem einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei
dem die oben genannten Probleme überwunden sind
und der eine auch über
die Lebensdauer hinweg ausreichend prozesssichere Abdichtung einer
Hochdruckleitung an einem Hochdruckkörper gewährleistet.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Hochdruckanschluss
gemäße Anspruch
1 und einem Kraftsystem gemäß Anspruch
7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Hochdruckanschluss für
ein Kraftstoffsystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruckkörper geschaffen,
in dem längs
einer Achse ein Hochdruckkanal ausgebildet ist, und einer Hochdruckleitung,
die einen Anschlusskopf zum Ankoppeln an den Hochdruckkanal aufweist.
Der Hochdruckkörper
und der Anschlusskopf der Hochdruckleitung weisen im Koppelbereich
gegenüberliegende
Stirnseiten auf, an denen radial außenliegende und gegeneinander
gepresste Kontaktflächen
ausgebildet sind. Zwischen den Kontaktflächen ist radial innenliegend
ein elastisches Dichtelement angeordnet.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Hochdruckanschluss
ist eine vergleichsweise einfache Geometrie der beteiligten Bauteile
geschaffen, sodass insgesamt die Herstellungskosten im Vergleich
zu bekannten Hochdruckanschlüssen
geringer sind. Die erfindungsgemäße Konstruktion
kann darüber
hinaus lotfrei gestaltet sein, was nochmals zu einer Kostenreduktion
führt.
Wegen des Wegfalls eines Lötprozesses
kommt es ferner nicht zu einer Reduktion der Werkstofffestigkeit
durch Erwärmung,
Nacharbeit für fehlerhafte
Lötungen,
Lotverzug und Lotverschlag entfällt.
Mit dem erfindungsgemäßen elastischen Dichtelement,
welches besonders bevorzugt als Elastomerdichtung ausgestaltet ist,
sind im Dichtbereich geringere Anforderungen an die dortige Oberflächengüte zu stellen,
was ebenfalls zu einer Kostenreduktion führt. Auch kommt es mit dem
elastischen Dichtelement am erfindungsgemäßen Hochdruckanschluss nicht
zu einer plastischen Deformation in der Dichtzone, sodass der Hochdruckanschluss prinzipiell
unbegrenzt auch wieder geöffnet
und geschlossen werden kann.
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Darüber hinaus
ist ein ganz wichtiger Punkt der Erfindung, dass mit den gegeneinander
gepressten Kontaktflächen
einerseits und dem dazwischen radial innenliegenden elastischen
Dichtelement eine Trennung von Dichtfunktion und Kraftfluss geschaffen
ist. Dies führt
zu einer weitgehenden Unabhängigkeit
der Dichtfunktion von möglichen
Vorspannkraftverlusten am Hochdruckanschluss. Der erfindungsgemäße Hochdruckanschluss
ist also selbst beim Auftreten derartiger Verluste der Vorspannkraft an
den beteiligten Bauelementen dauerhaft dicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Hochdruckanschlusses
ist zum Anordnen des elastischen Dichtelements an mindestens einer
der Stirnseiten von Hochdruckkörper
und Anschlusskopf eine Vertiefung ausgebildet. In diese Vertiefung
ist das erfindungsgemäß vorgesehene elastische
Dichtelement derart eingesetzt, dass es mit seiner radial außenliegenden
Seite sich an Seitenwänden
der Vertiefung abstützen
kann. Diese Art der Abstützung
ist zuträglich
für die
mit dem elastischen Dichtelement angestrebte Dichtwirkung.
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Die
derartige Vertiefung weist vorteilhaft eine fluidleitende Verbindung
zum Hochdruckkanal auf. Die fluidleitende Verbindung stellt sicher,
dass insbesondere im radial innenliegenden Bereich der Vertiefung
und damit an der radial innenliegenden Seite des sich in der Vertiefung
befindenden elastischen Dichtelements jener Druck anliegt, welcher
in der Hochdruckleitung herrscht. Dieser Druck führt dazu, dass das erfindungsgemäße elastische
Dichtelement an seiner radial innenliegenden Seite nach außen gedrängt und
damit in axialer Richtung gegen die erfindungsgemäß vorgesehenen
gegenüberliegenden Stirnseiten
von Anschlusskopf und Hochdruckkörper gepresst
wird.
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Der
erfindungsgemäße Anschlusskopf
ist konstruktiv besonders einfach und zugleich funktional besonders
wirkungsvoll mittels einem im Längsschnitt
betrachtet T-förmigen
Rohrende der Hochdruckleitung gestaltet. Ein derartiges T-förmiges Rohrende
kann kostengünstig
mit einem Umformprozess, insbesondere einem Press- oder Tiefziehprozess
hergestellt werden. Es bietet eine im Wesentlichen quer zu einer
Längsachse
des sich im Anschlusskopf befindenden Hochdruckkanal ausgerichtete
Stirnseite, die dann an einer gegenüberliegenden Stirnseite des
zugehörigen
Hochdruckkörpers zum
anliegen kommt. Die Stirnseite kann alternativ oder zusätzlich auch
schräg
zur Längsachse
verlaufen und/oder uneben, z. B. kegelförmig oder rund gestaltet sein.
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Es
ist daher besonders bevorzugt, dass bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckanschluss
die radial außenliegenden
Kontaktfläche
des Anschlusskopfes an dem im Längsschnitt
betrachtet T-förmigen Rohrende
ausgebildet ist. Der radial innenliegende Teil der Stirnseite des
im Längsschnitt
betrachtet T-förmigen
Rohrendes ist bevorzugt zum Anlegen des erfindungsgemäß vorgesehenen
elastischen Dichtelements angepasst. Als Dichtelement ist dabei bevorzugt
ein O-Ring vorgesehen.
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Schließlich ist
bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckanschluss
der Anschlusskopf bevorzugt mittels einem Spannelement gegen den
Hochdruckkörper
gepresst, welches insbesondere als Überwurfmutter gestaltet ist.
Das Spannelement umgibt bevorzugt den Anschlusskopf an dem im Längsschnitt
betrachtet T-förmigen
Rohrende, liegt dort an der vom Hochdruckkörper abgewandten Seite an und
greift in ein am Hochdruckkörper
ausgebildetes Außengewinde
ein. Bei Ausbildung des erfindungsgemäßen Hochdruckanschlusses mit
einem derartigen Spannelement, können
die beteiligten Bauteile mit besonders hoher Festigkeit gestaltet
sein, sodass insgesamt Vorspannkraftverluste, welche durch einen
Setzprozess bedingt wären,
reduziert werden können.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Hochdruckanschlusses für ein Kraftstoffsystem
einer Verbrennungskraftmaschine anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
eines Hochdruckanschlusses gemäß dem Stand
der Technik und
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines Hochdruckanschlusses gemäß der Erfindung.
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In 1 ist
ein Hochdruckanschluss 10 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht,
welcher als wesentliche Elemente einen Hochdruckkörper 12 sowie
eine daran angeschlossene Hochdruckleitung 14 aufweist.
In dem Hochdruckkörper 12 ist längs einer
Achse 17 ein Hochdruckkanal 16 ausgebildet, der
an die Hochdruckleitung 14 mündet. Die Hochdruckleitung 14 weist
einen Anschlusskopf 18 auf, der als hülsenförmiges, separates Element auf den
Endbereich der Hochdruckleitung 14 aufgeschoben und dort
angelötet
ist. Der Anschlusskopf 18 weist dazu einen rohrförmigen Abschnitt 20,
einen bundförmigen
Abschnitt 22 sowie einen gerundeten Abschnitt 24 auf.
Der gerundete Abschnitt 24 ist im in 1 dargestellten
Längsschnitt
außenseitig
gekrümmt,
inbesondere im wesentlich parabelförmig. Er liegt mit einem Teil
seiner Außenseite
an einem kegelstumpfförmigen
Dichtsitz 26 an, welcher am Endbereich des Hochdruckkanals 16 im
Hochdruckkörper 12 ausgebildet
ist. Der bundförmige
Abschnitt 22 des Anschlusskopfes 18 ist von einer Überwurfmutter 28 umgriffen,
die im dargestellten Längsschnitt
betrachtet im Wesentlichen U-förmig
ist und innenseitig ein Innengewinde 30 aufweist, welches auf
ein außenseitig
am Hochdruckkörper 12 ausgebildetes
Außengewinde 32 aufgeschraubt
ist. Mit der derart aufgeschraubten Überwurfmutter 28 ist
der gerundete Abschnitt 24 des Anschlusskopfes 18 zusammen
mit der daran angelöteten
Hochdruckleitung 14 gegen den Dichtsitz 26 des
Hochdruckkörpers 12 gepresst.
Auf diese Weise ist eine weitgehend fluiddichte Ankopplung der Hochdruckleitung 14 an
dem Hochdruckkörper 12 geschaffen.
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In 2 ist
ein Hochdruckanschluss 34 gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Der Hochdruckanschluss 34 weist ebenfalls einen Hochdruckkörper 12 sowie
eine daran angekoppelte Hochdruckleitung 14 auf. Die Hochdruckleitung 14 ist
an ihrem Endbereich mit einem im Längsschnitt betrachtet T-förmigen Rohrende
ausgestaltet, welches einen Anschlusskopf 18 bildet. Dieser
Anschlusskopf 18 weist eine sich im wesentlichen quer zur
Achse 17 erstreckende Stirnseite 36 auf, die mit
einer Kontaktfläche 38 an
einer Kontaktfläche 40 des
Hochdruckkörpers 12 anliegt.
Die Kontaktfläche 40 ist
dabei an einer Stirnseite 42 des Hochdruckkörpers ausgebildet,
die der Stirnseite 36 gegenüberliegt. Radial innen von der
insgesamt ringförmigen
Kontaktfläche 40 befindet
sich an der Stirnseite 42 des Hochdruckkörpers 12 eine
insgesamt zylindrische Vertiefung 44, in der ein ringförmiges elastisches
Dichtelement 46 eingesetzt ist. Das Dichtelement liegt
mit seiner radial äußeren Seite
an der Mantelfläche
der Vertiefung 44 an und wird dabei von dem sich im Hochdruckkanal 16 befindenden
flüssigen
Kraftstoff radial nach außen und
axial gegen die Stirnseiten 36 und 42 gepresst.
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Die
sich dabei ergebenden Kräfte
längs der Achse 17 werden
von einer Überwurfmutter 28 aufgenommen,
die mit einem Innengewinde 30 auf einen außenseitig
am Hockdruckkörper 12 ausgebildetes
Außengewinde 32 aufgeschraubt
ist.
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- 10
- Hochdruckanschluss
gemäß dem Stand
der Technik
- 12
- Hochdruckkörper
- 14
- Hochdruckleitung
- 16
- Hochdruckkanal
- 17
- Achse
- 18
- Anschlusskopf
- 20
- rohrförmiger Abschnitt
- 22
- bundförmiger Abschnitt
- 24
- gerundeter
Abschnitt
- 26
- Dichtsitz
- 28
- Überwurfmutter
- 30
- Innengewinde
- 32
- Außengewinde
- 34
- Hochdruckanschluss
gemäß der Erfindung
- 36
- Stirnseite
des Anschlusskopfes
- 38
- Kontaktfläche der
Stirnseite des Anschlusskopfes
- 40
- Kontaktfläche der
Stirnseite des Hochdruckkörpers
- 42
- Stirnseite
des Hochdruckkörpers
- 44
- Vertiefung
- 46
- Dichtelement