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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlusselement für
Fluidleitungen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Druckfluid
führendes Bauelement, das wenigstens einen Anschlussbereich
zur Aufnahme und/oder Verriegelung eines derartigen Anschlusselements
aufweist. Zudem betrifft die Erfindung eine Hydraulikpumpe mit einem
solches Bauelement.
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Bei
einem Kraftstoffversorgungssystem für Brennkraftmaschinen
werden häufig Speichereinspritzsysteme verwendet, die mit
sehr hohen Einspritzdrücken an den Kraftstoffeinspritzdüsen
und damit mit insgesamt hohem Systemdruck arbeiten. Bei einem Speichereinspritzsystem
wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe zu Kraftstoffinjektoren gefördert,
mit deren Hilfe der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt wird. Ein solcher Kraftstoffinjektor weist ein Einspritzventil
auf, das hydraulisch von einem Steuerventil mit Hilfe des an den
Kraftstoffinjektor angelegten Kraftstoffdrucks geöffnet
oder geschlossen wird. Das Steuerventil wird dabei von einem elektrisch
angesteuerten Aktor betätigt. Das Speichereinspritzsystem
umfasst weiterhin einen Hochdruckspeicher, eine sogenannte Speicherleitung
oder Common Rail, die zwischen der Hochdruckpumpe und den Kraftstoffinjektoren
angeordnet ist, und die dafür sorgt, dass den Kraftstoffinjektoren
ein konstant hoher Systemdruck zur Verfügung gestellt wird.
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Aus
dem Tank des Fahrzeugs geförderter Kraftstoff, der aufgrund
des momentanen Kraftstoffbedarfs nicht eingespritzt und verbrannt
werden konnte, muss aus der Hochdruckpumpe über eine Rücklaufleitung
zum Tank zurückgeführt werden. Sowohl für
die Zulauf- wie auch für die Rücklaufleitung müssen
entsprechende Anschlüsse an der Pumpe vorgesehen sein.
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Aufgrund
der unterschiedlichen Einbau- und Anschlussverhältnisse
bei verschiedenen Einsatzorten bzw. bei verschiedenen Fahrzeugtypen
ist es notwendig, diese Anschlüsse je nach Bedarf unterschiedlich
dimensionieren und/oder gestalten zu können. Auf diese
Weise können die Anschlüsse individuell an die
jeweils vorhandene Peripherie des Kraftstoffsystems angepasst werden.
Damit in diesem Zusammenhang möglichst wenig oder keine Änderungen
am Layout des Pumpengehäuses vorgenommen werden müssen,
ist es sinnvoll, die Anschlussbereiche für die Leitungen
bei allen Pumpen weitgehend identisch gestalten zu können.
Weitere Anforderungen der Leitungsanschlüsse betreffen
deren Medienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit
und mechanische Robustheit gegen alle auftretenden Biege-, Schlag-
und Schwingungseinflüsse.
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Die
DE 199 40 387 C1 offenbart
einen Leckageanschluss zum Anbringen einer Leckageleitung an einem
Kraftstoffinjektor. Der Leckageanschluss weist einen Anschlussstutzen
auf, der einstückig mit dem Injektorkörper ausgebildet
ist, sowie einen Anschlussnippel, der mit einem Einsatz in eine Öffnung
im Anschlussstutzen eingreift. Eine biegeelastische Sicherungseinrichtung
wird mit einem ersten Arm in einer Aussparung am Anschlussstutzen festgehalten.
Mit einem zweiten Arm wird in einer Endstellung eine Klemmverbindung
mit dem Anschlussstutzen hergestellt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anschlusselement für
Fluidleitungen zur Verfügung zu stellen, das möglichst
kompakt und einfach aufgebaut ist, und das eine feste und mediendichte Verbindung
zu einem Druckfluid führenden Bauelement ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit
den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafter Weiterbildungen, Ausgestaltungen
und Varianten der Erfindung sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüchen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Anschlusselement für
Fluidleitungen, das insbesondere für den Einsatz in Kraftstoffversorgungssystem
von Brennkraftmaschinen vorgesehen sein kann, ist ein biegesteifer
Leitungsabschnitt vorgesehen, der an einer Außenmantelfläche
einen Anschlussbund, einen sich daran anschließenden Zentrierbund,
ein Dichtungselement sowie Mittel zur mechanischen Verriegelung aufweist.
Das Anschlusselement kann insbesondere als Anschlussstutzen für
Druckfluidanschlüsse von Hydraulikpumpen ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt
wahlweise jeweils runde und/oder ovale Querschnitte unterschiedlichen
Durchmessers aufweist.
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Ein
derartiges Anschlusselement weist den Vorteil auf, dass auf einfache
Weise eine steck- und/oder verrastbare Verbindung mit einem Gehäuse,
einer Aufnahme o. dgl. hergestellt wird. Das Anschlusselement eignet
sich insbesondere zur Verwendung bei Kraftstoffleitungen. Auf aufwändige
Verschraubungen, Verpressungen oder Verklebungen kann gänzlich
verzichtet werden.
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Das
Anschlusselement kann aus einem anderen Werkstoff gefertigt sein
als die Aufnahme, in die es eingebracht wird. Vorzugsweise ist das
Anschlusselement oder der Anschlussnippel aus Kunststoff, insbesondere
als Kunststoff-Spitzgussteil, gefertigt. Aufgrund der Verbindung
kommt es zu keinen Problemen in Folge unterschiedlichen Temperaturdehnungsverhaltens
von unterschiedlichen Werkstoffen, wie es beispielsweise bei Pressverbindungen der
Fall sein könnte. Aufgrund des Verzichts auf eine Klebeverbindung
ist zudem lediglich auf die Kraftstoff- und Medienbeständigkeit
des Anschlusselements zu achten. Auf die Medienresistenz einer Klebeverbindung
braucht keine Rücksicht genommen werden, da eine Verklebung
nicht notwendig ist.
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Hinsichtlich
der Bauteilabmessungen sind relativ große Toleranzen zulässig,
da die Verbindungstechnik keine hochpräzise Passung erfordert. Die
Kraft zum Herstellen der Rastverbin dung ist nicht sehr hoch, so
dass auch keine plastischen Verformungen des ggf. aus Kunststoff
gefertigten Anschlusselements zu befürchten sind.
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Die
Mittel zur mechanischen Verriegelung können beispielsweise
durch einen Federring gebildet sein, der in einer ringförmigen
Nut an der Außenmantelfläche des Leitungsabschnitt
gehalten ist. Vorzugsweise korrespondiert der Federring mit einer
Nut an einer Innenmantelfläche einer Aufnahme eines Leitungsgegenstücks.
Der Federring kann einen runden, einen ovalen oder einen mehreckigen
Querschnitt aufweisen. Diese Rastverbindung mittels eines elastisch
verformbaren Federrings ist sehr einfach und kostengünstig
in der Herstellung und lässt sich einfach montieren und
bei Bedarf demontieren.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform können die Mittel
zur mechanischen Verriegelung durch wenigstens einen, an der Außenmantelfläche des
Leitungsabschnittes angeordneten Rasthaken gebildet sein. Hierbei
können auch zwei, drei oder mehr Rasthaken vorgesehen sein,
die an der Außenmantelfläche des Leitungsabschnittes
verteilt angeordnet sind. Derartige Rasthaken können anstelle
eines Federrings oder auch zusätzlich zu einem solchen
vorgesehen sein. Eine stabile und jederzeit demontierbare Rastverbindung
wird auch mit dieser Variante geschaffen.
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In
zweckmäßiger Ausgestaltung ist das Dichtungselement
durch wenigstens einen O-Ring gebildet, der an der Außenmantelfläche
des Leitungsabschnittes angeordnet und/oder gehalten ist. Der O-Ring
ist vorzugsweise in einer Ringnut gehalten. Ein solcher O-Ring ist
sehr kostengünstig und kann die gewünschte Dichtungsaufgabe
zuverlässig erfüllen.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement einen abgewinkelten
Stutzenabschnitt aufweist. Das Anschlusselement kann zudem wahlweise
eine Verzweigung und zwei oder mehr Stutzenabschnitte aufweisen.
Je nach Bedarf können auf diese Weise die gewünschten
Leitungsabschnitte und Anschluss elemente für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke
zur Verfügung gestellt werden.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin ein hydraulisches und/oder pneumatisches
Medium bzw. Druckfluid führendes Bauelement, das wenigstens
einen Anschlussbereich zur Aufnahme und/oder Verriegelung eines
Anschlusselements gemäß einer der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen aufweist. Eine Ausführungsvariante
sieht ein Bauelement vor, bei dem der Anschlussbereich wenigstens
einen Zentrierabschnitt mit Einrichtungen zur Zusammenwirkung mit
den Mitteln zur mechanischen Verriegelung sowie wenigstens einen
Dichtabschnitt kleineren Innendurchmessers als der Zentrierabschnitt
zur Zusammenwirkung mit dem Dichtungselement aufweist. Es kann zudem
vorgesehen sein, dass der Zentrierabschnitt und/oder der Dichtabschnitt
jeweils hohlzylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sind.
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Zweckmäßigerweise
ist zwischen Dichtabschnitt und Zentrierabschnitt ein hohlkegelförmiger Verbindungsabschnitt
vorgesehen. Am Grund des Anschlussbereichs ist sinnvollerweise ein
Leitungsanschluss vorgesehen, der zumindest teilweise mit dem Leitungsabschnitt
fluchtet.
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Ein
derartiges Bauelement stellt eine kostengünstige und einfache
Möglichkeit zur Schaffung von Leitungsanschlüssen
dar, so dass damit bei vielen verschiedenen Anwendungsfällen
oftmals auf aufwändige Lösungen verzichtet und
auf Standardverbindungen zurückgegriffen werden kann.
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Weitere
Aspekte und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauelements
ergeben sich aus den bereits zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des
Anschlusselements.
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Besonders
vorteilhaft ist das Anschlusselement im Anschlussbereich des Bauelements
verrastet und/oder verklebt. Diese Anordnung kann insbesondere Teil
einer Hydraulikpumpe sein.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass ein allgemein als Anschlusselement bezeichneter Anschlussnippel
als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt sein kann. Die Gestaltung
des Nippels kann bzw. sollte dabei Geometriedetails aufweisen, wonach
ein axialer Montageanschlag vorgesehen ist, der durch einen entsprechenden
Bund-Durchmesser realisiert sein kann. Eine radiale Zentrierung
kann durch Abstimmung des Durchmessers des Nippels mit dem Durchmesser der
Bohrung im Gegenstück erreicht werden. Die Abdichtung nach
außen zur Verhinderung einer Leckage (z. B. von Kraftstoff)
und nach innen zur Verhinderung des Eindringens von äußeren
Medien (z. B. Spritzwasser) kann mittels eines bewährten
O-Rings erreicht werden. Die Haltefunktion kann insbesondere durch
einen offenen Federring übernommen werden, der in Kombination
mit einer Hinterdrehung (Nut) in der Bohrung den Nippel formschlüssig
in der Aufnahmebohrung hält. Der Federring kann insbesondere
aus einem Federdraht mit rundem oder viereckigem Querschnitt hergestellt
sein. In alternativer Ausgestaltung kann der Nippel auch mit angespritzten
Widerhaken bzw. Rasthaken versehen werden, die dann regenschirmförmig
in die Nut einrasten und den Nippel gegen Herausziehen sichern.
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Der
Nippel muss nach seiner Montage nicht unbedingt wieder demontierbar
sein, da beispielsweise bei einer Pumpe die Zuführ- und
Rücklaufleitungen am Nippel montiert bzw. demontiert wird.
Der Nippel selbst ist nicht in der vorkonfektionierten Leckageleitung
vormontiert und ist somit kein Bestandteil der Leckageleitung. Je
nach Bedarf kann der Nippel allerdings auch der entsprechenden Schlauchleitung
zugeordnet sein, so dass dieser erst bei deren Montage am Motor
in die Pumpe gesteckt wird. Um beim Einbau des Anschlusselements
ein Vertauschen der Zulauf- mit der Rücklaufleitung auszuschließen,
können die beiden Nippel mit unterschiedlichen Durchmessern
versehen werden. Auf diese Weise passt jedes Anschlusselement jeweils
nur in die dafür vorgesehene Aufnahme, nicht jedoch in
die jeweils andere Aufnahme.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung werden die
verschiedenen zu erfüllenden Funktionen unterschiedlichen
Bauteilen zugewiesen, die dafür jeweils am besten geeignet
sind. Die Dichtungsaufgabe wird vom O-Ring erfüllt, während
die axiale Sicherung durch den Federring erreicht wird. Die Ausführung
als Kunststoff-Spritzgussteil liefert ein sehr kostengünstiges
Bauteil. Die Montage ist sehr einfach, was durch formschlüssige
Schnapp-Verbindungen unterstützt wird. Die Einpresskräfte
und -wege müssen nicht gesondert überwacht werden.
Beschädigungen durch falsche Handhabung und Montage sind
nahezu ausgeschlossen. Unterschiedlichen Anforderungen kann problemlos
Rechnung getragen werden, da das Oberteil des Nippels frei gestaltet werden
kann. Durch entsprechende Variation des Oberteils des Nippels kann
sehr einfach auf spezifische Schlauchanschlüsse umgestellt
werden, wobei der untere Teil des Nippels unverändert bleiben
kann.
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Der
Anschlussbereich, der zur Verbindung mit einer Schlauchleitung vorgesehen
ist, kann unterschiedliche gestaltet und/oder gekröpft
bzw. angewinkelt werden. Bei Bedarf können zwei- oder mehrfache
Abgänge zur Verfügung gestellt werden, die als Verzweigungen
ausgestaltet sein können. Die Innen- bzw. Gegenkontur kann
mittels eines passenden Formwerkzeugs auf einfache und kostengünstige Weise
hergestellt werden.
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Sind
die Belastungen, denen der Nippel ausgesetzt wird, vergleichsweise
groß, so kann dieser wahlweise auch aus Stahl, Messing
oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
erste Variante eines Anschlusselements in schematischer Längsschnittdarstellung,
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2 einen
als Sicherungselement dienenden Federring in verschiedenen Ansichten,
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3 eine
zweite Variante des Anschlusselements in schematischer Längsschnittdarstellung,
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4 eine
weitere Ansicht der ersten Variante des Anschlusselements gemäß 1,
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5 eine
dritte Variante des Anschlusselements in schematischer Darstellung,
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6 eine
vierte Variante des Anschlusselements in schematischer Darstellung,
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7 eine
fünfte Variante des Anschlusselements in schematischer
Darstellung,
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8 eine
sechste Variante des Anschlusselements in schematischer Darstellung,
und
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9 mögliche
Einbauvarianten für Anschlusselemente am Beispiel einer
Kraftstoffpumpe.
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Gleiche
Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
schematische Darstellung der 1 zeigt
eine erste Variante eines Anschlusselements 10 für
Fluidleitungen (nicht dargestellt) in einer schematischen Längsschnittdarstellung.
Das Anschlusselement 10 befindet sich in einer passenden
Bohrung 12 eines Gehäuses 14, das beispielsweise
ein Pumpengehäuse, -deckel o. dgl. sein kann. Die Bohrung 12, die
in diesem Zusammenhang auch als Anschlussbereich eines Druckfluid
führenden Bauelementes bezeichnet wird, weist abgestufte
Durchmesser auf, die in Zusammenwirkung mit dem Anschlusselement 10 – teilweise
auch als Anschlussnippel 16 oder als Zulauf- bzw. Rücklaufnippel
bezeichnet – jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen.
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So
weist das Anschlusselement 10 bzw. der Anschlussnippel 16 im
Wesentlichen sechs Komponenten auf, nämlich eine zentrale
Fluidbohrung 18, einen Anschlagbund 20 zur Definition
der Eintauchtiefe des Nippels 16 in das Gehäuse 14,
einen oberen Zentrierabschnitt 22 kleineren Durchmessers
als der Anschlagbund 20, einen daran anschließenden
kegelförmigen Abschnitt 24, einen Dichtabschnitt 26 kleineren
Durchmessers als der Zentrierabschnitt 22 sowie einen oberen
Stutzenabschnitt 28 zur Verbindung mit einer Schlauchleitung,
beispielsweise einer Kraftstoff- oder Hydraulikleitung, der aus
dem Anschlagbund 20 nach außen aus dem Gehäuse 14 ragt.
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Im
zylindrischen oberen Zentrierabschnitt 22 ist eine Ringnut 30 eingearbeitet,
die einen Federring 32 aufnimmt. Dieser sorgt in Zusammenwirkung
mit einer entsprechenden Ringnut 34 in der Innenmantelfläche
der Bohrung 12 für die mechanische Sicherung des
Anschlusselements 10 in axialer Richtung. Im zylindrischen
unteren Dichtabschnitt 26 ist eine weitere Ringnut 36 vorgesehen,
die zur Aufnahme eines als Dichtelement fungierenden O-Rings 38 dient. Dieser
sorgt für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des
Dichtabschnitts 26 des Anschlusselements 10 gegen
die Bohrung 12.
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Die
schematische Darstellung der 2 zeigt
einen als Sicherungselement dienenden Federring 32 gemäß 1 in
verschiedenen Ansichten. Anhand der oberen Darstellung ist erkennbar,
dass der Federring 32 eine Öffnung aufweist, so
dass er sich elastisch verformen und in die entsprechende Ringnut 30 am
Zentrierabschnitt 22 des Anschlusselements 10 eingebracht
werden kann. Die beiden unteren Darstellungen zeigen unterschiedliche
Ringquerschnitte des Federrings 32, der wahlweise einen runden,
einen viereckigen oder anders geformten Querschnitt aufweisen kann.
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Die
Darstellung der 3 zeigt eine zweite Variante
des Anschlusselements 10 in schematischer Längsschnittdarstellung.
Diese zweite Variante des Anschlusselements 10 weist anstelle
eines Federrings zur axialen Festlegung in der Bohrung 12 des Gehäuses 14 zwei
oder mehr Rasthaken 40 auf, die in eine passende Ringnut 34 an
der Innenmantelfläche der Bohrung 12 eingreifen
können und damit eine lösbare Rastverbindung bilden.
Zu diesem Zweck sind die im Kunststoffbauteil angespritzten Rasthaken 40 derart
geformt, dass diese elastisch nach innen ausweichen können.
Zwischen dem Zentrierabschnitt 22 unterhalb des Anschlagbundes 20 und
dem Dichtabschnitt 26 mit dem darin angeordneten O-Ring 38 kann
bei dieser Variante ebenfalls ein kegelförmiger Übergangsabschnitt
vorgesehen sein, der jedoch in der dargestellten Schnittebene der 3 nicht
erkennbar ist. Der übrige Aufbau des Anschlusselements 10 gemäß 3 entspricht
dem der ersten Variante gemäß 1.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ansicht der ersten Variante des Anschlusselements 10 gemäß 1,
das einen geraden Stutzenabschnitt 28 aufweist.
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5 zeigt
eine dritte Variante des Anschlusselements 10 in schematischer
Darstellung. Hierbei ist der Stutzenabschnitt 28 um 90
Grad abgewinkelt bzw. gekröpft.
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Dagegen
zeigt die schematische Darstellung der 6 eine vierte
Variante des Anschlusselements 10, bei der der Stutzenabschnitt 28 um
einen Winkel α von ca. 45° abgewinkelt ist.
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Die
Darstellung der 7 zeigt eine fünfte Variante
des Anschlusselements 10, das eine Verzweigungsstelle 42 und
daran anschließend zwei Stutzenabschnitte 28 aufweist,
die jeweils um ca. 45° gekröpft sind.
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Die
schematische Darstellung der 8 zeigt
eine sechste Variante des Anschlusselements 10 und verdeutlicht
die Möglichkeit, den Stutzenabschnitt 28 in unterschiedlichen
Gestaltungsvarianten so zu wählen, dass dieser unterschiedlichen
Anforderungen genügen kann. Der untere Abschnitt des Anschlusselements 10 unterhalb
des Anschlagbundes 20 ist dagegen bauteilspezifisch und
damit kaum variabel.
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Die 9 zeigt
mögliche Einbauvarianten für derartige Anschlusselemente 10 am
Beispiel eines Gehäuses 14 einer Kraftstoffpumpe 44.
Die Bezugsziffer 46 bezeichnet hierbei eine Tülle
für den Kraftstoffzulauf, während die Bezugsziffer 48 eine Tülle
für den Kraftstoffrücklauf bezeichnet. Diese Darstellung
verdeutlicht, dass der Anschlussbereich der Anschlusselemente 10 jeweils
gleich gestaltet sein kann, während der Stutzenabschnitt 28 bedarfsweise
unterschiedlich geformt sein kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und
Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen
Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich
fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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