DE102008013575B3

DE102008013575B3 - Kraftstoffverteilerbaugruppe

Info

Publication number: DE102008013575B3
Application number: DE102008013575A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Harhoff; Markus Schmidt; Ludwig WIEDENLÜBBERT; Michael GIEßEL
Original assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Current assignee: Poppe and Potthoff GmbH
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP5221684B2; JP2011513646A; EP2250365A1; BRPI0909753A2; EP2250365B1; BRPI0909753B1; US8419073B2; WO2009112191A1; US20110012342A1

Abstract

Kraftstoffverteilerbaugruppe mit einem Verteilerrohr (10) und wenigstens einem mit dem Verteilerrohr verschweißten Anschlussnippel (12) zum Anschluss einer Zweigleitung, enthält eine durch die Wandung des Verteilerrohrs (10) führende Querbohrung (16), eine um die außenseitige Mündung (18) der Querbohrung herum angeordnete Anschlussausnehmung (20) mit einer umlaufenden Innenwand (22), einer umlaufenden Bodenwand (24) und einer zumindest im Scheitelbereich der Außenseite des Verteilerrohres vorhandenen Außenwand (28), wobei eine dem Verteilerrohr zugewandte Stirnfläche des Anschlussnippels mit der Bodenwand der Anschlussausnehmung verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) über eine Ringnut (26) in die Bodenwand (24) übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffverteilerbaugruppe mit einem Verteilerrohr und wenigstens einem mit dem Verteilerrohr verschweißten Anschlussnippel zum Anschluss einer Zweigleitung. Die Erfindung betrifft weiter ein Verteilerrohr sowie einen Anschlussnippel zur Herstellung einer solchen Kraftstoffverteilerbaugruppe.
Im Oberbegriff des Anspruchs 1 wird von einer Kraftstoffverteilerbaugruppe ausgegangen, wie sie beispielsweise in der EP 0 866 221 B1 beschrieben ist.
Solche Kraftstoffverteilerbaugruppen werden beispielsweise in sogenannten Common Rail Einspritzsystemen für Dieselmotoren eingesetzt. Dabei wird das Verteilerrohr von einer Hochdruckpumpe her mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt, der durch an das Verteilerrohr angeschlossene Zweigleitungen einzelnen Einspritzdüsen zugeführt wird. Immer höhere Anforderungen an die Abgasqualität der Motoren erfordern eine Steigerung der Einspritzdrücke und damit der Druckfestigkeit solcher Kraftstoffverteilerbaugruppen. Ins Auge gefasst sind inzwischen Drücke in der Größenordnung von 2500 bar.
Aus der DE 10 2005 043 015 A1 ist eine gattungsgemäße Kraftstoffverteilerbaugruppe bekannt, deren Anschlussnippel eine Wandung aufweist, deren Innenseite und Außenseite sich zu dem mit dem Verteilerrohr zu verschweißenden Ende hin verjüngt und in einem ringförmigen Vorsprung endet. Der ringförmige Vorsprung ist in eine ringförmige Nut einsetzbar, die an einer ebenen Außenumfangsfläche des Verteilerrohrs ausgebildet ist. Durch Anpassen des Vorsprungs in die Nut kann bei einer Elektroschweißung der Schweißstrom auf den Vorsprung konzentriert werden.
Aus der ebenfalls gattungsbildenden DE 102 21 653 A1 ist eine Kraftstoffverteilerbaugruppe bekannt, deren Anschlussnippel an seinem mit einer in der Außenfläche des Verteilerrohrs ausgebildeten Ringnut zu verschweißenden Ende in einer umlaufenden Spitze endet.
Aus der EP 1 182 670 A1 ist ein Reaktordruckbehälter bekannt, in den ein geschmiedetes Düsengehäuse mit einer geschmiedeten Düse integriert ist. Die Düse enthält eine Bohrung, die von einer Innenseite des Düsengehäuses nach außen führt. Das Düsengehäuse enthält an seiner Außenseite einen Verstärkungsbereich, in den die Düse derart eingearbeitet ist, dass sich ein äußeres Ende der Düse nicht über eine Außenfläche des Verstärkungsbereiches hinaus erstreckt. In den Verstärkungsbereich ist koaxial zur Düsenbohrung eine Umfangsnut eingearbeitet, die beim Schweißen Zugang zu einem äußeren Ende der Düse ermöglicht.
Aus der DE 101 52 261 A1 ist ein Krafstoffhochdruckspeicher mit einem hohlen Grundkörper und mindestens einer Querbohrung mit einer Anschlussöffnung zum Innenraum des Grundkörpers bekannt. Zur Erhöhung der Druckfestigkeit sind an der Außen- und/oder Innenfläche des hohlen Grundkörpers eine oder mehrere Einkerbungen und/oder Aussparungen zur Spannungsentlastung des unter Druck stehenden Hochdruckspeichers vorzugsweise in der Nähe der Querbohrung ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffverteilerbaugruppe zu schaffen, deren Druckfestigkeit gegenüber herkömmlichen Kraftstoffverteilerbaugruppen erhöht ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Kraftstoffverteilerbaugruppe gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäß in der Anschlussausnehmung vorgesehene Ringnut führt zu einer erheblichen Erhöhung der Belastbarkeit des Anschlussnippels.
Die Unteransprüche 2 bis 5 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilerbaugruppe gerichtet.
Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 kennzeichnen ein für die erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerbaugruppe verwendbares Verteilerrohr.
Die Ansprüche 8 und 9 sind auf einen Anschlussnippel gerichtet, wie er für die erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerbaugruppe verwendet werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
1 ein Längsschnitt durch einen Teil eines Verteilerrohrs mit damit verschweißtem Anschlussnippel, geschnitten in der Ebene I-I der 2,
2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1, geschnitten in der Ebene II-II der 1,
3 die Ansicht des Verteilerrohrs der 1 ohne damit verschweißten Anschlussnippel,
4 der Anschluss des Verteilerrohrs gemäß 2 ohne damit verschweißten Anschlussnippel, und
5 einen Querschnitt durch einen Anschlussnippel vor dessen Verschweißen mit dem Verteilerrohr.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Verteilerrohrs 10, das längs seiner Länge mit mehreren Nippeln 12 verschweißt sein kann. An jeden Nippel 12 ist eine nicht dargestellte Zweigleitung in an sich bekannter Weise angeschlossen, über die eine Einspritzdüse, insbesondere eine an einem Dieselmotor vorgesehene Einspritzdüse mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Durch das Verteilerrohr 10 erstreckt sich längs dessen Länge eine Längsbohrung 14, von der einzelne Querbohrungen 16 durch die Wandung des Verteilerrohrs 10 beispielsweise in radialer Richtung hindurchführen. In 1 ist eine solche Querbohrung 16 dargestellt, die beispielsweise, ausgehend von der Längsbohrung 14 sich stufenförmig erweitert und in einer konkaven Mündung 18 endet.
Um die Mündung 18 herum, bevorzugt konzentrisch zur Mündung 18, ist an der Außenseite des Verteilerrohrs 10 eine Anschlussausnehmung 20, bevorzugt durch spanabhebende mechanische Bearbeitung, ausgebildet, wobei ein Fräswerkzeug an der Querbohrung 16 orientiert werden kann. Die Ausnehmung 20 weist eine der Mündung 18 zugewandte, bevorzugt parallel zur Achse der Querbohrung 16 gerichtete Innenseite bzw. Innenwand 22 auf, an die sich eine bevorzugt senkrecht zur Achse der Längsbohrung 14 gerichtete Bodenseite bzw. Bodenwand 24 anschließt, die über eine Ringnut 26 in eine wiederum bevorzugt parallel zur Achse der Querbohrung 16 verlaufende Außenseite bzw. Außenwand 28 übergeht.
Der Anschlussnippel 12 ist mit dem der Ringnut 26 zugewandten Bereich der Bodenwand 24 der Anschlussausnehmung 20 verschweißt.
3 zeigt den Teil des Verteilerrohrs 10, der in 1 dargestellt ist, vor dem Verschweißen mit dem Anschlussnippel 12. 4 zeigt den in 2 dargestellten Teil des Verteilerrohrs 10.
Gemäß den 3 und 4 wird die ringförmige Anschlussausnehmung 20 in einer Tiefe derart ausgebildet, dass die Innenwand 22 und zumindest der Teil der Bodenwand 24, mit dem der Anschlussnippel 12 verschweißt wird, vollständig um die Querbohrung 16 herum verlaufen. Die Außenwand 28 und die die Außenwand 28 freistichartig mit der Bodenwand 24 verbindende Ringnut 26 sind nur im Scheitelbereich der Außenseite des Verteilerrohrs 10, also in den Bereichen der Außenseite, die der Mündung 18 der Querbohrung 16 parallel zur Achse des Verteilerrohrs 10 benachbart sind, vollständig ausgebildet. Ausgehend von diesen Bereichen nehmen die Höhe der Außenwand 28 und dann die Tiefe der Ringnut 26 zunehmend ab, bis in den Bereichen der Außenfläche des Verteilerrohrs 10, die der Mündung 18 quer zur Achse des Verteilerrohrs 10 benachbart sind, die Ringnut 26 und die Außenwand 28 vollständig fehlen, wie in 4 dargestellt. Bei dieser bevorzugten Ausbildung der Anschlussausnehmung 20 wird die Wandung des Verteilerrohrs 10 nur minimal geschwächt bzw. abgetragen.
Wie weiter aus 3 ersichtlich, ist die Breite der Ringnut 26, gemessen auf dem Niveau der Bodenwand 24, beispielsweise etwa halb so breit wie die gesamte Breite der Anschlussausnehmung 20 bzw. der Abstand zwischen der Innenwand 22 und der Außenwand 28. Die Ringnut 26 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die Außenwand 28 stetig verlängert und im Querschnitt bogenförmig, beispielsweise kreisbogenförmig, in die Bodenwand 24 übergeht, wobei der an die Bodenwand 24 anschließende Bereich der Wand der Ringnut vorteilhafterweise zur Achse der Querbohrung 16 hin geneigt ist.
5 zeigt einen Querschnitt durch den Anschlussnippel 12 vor dessen Verschweißen mit dem Verteilerrohr 10. Der Anschlussnippel 12 ist ein insgesamt zylindrisches Bauteil mit einer Innenwand, die gemäß 5 von oben her zunächst einen sich konisch verjüngenden Bereich 30 aufweist, der über einen zylindrischen Bereich 32 mit achsparalleler Innenwand in einen sich konisch erweiternden Bereich 34 übergeht.
Die Außenseite des Anschlussnippels 12 weist im dargestellten Beispiel gemäß 5 in ihrem oberen Bereich bevorzugt ein Außengewinde 36 auf, und geht über einen sich konisch erweiternden Bereich 38 in einen zylindrischen Bereich 40 über, der über einen sich verjüngenden Bereich 42 in eine ringförmige Kontaktfläche 44 übergeht, die vorzugsweise etwa senkrecht zur Achse des Anschlussnippels 12 gerichtet ist und den Bereich 42 mit dem innenseitigen Bereich 34 verbindet. Die ringförmige Kontaktfläche 44 kann als mehr oder weniger schmale Schneide oder als eine ausgeprägte Ringfläche mit kleiner Breite ausgebildet sein. Die Kontaktfläche 44 ist derart, dass sie beim Einsetzen des Anschlussnippels 12 in die Anschlussausnehmung 20 vollständig in Anlage an die Bodenwand 24 kommt, vorzugsweise sich radial etwas innerhalb des Übergangs zwischen der Bodenwand 24 und der Ringnut 26 befindet.
Wenn der Anschlussnippel 12 in die Anschlussausnehmung 20 eingesetzt ist, wird er vorzugsweise durch Kondensatorentladungsverschweißung mit dem Verteilerrohr 10 verschweißt, wobei sich die Kontaktfläche 44 durch Schmelzen des Materials verbreitert und eine in 1 mit 46 bezeichnete Schweißzone entsteht, in der das stirnseitige Material des Anschlussnippels 12 mit dem Material des Verteilerrohrs 10 im Bereich der Bodenwand 24 verschweißt ist.
Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist die Bemessung des Anschlussnippels 12 vorteilhafterweise derart, dass die Innenseite des Anschlussnippels 12 die Innenwand 22 der Anschlussausnehmung 20 nicht berührt und dass die Ringnut 26 in ihrem radial inneren Bereich vom beim Verschweißen schmelzenden Material allenfalls in geringem Ausmaß überdeckt bzw. gefüllt wird.
Mit der beschriebenen Ausführung wird eine hochfeste Verbindung zwischen dem Anschlussnippel 12, der an seinem dem Verteilerrohr 10 zugewandten Endbereich in Art eines sich zum Verteilerrohr 10 hin konisch verjüngenden Ringwulstes 48 (5) ausgebildet ist, und dem Verteilerrohr 10 erreicht, deren Festigkeit überraschenderweise durch die vorzugsweise mit gekrümmtem Grund verlaufende Ringnut 26 deutlich vergrößert wird.
Beim Verschweißen des Anschlussnippels 12 mit dem Verteilerrohr 10 muss nicht zwingend ein Kondensatorentladungsschweißverfahren eingesetzt werden, sondern die Verschweißung kann mittels Laserschweißen und anderer bekannter Schweißverfahren erfolgen. Vorteilhaft ist, das Stirnende des Anschlussnippels 12 auf die Bodenwand 24 derart abzustimmen, dass die Ringnut 26 erhalten bleibt und von der Schweißstelle, insbesondere an der Außenseite des Anschlussnippels eine möglichst geringe Kerbwirkung ausgeht. Dafür ist ein kleiner Winkel β (5) vorteilhaft.
An den Anschlussnippel 12 kann eine Zweigleitung (nicht dargestellt) in an sich bekannter Weise mittels einer Überwurfmutter befestigt werden, die die Zweigleitung dichtend an den konischen Bereich 30 oder die Mündung 18 anpresst. Für eine Verbindung mit einer Zweigleitung kann der Anschlussnippel 12 in unterschiedlichster Weise gestaltet werden und ist nicht auf die Ausbildung mit einem Außengewinde beschränkt.

10: Verteilerrohr
12: Anschlussnippel
14: Längsbohrung
16: Querbohrung
18: Mündung
20: Anschlussausnehmung
22: Innenwand
24: Bodenwand
26: Ringnut
28: Außenwand
30: Bereich
32: zylindrischer Bereich
34: Bereich
36: Außengewinde
38: Bereich
40: Bereich
42: Bereich
44: Kontaktfläche
46: Schweißzone
48: Ringwulst

Claims

Kraftstoffverteilerbaugruppe mit einem Verteilerrohr (10) und wenigstens einem mit dem Verteilerrohr verschweißten Anschlussnippel (12) zum Anschluss einer Zweigleitung, enthaltend eine durch die Wandung des Verteilerrohrs (10) führende Querbohrung (16) und eine um die außenseitige Mündung (18) der Querbohrung (16) herum angeordnete Anschlussausnehmung (20) mit einer umlaufenden Innenwand (22), einer umlaufenden Bodenwand (24) und einer zumindest im Scheitelbereich der Außenseite des Verteilerrohres (10) vorhandenen Außenwand (28), wobei eine dem Verteilerrohr (10) zugewandte Stirnfläche des Anschlussnippels (12) mit der Bodenwand (24) der Anschlussausnehmung (20) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) über eine Ringnut (26) in die Bodenwand (24) übergeht.
Kraftstoffverteilerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (26) die Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) in Richtung auf die Innenseite des Verteilerrohrs (10) unter das Niveau der Bodenwand (24) verlängert und dass die Ringnut (26) in radialer Richtung zu der Querbohrung (16) innenseitig an der Außenseite der Verschweißung (46) des Anschlussnippels (12) mit der Bodenwand (24) endet.
Kraftstoffverteilerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (26) im Längsschnitt durch das Verteilerrohr (10) einen etwa kreisbogensegmentförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Bogenlänge ≤ 180° ist.
Kraftstoffverteilerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussnippel (12) von der Innenwand (22) und der Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) beabstandet ist.
Kraftstoffverteilerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Anschlussnippels (12) mit der Bodenwand (24) der Anschlussausnehmung (20) durch Kondensatorentladung verschweißt ist.
Verteilerrohr (10) zur Herstellung einer Kraftstoffverteilerbaugruppe mit dem Verteilerrohr (10) und wenigstens einem mit dem Verteilerrohr verschweißten Anschlussnippel (12) zum Anschluss einer Zweigleitung, welche Kraftstoffverteilerbaugruppe eine durch die Wandung des Verteilerrohrs (10) führende Querbohrung (16) und eine um die außenseitige Mündung (18) der Querbohrung (16) herum angeordnete Anschlussausnehmung (20) mit einer umlaufenden Innenwand (22), einer umlaufenden Bodenwand (24) und einer zumindest im Scheitelbereich der Außenseite des Verteilerrohrs (10) vorhandenen Außenwand (28) enthält, wobei eine dem Verteilerrohr (10) zugewandte Stirnfläche des Anschlussnippels (12) mit der Bodenwand (24) der Anschlussausnehmung verschweißt ist und die Außenwand (28) der Anschlußausnehmung (20) über eine Ringnut (26) in die Bodenwand (24) übergeht, und wobei das Verteilerrohr (10) vor seinem Verschweißen mit dem Anschlussnippel (12) mit einer Ringnut (26) ausgebildet ist, deren in Verlängerung der Bodenwand (24) gemessene Breite etwa die Hälfte des Abstandes zwischen der Innenwand (22) und der Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) beträgt und deren Innenseite am Übergang zur Bodenwand (24) zur Bodenwand hin geneigt ist.
Verteilerrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ringnut (26) kleiner ist als deren halbe Breite.
Anschlussnippel (12) zur Herstellung einer Kraftstoffverteilerbaugruppe mit einem Verteilerrohr (10) und wenigstens einem mit dem Verteilerrohr verschweißten Anschlussnippel (12) zum Anschluss einer Zweigleitung, welche Kraftstoffverteilerbaugruppe eine durch die Wandung des Verteilerrohrs (10) führende Querbohrung (16) und eine um die außenseitige Mündung (18) der Querbohrung (16) herum angeordnete Anschlussausnehmung (20) mit einer umlaufenden Innenwand (22), einer umlaufenden Bodenwand (24) und einer zumindest im Scheitelbereich der Außenseite des Verteilerrohrs (10) vorhandenen Außenwand (28) enthält, wobei eine dem Verteilerrohr (10) zugewandte Stirnfläche des Anschlussnippels (12) mit der Bodenwand (24) der Anschlussausnehmung (20) verschweißt ist und die Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) über eine Ringnut (26) in die Bodenwand (24) übergeht, welche Ringnut (26) vor dem Verschweißen des Verteilerrohrs (10) mit dem Anschlussnippel (12) in der Anschlussausnehmung (20) ausgebildet ist und eine in Verlängerung der Bodenwand (24) gemessene Breite der Ringnut (26) etwa die Hälfte des Abstandes zwischen der Innenwand (22) und der Außenwand (28) der Anschlussausnehmung (20) beträgt und deren Innenseite am Übergang zur Bodenwand zur Bodenwand hin geneigt ist, und wobei weiter die radiale Außenseite des Anschlussnippels (12) und die radiale Innenseite des Anschlussnippels (12) über sich verjüngende konische Flächen (34, 42) in eine ringförmige Kontaktfläche (44) übergehen, die in Anlage an die Bodenwand (24) bringbar ist.
Anschlussnippel nach Anspruch 8, wobei der Anschlussnippel (12) an seinem der Kontaktfläche (44) zugewandten Endbereich mit einem von seiner Außenseite vorstehenden Ringwulst (48) ausgebildet ist.