DE102012106585A1 - Method for producing a high-pressure fuel line - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckkraftstoffleitung (1), wobei ein Kraftstoffrohr (2) in Längsrichtung zumindest abschnittsweise aufgeweitet wird und im Anschluss daran ein Halter (6) auf den aufgeweiteten Aufnahmeabschnitt (10) aufgepresst wird. Zur weiteren Steigerung der Festigkeit der Koppelung ist es erfindungsgemäß möglich diese zusätzlich mit einem Lötvorgang stoffschlüssig zu koppeln.The present invention relates to a method for producing a high-pressure fuel line (1), a fuel pipe (2) being widened at least in sections in the longitudinal direction and then a holder (6) being pressed onto the widened receiving section (10). In order to further increase the strength of the coupling, it is possible according to the invention to additionally couple it with a material fit using a soldering process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckkraftstoffleitung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for producing a high pressure fuel line according to the features in
Im Stand der Technik ist es bekannt bei Verbrennungskraftmaschinen den Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum einzuspritzen. Hierzu wird mit Drücken von bis zu mehr als 200 MPa der Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren direkt in den Verbrennungsraum der Kraftmaschine eingespritzt. Solche Kraftstoffverteilersysteme werden auch Commonrail-Systeme genannt. Insbesondere finden diese Einsatz bei Dieselmotoren, zunehmend mehr jedoch auch bei Motoren die mit Otto-Kraftstoff betrieben werden.In the prior art, it is known in internal combustion engines to inject the fuel directly into the combustion chamber. For this purpose, with pressures of up to more than 200 MPa, the fuel is injected via fuel injectors directly into the combustion chamber of the engine. Such fuel rail systems are also called common rail systems. In particular, these are used in diesel engines, but increasingly more so in engines that are operated with gasoline fuel.
Innerhalb der Leitungen herrscht somit ein Druck von bis zu mehr als 200 MPa, wobei aufgrund der Einspritzung durch die Injektoren es innerhalb der Leitung zu Druckpulsationen kommt, die an die Wandungsfläche der Leitungen sowie die Anbauteile entsprechend übertragen werden.Within the lines thus prevails a pressure of up to more than 200 MPa, which due to the injection through the injectors, there is pressure pulsations within the line, which are transmitted to the wall surface of the lines and the attachments accordingly.
An den Leitungen insbesondere auch an den Halterungen der Leitungen kann es somit zur Ausbildung von Mikrorissen oder sonstigen Beschädigungen kommen.On the lines, in particular to the brackets of the lines may thus lead to the formation of microcracks or other damage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Hochdruckkraftstoffleitung kostengünstig und einfach herstellbar ist, die eine konstruktiv einfache und langlebige Anbindungsmöglichkeit an einer Halterung aufweist.Object of the present invention is therefore to provide a method by which a high-pressure fuel line is inexpensive and easy to produce, which has a structurally simple and durable connectivity to a holder.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckkraftstoffleitung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with a method for producing a high-pressure fuel line according to the features in
Vorteilhafte Ausführungsvarianten des vorliegenden Verfahrens sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present method are part of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckkraftstoffleitung, wobei ein Halter mit der Hochdruckkraftstoffleitung gekoppelt wird, ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- – Bereitstellung eines Rohrs,
- – zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Rohres vergrößern des Durchmessers zur Herstellung eines Aufnahmeabschnittes durch Stauchrundkneten,
- – Aufpressen eines Halters auf den Aufnahmeabschnitt.
- - provision of a pipe,
- At least in sections, in the longitudinal direction of the tube, increase the diameter for producing a receiving section by upset kneading,
- - Pressing a holder on the receiving section.
Im Rahmen der Erfindung wird somit eine Hochdruckkraftstoffleitung bereit gestellt, die insbesondere als direkte Hochdruckkraftstoffleitung an einer Verbrennungskraftmaschine über einen Halter mit dieser gekoppelt ist. Von der Hochdruckkraftstoffleitung können im Rahmen der Erfindung dann jeweils Zu- bzw. Ableitungen ausgehen, die damit verbundene Kraftstoffinjektoren über einen Hockdruck mit Kraftstoff versorgen.In the context of the invention, therefore, a high-pressure fuel line is provided, which is coupled in particular as a direct high-pressure fuel line to an internal combustion engine via a holder with this. In the context of the invention, it is then possible for each of the high-pressure fuel lines to emanate supply and discharge lines that supply fuel injectors connected thereto via a high pressure.
Zur Herstellung wird erfindungsgemäß ein Rohr bereitgestellt, bei dem es sich um ein Rohr handelt, dass die zu erwartenden Drücke von bis zu mehr als 200 MPa aushält, ohne dabei zu bersten oder sonstige Beschädigungen zu erleiden. Dabei kann es sich um ein nahtloses Rohr oder aber auch um ein längsnahtgeschweißtes Rohr handeln.For the production according to the invention a pipe is provided, which is a pipe that can withstand the expected pressures of up to more than 200 MPa without bursting or suffering any other damage. This can be a seamless tube or else a longitudinally welded tube.
Das Rohr weist insbesondere eine Länge zwischen 10 und 100 cm, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 70 cm auf, so dass es im Bereich eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors montierbar ist und in Verbindung mit Kraftstoffinjektoren gebracht wird.The tube has, in particular, a length between 10 and 100 cm, very particularly preferably between 10 and 70 cm, so that it can be mounted in the region of a cylinder head of an internal combustion engine and brought into connection with fuel injectors.
Das bereitgestellte Rohr wird in seiner Längsrichtung zumindest abschnittsweise erfindungsgemäß durch einen Stauchrundknetvorgang bearbeitet, so dass sein Außendurchmesser zur Herstellung eines Aufnahmeabschnittes vergrößert wird. Dabei kann es sich im Rahmen der Erfindung um ein Vergrößern des Außendurchmessers bei im Wesentlichem gleichbleibender Wandstärke handeln oder aber auch alternativ um ein Erhöhen der Wandstärke bei gleichbleibendem Innendurchmesser, so dass sich hierdurch der Außendurchmesser erhöht.The pipe provided is machined in its longitudinal direction at least in sections according to the invention by a Stauchrundknetvorgang so that its outer diameter is increased to produce a receiving portion. In the context of the invention, this can be an enlargement of the outside diameter at a substantially constant wall thickness or, alternatively, an increase in the wall thickness with a constant inside diameter, so that the outside diameter increases as a result.
Im Anschluss daran wird auf den Aufnahmeabschnitt ein Halter mit einer Öffnung aufgepresst, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Halter und Aufnahmeabschnitt hergestellt ist. Der Halter selbst wird dann wiederum dazu genutzt einen festen Abstand zu einer Verbrennungskraftmaschine herzustellen und an einem freien Ende mit der Verbrennungskraftmaschine formschlüssig gekoppelt zu werden. Bei dem Halter handelt es sich ganz besonders bevorzugt um einen metallischen Halter, der durch ein Gießverfahren hergestellt ist, mithin um einen Gußhalter.Subsequently, a holder with an opening is pressed onto the receiving portion, so that a positive connection between the holder and the receiving portion is made. The holder itself is then in turn used to establish a fixed distance to an internal combustion engine and to be positively coupled at a free end to the internal combustion engine. The holder is most preferably a metallic holder made by a casting process, ie a casting holder.
Das erfindungsgemäße Stauchrundknetverfahren wird bevorzugt auf einer Stauchrundknetvorrichtung derart durchgeführt, dass radial umlaufend verteilte Stauchrundknetwerkzeuge pulsierend in Radialrichtung zu einem gemeinsamen Mittelpunkt vor und zurück bewegt werden, wobei das radial davon umschlossene Rohr umformtechnisch bearbeitet wird. Das Rohr wird dabei selbst in seiner Längsrichtung pulsierend oder aber kontinuierlich durch die Stauchrundknetvorrichtung hindurch geschoben, wobei insbesondere im Rahmen der Erfindung ein Gegenhalterdorn sowie ein Innendorn innerhalb des Rohres angeordnet sind. Aufgrund des Gegenhalterdorns erfolgt eine derartige Stauchung, dass ein Fließen des Materials derart herbeigeführt wird, dass sich die Wandstärke lokal erhöht und sich der Außendurchmesser vergrößert und/oder das sich der Außendurchmesser vergrößert bei im Wesentlich gleichbleibender Wandstärke. Weiterhin bevorzugt wird die Außenmantelfläche des Aufnahmeabschnittes als Polygon und/oder Verzahnung ausgebildet.The upsetting round-kneading method according to the invention is preferably carried out on a upsetting round kneading apparatus such that radially circumferentially distributed upset kneading tools are moved forwards and backwards in a pulsating radial direction to a common center, wherein the tube enclosed radially thereof is processed by forming technology. The tube is thereby pushed even in its longitudinal direction pulsating or continuously through the Stauchrundknetvorrichtung, in particular in the context of the invention, a counter-mandrel and an inner mandrel within the Pipe are arranged. Due to the counter-holder mandrel, such a compression takes place that a flow of the material is brought about in such a way that the wall thickness increases locally and the outside diameter increases and / or the outside diameter increases while the wall thickness remains substantially constant. Further preferably, the outer circumferential surface of the receiving portion is formed as a polygon and / or toothing.
Im Falle eines Polygons handelt es sich um eine Außenmantelfläche in Form eines Vieleckes, wobei die Kontur des Vieleckes ebenfalls durch das Stauchrundknetwerkzeug eingebracht wird. Beispielsweise wird ein 12-, 20- oder aber 30-seitiges Vieleck ausgebildet, wobei die jeweiligen Ecken durch flächige Abschnitte miteinander verbunden sind. Gerade der Stauchrundknetprozess ermöglicht hierbei die weitestgehend freie Gestaltung der Außenmantelfläche des Aufnahmeabschnittes gegenüber einer im Wesentlichen kreisrunden Außenmantelfläche des Ausgangsrohres.In the case of a polygon, it is an outer circumferential surface in the form of a polygon, wherein the contour of the polygon is also introduced by the Stauchrundknetwerkzeug. For example, a 12-, 20- or 30-sided polygon is formed, wherein the respective corners are connected by flat sections. In particular, the upset circular kneading process hereby makes possible the largely free design of the outer circumferential surface of the receiving section with respect to a substantially circular outer circumferential surface of the starting tube.
Im Falle einer Verzahnung handelt es sich um eine entsprechende Außenprofilierung, die auf den Aufnahmeabschnitt durch den Stauchrundknetvorgang aufgebracht wird. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich auf dem Polygonabschnitt jeweils die Oberfläche nochmals zu verzahnen.In the case of a toothing is a corresponding outer profiling, which is applied to the receiving portion by the Stauchrundknetvorgang. In the context of the invention, however, it is also possible to interlock the surface again on the polygon section.
Weiterhin besonders bevorzugt wird das Rohr abschnittsweise, vorzugsweise an dem Längenabschnitt der zu dem Aufnahmeabschnitt umgeformt wird erwärmt, insbesondere durch eine Induktionsspule. Die Induktionsspule ist insbesondere dem Stauchrundknetvorgang in Einschubrichtung des Rohres vorgeschaltet, so dass bei Passieren des Abschnittes der zu einem Aufnahmeabschnitt umgeformt werden soll, eine lokale Erwärmung durch die Induktionsspule herbeigeführt werden kann. Hierdurch entsteht ein Bereich mit einer verringerten Fließspannung, was den nachfolgenden Stauchrundknetvorgang begünstigt.Furthermore, particularly preferably, the tube is heated in sections, preferably at the longitudinal section which is formed into the receiving section, in particular by an induction coil. The induction coil is in particular connected upstream of the upset circular kneading process in the direction of insertion of the tube, so that when passing through the section which is to be converted into a receiving section, local heating by the induction coil can be brought about. This results in an area with a reduced yield stress, which favors the subsequent upsetting rounding process.
Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich das gesamte Rohr nach Abschluss des Stauchrundknetvorganges vollständig zu vergüten, beispielsweise vollständig wärmezubehandeln, so dass ein gleichmäßiger Spannungszustand innerhalb des Werkstoffes des gesamten Rohres hergestellt ist.In the context of the invention, it is also possible to completely compensate the entire tube after completion of the Stauchrundknetvorganges, for example, completely heat treat, so that a uniform state of stress is produced within the material of the entire tube.
Insbesondere findet die Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 50 und 200 Grad Celsius statt, wobei eine Fließspannung zwischen 200 und 400 MPa, insbesondere zwischen 250 und 350 MPa und besonders bevorzugt von ca. 300 MPa erzeugt wird. Insbesondere wird ein Stahlwerkstoff verwendet, ganz besonders der Stahlwerkstoff 1.4301 oder 1.4307.In particular, the heating takes place at a temperature between 50 and 200 degrees Celsius, wherein a yield stress between 200 and 400 MPa, in particular between 250 and 350 MPa and particularly preferably of about 300 MPa is generated. In particular, a steel material is used, especially the steel material 1.4301 or 1.4307.
Durch die zumindest lokale Aufdickung des Aufnahmeabschnittes wird mit dem weiterhin bereitgestellten Halter, insbesondere dem Gußhalter bei Aufpressen des Gußhalters eine Übermaßpassung mithin eine Presspassung hergestellt. Dies bedeutet, dass eine Innenmantelfläche des Halters immer, auch unter Berücksichtigung der Produktionstoleranzen einen kleineren Durchmesser aufweist als die Außenmantelfläche des Aufnahmeabschnittes. Im Falle eines mehreckigen Aufnahmeabschnittes wird der Außendurchmesser insbesondere derart gewählt, dass er als Kreis die Ecken des Vieleckes einschließt. Hierdurch wird dann eine Übermaßpassung zwischen den im Wesentlichen Ecken des Vieleckes sowie der Innenmantelfläche des Gußhalters hergestellt.As a result of the at least local thickening of the receiving section, an interference fit, ie an interference fit, is thus produced with the holder, in particular the casting holder, when the casting holder is pressed on. This means that an inner circumferential surface of the holder always, even taking into account the production tolerances has a smaller diameter than the outer circumferential surface of the receiving portion. In the case of a polygonal receiving portion of the outer diameter is chosen in particular such that it includes a circle as the corners of the polygon. As a result, an interference fit between the substantially corners of the polygon and the inner circumferential surface of the casting holder is then produced.
Weiterhin bevorzugt wird der Aufnahmeabschnitt mit dem Gußhalter thermisch gefügt, vorzugsweise durch ein Lötverfahren. Mithin wird eine Halterung mit besonders hoher Festigkeit bereitgestellt, die zum einen durch den Formschluss der Übermaßpassung, zum anderen durch den Stoffschluss des thermischen Fügeverfahrens, insbesondere des Lötverfahrens eine sichere und dauerhaltbare Verbindung herstellt. Eine solche Verbindung ist unempfindlich gegenüber den in der Hochdruckkraftstoffleitung auftretenden Druckpulsationen.Further preferably, the receiving portion is thermally joined to the Gußhalter, preferably by a soldering process. Thus, a holder is provided with particularly high strength, which produces a secure and durable connection by the positive fit of the interference fit, on the other hand by the material connection of the thermal joining process, in particular the soldering process. Such a connection is insensitive to the pressure pulsations occurring in the high-pressure fuel line.
Weiterhin besonders bevorzugt ist zwischen einer Innenmantelfläche der Öffnung des Halters und der Außenmantelfläche des Aufnahmeabschnittes mindestens ein Zwischenraum ausgebildet, wobei das Lot des Lötverfahrens in den Zwischenraum fließt und hier einen Stoffschluss zwischen Innenmantelfläche und Außenmantelfläche herstellt. Im Rahmen der Erfindung wird der Zwischenraum insbesondere bei Ausbildung des Aufnahmeabschnittes als Polygon und dazu korrespondierender kreisrunder Innenmantelfläche des Halters mehrfach ausgebildet, so dass radial umlaufend Lot in die Zwischenräume fließen kann.Furthermore, particularly preferably, at least one intermediate space is formed between an inner lateral surface of the opening of the holder and the outer lateral surface of the receiving section, wherein the solder of the soldering process flows into the intermediate space and produces a material connection between inner lateral surface and outer lateral surface. In the context of the invention, the intermediate space is repeatedly formed, in particular when the receiving section is designed as a polygon and corresponding circular inner lateral surface of the holder, so that solder can flow radially in the intermediate spaces.
Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich den Halter beispielsweise durch thermische Behandlung auf den Aufnahmeabschnitt aufzuschrupfen. Hierbei wird der Halter zumindest im Bereich der Öffnung erwärmt, so dass er sich weitet und nach Aufsetzen auf den Aufnahmeabschnitt abkühlt, so dass die Übermaßpassung hergestellt wird.In the context of the invention, it is also possible aufzuschrupfen the holder, for example, by thermal treatment of the receiving portion. In this case, the holder is heated at least in the region of the opening, so that it widens and cools down after being placed on the receiving portion, so that the interference fit is produced.
Weiterhin wird besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung in einem Übergang zwischen Außenmantelfläche des Rohres und Außenmantelfläche des Aufnahmeabschnittes ein Radius ausgebildet, bzw. ein fließender Übergang ausgebildet, so dass es hier zu einer Verringerung der lokal auftretenden Spannungsspitzen kommt. Die Außenmantelfläche zwischen Aufnahmeabschnitt und Rohr ist somit dauerhaltbarer gegenüber der Bildung von Mikrorissen ausgebildet, als es bei einer Außenmantelfläche der Fall ist, die sprungartig eine Änderung des Außenradius erfährt.Furthermore, in the context of the invention, a radius is formed particularly preferably in a transition between outer circumferential surface of the tube and outer lateral surface of the receiving section, or a flowing transition is formed, so that here a reduction of the locally occurring voltage peaks occurs. The outer circumferential surface between receiving portion and tube is thus durable durable against the formation of Microcracks formed as it is the case with an outer circumferential surface, which experiences a sudden change in the outer radius.
Im Rahmen der Erfindung kann die so hergestellte Hochdruckkraftstoffleitung dann mit weiteren Anbauteilen gekoppelt werden. Beispielsweise können im Rahmen der Erfindung dann Anschlussstutzen an die Kraftstoffleitung gelötet werden, die zur Koppelung mit einem Kraftstoffinjektor verwendet werden.In the context of the invention, the high-pressure fuel line thus produced can then be coupled with other attachments. For example, can be soldered to the fuel line, which are used for coupling with a fuel injector within the scope of the invention.
Die zuvor genannten Verfahrensschritte sind im Rahmen der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar, mit den damit einhergehenden Vorteilen.The aforementioned method steps can be combined with one another in the context of the invention as desired, with the associated advantages.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are part of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
Weiterhin ist in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- HochdruckkraftstoffleitungHigh-pressure fuel line
- 22
- KraftstoffrohrFuel pipe
- 33
- Anschlussstutzenspigot
- 44
- RücklaufstutzenReturn connectors
- 55
- Einlassstutzeninlet port
- 66
- Halterholder
- 77
- Montageöffnungmounting hole
- 88th
-
Längsrichtung zu
2 Longitudinal direction too2 - 99
- Längenabschnittlongitudinal section
- 1010
- Aufnahmeabschnittreceiving portion
- 1111
-
Ring zu
6 Ring too6 - 1212
-
Öffnung zu
11 Opening to11 - 1313
-
Innenmantelfläche zu
12 Inner jacket surface too12 - 1414
-
Außenmantelfläche zu
10 Outer jacket surface too10 - 1515
- Eckecorner
- 1616
- Zwischenraumgap
- 1717
- Induktionsspuleinduction coil
- 1818
- Einschubrichtunginsertion direction
- 1919
- StauchrundknetvorrichtungStauchrundknetvorrichtung
- 2020
-
Ende zu
2 End to2 - 2121
- GegenhalterdornBackstop Dorn
- 2222
- Innendorninner mandrel
- 2323
- StauchrundknetwerkzeugStauchrundknetwerkzeug
- 2424
- translatorische Richtungtranslational direction
- W2W2
-
Wandstärke zu
2 Wall thickness too2 - W9W9
-
Wandstärke zu
9 Wall thickness too9 - D2D2
-
Außendurchmesser zu
2 Outside diameter too2 - D9D9
-
Außendurchmesser zu
9 Outside diameter too9 - Didi
- InnendurchmesserInner diameter
- ÜÜ
- ÜbergangsbereichTransition area
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