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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckanschlussvorrichtung mit einem Gehäuse, in dem eine Aufnahmeöffnung angeordnet ist, in die ein in dem Gehäuse verlaufender Kanal mündet, und mit einem Druckrohrstutzen, in dem ein Hochdruckkanal ausgebildet ist, der an einem Ende in eine Stirnseite des Druckrohrstutzens mündet, und mit einem an dem Druckrohrstutzen ausgebildeten Außengewinde, das in ein in der Aufnahmeöffnung ausgebildetes Innengewinde unter Bildung einer Verschraubung eingreift, so dass der Druckrohrstutzen beim Einschrauben in die Aufnahmeöffnung mit einer an der Stirnseite ausgebildeten Dichtfläche an einer Sitzfläche der Aufnahmeöffnung zur Anlage kommt.
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Stand der Technik
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Eine derartige Hochdruckanschlussvorrichtung ist aus der
DE 101 25 439 A1 bekannt. Diese Hochdruckanschlussvorrichtung ist an einem Injektorkörper eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine angeordnet und weist weiterhin einen Druckrohrstutzen auf, der mit dem Injektorkörper verschraubbar ist An dem Druckrohrstutzen ist wiederum eine Hochdruckleitung anschraubbar. Dabei ist das Innengewinde des Injektorkörpers und das Außengewinde des Druckrohrstutzens mit einem Sägezahngewinde ausgebildet. Zusätzlich ist ein in die von dem Innengewinde und dem Außengewinde gebildete Verschraubung eingreifender Sicherungsstift vorgesehen, der sicherstellt, dass der Druckrohrstutzen bei einer Drehbewegung gegenüber dem Injektorkörper blockiert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckanschlussvorrichtung anzugeben, die bei einem einfachen Aufbau ein gegenüber dem Stand der Technik erhöhtes Lösemoment aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest eine Flanke der Verschraubung zwei zueinander unterschiedliche Flankenwinkel β, γ aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Verschraubung, bei der zumindest eine Flanke zwei oder mehr zueinander unterschiedliche Flankenwinkel β, γ aufweist, das Lösemoment gegenüber einer Verschraubung, deren Flanken beispielsweise als symmetrische 60°-Flanken ausgebildet ist, deutlich erhöht ist. Dadurch ist es möglich, beispielsweise auf die Verwendung eines Klebstoffs, der während des Eindrehens des Druckrohrstutzens in die Aufnahmeöffnung in die Verschraubung zur Erhöhung des Lösemoments zugegeben wird, zu verzichten. Bei der Ausführung einer Verschraubung unter Verwendung eines Klebstoffs ist nämlich festgestellt worden, dass die Klebstoffmenge, die tatsächlich im Gewinde vorhanden ist, von mehreren Einflussfaktoren abhängt, die nur unzugänglich zu kontrollieren sind. Dies sind:
- – die Viskosität des Klebstoffs beziehungsweise der Klebstoffcharge, die wiederum temperaturabhängig ist und gegebenenfalls auch von äußeren Bedingungen bei einer Lagerung und einem Transport der Klebstoffcharge beeinflusst wird,
- – die Benetzung der Gewindegänge der Verschraubung, der Oberflächenbeschaffenheit der mit Klebstoff zu benetzenden Gewindeteile, eventuell auch auf der Oberfläche vorhandene Rückstände, Spuren beziehungsweise Reste von Medien aller Art, wie zum Beispiel Öle, Fette, Kühlmittel, Schmiermittel, Reinigungsmittel oder Konservierungsmittel,
- – weitere Eigenschaften der Klebstoffcharge, wie zum Beispiel Oberflächenspannungen, Lagerzeit, Alterung und anderen Eigenschaften.
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Diese nicht vollständig kontrollierbaren Einflussfaktoren können im Fertigungsprozess beziehungsweise Montageprozess dazu führen, dass entweder zu wenig Klebstoff oder zu viel Klebstoff auf das Gewinde aufgebracht wird. Insbesondere treten Fälle auf, bei denen auf alle Gänge des Gewindes zu wenig beziehungsweise zu viel Klebstoff aufgebracht wird.
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Zu wenig Klebstoff hat die Folge, dass die Verschraubung nicht in einer vorgesehenen Weise verstärkt wird, und das Lösemoment dieser Verschraubung unzulässig niedrig ist. Eine mögliche weitere Folge ist eine undichte Verschraubung, durch die das unter Hochdruck stehende Medium austreten kann. Dieser Fall ist besonders kritisch, weil ein solchermaßen zu niedriges Lösemoment nicht geprüft werden kann, ohne die Verschraubung nach dem Aushärten des Klebstoffs zu lösen und damit zu zerstören.
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Zu viel Klebstoff hat die Folge, dass nicht der gesamte Klebstoff in den Zwischenräumen der Verschraubung Platz findet und ein Teil des Klebstoffs am Ende der Verschraubung austritt. Dieser unzulässig austretende Klebstoff muss aufwendig entfernt werden oder kann im Innern in den Kanal oder den Hochdruckkanal gelangen und schlimmstenfalls zu Verstopfungen führen.
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Die im Stand der Technik weiterhin beschriebene Verwendung eines Sicherungsstiftes ist nur konstruktiv und fertigungstechnisch aufwendig anzuwenden.
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Die erfindungsgemäße Verschraubung ist dagegen zerstörungsfrei demontierbar, d.h. der Druckrohrstutzen kann unter Aufbringung eines erhöhten Lösemoments – ansonsten aber ohne nachteilige Folgen – aus der Aufnahmeöffnung herausgeschraubt werden. Mit der erfindungsgemäßen Verschraubung ist eine mehrfache Wiederverschraubbarkeit des Druckrohrstutzens mit dem Gehäuse möglich. Im Ergebnis wird dadurch eine Einsparung von Kosten, Bauteilen und Material erreicht.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Flanke zwei Teilflanken auf, die einen Winkel γ < 180° einschließen. Ein solcher Winkel γ < 180° hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Flanke mit zwei Flankenwinkeln β, γ an dem Innengewinde des Gehäuses angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Flanke mit den zwei Flankenwinkeln β, γ während der Fertigung des Gehäuses, das entsprechend individuellen Vorgaben gefertigt wird, problemlos hergestellt werden kann, während für den einzuschraubenden Druckrohrstutzen ein vorhandenes Serienteil verwendet werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Flanke mit den zwei Flankenwinkeln β, γ die von der Sitzfläche wegweisende Außenflanke. Gerade diese Ausgestaltung erhöht das Lösemoment in der gewünschten Weise.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt der Flankenwinkel β (der Außenflanke) in einem Bereich zwischen 30° und 80°, bevorzugt zwischen 40° und 70°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 65°.
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Wiederum in weiterer Ausgestaltung liegt der Flankenwinkel γ (der Außenflanke) in einem Bereich zwischen 130° und 170°, bevorzugt zwischen 135° und 165°, besonders bevorzugt zwischen 145° und 155°. Diese Ausgestaltung hat sich einerseits als problemlos fertigbar erwiesen, andererseits aber gewährleistet diese Ausgestaltung die gewünschte Erhöhung des Lösemoments.
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In Weiterbildung der Erfindung liegt ein Flankenwinkel α der zu der Außenflanke gegenüberliegenden Innenflanke in einem Bereich zwischen 30° und 80°, bevorzugt zwischen 40° und 70°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 65°. Auch diese Ausgestaltung hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Gleichzeitig beträgt das Dimensionsverhältnis der Längen der durch den Flankenwinkel γ gebildeten Teilflanken x zu y zwischen ¼ und 4, bevorzugt zwischen ½ und 2, besonders bevorzugt (1:2) +/– 0,2.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse ein Injektorkörper. Wenn auch der Gegenstand der Erfindung bei einer beliebigen Hochdruckanschlussvorrichtung verwirklicht werden kann, ist die bevorzugte Anwendung bei einem Injektorkörper eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine gegeben. Der Injektorkörper weist die angegebene Aufnahmeöffnung auf, mit der der Druckrohrstutzen verschraubt wird. Der Druckrohrstutzen weist gegenüberliegend zu dem mit dem Injektorkörper verschraubten Gewindeflansch einen zweiten Gewindeflansch auf, auf die eine Verschraubung einer Hochdruckleitung aufgeschraubt wird. Bei einem Lösen dieser Verschraubung muss sichergestellt sein, dass der Druckrohrstutzen nicht aus der Aufnahmeöffnung des Injektorkörpers herausgeschraubt wird. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung zuverlässig erreicht, indem durch diese das Lösemoment gegenüber der Verschraubung mit der Hochdruckleitung angenähert um das doppelte erhöht wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Hochdruckanschlussvorrichtung,
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2 eine Ausschnittsvergrößerung II aus 1 und
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3 eine Detailansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Verschraubung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckanschlussvorrichtung. Ein als Injektorkörper ausgebildetes Gehäuse 1 weist eine Aufnahmeöffnung 2 auf, in die ein in dem Gehäuse 1 verlaufender Hochdruckkanal 3 mündet. Das Gehäuse 1 ist vorzugsweise ein Injektorkörper als Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen, wobei der Injektorkörper zur Einspritzung von Kraftstoff in einen zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Aufnahmeöffnung 2 ist zylindrisch ausgebildet, wobei die Grundfläche der Aufnahmeöffnung 2 als Sitzfläche 4 ausgebildet ist. Der Hochdruckkanal 3 in dem Gehäuse 1 mündet hierbei mittig in die Sitzfläche 4, so dass diese eine ringscheibenförmige Form aufweist. An der Außenmantelfläche der Aufnahmeöffnung 2 ist ein Innengewinde 5 ausgebildet, das eine zu der Sitzfläche 4 weisende Innenflanke 6 und eine von der Sitzfläche 4 wegweisende Außenflanke 7 (siehe 2 und 3) aufweist. Die Außenflanke 7 weist zwei Teilflanken 8a, 8b (siehe 3) auf, die zwei zueinander unterschiedliche Flankenwinkel β, γ aufweisen. Diese Ausgestaltung wird nachfolgend noch detailliert beschrieben.
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In die Aufnahmeöffnung 2 ist ein Druckrohrstutzen 9 eingeschraubt, der an seinem der Aufnahmeöffnung 2 zugewandten Endbereich zumindest näherungsweise zylindrisch ausgebildet ist, und der in diesem Bereich ein Außengewinde 10 aufweist, das in das Innengewinde 5 der Aufnahmeöffnung 2 eingreift. Das Außengewinde 10 ist als konventionelles Gewinde mit beispielsweise zwei symmetrischen 60° Flanken ausgebildet. Der Druckrohrstutzen 9 weist einen durchgehenden Hochdruckkanal 11 auf, der einen in einem Endbereich des Druckrohrstutzens 9 befindlichen Hochdruckanschluss 12 mit der dem Gehäuse 1 zugewandten Stirnseite 13 des Druckrohrstutzens 9 verbindet. Der Hochdruckanschluss 12 ist dabei beispielsweise über eine Hochdruckleitung mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher oder einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden.
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2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung II des dem Gehäuse 1 zugewandten Endbereichs des Druckrohrstutzens 9. An der Stirnseite 13 des Druckrohrstutzens 9 ist ein umlaufender Ringsteg 14 ausgebildet, der die Mündung des Hochdruckkanals 11 an der Stirnseite 13 umgibt. Am Ringsteg 14 ist eine Dichtfläche 15 ausgebildet, die bei eingeschraubtem Druckrohrstutzen 9 an der Sitzfläche 4 der Aufnahmeöffnung 2 zur Anlage kommt. Durch die Schraubspannung des Druckrohrstutzens 9 drückt sich die Dichtfläche 15 in die Sitzfläche 4, so dass der Hochdruckkanal 11 mit dem Kanal 3 dichtend verbunden ist.
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3 zeigt eine Detaillansicht der erfindungsgemäßen Verschraubung mit einer Aufteilung der gesamten Axialkräfte auf die einzelnen Windungen im Fall von fünf Windungen, wobei die einzelnen Windungen zwischen 17 % (links) und 24 % (rechts) der Axialkräfte aufnehmen.
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Diese enge Verteilung beziehungsweise der kleine Unterschied zwischen dem Minimumwert und Maximumwert hat zur Folge, dass die erfindungsgemäße Verschraubung zu den Belastungsgrenzen hin ausgelegt werden kann und mehr Axialkräfte aufnehmen kann, als eine dem Stand der Technik entsprechende Verschraubung mit gleichen Abmessungen. In dem rechten Kräftediagramm (24%) sind die Kraftvektoren schematisch dargestellt. Der kurze Vektor FRAD-60° beschreibt die Kräfte in radialer Richtung (in der Zeichnung nach oben wirkend), die eine Verschraubung mit zwei symmetrischen 60°-Flanken aufzunehmen imstande ist (entsprechend dem unteren schraffierten Gewinde in der 3).
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Der lange Vektor FRAD-30° beschreibt die Kräfte in radialer Richtung (in der Zeichnung nach oben wirkend), die die erfindungsgemäße Verschraubung mit einem zweiten Flankenwinkel aufzunehmen imstande ist.
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Unter der Voraussetzung gleicher Axialkräfte FAXI-30° und FAXI-60° gilt folgendes:
Die unterschiedlichen Radialkräfte FRAD-60° und FRAD-30° bewirken unterschiedliche Normalkräfte FN-60° und FN-30°. Dies hat zur Folge, dass der Betrag, also die Länge des Vektors im erfindungsgemäßen 30°-Fall fast doppelt so groß ist wie der Betrag des Vektors FN-60°. Die Unterschiede der Beträge der Vektoren FN-60° und FN-30° repräsentieren die Differenz zwischen den Normalkräften, die die jeweilige Verschraubung aufzubringen imstande ist. Zum Lösen der jeweiligen Verschraubung sind jeweils Lösemomente erforderlich, die die herrschenden Kräfte in Normalrichtung überwinden. Somit ist zusammengefasst zum Lösen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verschraubung ein fast doppelt so hohes Lösemoment erforderlich wie beim Vorliegen einer dem Stand der Technik entsprechenden Verschraubung mit zwei symmetrischen 60°-Flanken.
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Die Ausschnittsvergrößerung gemäß 3 zeigt das die symmetrischen 60°-Flanken aufweisende Außengewinde 10 des Druckrohrstutzens 9. Die Innenflanke 6 des Außengewindes 10 weist ebenfalls eine Flanke mit einem besonders bevorzugten Winkel α von 60° +/– 5° auf. Die gegenüberliegende Außenflanke 7 des Innengewindes 5 ist in die zwei Teilflächen 8a, 8b unterteilt, deren Dimensionsverhältnis besonders bevorzugt zwischen (1:2) +/– 0,2 liegt. Die Teilflächen 8a, 8b schließen den Winkel γ ein, der besonders bevorzugt 150° +/– 5° aufweist, während der Winkel β der Teilfläche 8a einen Winkel β von besonders bevorzugt 60° +/– 5 ° aufweist.
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Die beiden Teilflanken 8a, 8b mit dem unterschiedlichen Winkelschlag können jeweils – wie dargestellt – an dem Innengewinde 5 oder aber auch an dem Außengewinde 10 ausgeführt sein. Bevorzugt sind die beiden Teilflanken 8a, 8b auf den im verschraubten Zustand am stärksten belasteten Flanken angeordnet. Folglich kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform gemäß 3 unterer Teil das obere Gewinde (ohne Schraffur) als Druckrohrgewinde (Bolzengewinde) und das untere Gewinde (mit Schraffur) als Innengewinde (Muttergewinde) ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführungsform gemäß 3 unterer Teil kann das obere Gewinde (ohne Schraffur) als Innengewinde (Muttergewinde) und das untere Gewinde (mit Schraffur) als Druckrohrgewinde (Bolzengewinde) ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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