DE10324792A1

DE10324792A1 - Vorrichtung zur fluiddichten Verbindung von zwei Baugruppen

Info

Publication number: DE10324792A1
Application number: DE2003124792
Authority: DE
Inventors: Martin Kiel; Horst-Günter Hilderts; Fred Thiele
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-05-31
Filing date: 2003-05-31
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fluiddichten Verbindung von zwei Baugruppen, wobei die Vorrichtung an beiden Baugruppen abgestützt ist und einen Kanal zur Fluidführung zwischen den Strömungswegen dieser beiden Baugruppen aufweist, insbesondere zur Anordnung im Strömungsweg des Kraftstoffes im Übergangsbereich zwischen der Hochdruckpumpe und dem Rail einer Brennkraftmaschine. Es wird die Aufgabe gelöst, eine solche Vorrichtung zu schaffen, die einen Ausgleich von toleranzbedingten Maßabweichungen zwischen den in Wirkverbindung zu bringenden Strömungsquerschnitten ermöglicht. Dies wird erreicht, indem die Vorrichtung einen hülsenförmigen Grundkörper (3) aufweist, an dessen Außenkontur ein umlaufender Steg (4) ausgestaltet ist, der in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers (3) jeweils in einen ersten Abschnitt (5; 5') mit geringerem Außendurchmesser übergeht, der jeweils in einen zweiten Abschnitt (6; 6') mit nochmals geringerem Außendurchmesser übergeht, dem eine umlaufende Dichtung (8; 8') zuordenbar ist und dem sich jeweils ein dritter Abschnitt (9; 9') mit größerem Außendurchmesser als der zweite Abschnitt (6; 6') anschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fluiddichten Verbindung von zwei Baugruppen, wobei die Vorrichtung an beiden Baugruppen abgestützt ist und einen Kanal zur Fluidführung zwischen den Strömungswegen dieser beiden Baugruppen aufweist, insbesondere zur Anordnung im Strömungsweg des Kraftstoffes im Übergangsbereich zwischen der Hochdruckpumpe und dem Rail einer Brennkraftmaschine.

Brennkraftmaschinen werden zunehmend als Einspritzmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen konzipiert, die eine wesentliche Verbesserung von Verbrauchs- und Abgasparametern ermöglichen. Für die Kraftstoffversorgung solcher Brennkraftmaschinen sind Hochdruckpumpen geeignet, die beispielsweise aus DE 199 37 802 A1 bekannt sind. Der Kraftstoff wird über ein Einlassventil zunächst dem Pumpenzylinder zugeführt und mittels eines Pumpenkolbens mit Hochdruck beaufschlagt. Nachfolgend wird der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über ein Auslassventil zum Rail gefördert.

Eine Kombination von Hochdruckpumpe und Rail hat sich grundsätzlich bewährt. Problematisch ist allerdings die Abdichtung des unter Druck stehenden Fluidstroms zwischen diesen beiden Baugruppen gegenüber der Umgebung. Sofern Hochdruckpumpe und Rail (wie z.B. in DE 195 32 599 A1 vorgeschlagen) räumlich voneinander getrennt sind, werden sie durch eine separate Hochdruckleitung miteinander verbunden. Als Hochdruckleitung werden vorzugsweise starre Leitungen aus Stahl verwendet, mit denen jedoch lediglich ein geringer Maßausgleich zwischen den Anschlußstellen möglich ist. Folglich ist zumindest bei maximal ausgeschöpften Bauteiltoleranzen eine exakte Abdichtung fragwürdig. Derartige Nachteile können vermieden werden, indem für die Verbindung eine flexible Leitung eingesetzt wird. Allerdings sind flexible Hochdruckleitungen erheblich teurer als Stahlleitungen. Unabhängig von der konkreten Ausführung erfordert eine separate Hochdruckleitung stets zusätzlichen Bauraum und Montageaufwand.

Zur Vermeidung dieser Nachteile erscheint es naheliegend, Hochdruckpumpe und Rail direkt miteinander zu verbinden. Somit wird der notwendige Bauraumbedarf vorteilhaft vermindert. Allerdings ist bei dieser Montagevariante eine wirksame Abdichtung des Fluidstroms ebenfalls problematisch. Diese erfordert geringe Toleranzen, die in der Serienfertigung oftmals nicht oder nur mit hohem Aufwand realisierbar sind. Demzufolge können zwischen Auslassquerschnitt der Hochdruckpumpe und Einlassquerschnitt des Rails maßliche Abweichungen auftreten, die durch zusätzliche Bauteile ausgeglichen werden müssen. Bisher ist jedoch kein Bauteil bekannt, das einen derartigen Maßausgleich mit geringem Kosten- und Montageaufwand ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Ausgleich von toleranzbedingten Maßabweichungen zwischen den in Wirkverbindung zu bringenden Strömungsquerschnitten von zwei, miteinander zu verbindenden und von Fluiden durchströmten Baugruppen ermöglicht. Insbesondere soll die Vorrichtung in den Strömungsweg des Kraftstoffes im Übergangsbereich zwischen der Hochdruckpumpe und dem Rail einer Brennkraftmaschine eingefügt werden.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Vorrichtung einen hülsenförmigen Grundkörper aufweist, an dessen Außenkontur ein umlaufender Steg ausgestaltet ist, der in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers jeweils in einen ersten Abschnitt mit geringerem Außendurchmesser übergeht, der jeweils in einen zweiten Abschnitt mit nochmals geringerem Außendurchmesser übergeht, dem eine umlaufende Dichtung zuordenbar ist und dem sich jeweils ein dritter Abschnitt mit größerem Außendurchmesser als der zweite Abschnitt anschließt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist grundsätzlich für verschiedenartige Anwendungen geeignet, bei denen von Fluiden durchströmte Baugruppen miteinander verbunden werden müssen. Eine bevorzugte Anwendung sind Brennkraftmaschinen mit Common-Rail-Einspritzsystemen. Hierbei können durch Anwendung der Vorrichtung die Hochdruckpumpe und das Rail unmittelbar miteinander verbunden werden, so dass der Bauraumbedarf und die Anzahl der notwendigen Einzelteile vorteilhaft vermindert werden. Gleichzeitig wird eine wirksame Abdichtung des Fluidstroms gewährleistet, weil auch bei vollständiger Nutzung der zulässigen Bauteiltoleranzen maßliche Abweichungen zwischen Auslassquerschnitt der Hochdruckpumpe und Einlassquerschnitt des Rails mittels der Vorrichtung ausgeglichen werden können. Somit wird ein toleranzbedingter Maßausgleich mit geringem Kosten- und Montageaufwand ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

1 eine Hochdruckpumpe und ein Rail einer Brennkraftmaschine als montierte Baugruppe

2 eine Ansicht entlang der Linie E – E aus 1 mit Schnittdarstellung des Übergangsbereiches zwischen den Strömungsquerschnitten von Hochdruckpumpe und Rail

3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 vom Übergangsbereich der Strömungsquerschnitte von Hochdruckpumpe und Rail

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zur fluiddichten Verbindung von zwei Baugruppen 1 und 2 verwendet. In der Zeichnung ist eine bevorzugte Anwendung dargestellt, bei der die Vorrichtung zur Anordnung im Strömungsweg des Kraftstoffes im Übergangsbereich zwischen Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.

Die Vorrichtung weist einen hülsenförmigen Grundkörper 3 auf. An der Außenkontur des Grundkörpers 3 ist ein umlaufender Steg 4 ausgestaltet. Dieser Steg 4 ist annähernd in der Mitte der axialen Erstreckung des hülsenförmigen Grundkörpers 3 angeordnet und hat einen Außendurchmesser, der größer ist als die Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnungen von Hochdruckpumpe 1 und Rail 2. Der Steg 4 geht in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers 3 jeweils in einen ersten Abschnitt 5/5' über.

Der Außendurchmesser des ersten Abschnittes 5/5' ist sowohl kleiner als der Außendurchmesser vom Steg 4 als auch kleiner als der Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2. Der erste Abschnitt 5/5' weist vom umlaufenden Steg 4 ausgehend eine zunächst bogenförmige Außenkontur auf. Diese bogenförmige Kontur geht über eine rechtwinklig zur Mittellängsachse "M_G" des hülsenförmigen Grundkörpers 3 und nach innen verlaufende Kante in einen zweiten Abschnitt 6/6' über.

Der Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 6/6' ist kleiner als die Außendurchmesser vom ersten Abschnitt 5/5' und vom Steg 4 sowie auch kleiner als der Innendurchmesser der jeweils zugeordneten Anschlußöffnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2. Dieser zweite Abschnitt 6/6' hat eine geradlinige und parallel zur Mittellängsachse "M_G" des hülsenförmigen Grundkörpers 3 verlaufende Außenkontur.

Der rechtwinklig verlaufenden Kante am Übergang vom ersten Abschnitt 5/5' zum zweiten Abschnitt 6/6' wird eine Scheibe 7/7' zugeordnet. Der Außendurchmesser dieser Scheibe 7/7' ist kleiner als der Innendurchmesser der jeweils zugeordneten Anschlußöffnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2. Der Scheibe 7/7' wird im Bereich des zweiten Abschnittes 6/6' eine umlaufende Dichtung 8/8' nachgeordnet, die vorzugsweise als O-Ring ausgestaltet ist. Der Außendurchmesser der Dichtung 8/8' ist größer als die Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöftnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2.

Dem zweiten Abschnitt 6/6' schließt sich im weiteren Verlauf in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers 3 jeweils ein dritter Abschnitt 9/9' an. Der dritte Abschnitt 9/9' weist vom zweiten Abschnitt 6/6' ausgehend zunächst eine rechtwinklig zur Mittellängsachse "M_G" des hülsenförmigen Grundkörpers 3 und nach außen verlaufende Kante auf, die in eine bogenförmige Außenkontur übergeht. Der Außendurchmesser des dritten Abschnittes 9/9' ist demzufolge größer als der Außendurchmesser vom zweiten Abschnitt 6/6', jedoch ebenfalls kleiner als der Außendurchmesser vom Steg 4 und der Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2.

Sofern die gezeigte Vorrichtung zur Fluidführung zwischen den Strömungswegen einer Hochdruckpumpe 1 und eines Rails 2 verwendet werden soll, wird den Abschnitten 6/6' zunächst jeweils eine Scheibe 7/7' und ein O-Ring 8/8' zugeordnet. Nachfolgend wird die Vorrichtung in die Anschlußöftnung von Hochdruckpumpe 1 oder Rail 2 eingesetzt. In dieser Montageposition stützt sich der umlaufende Steg 4 einseitig auf der jeweiligen Baugruppe ab und die unterhalb vom Steg 4 ausgestalteten Abschnitte 5', 6' und 9' befinden sich innerhalb der Kontur der Anschlußöftnung dieser Baugruppe. Nachfolgend wird die zweite Baugruppe derart gefügt, dass die oberhalb vom Steg 4 und bisher noch freien Abschnitte 5, 6 und 9 von der Kontur der Anschlußöffnung dieser Baugruppe umschlossen werden. Danach werden Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 miteinander verbunden, z.B. mittels Schraubverbindung.

Bei der in 3 dargestellten Montageposition stehen sich die Anschlußöffnungen von Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 nicht kongruent gegenüber. Vielmehr liegt die Mittellängsachse "M_H" der Anschlußöffnung der Hochdruckpumpe 1 in einer anderen vertikalen Ebene als die Mittellängsachse "M_R" der Anschlußöffnung vom Rail 2. Folglich sind die in Wirkverbindung zu bringenden Strömungsquerschnitte seitlich zueinander verschoben, wobei der seitliche Versatz zwischen den Mittellängsachsen "M_H" und "M_R" mit dem Bezugszeichen "X" bezeichnet ist.

Trotz der toleranzbedingten Maßabweichung der Größe "X" kann aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Vorrichtung eine Montage realisiert werden. Dabei nimmt die Vorrichtung in Einbaulage eine schräg verlaufende Position ein und stützt sich mit jeweils diagonal gegenüberliegenden Abschnitten des umlaufenden Steges 4 an den zu verbindenden Baugruppen ab. Die hierbei auftretende Neigung der Mittellängsachse "M_G" des hülsenförmigen Grundkörpers 3 gegenüber der Lotrechten ist mit dem Bezugszeichen "Y" bezeichnet. Zwischen Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 ist somit auch bei einer solchen Montageposition über den Kanal 10 des hülsenförmigen Grundkörpers 3 eine fluiddichte Verbindung geschaffen worden. Die notwendige Abdichtung wird durch die O-Ringe 8/8' mittels Presspassung gewährleistet.

Alternativ zur bisher beschriebenen Ausgestaltung des hülsenförmigen Grundkörpers 3 kann der umlaufende Steg 4 bei einer spezifischen Ausführung der Bohrungen in Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 gegebenenfalls entfallen. Hierbei weist der dritte Abschnitt 9/9' an den stirnseitigen Endflächen eine Kontur auf, die mit einer Kontur in Wirkverbindung bringbar ist, die in der jeweils zugeordneten Anschlußöffnung der zu verbindenden Baugruppen 1 und 2 ausgestaltet ist. In dieser Ausführung – die in der Zeichnung allerdings nicht näher dargestellt ist – ergibt sich eine axiale Lagefixierung, indem die stirnseitigen Endflächen der dritten Abschnitte 9/9' jeweils im zugeordneten Bohrungsgrund der Anschlußöffnungen von Hochdruckpumpe 1 und Rail 2 anschlagen. Folglich können die beiden ersten Abschnitte 5/5' des hülsenförmigen Grundkörpers 3 unmittelbar ineinander übergehen, so dass hierbei auf einen umlaufenden Steg 4 zur Lagefixierung verzichtet werden kann.

1: Hochdruckpumpe
2: Rail
3: hülsenförmiger Grundkörper
4: umlaufender Steg
5: erster Abschnitt
5': erster Abschnitt
6: zweiter Abschnitt
6': zweiter Abschnitt
7: Scheibe
7': Scheibe
8: Dichtung/O-Ring
8': Dichtung/O-Ring
9: dritter Abschnitt
9': dritter Abschnitt
10: Kanal
M_G: Mittellängsachse des hülsenförmigen Grundkörpers
M_H: Mittellängsachse der Anschlußöffnung Hochdruckpumpe
M_R: Mittellängsachse der Anschlußöffnung Rail
X: Versatz zwischen Hochdruckpumpe und Rail
Y: Neigung der Mittellängsachse "M_G" gegenüber der Lotrechten

Claims

Vorrichtung zur fluiddichten Verbindung von zwei Baugruppen, wobei die Vorrichtung an beiden Baugruppen abgestützt ist und einen Kanal zur Fluidführung zwischen den Strömungswegen dieser beiden Baugruppen aufweist, insbesondere zur Anordnung im Strömungsweg des Kraftstoffes im Übergangsbereich zwischen der Hochdruckpumpe und dem Rail einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen hülsenförmigen Grundkörper (3) aufweist, an dessen Außenkontur ein umlaufender Steg (4) ausgestaltet ist, der in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers (3) jeweils in einen ersten Abschnitt (5; 5') mit geringerem Außendurchmesser übergeht, der jeweils in einen zweiten Abschnitt (6; 6') mit nochmals geringerem Außendurchmesser übergeht, dem eine umlaufende Dichtung (8; 8') zuordenbar ist und dem sich jeweils ein dritter Abschnitt (9; 9') mit größerem Außendurchmesser als der zweite Abschnitt (6; 6') anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Steg (4) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als die Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnungen der zu verbindenden Baugruppen (1; 2), während die dem Steg (4) in Richtung der stirnseitigen Enden des hülsenförmigen Grundkörpers (3) nachgeordneten Abschnitte (5; 5'; 6; 6'; 9; 9') jeweils einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnungen der zu verbindenden Baugruppen (1; 2).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Steg (4) annähernd in der Mitte der axialen Erstreckung des hülsenförmigen Grundkörpers (3) ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (5; 5') vom umlaufenden Steg (4) ausgehend eine zunächst bogenförmige Außenkontur aufweist, die über eine rechtwinklig zur Mittellängsachse (M_G) des hülsenförmigen Grundkörpers (3) und nach innen verlaufende Kante in den zweiten Abschnitt (6; 6') übergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (6; 6') eine geradlinige, parallel zur Mittellängsachse (M_G) des hülsenförmigen Grundkörpers (3) verlaufende Außenkontur aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rechtwinklig verlaufenden Kante am Übergang vom ersten Abschnitt (5; 5') zum zweiten Abschnitt (6; 6') eine Scheibe (7; 7') zugeordnet wird, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der jeweils zugeordneten Anschlußöffnung der zu verbindenden Baugruppen (1; 2).
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 sowie 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibe (7; 7') in Richtung der stirnseitigen Enden des Grundkörpers (3) die umlaufende Dichtung (8; 8') nachgeordnet ist, wobei diese Dichtung (8; 8') als O-Ring ausgestaltet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der zugeordneten Anschlußöffnung von Hochdruckpumpe 1 bzw. Rail 2.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (9; 9') vom zweiten Abschnitt (6; 6') ausgehend zunächst eine rechtwinklig zur Mittellängsachse (M_G) des hülsenförmigen Grundkörpers (3) und nach außen verlaufende Kante aufweist, die in eine bogenförmige Außenkontur übergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (9; 9') an den stirnseitigen Endflächen eine Kontur aufweist, die mit einer, in der jeweils zugeordneten Anschlußöffnung der zu verbindenden Baugruppen (1; 2) ausgestalteten Kontur in Wirkverbindung bringbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Abschnitte (5; 5') des hülsenförmigen Grundkörpers (3) unmittelbar und ohne zwischenliegenden Steg (4) ineinander übergehen.