DE10333721B4

DE10333721B4 - Kraftstoffverteilerleiste mit einem Anschlussstück

Info

Publication number: DE10333721B4
Application number: DE10333721A
Authority: DE
Inventors: Volker Wenke; Lars Sonntag
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: FR2858023B1; US7114489B2; US20050035595A1; FR2858023A1; DE10333721A1

Abstract

Kraftstoffverteilerleiste für Benzinmotoren mit einem dünnwandigen Rohr (2) mit mindestens einer Durchgangsbohrung (5) in der Rohrwand, wobei das Rohr (2) umfangsseitig mit mindestens einem der Rohrwand angepassten Anschlussstück (7) mit einer Zugangsbohrung (8) derart fluidleitend verbunden ist, dass die Durchgangs- bohrung (5) und die Zugangsbohrung (8) passgenau aufeinandertreffen, dadurch gekennzeichnet, dass zur genauen Positionierung des Rohres (2) und des Anschlussstückes (7) im Fügeprozess eine Hülse (12, 12') mit einem axialen Durchlass (13, 14) in die Durchgangsbohrung (5) im Rohr (2) und die auf den Außendurchmesser der Hülse (12, 12') erweiterte Zugangsbohrung (8) im Anschlussstück (7) eingepresst ist, wobei am Anschlussstück (7) umfangsseitig der Hülse (12, 12') ein Spalt (11) vorgesehen ist, in den ein Lotring (110) eingelegt ist, so dass das Rohr (2) mit dem Anschlussstück (7) durch Löten verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffverteilerleiste für Benzinmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kraftstoffverteilerleisten für Benzinmotoren müssen im Hochdruckbereich Drücke bis zu Spitzenwerten von 450 bar und Regelwerte um die 200 bar aushalten und kraft- stoffbeständig sein. Als Material empfiehlt sich Edelstahl aus Gründen der Diffusion von Kraftstoffen in den Werkstoff sowie der Aggressivität verschiedener Kraftstoffe und hieraus resultierender Korrosion des Werkstoffes. Zum einen ist Edelstahl ein vergleichsweise teures Material, zum anderen wird es auch aus allgemeinen Gewichtsgründen sparsam verwendet. Kraftstoffverteilerrohre für Benzinmotoren aus Edelstahl sind daher möglichst dünnwandig ausgeführt. In der Wand des Kraftstoff- verfeilerrohres befinden sich eine oder mehrere Durchgangsbohrungen, die mit Bohrungen in Anschlussbauteilen strömungsmitteldicht verbunden werden müssen. Dabei können die Bohrungen unter unterschiedlichen Winkeln aufeinandertreffen. Um einen Mindestdurchmesser der Bohrungen für das Strömungsmittel sicherzustellen, wird in der Regel eine der beiden aufeinandertreffenden Bohrungen größer ausgeführt. Dadurch entstehen Bohrungsüberschneidungen, welche während des Betriebs zu hohen Spannungen im Bauteil führen. Solche Bohrungsüberschneidungen sollten daher möglichst vermieden werden. Anders als bei Hochdruckkraftstoffverteilerleisten für Dieselmotoren mit Drücken bis zu 1600 bar wie beispielsweise in der DE 100 20 506 A1 oder der DE 197 44 762 A1 offenbart, bietet die Rohrwand bei Hochdruckkraftstoffverteilerleisten für Benzinmotoren wegen der geringen Wanddicke nicht genügend Anlagefläche für einen Dichtsitz, zugleich lassen sich Anschlussstücke nicht aus der Rohrwand ausformen. Aus diesem Grund werden auf das Kraftstoffverteilerrohr im Bereich einer Durchgangsbohrung in der Regel zunächst auf die Rohrwand angepasste Anschlussstücke mit einer Zugangsbohrung aufgesetzt, mit denen dann wiederum weitere Anschlussbauteile wie ein Einspritzventil verbunden werden können. Dabei bildet das Anschlussstück im Verbindungsbereich mit dem Kraftstoffverteilerrohr zumindest abschnittsweise den Außendurchmesser des Kraftstoffverteiler- rohres ab. Es ist also im Verbindungsbereich in der Art eines Kreissegmentes oder rinnenartig ausgeformt.
Ein gängiges Fügeverfahren besteht darin, das dünnwandige Kraftstoffverteilerrohr und das auf dessen Außenwand angepasste Anschlussstück miteinander zu ver- schweißen oder zu löten. Dabei gestaltet es sich schwierig, die Durchgangsbohrung in dem Rohr und die Zugangsbohrung im Anschlussstück passgenau übereinander zu positionieren. Auch wenn beide Teile vor dem eigentlichen Fügeprozess zunächst mittels eines dünnen Stabs positioniert und durch beispielsweise Punktschweißen aneinander geheftet werden, sind die Fertigungstoleranzen in einer Massenfertigung nur schwer einzuhalten, was dazu führt, dass zumindest einige der fertigen Kraftstoffverteilerleisten die geforderte Lebensdauer nicht erreichen oder nicht strömungsmitteldicht sind. Problematisch ist dabei insbesondere, dass die Positionierung der Bauteile zueinander nur von außen über unterschiedliche Schweißverfahren möglich ist. Werden beide Bauteile anschließend miteinander verlötet, unterbrechen die Schweißstellen den Verlauf des Lotes und reduzieren geringfügig die Lotfläche. Zudem wird das Lot von außen an die Bauteile gebracht, daher kann nicht überprüft werden, ob die Fügeflächen vollflächig verlötet worden sind.

Aus der DE 101 36 050 A1 ist eine Kraftstoffverteilerleiste bekannt, bei der die Verbindung zwischen einem Rohr und einem Einspritzventil durch Laserschweißen oder durch Bördelung erfolgt.

Aus der JP 2003-120470 A ist eine geteilte Kraftstoffversorgungsleitung bekannt, bei der zueinandergekehrten Rohrenden derselben mittels einer eingepressten Hülse kraftstoffdicht verbunden sind. Die Hülse liegt dabei umfangsseitig dicht an den Innenwandungen der Rohrenden an.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine dünnwandige Kraftstoffverteilerleiste für den Hochdruckbereich von Benzinmotoren so weiterzuentwickeln, dass sie einfacher und prozesssicherer herstellbar ist und den Betriebsanforderungen besser gerecht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung ist zur genauen Positionierung des Anschlussstückes im Fügeprozess eine Hülse mit einem axialen Durchlass vorgesehen, die in die Durchgangsbohrung im Kraftstoffverteilerrohr und in die Zugangsbohrung im Anschlussstück eingepresst ist. Dabei muss lediglich der Durchmesser der jeweiligen Bohrung auf den Außendurchmesser der Hülse er weitert werden. Die Hülse dient als Positionierhilfe. Sie kann einfach von außen in das Anschlussstück und anschließend in das Kraftstoffverteilerrohr oder umgekehrt eingepresst werden, wobei die dabei durch die Hülse entstehende geringfügige Verkleinerung der Fügefläche entweder über das Anschlussstück entsprechend ausgeglichen oder als unerheblich in Kauf genommen werden kann. Ein zusätzliches Fügeverfahren zum Positionieren der Bauteile wie beispielsweise das Punktschweißen vor dem eigentlichen Fügeprozess kann entfallen, der Einpressvorgang ist ausreichend. Die Positionierung über die Hülse lässt sich auch in der Massenfertigung mit gleichbleibenden Toleranzen aus- führen. Da die Hülse an der Fügestelle verbleibt, ist ausgeschlossen, dass Kraftstoff die Fügeflächen und damit beispielsweise ein Lot, das gegenüber dem Edelstahl weniger kraftstoffbeständig ist, berührt. Durch einen in einem am Anschlussstück umfangsseitig der Hülse vorgesehenen erfindungsgemäßen Spalt kann ein Lotring direkt an der Fügefläche integriert werden. Das Lot kann schon vor dem Einpressen der Hülse in die Durchgangsbohrung am Kraftstoffverteilerrohr in den Spalt eingelegt werden. Nach dem Einpressen der Hülse in das Kraftstoffverteilerrohr ist die benötigte Lotmenge bereits an der Fügestelle vorhanden, das Lot muss nicht mehr wie bisher nach dem Punktschweißen von außen aufgebracht werden. Wird die Kraftstoffverfeilerleiste anschließend beispielsweise in einem Lötofen erwärmt, ist eine 100-prozentige Verlötung des Kraftstoffverteilerrohres mit dem Anschlussstück sichergestellt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Einpresshülse um die Funktion einer Drossel erweitert werden. Je nach Anforderungen des Herstellers sollen innerhalb des Kraftstoffverteilersystems Druckspitzen abgefangen werden. Dies erreicht man beispielsweise über eine Drossel, das heißt das sich der Durchmesser einer Kraftstoffleitung verengt, wodurch eine geringere Menge Kraftstoff pro Zeiteinheit die Kraftstoffleitung passieren kann, die Kraftstoffmenge also gedrosselt wird. Wenn folglich der axiale Durchlass der Hülse einen kleineren Durchmesser als die Zugangsbohrung im Anschlussstück auf weist, übernimmt die Einpresshülse nicht nur die Funktion einer Positionierhilfe, sondern auch die Funktion einer Drossel. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass als Anschlussstück ein Standardbauteil eingesetzt werden kann, das je nach Anforderung des jeweiligen Herstellers durch Einsatz unterschiedlicher Hülsen um die gewünschte Drosselfunktion in der vorgegebenen Stärke erweitert werden kann.

Alternativ können die Anschlussbauteile im Verbindungsbereich mit der Kraftstoffverteilerleiste bereits die Form der Anschlussstücke aufweisen, also im Bereich der Zugangsbohrung auf den Außendurchmesser der Hülse erweitert und im Anschlussbereich auf die Außenwand des Kraftstoffverteilerrohres rinnenartig angepasst sein. Dann entfällt das separate Anschlussstück, es ist sozusagen einteilig am Anschlussbauteil ausgeformt. Auch ein größeres Anschlussbauteil kann so mittels der erfindungsgemäßen Hülse genau positioniert und sicher gefügt werden.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
1 einen Detailausschnitt einer Kraftstoffverteilerleiste 1 aus dem Stand der Technik,
2 ein erfindungsgemäßes Anschlussstück 7 von außen,
3 das Anschlussstück 7 im Schnitt,
4 eine erfindungsgemäße Hülse 12 im Schnitt,
5 eine weitere erfindungsgemäße Hülse 12' im Schnitt,
6 eine erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste 15 mit dem Anschlussstück 7 im Schnitt und
7 eine erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste 16 mit einem Anschlussbauteil 17 im Schnitt.
1 stellt den Stand der Technik dar. 1 zeigt einen Detailschnitt einer Kraftstoffverteilerleiste 1 im Anbindungsbereich des Kraftstoffverteilerrohres 2 mit einem Anschlussbauteil 3. Das Anschlussbauteil 3 ist im Fügebereich mit dem Rohr 2 auf die Form der Außenwand des Rohres 2 angepasst. Im Anschlussbauteil 3 ist eine Zugangsbohrung 4 vorgesehen, die mit einer Durchgangsbohrung 5 in der Wand des Rohres 2 fluidleitend verbunden ist. Beide Bohrungen treffen in einem Winkel aufeinander. Eine Positionierhilfe ist nicht vorhanden. Um einen Mindestdurchmesser für das Strömungsmittel zu gewährleisten, ist die Durchgangsbohrung 5 etwas größer ausgeführt als die Zugangsbohrung 4. Dadurch kommt es an der Stelle 6 zu Bohrungsüberschneidungen, was zu kritischen Spannungen in der Kraftstoffverteilerleiste 1 führen kann.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Anschlussstück 7. Das Anschlussstück 7 verfügt über eine Zugangsbohrung 8, die das Anschlussstück 7 über seine gesamte Länge durchläuft. Auf einer Seite ist das Anschlussstück 7 über eine rinnenartige Form 9 an die Außenwand eines nicht dargestellten Kraftstoffverteilerrohres angepasst. Auf der anderen Seite kann das Anschlussstück 7 über den Anschlussstutzen 10 mit weiteren Anschlussbauteilen verbunden werden.
In der Schnittdarstellung des Anschlussstückes 7 in 3 ist zu erkennen, dass die Zugangsbohrung 8 im Bereich 10 auf den Außendurchmesser einer nicht dargestellten erfindungsgemäßen Einpresshülse erweitert wurde. Deutlich ist zu sehen, dass der untere Bereich 9 des Anschlussstückes 7 mit seiner Bogenform zum Befestigen an einem Kraftstoffverteilerrohr konfiguriert ist. Im Bereich 11 des Anschlussstückes 7 ist der Durchmesser der Zugangsbohrung 8 nochmals erweitert worden. Nach einem Einpressen einer erfindungsgemäßen Hülse, die den Durchmesser des Bereichs 10 der Zugangsbohrung 8 aufweist, verbleibt zwischen der Hülse und dem Bereich 9 des Anschlussstückes 7 an der Stelle 11 ein umlaufender Spalt. In diesen Spalt kann ein Lotring eingelegt werden.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Hülse 12 im Schnitt. Die Hülse 12 umschließt einen axialen Durchlass 13. Der Durchlass 13 kann den gleichen oder einen kleineren Durchmesser haben als der Durchmesser der Zugangsbohrung 8 im Anschlussstück 7. Die Hülse 12 wird in den erweiterten Bereich 10 des Anschlussstückes 7 eingepresst. Sind der Durchmesser des axialen Durchlasses 13 und der Durchmesser der Zugangsbohrung 8 gleich groß, übernimmt die. Hülse 13 in erster Linie die Funktion einer Positionierhilfe. Ist der Durchmesser des axialen Durchlasses 13 kleiner als der Durchmesser der Zugangsbohrung 8, so übernimmt die Hülse 12 auch die Funktion einer Drossel.
5 verdeutlicht, dass die Hülse 12' auch über einen im Verhältnis zur Hülse 12 aus 4 breiteren Durchlass 14 verfügen kann. Folglich kann mit den erfindungsgemäßen Hülsen 12, 12' ein standardisiertes Anschlussstück 7 von Fall zu Fall je nach den Kundenanforderungen um die Funktion einer Drossel in verschiedenen Stärken variiert werden.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Kraftstoffverteilerleiste 15 im Schnitt. An das Rohr 2 ist das Anschlussstück 7 gefügt. In die Durchgangsbohrung 5 in der Wand des Rohres 2 und in das Anschlussstück 7 ist die Hülse 12' eingepresst. Der axiale Durchlass 14 der Hülse 12' verbindet die Zugangsbohrung 8 über die Durchgangsbohrung 5 mit dem Rohr 2. Zwischen der Hülse 12', dem Anschlussstück 7 und dem Rohr 2 ist ein Lotring 110 eingebracht, der im Lötprozess aufschmilzt und alle drei Teile 2, 7, 12' fest miteinander verbindet.
7 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilerleiste 16. Das Rohr 2 ist anstatt mit dem Anschlussstück 7 mit einem Anschlussbauteil 17 verbunden. Das Anschlussbauteil 17 besteht aus einer Tasse 18 mit einem Injektor 19. Ein separates Anschlussstück 7 ist nicht vorhanden. Stattdessen ist die Tasse 18 im Verbindungsbereich mit dem Rohr 2 der Rohrwand angepasst rinnenartig ausgebildet und direkt auf das Kraftstoffverteilerrohr 2 aufgesetzt. In der Tasse 18 befindet sich eine Zugangsbohrung 20, die den Injektor 19 mit dem Rohr 2 fluidleitend verbindet. Die Zugangsbohrung 20 ist an der Verbindungsstelle der Tasse 18 mit dem Rohr 2 auf den Außendurchmesser der Hülse 12 erweitert. Die Hülse 12 ist dementsprechend in die Zugangsbohrung 20 des Injektors 19 und in die Durchgangsbohrung 5 im Kraftstoffverteilerrohr 2 eingepresst. Das Anschlussbauteil 17 lässt sich mit dem Rohr 2 passgenau positionieren und sicher fügen. Folglich kann das Anschlussstück 7 auch durch ein komplexeres Anschlussbauteil 17 ersetzt werden.

Claims

Kraftstoffverteilerleiste für Benzinmotoren mit einem dünnwandigen Rohr (2) mit mindestens einer Durchgangsbohrung (5) in der Rohrwand, wobei das Rohr (2) umfangsseitig mit mindestens einem der Rohrwand angepassten Anschlussstück (7) mit einer Zugangsbohrung (8) derart fluidleitend verbunden ist, dass die Durchgangs- bohrung (5) und die Zugangsbohrung (8) passgenau aufeinandertreffen, dadurch gekennzeichnet, dass zur genauen Positionierung des Rohres (2) und des Anschlussstückes (7) im Fügeprozess eine Hülse (12, 12') mit einem axialen Durchlass (13, 14) in die Durchgangsbohrung (5) im Rohr (2) und die auf den Außendurchmesser der Hülse (12, 12') erweiterte Zugangsbohrung (8) im Anschlussstück (7) eingepresst ist, wobei am Anschlussstück (7) umfangsseitig der Hülse (12, 12') ein Spalt (11) vorgesehen ist, in den ein Lotring (110) eingelegt ist, so dass das Rohr (2) mit dem Anschlussstück (7) durch Löten verbunden ist.
Kraftstoffverteilerleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Durchlass (13, 14) der Hülse (12, 12') einen kleineren Durchmesser aufweist als die Zugangsbohrung (8) im Anschlussstück (7).
Kraftstoffverteilerleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (7) einteilig an einem Anschlussbauteil (17) ausgeformt ist.