DE19843915A1

DE19843915A1 - Component connection for high pressure conduction

Info

Publication number: DE19843915A1
Application number: DE1998143915
Authority: DE
Inventors: Guenter Lewentz; Wilhelm Frank; Hakan Yalcin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: DE19843915C2

Abstract

The connection includes a hollow body (10), which is mounted with a first section to a first component (11) in a positive or non-positive manner. The hollow body is connected with a second section (12) to a second component in a positive or non-positive manner. The hollow body is under a predetermined tensile stress. The connection connects the first component with a first high-pressure conduction (13) and the second component with a second high-pressure conduction (14). Preferably, the first and the second section of the hollow body are connection to the first and to the second component via a weld joint or a square-edge joint.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung zum festen Verbinden eines ersten Bauteils mit einer ersten Hochdruckleitung und eines zweiten Bauteils mit einer zweiten Hochdruckleitung, wobei zwischen der ersten Hochdruckleitung im ersten Bauteil und der zweiten Hochdruckleitung im zweiten Bauteil ein hochdichter Übergang hergestellt ist und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilverbindung.The invention relates to a component connection for fixed Connect a first component to a first High pressure line and a second component with a second High pressure line, being between the first high pressure line in the first component and the second high-pressure line in the second Component a high-density transition is made and a Process for producing such a component connection.

Diese Bauteilverbindungen treten beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik bei Hochdruckeinspritzventilen auf, die mit Kraftstoffdrücken bis ca. 1600 bar in die Zylinder eines Motors einspritzen. Die Hochdruckeinspritzventile weisen im allgemeinen einen aus mehreren Teilen bestehenden Düsenhalter mit einer Hochdruckleitung auf, über die der Kraftstoff zu einer in einen Zylinder hinein reichende Einspritzdüse geführt wird. Der Übergang zwischen den einzelnen Bauteilen des Hochdruckeinspritzventils wird dabei üblicherweise durch Schraubverbindungen hergestellt, wobei, um einen hochdichten Übergang zwischen den Hochdruckleitungen in den einzelnen Bauteilen zu erhalten, eine ausreichende Flächenpressung zwischen den Bauteilen über eine definierte Verspannung der Schraubverbindung erzeugt werden muß.These component connections occur, for example, in the Automotive technology in high pressure injectors, the with fuel pressures up to approx. 1600 bar into the cylinders Inject the engine. The high pressure injectors have generally a multi-part nozzle holder with a high-pressure line through which the fuel to an injection nozzle reaching into a cylinder to be led. The transition between the individual components the high pressure injector is usually by Screw connections are made, whereby to a high density Transition between the high pressure lines in the individual To obtain components, a sufficient surface pressure between the components via a defined tensioning of the Screw connection must be generated.

Bei der Montage des Hochdruckeinspritzventils muß deshalb darauf geachtet werden, daß die Bauteile mit einem ausreichenden Anziehdrehmoment gegeneinander verschraubt werden. Die sich beim Anziehen der Schraubverbindung einstellende Vorspannkraft wird bei einem vorgegebenen Anziehdrehmoment aber wesentlich von der Reibung zwischen den Gewinden bestimmt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen bei der Gewindefertigung und dem jeweiligen Schmierzustand ergibt sich somit eine große Streuung der Vorspannkraft und damit der Flächenpressung, was zu einer unzureichenden Abdichtung des Hochdruckübergangs oder zu einer Überlastung der Bauteile führen kann. Es ist deshalb auch bei einem automatischen Anziehverfahren oft notwendig, die Schraubverbindung manuell nachzuziehen. Darüber hinaus kann ein Setzen in dem Gewinde auftreten, wodurch bei zu großer Steifigkeit einer Spannmutter die Vorspannkraft so weit verloren geht, daß keine ausreichende Flächenpressung und damit Hochdruckdichtung erreicht wird. Weiterhin ist bei einer Schraubverbindung, mit der ein Hochdruckübergang hergestellt werden soll, grundsätzlich eine hochpräzise und deshalb aufwendige Gewindefertigung notwendig.When installing the high pressure injector therefore care should be taken that the components with a sufficient tightening torque screwed against each other become. The when tightening the screw connection setting preload is given at a predetermined Tightening torque but significantly from the friction between the Thread determined. Due to manufacturing tolerances at Thread production and the respective lubrication state results thus a large spread of the preload and thus surface pressure, resulting in inadequate sealing the high pressure transition or overloading the components can lead. It is therefore also an automatic Tightening procedures often necessary, the screw connection manually to follow suit. In addition, a set in the thread occur, which, if the stiffness is too great The preload force is lost so far that insufficient surface pressure and thus High pressure seal is achieved. Furthermore, one Screw connection with which a high-pressure transition is made should be fundamentally a highly precise and therefore elaborate thread production necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bauteilverbindung für einen Hochdruckübergang, insbesondere in Einspritzventilen, bereitzustellen, die sich durch eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie eine zuverlässige Vorspannung zwischen den einzelnen Bauteilen zur Erzeugung einer ausreichenden Flächenpressung auszeichnet, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilverbindung.The object of the present invention is a Component connection for a high pressure transition, in particular in injection valves, which are characterized by a simple and inexpensive manufacture as well as reliable Preload between the individual components for generation a sufficient surface pressure, and a Process for producing such a component connection.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Gemäß der Erfindung wird die Verbindung zwischen den Bauteilen mit einem Hochdruckübergang mittels eines Hohlkörpers hergestellt, der mit einem ersten Abschnitt form- und/oder kraftschlüssig an ein erstes Bauteil und mit einem zweiten Abschnitt form- und/oder kraftschlüssig an ein zweites Bauteil angebracht ist, wobei der Hohlkörper unter einer vorbestimmten Zugspannung steht. Zur Herstellung einer solchen Zugspannung wird der Hohlkörper erst mit dem einen Bauteil verbunden, dann mit der Zugspannung belegt und anschließend mit dem zweiten Bauteil verbunden.This object is achieved by the features of claims 1 and 4 solved. According to the invention, the connection between the components with a high pressure transition of a hollow body made with a first section positively and / or non-positively to a first component and with a second section in a positive and / or non-positive manner second component is attached, the hollow body under is a predetermined tension. To make one Such tensile stress becomes the hollow body only with one Component connected, then covered with the tensile stress and then connected to the second component.

Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung läßt sich einfach fertigen, da keine aufwendigen Gewinde erforderlich sind. Weiterhin wird über die Einstellung der Zugbelastung auf den Hohlkörper die Vorspannung zwischen den Bauteilen genau festgelegt, so daß eine zuverlässige Abdichtung des Hochdruckübergangs ermöglicht wird.The component connection according to the invention is simple manufacture, since no complex threads are required. Furthermore, the adjustment of the tensile load on the Hollow body the preload between the components exactly set so that a reliable seal of the High pressure transition is made possible.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 schematisch ein Einspritzventil mit der erfindungsgemäßen Bauteilverbindung; Fig. 1 shows schematically an injection valve with the inventive compound component;

Fig. 2 eine erste Montagevorrichtung zum Herstellen der erfindungsgemäßen Bauteilverbindung; und Fig. 2 is a first mounting device for manufacturing of the component compound of the invention; and

Fig. 3 eine zweite Montagevorrichtung zum Herstellen der erfindungsgemäßen Bauteilverbindung. Fig. 3 shows a second assembly device for producing the component connection according to the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftstoffeinspritzventil, bei der die erfindungsgemäße Bauteilverbindung eingesetzt wird. Das Einspritzventil setzt sich im wesentlichen aus einer Einspritzdüse 1, einem Düsenhalter 2 und einem Düsenhalterkopf 3 zusammen. Die Einspritzdüse 1 weist dabei eine Düsennadel auf, die in einer Führungsbohrung in einem Düsenkörper geführt und im Ruhezustand auf eine Dichtfläche im Düsenkörper gedrückt wird. An die Einspritzdüse wird über eine im Düsenhalter 2 vorgesehene Hochdruckzulaufbohrung 4 Kraftstoff unter hohem Druck bis 1600 bar angelegt. Die Hochdruckzulaufbohrung 4 ist weiter über eine im Düsenhalterkopf 3 ausgeführte Verbindungsbohrung 5 an einen Zulaufanschluß 6 mit Stabfilter angeschlossen, über den der unter Druck stehende Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird. Fig. 1 shows schematically a fuel injection valve in which the member compound of the invention is used. The injection valve essentially consists of an injection nozzle 1 , a nozzle holder 2 and a nozzle holder head 3 . The injection nozzle 1 has a nozzle needle which is guided in a guide bore in a nozzle body and is pressed onto a sealing surface in the nozzle body in the idle state. To the injector 4 of fuel is supplied under high pressure up to 1600 bar via an opening provided in the nozzle holder 2 high-pressure inlet bore. The high-pressure inlet bore 4 is further connected via a connection bore 5 in the nozzle holder head 3 to an inlet connection 6 with a rod filter, via which the fuel under pressure is fed to the fuel injection valve.

Der Einspritzvorgang des Kraftstoffeinspritzventils wird durch einen am Düsenhalterkopf angebrachten Aktor 7 gesteuert, der über eine sich durch den Düsenhalterkopf 3 und den Düsenhalter 2 erstreckende Druckstiftverbindung 8 mit der Düsennadel in der Einspritzdüse 1 gekoppelt ist, um durch Öffnen und Schließen der Düsennadel den über die Hochdruckzulaufbohrung 4 anstehenden Kraftstoff in eine Brennkammer einzuspritzen.The injection process of the fuel injection valve is controlled by an actuator 7 attached to the nozzle holder head, which is coupled to the nozzle needle in the injection nozzle 1 via a push pin connection 8 extending through the nozzle holder head 3 and the nozzle holder 2 , in order to open and close the nozzle needle via the high-pressure inlet bore 4 inject fuel into a combustion chamber.

Um die einzelnen Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils fest miteinander zu verbinden und insbesondere einen hochdichten Übergang zwischen dem Zulaufanschluß 6 und der Verbindungsbohrung 5 im Düsenhalterkopf 3, der Verbindungsbohrung 5 und der Hochdruckbohrung 4 im Düsenhalter und der Hochdruckbohrung 4 und der Einspritzdüse 1 herzustellen, ist um die Anliegefläche der Bauteile jeweils eine Hohlform 10 angeordnet, von der jeweils ein erster Abschnitt an dem einen Bauteil und ein zweiter Abschnitt an dem anderen Bauteil form- und/oder kraftschlüssig angebracht ist. Die Hohlform 10 wird vorzugsweise aus einem elastischen Material mit einem hohen Festigkeitskennwert, z. B. Federstahl, gefertigt: Für jeden der Abschnitte der Hohlform 10 gilt, daß die Innenbohrung vorzugsweise paßgenau an die Außenform des jeweiligen Bauteils, auf dem es angebracht ist, angepaßt ist.In order to firmly connect the individual components of the fuel injection valve to one another and in particular to produce a high-density transition between the inlet connection 6 and the connecting bore 5 in the nozzle holder head 3 , the connecting bore 5 and the high-pressure bore 4 in the nozzle holder and the high-pressure bore 4 and the injection nozzle 1 , the contact surface of the components, a hollow mold 10 is arranged, of which a first section is attached to one component and a second section to the other component in a positive and / or non-positive manner. The hollow mold 10 is preferably made of an elastic material with a high strength value, e.g. B. spring steel, manufactured: For each of the sections of the hollow mold 10 applies that the inner bore is preferably a perfect fit to the outer shape of the respective component on which it is attached.

Die Verbindung zwischen den Abschnitten der Hohlform 10 und den darin angeordneten Bauteilen wird vorzugsweise durch Schweißen hergestellt, wobei die Enden der Hohlform durch eine umlaufende Schweißnaht mit den Bauteilen verbunden sind. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, mittels einer an den jeweiligen Abschnitten der Hohlform 10 angeordneten Bördelung, die in eine entsprechend vorgefertigte Ausnehmung am Bauteil eingreift, eine form- und kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Eine solche Hohlform mit einer Bördelung 9 ist am Übergang zwischen Düsenhalter 2 und Einspritzdüse 1 dargestellt.The connection between the sections of the hollow mold 10 and the components arranged therein is preferably produced by welding, the ends of the hollow mold being connected to the components by a circumferential weld seam. Alternatively, however, there is also the possibility of producing a positive and non-positive connection by means of a flange arranged on the respective sections of the hollow mold 10 , which engages in a correspondingly prefabricated recess on the component. Such a hollow shape with a flange 9 is shown at the transition between nozzle holder 2 and injection nozzle 1 .

Die in Fig. 1 gezeigten Bauteilverbindungen sind weiterhin so ausgeführt, daß die form und/oder kraftschlüssig mit den Bauteilen verbundene Hohlformen 10 mit einer vorbestimmten Zugspannung belastet sind. Diese Zugspannung ist so ausgelegt, daß die aufeinanderliegenden Flächen der einzelnen Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils, d. h. die Anliegeflächen zwischen dem Zulaufanschluß 6 und dem Düsenhalterkopf 3, dem Aktor 7 und dem Düsenhalterkopf 3, dem Düsenhalterkopf 3 und dem Düsenhalter 2 und dem Düsenhalter 2 und der Einspritzdüse 1 jeweils einer vorbestimmten Flächenpressung unterliegen, die für eine zuverlässige Abdichtung des Übergangs sorgt, so daß im Kraftstoffeinspritzventil der unter einem Druck bis 1600 bar stehende Kraftstoff, der über den Zulaufanschluß 6, die Verbindungsbohrung 5, die Hochdruckzulaufbohrung 4 der Einspritzdüse 1 zugeführt wird, nicht nach außen austreten kann. The component connections shown in Fig. 1 are further designed so that the form and / or non-positively connected to the components hollow molds 10 are loaded with a predetermined tension. This tension is designed so that the superimposed surfaces of the individual components of the fuel injector, i.e. the contact surfaces between the inlet connection 6 and the nozzle holder head 3 , the actuator 7 and the nozzle holder head 3 , the nozzle holder head 3 and the nozzle holder 2 and the nozzle holder 2 and the injection nozzle 1 each subject to a predetermined surface pressure, which ensures a reliable sealing of the transition, so that in the fuel injector the fuel, which is under a pressure of up to 1600 bar, is not supplied via the inlet connection 6 , the connecting bore 5 , the high-pressure inlet bore 4 of the injection nozzle 1 can escape to the outside.

Zur Aufbringung der Zugspannung auf die Hohlform 10 wird die Bauteilverbindung vorzugsweise so montiert, daß die Hohlform mit ihrem einen Abschnitt zuerst auf das erste Bauteil aufgesteckt und mit einer Schweißnaht, vorzugsweise durch Laserschweißen, fixiert wird. Anschließend wird das zweite Bauteil in den anderen Abschnitt der Hohlform 10 bis zum Anliegen an den ersten Bauteil aufgeschoben, dann die Hohlform 10 mit der vorbestimmten Zugspannung zur Erzeugung der Flächenpressung zwischen den beiden Bauteilen belegt und abschließend der zweite Abschnitt der Hohlform mit dem zweiten Bauteil verschweißt.To apply the tensile stress to the hollow mold 10 , the component connection is preferably mounted in such a way that the hollow mold with its one section is first plugged onto the first component and fixed with a weld seam, preferably by laser welding. Then the second component is pushed into the other section of the hollow mold 10 until it abuts the first component, then the hollow mold 10 is loaded with the predetermined tensile stress to generate the surface pressure between the two components and finally the second section of the hollow mold is welded to the second component .

Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung zeichnet sich durch eine einfache Herstellung aus, da nur eine leicht zu fertigende Hohlform notwendig ist. Weiterhin läßt sich die Bauteilverbindung auch automatisch montieren, da nur einfache Aufsteck- und Schweißvorgänge auszuführen sind. Da sich die Zugspannung auf die Hohlform 10 in einfacher Weise genau einstellen läßt, wird darüber hinaus für eine zuverlässige Abdichtung der Anliegeflächen zwischen den einzelnen Bauteilen gesorgt, wie sie insbesondere bei einem Hochdruckübergang notwendig ist.The component connection according to the invention is characterized by simple manufacture, since only a hollow mold that is easy to manufacture is necessary. Furthermore, the component connection can also be assembled automatically, since only simple plug-on and welding processes are to be carried out. Since the tensile stress on the hollow mold 10 can be precisely adjusted in a simple manner, a reliable sealing of the contact surfaces between the individual components is also ensured, as is necessary in particular in the case of a high-pressure transition.

Fig. 2 und 3 zeigen jeweils schematisch eine Montageanordnung, mit der sich zwei Bauteile 11, 12, die jeweils eine Hochdruckleitung 13, 14 enthalten, hochdicht verbinden lassen. Hierzu wird in einem ersten Schritt die Hohlform 100 auf das erste Bauteil 11 mit einem ersten Abschnitt aufgeschoben und an ihrem unteren Ende mit diesem Bauteil über eine umlaufende Schweißnaht verbunden. Das Bauteil 11 mit der angeschweißten Hohlform 100 wird dann bei der in Fig. 2 gezeigten Montagevorrichtung in einen sackförmig geschlossenen Behälter 20 eingeführt, bis eine am oberen Ende der Hohlform 100 sich radial nach außen erstreckende Auflagekante 110 in einem Auflagebereich 21 des Behälters 20 zu liegen kommt. Die Innenform des Behälters 20 ist dabei vorzugsweise paßgenau an die Außenform der Hohlform 100 angepaßt. Anschließend wird dann das zweite Bauteil 12 in die Hohlform 100 eingeschoben, bis es auf dem ersten Bauteil aufliegt. Eine präzise Lagefixierung der beiden Bauteile wird dabei durch vorzugsweise zwei Fixierstifte 15 erreicht, wobei die Fixierstifte am ersten Bauteil 11 angebracht sind und sich in entsprechende Öffnungen 16 am zweiten Bauteil 16 erstrecken. Dann wird das zweite Bauteil 12 mit einem Stempel 22 einer Montageeinrichtung 23 mit einer vordefinierten Kraft auf das erste Bauteil 11 gedrückt, wodurch sich die auf dem sackförmigen Behälter 20 durch die Auflagekante 110 im Auflagebereich 21 festgehaltene Hohlform 100 elastisch verlängert und so mit einer der Druckkraft entsprechenden Zugspannung belegt wird. In diesem Zustand wird das obere Ende der Hohlform 100 mit dem zweiten Bauteil 12 kraft- und/oder formschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt, so daß die beiden Bauteile über die Hohlform 100 mit einer festgelegten Vorspannung aufeinander fixiert sind. Fig. 2 and 3 each schematically show a mounting arrangement, with the two components 11, 12, have each a high pressure pipe 13, contain 14, high density interconnect. For this purpose, in a first step, the hollow mold 100 is pushed onto the first component 11 with a first section and connected at its lower end to this component via a circumferential weld seam. The component 11 with the welded-on hollow mold 100 is then inserted into a bag-shaped closed container 20 in the assembly device shown in FIG. 2 until a support edge 110 which extends radially outward at the upper end of the hollow mold 100 lies in a support region 21 of the container 20 is coming. The inner shape of the container 20 is preferably matched to the outer shape of the hollow mold 100 . Then the second component 12 is then inserted into the hollow mold 100 until it rests on the first component. A precise fixing of the position of the two components is achieved by preferably two fixing pins 15 , the fixing pins being attached to the first component 11 and extending into corresponding openings 16 on the second component 16 . Then the second component 12 is pressed with a stamp 22 of an assembly device 23 with a predefined force onto the first component 11 , as a result of which the hollow mold 100 held on the sack-shaped container 20 by the support edge 110 in the support region 21 is elastically extended and thus with one of the compressive forces corresponding tensile stress is occupied. In this state, the upper end of the hollow mold 100 is connected to the second component 12 in a non-positive and / or positive manner, preferably welded, so that the two components are fixed to one another via the hollow mold 100 with a predetermined prestress.

Abschließend kann dann noch die überstehende Auflagekante 110 von der Hohlform entfernt werden.Finally, the protruding contact edge 110 can then be removed from the hollow mold.

Fig. 3 zeigt eine zweite Variante der Montageanordnung. Fig. 3 shows a second variant of the mounting arrangement.

Im Gegensatz zu der Anordnung in Fig. 2 wird hier nicht das Bauteil mit einer Druckkraft belegt, sondern die Hohlform 100 mittels des Behälters 20, des Stempels 22 und der Montageeinrichtung 23 unmittelbar gedehnt, so daß sich die vorbestimmte Zugspannung auf die Hohlform 100 einstellt.In contrast to the arrangement in FIG. 2, the component is not subjected to a compressive force here, but rather the hollow mold 100 is stretched directly by means of the container 20 , the stamp 22 and the mounting device 23 , so that the predetermined tensile stress is set on the hollow mold 100 .

Claims

1. Component connection for firmly connecting a first component ( 11 ) to a first high-pressure line ( 13 ) and a second component ( 12 ) to a second high-pressure line ( 14 ), with a between the first high-pressure line in the first component and the second high-pressure line in the second component High-density transition is produced, comprising a hollow body ( 10 ; 100 ), which is attached to the first component with a first section in a positive and / or non-positive manner and with a second section in a positive and / or non-positive manner on the second component, the hollow body is under a predetermined tension.

2. Component connection according to claim 1, wherein the first and the second section of the hollow body ( 10 , 100 ) the first and the second component ( 11 , 12 ) are each connected via a welded connection and / or a flange.

3. Component connection according to claim 1 or 2, wherein the shape of the inner bore of the first and the second section of the hollow body ( 10 ; 100 ) to the outer shape of the first and the second component ( 11 , 12 ) are adapted.

4. Component connection according to one of claims 1 to 3, wherein on at least one of the components ( 11 ) fixing pins ( 15 ) and on the other component ( 16 ) corresponding openings ( 16 ) for receiving the fixing pin of a position fixing of the components ( 11 , 12 ) are provided are.

5. A method for producing a component connection between a first component with a first high-pressure line and a second component with a second high-pressure line, a high-density transition being produced between the first high-pressure line in the first component and the second high-pressure line in the second component, with the method steps:
Introducing an end section of the first component into a first section of the hollow body;
Producing a non-positive and / or positive connection of the first section of the hollow body to the end section of the first component;
Introducing the end section of the second component into the second section of the hollow body;
Covering the hollow body with a predetermined tensile stress; and
Establishing a non-positive and / or positive connection of the second section of the hollow body with the end section of the second component.

6. The method according to claim 5, wherein to prove the Hollow body with a predetermined tension Hollow body held in place and the second Component with a predetermined force that the predetermined Tension corresponds to, pressed onto the first component becomes.

7. The method according to claim 5, wherein to prove the Hollow body with the predetermined tension the first Component held in place and the hollow body its free end with a force that of the predetermined Tensile stress corresponds to, is stretched.