DE69207042T2 - Verbindung für Hochdruckleitungen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung für Hochdruckfluid.
- In einem herkömmlichen zugdieselmotor wird zum Beispiel Treibstoff unter einem hohen Druck von mehr als 100 MPa, der von der Kraftstoffzufuhrpumpe ausgestoßen wurde, über eine Verbindungsleitung, die mit der Hauptleitung verbunden ist, in die Hauptleitung geführt, und der unter Hochdruck stehende Kraftstoff, der in die Hauptleitung geführt wurde, wird über entsprechende Verbindungsleitungen, die mit der Hauptleitung verbunden sind, zu den Kraftstoffeinspritzern verteilt. In diesem Fall kann allgemein gesagt werden, daß die Verbindungsleitungen nicht direkt mit der Hauptleitung verschweißt werden können, und somit wird jede Verbindungsleitung normalerweise über eine Kupplung mit der Hauptleitung verbunden.
- In einer bekannten Kupplung zum Verbinden einer Verbindungsleitung mit der Hauptleitung wird das Kupplungsbauteil auf die Hauptleitung aufgesetzt und anschließend darauf festgeschweißt, und auf der Außenseite der Hauptleitung wird eine Nut, die mit der Hochdruckkraftstoff-Durchflußpassage in der Hauptleitung verbunden ist und zur Außenseite der Hauptleitung hin auseinandergeht, ausgebildet. Der Endabschnitt der Verbindungsleitung wird gegen die Nut gepreßt, indem die Verbindungsleitung auf die Hauptleitung gedrückt wird, indem eine Schraubenmutter angezogen wird, die auf das Kupplungsbauteil aufgeschraubt ist (siehe japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 64-4994 und 64-4995, oder DE-A-3817413).
- Beim Zusammenmontieren der Verbindungsleitungen, wenn ein Ende der Verbindungsleitungen mit der Kraftstoffpumpe oder dem Kraftstoffeinspritzer verbunden wird, wird im allgemeinen das andere Ende der Verbindungsleitung normalerweise nicht zur Achse der Nut, die auf der Hauptleitung ausgebildet ist, ausgerichtet, das heißt, daß das andere Ende der Verbindungsleitung normalerweise relativ zur Achse der Nut geneigt ist. Dennoch kann dort, wo die Verbindungsleitung eine hohe Flexibilität hat, sogar wenn das andere Ende der Verbindungsleitung, das heißt der Endabschnitt der Verbindungsleitung, nicht vollständig mit der Achse der Nut wie vorstehend erwähnt ausgerichtet wird und das Kupplungsbauteil mit der Hauptleitung verschweißt wird, die Verbindungsleitung deformiert werden, so daß der Endabschnitt der Verbindungsleitung zur Achse der Nut ausgerichtet wird, wenn der Endabschnitt der Verbindungsleitung mittels der Schraubenmutter gegen die Hauptleitung gedrängt wird. In diesem Fall tauchen dementsprechend keine ernsthaften Probleme auf.
- Wo jedoch ein Kraftstoff unter hohem Druck in die Verbindungsleitung fließen muß, ist es notwendig, die Dicke der Wand der Verbindungsleitung beträchtlich zu erhöhen, und folglich wird die Flexibilität der Verbindungsleitung extrem niedrig. In diesem Fall, wenn der Endabschnitt der Verbindungsleitung mit Gewalt an der Achse der Nut ausgerichtet wird, indem der Endabschnitt der Verbindungsleitung durch die Schraubenmutter gegen die Hauptleitung gedrängt wird, wird dementsprechend eine übermäßige Belastung in der Verbindungsleitung und in dem Abschnitt des Kupplungsbauteils, das mit der Hauptleitung verschweißt ist, erzeugt, und folglich entsteht ein Problem, indem die Verbindungsleitung und der verschweißte Abschnitt des Kupplungsbauteils beschädigt werden.
- Aus dem Dokument DE-A-3821827 ist eine Kupplungsvorrichtung zwischen einer Verbindungsleitung und einer Hauptleitung, die einen Fluiddurchlaß darin hat, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, die ein Kupplungsbauteil aufweist, das eine Bohrung hat sowie eine Befestigungsvorrichtung, die auf dem Kupplungsbauteil zum Anpressen einer Endfläche der Verbindungsleitung gegen eine Nut, die in der äußeren Umfangswand der Hauptleitung ausgebildet ist und mit dem Fluiddurchlaß verbunden ist, befestigt ist, um dadurch die Verbindungsleitung mit dem Fluiddurchlaß zu verbinden.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung zu schaffen, bei der keine übermäßige Belastung in der Verbindungsleitung oder dem Kupplungsbauteil erzeugt wird.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen, die die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist.
- Weitere vorteilhafte Verbesserungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die vorliegende Erfindung kann anhand der unten aufgeführten Beschreibung von bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, zusammen mit den dazugehörigen Zeichnungen besser und vollständiger verstanden werden.
- In den Zeichnungen ist:
- Fig. 1 eine Draufsicht der Hauptleitung, der Verbindungsleitung und der Kupplung, teilweise im Querschnitt;
- Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. 1;
- Fig. 3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-IV aus Fig. 1;
- Fig. 4 eine Draufsicht eines Abschnittes der Hauptleitung;
- Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnittes aus Fig. 3;
- Fig. 6 eine Querschnittansicht entlang der Linie VI-VI aus Fig. 1;
- Fig. 7 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnittes aus Fig. 6; und
- Fig. 8 eine Querschnittseitenansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
- Die Fig. 1 bis 8 erläutern die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Kraftstoffzufuhrsystem eines Dieselmotors.
- Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hauptleitung zum Transportieren eines Hochdruckfluids, 2 einen Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß, der in der Hauptleitung 1 ausgebildet ist, 3 eine Verbindungsleitung, die mittels einer Kupplung 4 mit der Hauptleitung 1 verbunden ist, 5 ein Sicherheitsventil, das mit der Hauptleitung 1 durch eine Kupplung 6 verbunden ist, und 7 bezeichnet einen Drucksensor, der mit der Hauptleitung 1 über eine Kupplung 8 verbunden ist. Die gegenüberliegenden Enden des Hockdruck-Kraftstoffdurchlasses 2 sind durch Blindstopfen (nicht gezeigt) verschlossen.
- Die Verbindungsleitung 3 ist mit einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) verbunden, und Kraftstoff, der unter einem hohen Druck von mehr als 100 MPa steht, der von der Kraftstoffpumpe ausgestoßen wird, wird über die Verbindungsleitung 3 in den Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 geführt. Eine Vielzahl an Verbindungsleitungen (in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt), die mit den entsprechenden Kraftstoffeinspritzern (nicht gezeigt) verbunden sind und die dieselbe Konstruktion wie die der Verbindungsleitung 3 haben, sind über entsprechende Kupplungen (nicht gezeigt), die dieselbe Konstruktion wie die der Kupplung 4 haben, mit der Hauptleitung 1 verbunden, und unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird über diese Verbindungsleitungen aus dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 in die Kraftstoffeinspritzer geleitet. Das Sicherheitsventil 5 ist vorgesehen, um es dem Kraftstoff zu erlauben von dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 nach außen zu entweichen, wenn der Druck des Kraftstoffes in dem Hochdruck- Kraftstoffdurchlaß 2 höher wird als ein vorbestimmter Druck, und der Drucksensor 7 ist vorgesehen, um den Druck des Kraftstoffes in dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 zu erfassen.
- Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 3, 4 und 5 ein Verfahren zum Verbinden der Verbindungsleitung 3 mit der Hauptleitung 1 erläutert.
- Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, weist die Kupplung 4 ein Kupplungsbauteil 9 und eine Schraubenmutter 10 auf. Ein Abschnitt der Außenumfangswand der Hauptleitung 1, auf dem das Kupplungsbauteil montiert wird, ist nach außen erweitert; dieser erweiterte Abschnitt 11 hat über seine gesamte Länge denselben Durchmesser. Ein Vorsprung 12, der einen bogenförmigen Querschnitt hat und der sich in der Umfangsrichtung der zylindrischen Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 11 erstreckt, ist über seinen gesamten Umfang auf der zylindrischen Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 11 ausgebildet. Das Kupplungsbauteil 9 hat eine Bohrung 13, die einen Innendurchmesser hat, der fast der gleiche ist wie der Außendurchmesser des Vorsprungs 12, und die Bohrung 13 des Kupplungsbauteils 9 ist drehbar auf dem Vorsprung 12 aufgesetzt.
- Desweiteren ist eine Gewindebohrung 14, die sich zur Bohrung 13 hin erstreckt, in dem Kupplungsbauteil 9 ausgebildet, und die Schraubenmutter 10 ist in die Gewindebohrung 14 eingeschraubt. Eine konisch geformte Nut 15, die mit dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 verbunden ist und konisch zur Gewindebohrung 14 hin auseinandergeht, ist auf der Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 11 auf der Hauptleitung 1 ausgebildet, und der umgebende Abschnitt des offenen Endes der konisch geformten Nut 15 ist als eine ringförmige flache Oberfläche ausgebildet.
- Die Endfläche 17 der Verbindungsleitung 3 hat eine sphärische Gestalt, und diese sphärisch geformte Endfläche 17 ist auf die konisch geformte Nut 15 aufgesetzt. Ein Flansch 18 ist einstückig auf der Außenumfangswand der Verbindungsleitung 3 an einer Position, die leicht nach innen von der sphärisch geformten Endfläche 17 angeordnet ist, ausgebildet. Ein Dichtungsbauteil 19 ist zwischen dem Flansch 18 und der flachen Oberfläche 16 eingesetzt, und ein Distanzstück 20 ist zwischen dem Flansch 18 und der Schraubenmutter 10 eingesetzt. Wenn die Schraubenmutter 10 in der Anzugsrichtung nach unten gedreht wird, wird die Anzugskraft über das Distanzstück 20 auf den Flansch 18 übertragen, wodurch die sphärisch geformte Endfläche 17 der Verbindungsleitung 3 gegen die konisch geformte Nut 15 gepreßt wird. Danach wird eine Klemmutter 21 in Kontakt mit der Schraubenmutter 10 angezogen, um sicherzustellen, daß die Schraubenmutter 10 nicht durch Vibration, etc. gelöst wird.
- Da die Bohrung 13 des Kupplungsbauteiles 9 drehbar auf dem Vorsprung 12 der Hauptleitung 1 aufgesetzt ist, wie vorstehend erwähnt wurde, kann das Kupplungsbauteil 9 nicht nur um die Achse der Hauptleitung 1 gedreht werden, sondern auch in alle Richtungen relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Hauptleitung 1 geneigt werden. Dementsprechend, sogar wenn der Endabschnitt der Verbindungsleitung 3 bezüglich der Achse der konisch geformten Nut 15 geneigt ist, wird der Endabschnitt der Verbindungsleitung 3 an der Hauptleitung 1 durch die Schraubenmutter 10 in einem Zustand befestigt, so daß die Verbindungsleitung 3 geneigt ist, das heißt, daß das Kupplungsbauteil 9 geneigt ist. Dementsprechend besteht keine Gefahr der Erzeugung einer übermäßigen Belastung in dem Kupplungsbauteil 9 oder der Verbindungsleitung 3.
- Desweiteren, sogar wenn die Verbindungsleitung 3 an der Hauptleitung 1 in einem Zustand befestigt ist, so daß die Verbindungsleitung 3 wie vorstehend erwähnt geneigt ist, da die Endfläche 17 der Verbindungsleitung 17 eine sphärische Gestalt hat, kommt die Endfläche 17 der Verbindungsleitung 3 in Linienkontakt mit der konisch geformten Nut 15 entlang einer Kreiskontaktlinie, und folglich kann eine gute Abdichtung erhalten werden.
- Die Kupplung 6 des Sicherheitsventiles 5 hat fast diesselbe Konstruktion wie die der Kupplung 8 des Drucksensors 7. Dementsprechend wird nun nur die Kupplung 6 des Sicherheitsventiles 5 unter Bezug auf die Figuren 1, 6 und 7 beschrieben.
- Wie in den Figuren 1, 6 und 7 dargestellt ist, weist die Kupplung 6 auch in dem Sicherheitsventil 5 ein Kupplungsbauteil 22 und eine Schraubenmutter 23 auf, und eine Verbindungsleitung 25 ist zwischen der Hauptleitung 1 und der Schraubenmutter 23 eingesetzt, um Kraftstoff in den Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 in der Kraftstoffpassage 24 einzuführen, der in dem Sicherheitsventil 5 ausgebildet ist. Desweiteren erstreckt sich in diesem Sicherheitsventil 5 ein Abschnitt der Außenumfangswand der Hauptleitung 1, auf dem das Kupplungsbauteil 22 montiert ist, auswärts, und dieser erweiterte Abschnitt 26 hat über seine gesamte Länge denselben Durchmesser. Ein Vorsprung 27, der einen bogenförmigen Querschnitt hat und sich in der Umfangsrichtung der zylindrischen Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 26 erstreckt, ist über seinen gesamten Umfang auf der zylindrischen Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 26 ausgebildet. Das Kupplungsbauteil 22 hat eine Bohrung 28, die einen inneren Durchmesser hat, der fast der gleiche ist, wie der Außendurchmesser des Vorsprungs 27, und die Bohrung 28 des Kupplungsbauteiles 22 ist drehbar auf den Vorsprung 27 aufgesetzt.
- Desweiteren ist eine Gewindebohrung 29, die sich in Richtung der Bohrung 28 erstreckt, in dem Kupplungsbauteil 22 ausgebildet, und die Schraubenmutter 23 ist in die Gewindebohrung 29 eingeschraubt. Eine konisch geformte Nut 30, die mit dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlaß 2 verbunden ist und sich konisch zur Gewindebohrung 29 verzweigt, ist auf der Außenumfangswand des erweiterten Abschnittes 26 der Hauptleitung 1 ausgebildet, und der umgebende Abschnitt des offenen Endes der konisch geformten Nut 30 ist in einer ringförmigen flachen Oberfläche 31 ausgebildet.
- Die Endfläche 32 der Verbindungsleitung 25 hat eine konische Gestalt, und diese konisch geformte Endfläche 32 sitzt auf der konisch geformten Nut 30. Ein Flansch 33 ist einstückig auf der Außenumfangswand der Verbindungsleitung 25 an einer Position, die sich leicht nach innen von der konisch geformten Endfläche 32 befindet, ausgebildet. Ein Dichtungsbauteil 34 ist zwischen dem Flansch 33 und der flachen Oberfläche 31 eingesetzt, und eine V-förmige Nut 35 (Fig. 7) ist auf der flachen Oberfläche 31 ausgebildet, um das Dichtungsbauteil 34 in einer richtigen Position zu halten. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, hat auch die innere Endfläche 36 des Flansches 33 eine konische Gestalt, und die innere Endfläche 37 der Schraubenmutter 23 hat auch eine konische Gestalt. Die konisch geformte Endfläche 37 der Schraubenmutter 23 sitzt auf der konisch geformten inneren Endfläche 36 des Flansches 33. Wenn die Schraubenmutter 23 in der Anzugsrichtung nach unten gedreht wird, wird die Anzugskraft auf den Flansch 33 übertragen, wodurch die konisch geformte Endfläche 32 der Verbindungsleitung 33 gegen die konisch geformte Nut 30 gepreßt wird.
- Da die Bohrung 28 des Kupplungsbauteiles 22 drehbar auf dem Vorsprung 27 der Hauptleitung 1 aufgesetzt ist, kann auch das Kupplungsbauteil 22 in dem Sicherheitsventil 5 nicht nur um die Achse der Hauptleitung 1 rotieren, sondern es kann auch in alle Richtungen relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Hauptleitung 1 geneigt werden.
- Dementsprechend wird der Endabschnitt der Verbindungsleitung an der Hauptleitung 1 durch die Schraubenmutter 23 in einem Zustand befestigt, so daß die Verbindungsleitung 25 geneigt ist, das heißt, daß das Kupplungsbauteil 22 geneigt ist, sogar wenn der Endabschnitt der Verbindungsleitung 25 gegenüber der Achse der konisch geformten Nut 30 aufgrund eines Fehlers während der Herstellung der konisch geformten Nut 30 oder der konisch geformten Endfläche 32 der Verbindungsleitung 25 geneigt ist, wenn die konische Endfläche 32 der Verbindungsleitung 25 auf der konisch geformten Nut 30 aufgesetzt wird. Dementsprechend besteht in dem Kupplungsbauteil 22 oder der Verbindungsleitung 25 keine Gefahr einer Erzeugung einer übermäßigen Belastung.
- Die Fig. 8 erläutert ein alternatives Ausführungsbeispiel der Kupplung 6. In diesem Ausführungsbeispiel ist der das offene Ende der konisch geformten Nut 30 umgebende Abschnitt als eine ringförmige Fläche 31a ausgebildet, die einen V-förmigen Querschnitt hat, und ein Abdichtungsbauteil 34 ist zwischen der ringförmigen Fläche 31a und dem Flansch 33 eingesetzt.
- Erfindungsgemäß, wie vorstehend erwähnt, ist es möglich, eine Erzeugung einer übermäßigen Belastung in der Verbindungsleitung und dem Kupplungsbauteil zu verhindern, wenn die Verbindungsleitung durch die Kupplung mit der Hauptleitung verbunden wird.
Claims (14)
1. Eine Kupplungsvorrichtung zwischen einer
Verbindungsleitung (3) und einer Hauptleitung (1), die einen
Fluiddurchlaß (2) darin hat, wobei die Vorrichtung folgende
Bauteile umfaßt:
ein Kupplungsbauteil (9; 22), das eine Bohrung (13; 28) hat;
und eine Befestigungsvorrichtung (10; 23), die auf dem
Kupplungsbauteil befestigt ist zum Drücken einer Endfläche
(17; 32) der Verbindungsleitung (3) gegen eine Nut (15; 30),
die in der Außenumfangswand der Hauptleitung (1) ausgebildet
ist, und mit dem Fluiddurchlaß (2) verbunden ist, um dadurch
die Verbindungsleitung (3) mit dem Fluiddurchlaß (2) zu
verbinden,
gekennzeichnet durch
einen Vorsprung (12; 27), der von der Außenumfangswand der
Hauptleitung (1) nach außen vorsteht und einen bogenförmigen
Querschnitt hat, wobei der Vorsprung (12; 27) sich in eine
Umfangsrichtung der Außenumfangswand der Hauptleitung (1)
erstreckt, und dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13);
28) des Kupplungsbauteils (9; 22) drehbar auf dem Vorsprung
(12; 27) aufgesetzt ist.
2. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Bohrung (13; 28) des Kupplungsbauteiles (9; 22) über ihre
gesamte Länge den gleichen Durchmesser hat, und die
Außenumfangswand der Hauptleitung (1) denselben Durchmesser
in einem Bereich hat, in dem die Außenumfangswand der
Hauptleitung (1) der Bohrung (13; 28) des Kupplungsbauteils
(9; 22) gegenüberliegt.
3. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Nut
(15; 30) eine konische Gestalt hat, die zur Außenseite der
Hauptleitung (1) hin auseinandergeht.
4. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anpruch 3, wobei die
Endfläche (17; 32) der Verbindungsleitung (3) eine sphärische
Gestalt hat.
5. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die
Endfläche (17; 32) der Verbindungsleitung (3) eine konische
Gestalt hat.
6. Eine Kupplungsvorrichtung gemß Anspruch 1, wobei das
Kupplungsbauteil (9; 22) eine Gewindebohrung (14; 29) hat,
die sich von der Bohrung (13; 28) des Kupplungsbauteiles (9;
22), das auf dem Vorsprung (12; 27) aufgesetzt ist, nach
außen erstreckt, und wobei die Befestigungsvorrichtung (10;
23) eine Schraube aufweist, die auf die Gewindebohrung (14;
29) aufgeschraubt ist.
7. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die
Verbindungsleitung (3) einen Flansch (18; 33) hat, der auf
seiner Außenseite ausgebildet ist, und wobei der Endabschnitt
(17; 32) der Verbindungsleitung (3) gegen die Nut (15; 30)
gepreßt wird, indem der Flansch (18 33) durch Anziehen der
Schraubenmutter (10; 23) gegen die Nut gedrängt wird.
8. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei sich ein
Abschnitt der Verbindungsleitung (3) durch die
Schraubenmutter (23) erstreckt, und ein Distanzstück (20)
zwischen dem Flansch (18) und der Schraubenmutter (10)
eingesetzt ist.
9. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei sich ein
Abschnitt der Verbindungsleitung (3) in die Schraubenmutter
(10) erstreckt, und ein Endabschnitt (37) der Schraubenmutter
(23) in direktem Kontakt mit einer Endfläche des Flansches
(33) steht.
10. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der
Endabschnitt (37) der Schraubenmutter (23) und die Endfläche
des Flansches (33) eine konische Gestalt haben.
11. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die
Außenumfangswand der Hauptleitung (1) eine ringförmige Fläche
hat, die um die Nut (15; 30) herum ausgebildet ist, und ein
Dichtungsbauteil (19; 34) zwischen dem Flansch (18; 33) und
der ringförmigen Fläche (16; 31) eingesetzt ist.
12. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die
rinqförmige Fläche (16; 31) flach ist.
13. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die
ringförmige Fläche (31) eine ringförmige Nut (35) darauf
ausgebildet hat, die zum Aufnehmen des Dichtungsbauteiles
(34) einen V-förmigen Querschnitt hat.
14. Eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die
ringförmige Fläche (31) zur Aufnahme des Dichtungsbauteiles
(34) einen V-förmigen Querschnitt hat.
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