EP1114252B1 - Kraftstoffhochdruckspeicher mit vorgespannt Angeschweisstem Anschlussstutzen für ein Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffhochdruckspeicher mit vorgespannt Angeschweisstem Anschlussstutzen für ein Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen Download PDFInfo
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- EP1114252B1 EP1114252B1 EP00943620A EP00943620A EP1114252B1 EP 1114252 B1 EP1114252 B1 EP 1114252B1 EP 00943620 A EP00943620 A EP 00943620A EP 00943620 A EP00943620 A EP 00943620A EP 1114252 B1 EP1114252 B1 EP 1114252B1
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- F02M55/004—Joints; Sealings
- F02M55/005—Joints; Sealings for high pressure conduits, e.g. connected to pump outlet or to injector inlet
Definitions
- the invention relates to a high-pressure fuel accumulator with welded connection piece according to the preamble of claim 1 for a fuel injection system for internal combustion engines.
- the various components of a fuel injection system such as high-pressure fuel pump, high-pressure fuel storage and injectors are usually connected by hydraulic lines.
- the sealing of these compounds is often carried out with the help of a pushed over the hydraulic line clamping nut, which is bolted to a liquid-tightly connected to the housing of the corresponding assembly connecting piece.
- the high-pressure fuel accumulator has a plurality of such connecting pieces, which allow, for example, the fuel supply and the fuel drain into and out of the memory.
- weld has two functions. First, it must establish the connection between the housing and the connecting piece and transfer all forces. Especially in modern fuel injection systems resulting from the high swelling pressures high swelling tensile stresses in the weld. Secondly, the weld must fulfill a sealing function, which entails additional requirements for the weld.
- FR 2 762 050 A discloses a fuel distributor to which a connecting piece is fastened by means of friction welding. The resulting weld is in direct contact with the high-pressure fuel and ensures both the connection of the connecting piece and the fuel distributor and for the sealing of this connection.
- the present invention has for its object to provide a high-pressure fuel accumulator with a housing and a connecting piece connected to this, which securely seal the high-pressure region of the housing and the connecting piece against the environment and in which the high-pressure region reliably against particles that may arise when connecting both components , is protected.
- connection of the housing and the connecting piece takes the clamping element with its cylindrical sealing surface in conjunction with a correspondingly shaped housing the sealing of the located in the through hole fuel from the environment. Due to the spatial separation of the functions "holding” and “sealing" of the connecting piece, both the sealing surface and the connection of connecting piece and housing can be optimally designed.
- the sealing surface prevents that when connecting connecting piece and housing accumulating weld splashes or shavings can get into the high-pressure area of the connecting piece or housing.
- An embodiment of the invention provides that at a first end of the connecting piece concentric to the through hole, a cylindrical clamping element is arranged, wherein the clamping element has a through hole, that the bore has at its end facing the connection nozzle a recess which forms an interference fit with the clamping element ,
- the interference fit seals the through-bore of the connecting piece and the bore of the housing against the environment and thus forms the sealing surface. Due to the surface pressure between the clamping element and the recess of the housing a good sealing effect is achieved.
- a countersink is arranged, that the bore of the housing at its end facing the connection nozzle has a recess, and that between the connecting piece and the housing, a cylindrical clamping element is present forms with the reduction of the connection piece and the recess of the housing interference fits, so that connecting piece, clamping element and housing can be made of different, optimally adapted to the respective requirements materials and thus the reliability is improved.
- the clamping element has the shape of an outer cylinder, so that the operating pressure of the fuel expands the sealing surface of the clamping element to the outside. As a result, the surface pressure between the sealing surface of the connecting piece and the recess of the housing is increased, which additionally increases the tightness of the connection.
- At least one groove for receiving a sealing ring is present in the clamping element, so that the tightness is further increased by the sealing ring.
- grooves for receiving at least one respective sealing ring are present in the recess of the housing and the reduction of the connecting piece, so that the clamping element can be particularly small dimensions, since the sealing rings takes over part of the function "densities" and not the clamping element Grooves for receiving a sealing ring is weakened.
- a first embodiment of a connecting piece 1 is shown. Of the Connecting piece 1 is connected to a high-pressure fuel storage 2 by a circumferential weld 3.
- the high-pressure fuel accumulator 2 has a bore 4, which is connected to a through hole 5 of the connecting piece 1 and the interior 6 of the high-pressure fuel accumulator 2.
- this collar 7 acts as a stop in the direction of the longitudinal axis of the connecting piece 1 when it rests on a corresponding annular surface 8 of the high-pressure fuel accumulator 2.
- a clamping element 10 of the connecting piece 1 projects into it.
- the clamping element 10 forms with the recess 9 of the high-pressure fuel accumulator 2 an interference fit and thus seals the connection of high-pressure fuel storage 2 and pipe 1 against the environment.
- the sealing surface is thus formed by the interference fit between the connecting piece 1 and high-pressure fuel storage 2.
- a line is usually fastened by means of a union nut, also not shown.
- FIG. 2 a second embodiment of a connecting piece 1 according to the invention is shown.
- the reference numbers used correspond to those in FIG. 1.
- the connecting piece 1 has a cylindrical countersink 13 into which the clamping element 10 designed as a separate component projects.
- the Spannelenent 10 forms with the recess 9 of the high-pressure fuel storage 2 and the reduction 13 interference fits.
- the diameters of the countersink 13 and the recess 9 do not have to be the same, as shown here.
- the operating pressure of the fuel, not shown here, in the bore 4 and the through-bore 5 increases the tightness of the connection of the high-pressure fuel accumulator 2 and the connecting piece 1.
- FIG. 1 On the right side of Fig. 3, an embodiment shown in FIG. 1 is shown with the difference that the clamping element 10 has a groove 14 in which a sealing ring 15 is located.
- FIG. 3 On the left side of Fig. 3, an embodiment with a separate clamping element 10 according to FIG. 2 is shown, in which the clamping element 10 has two grooves 14 and two sealing rings 15.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit angeschweißtem Anschlussstutzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen.
- Die verschiedenen Baugruppen eines Kraftstoffeinspritzsystems, wie Kraftstoffhochdruckpumpe, Kraftstoffhochdruckspeicher und Einspritzdüsen, werden üblicherweise durch hydraulische Leitungen miteinander verbunden. Die Abdichtung dieser Verbindungen erfolgt oftmals mit Hilfe einer über die hydraulische Leitung geschobenen Spannmutter, welche mit einem mit dem Gehäuse der entsprechenden Baugruppe flüssigkeitsdicht verbundenen Anschlussstutzen verschraubt wird. Insbesondere der Kraftstoffhochdruckspeicher weist eine Vielzahl solcher Anschlussstutzen auf, die beispielsweise die Kraftstoffzufuhr und den Kraftstoffabfluss in und aus dem Speicher ermöglichen.
- Aus der DE 39 15 440 A1 und der DE 94 03 470 U und der DE 93 02 824 U sind Anschlussstutzen bekannt, die nach erfolgtem Einsetzen in eine Bohrung des Kraftstoffverteilers durch ein Werkzeug in radialer Richtung aufgeweitet werde. Der dadurch entstandene Querpesssitz dient der Verbindung und der Abdichtung von Kraftstoffverteiler und Anschlussstutzen.
- Bekannt sind Anschlussstutzen, die an das Gehäuse angeschweißt werden. Nachteilig an den bekannten Schweißkonstruktionen ist, dass die Schweißnaht zwei Funktionen hat. Erstens muss sie die Verbindung zwischen Gehäuse und Anschlussstutzen herstellen und alle Kräfte übertragen. Vor allem bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen resultieren aus den hohen schwellenden Drücken hohe schwellende Zugspannungen in der Schweißnaht. Zweitens muss die Schweißnaht eine Dichtfunktion erfüllen, was zusätzliche Anforderungen an die Schweißnaht mit sich bringt.
- So ist aus der FR 2 762 050 A ein Kraftstoffverteiler bekannt an den ein Anschlussstutzen mittels einer Reibschweißung befestigt wird. Die dabei entstehende Schweißnaht steht dabei in direktem Kontakt mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff und sorgt sowohl für die Verbindung von Anschlussstutzen und Kraftstoffverteiler als auch für die Abdichtung dieser Verbindung.
- Ein weiterer Nachteil anderer bekannter Schweißkonstruktionen ist, dass beim Schweißvorgang Spritzer oder Schweißaufwürfe in den Hochdruckbereich der Leitung oder des Kraftstoffspeichers gelangen können, was Funktionsstörungen des Kraftstoffeinspritzsystems zur Folge haben kann. Dieser Nachteil wird bei einem aus der US 2, 015, 246 A bekannten Anschlussstutzen, der zum Anschweißen an ein Rohr geeignet ist, dadurch vermieden, dass an einem Ende des Anschlussstutzens ein Bund ausgebildet ist, der in eine Bohrung des Rohrs ragt. Der Spalt zwischen dem Bund und der Bohrung ist so klein, dass Schweißspritzer nicht ins Innere des Rohrs gelangen können. Auch bei diesem Anschlussstutzen erfolgt die Abdichtung ausschließlich durch die Schweißnaht.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit einem Gehäuse und einem mit diesem verbundenen Anschlussstutzen bereitzustellen, welche den Hochdruckbereich des Gehäuses und des Anschlussstutzens sicher gegen die Umgebung abdichten und bei welchen der Hochdruckbereich zuverlässig gegen Partikel, die beim Verbinden beider Bauteile entstehen können, geschützt ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Bei der erfindungsgemäßen Verbindung von Gehäuse und Anschlussstutzen übernimmt das Spannelement mit seiner zylindrischen Dichtfläche in Verbindung mit einem entsprechend gestalteten Gehäuse die Abdichtung des in der Durchgangsbohrung befindlichen Kraftstoffs von der Umgebung. Durch die räumliche Trennung der Funktionen "Halten" und "Dichten" des Anschlussstutzens können sowohl die Dichtfläche als auch die Verbindung von Anschlussstutzen und Gehäuse optimal gestaltet werden.
- Außerdem verhindert die Dichtfläche, dass beim Verbinden von Anschlussstutzen und Gehäuse anfallende Schweissspritzer oder Späne in den Hochdruckbereich von Anschlussstutzen oder Gehäuse gelangen können.
- Außerdem entfällt - im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine Schweißnaht auch die Abdichtung gegenüber der Umgebung übernimmt - die Kerbwirkung, welche der Betriebsdruck verursacht, wenn der Kraftstoff bis zur Schweißnaht gelangt. Zusätzlich ist es durch die räumliche Trennung der Funktionen "Halten" und "Dichten" nahezu ausgeschlossen, die Dichtfläche beim Verbinden von Anschlussstutzen und Gehäuse zu beschädigen.
- Zusätzlich ist, wegen der Vorspannung des Spannelements, nach erfolgter Schweißung auf Dauer eine Vorspannung zwischen den Dichtflächen des Anschlussstutzens und des Gehäuses vorhanden.
- Schließlich entfällt die durch den unter Betriebsdruck stehenden Kraftstoff möglicherweise hervorgerufene Kerbwirkung auf die Schweissnaht.
- Das gilt vor allem dann, wenn die vom Betriebsdruck des Kraftstoffs beaufschlagte wirksame Querschnittsfläche der Dichtfläche des Spannelements kleiner als die von der Schweißnaht eingeschlossene Fläche ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens konzentrisch zur Durchgangsbohrung ein zylindrisches Spannelement angeordnet ist, wobei das Spannelement eine Durchgangsbohrung aufweist, dass die Bohrung an ihrem dem Anschlusstutzen zugewandten Ende eine Vertiefung aufweist, die mit dem Spannelement eine Presspassung bildet.
- Die Presspassung dichtet die Durchgangsbohrung des Anschlussstutzens und die Bohrung des Gehäuses gegen die Umgebung ab und bildet somit die Dichtfläche. Aufgrund der Flächenpressung zwischen dem Spannelement und der Vertiefung des Gehäuses wird eine gute Dichtwirkung erzielt.
- Bei einer anderen Variante ist vorgesehen, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens konzentrisch zur Durchgangsbohrung eine Senkung angeordnet ist, dass die Bohrung des Gehäuses an ihrem dem Anschlusstutzen zugewandten Ende eine Vertiefung aufweist, und dass zwischen Anschlussstutzen und Gehäuse ein zylindrisches Spannelement vorhanden ist, das mit der Senkung des Anschlussstutzens und der Vertiefung des Gehäuses Presspassungen bildet, so dass Anschlussstutzen, Spannelement und Gehäuse aus verschiedenen, optimal an die jeweiligen Erfordernisse angepassten Materialien hergestellt werden können und somit die Betriebssicherheit verbesssert wird.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat das Spannelement die Form eines Außenzylinders, so dass der Betriebsdruck des Kraftstoffs die Dichtfläche des Spannelements nach aussen aufweitet. Dadurch wird die Flächenpressung zwischen der Dichtfläche des Anschlussstutzens und des der Vertiefung des Gehäuses erhöht, was die Dichtheit der Verbindung zusätzlich steigert.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Spannelement mindestens eine Nut zur Aufnahme eines Dichtrings vorhanden, so dass die Dichtheit durch den Dichtring weiter erhöht wird.
- In Ergänzung der Erfindung sind in der Vertiefung des Gehäuses und der Senkung des Anschlussstutzens Nuten zur Aufnahme mindestens je eines Dichtrings vorhanden, so dass das Spannelement besonders klein dimensioniert werden kann, da die Dichtringe einen Teil der Funktion "Dichten" übernimmt und das Spannelement nicht durch Nuten zur Aufnahme eines Dichtrings geschwächt wird.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen im Längsschnitt:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform eines Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform eines Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers; sowie
- Fig. 3
- eine dritte Ausführungsform eines Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers mit Dichtringen.
- In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Anschlussstutzens 1 dargestellt. Der Anschlussstutzen 1 ist mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 durch eine umlaufende Schweißnaht 3 verbunden. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 2 weist eine Bohrung 4 auf, die mit einer Durchgangsbohrung 5 des Anschlussstutzens 1 und dem Inneren 6 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 verbunden ist.
- An dem dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 zugewandten Ende des Anschlussstutzens 1 weist dieser einen Bund 7 auf. Dieser Bund 7 wirkt als Anschlag in Richtung der Längsachse des Anschlussstutzens 1, wenn er auf einer entsprechenden Ringfläche 8 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 aufsitzt. Damit kann die Position des Anschlussstutzens 1 in axialer Richtung bezüglich des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 beim Schweißen festgelegt werden.
- In eine zylindrische Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 ragt ein Spannelement 10 des Anschlussstutzens 1 hinein. Das Spannelement 10 bildet mit der Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 eine Presspassung und dichtet somit die Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1 gegen die Umgebung ab. Die Dichtfläche wird somit durch die Presspassung zwischen Anschlussstutzen 1 und Kraftstoffhochdruckspeicher 2 gebildet.
- Mit zunehmendem Betriebsdruck des hier nicht dargestellten Kraftstoffs in der Bohrung 4 und der Durchgangsbohrung 5 erhöht sich die Anpresskraft zwischen Spannelement 10 und der Vertiefung 9 des Kraftscoffhochdruckspeichers 2 und damit auch die Dichtheit der Verbindung.
- An dem dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 abgewandten Ende des Anschlussstutzens 1 wird üblicherweise eine nicht dargestellte Leitung mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Überwurfmutter befestigt.
- In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens 1 dargestellt. Die verwendeten Bezugszahlen entsprechen denen in Fig. 1.
- Der Anschlussstutzen 1 hat eine zylindrische Senkung 13 in die das als separates Bauteil ausgeführte Spannelement 10 hineinragt. Das Spannelenent 10 bildet mit der Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 und der Senkung 13 Presspassungen. Dadurch, dass das Spannelement 10 als separates Bauteil ausgeführt ist, kann es hinsichtlich Werkstoff und üerstellungsverfahr.en unabhängig von Anschlussstutzen 1 und Kraftstoffhochdruckspeicher 2 optimiert werden. Die Durchmesser der Senkung 13 und der Vertiefung 9 müssen nicht, wie hier dargestellt, gleich sein. Auch bei dieser Ausführungsform .erhöht der Betriebsdruck des hier nicht dargestellten Kraftstoffs in der Bohrung 4 und der Durchgangsbohrung 5 die Dichtheit der Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1.
- Auf der rechten Seite von Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt gemäß Fig. 1 dargestellt mit dem Unterschied, dass das Spannelement 10 eine Nut 14 aufweist in der sich ein Dichtring 15 befindet.
- Auf der linken Seite von Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit separatem Spannelement 10 gemäß Fig. 2 dargestellt, bei der das Spannelement 10 zwei Nuten 14 und zwei Dichtringe 15 aufweist. Einer der Dichtringe 15, welche sich in den Nuten 14 befinden, dichtet das Spannelement 10 gegen die Vertiefung 9 im Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und der andere Dichtring 15 dichtet das Spannelement 10 gegen die Senkung 13 des Anschlusssstutzens 1 ab.
- Durch den Einsatz von Dichtringen kann die Dichtheit der Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1 weiter erhöht werden. Die Nuten 14 können auch in der Senkung 13 und der Vertiefung 9 angebracht werden.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Claims (6)
- Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem, eine Durchgangsbohrung (5) aufweisenden und mit einem Gehäuse (2) flüssigkeitsdicht verbundenen Anschlussstutzen (1), wobei Gehäuseinneres (6) und Durchgangsbohrung (5) durch eine Bohrung (4) im Gehäuse (2) hydraulisch in Verbindung stehen, und wobei der Anschlussstutzen (1) durch Schweissen (3) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweissnaht (3) und Mittel zum Abdichten (10, 9, 13) der Verbindung von Gehäuse (2) und Anschlussstutzen (1) räumlich getrennt angeordnet sind.
- Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abdichten der Verbindung von Gehäuse (2) und Anschlussstutzen (1) als zylindrisches Spannelement (10) ausgebildet sind, dass das zylindrische Spannelement (10)an einem ersten Ende des Anschlussstutzens (1) konzentrisch zur Durchgangsbohrung (5) angeordnet ist, dass das Spannelement (10) eine weitere Durchgangsbohrung aufweist, und dass die Bohrung (4) an ihrem dem Anschlusstutzen (1) zugewandten Ende eine Vertiefung (9) aufweist, die mit dem Spannelement (10) eine Presspassung bildet.
- Kraftstoffhochdruckspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abdichten der Verbindung von Gehäuse (2) und Anschlussstutzen (1) als zylindrisches Spannelement (10) ausgebildet sind, dass das zylindrische Spannelement (10) zwischen Anschlussstutzen (1) und Gehäuse (2) angeordnet ist, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens (1) konzentrisch zur Durchgangsbohrung (5) eine Senkung (13) angeordnet ist, dass das Spannelement (10) eine weitere Durchgangsbohrung aufweist, dass die Bohrung (4) des Gehäuses (2) an ihrem dem Anschlusstutzen (1) zugewandten Ende eine Vertiefung (9) aufweist, und dass das Spannelement (10) mit der Senkung (13) des Anschlussstutzens (1) und der Vertiefung (9) des Gehäuses (2) Presspassungen bildet.
- Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (10) die Form eines Außenzylinders hat.
- Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannelement (10) mindestens eine Nut (14) zur Aufnahme eines Dichtrings (15) vorhanden ist.
- Kraftstoffhochdruckspeicher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vertiefung (9) des Gehäuses (2) und der Senkung (13) des Anschlussstutzens (1) Nuten (14) zur Aufnahme mindestens eines Dichtrings (15) vorhanden sind.
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