Verfahren und Vorrichtung zur Kantenbearbeitung in einem Kraftstoffhochdruckspeicher
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kantenbearbeitung in einem Kraftstoffhochdruckspeieher .
Ein Kraftstoffhochdruckspeicher für ein Kraf stoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen ist beispielsweise in der DE 196 40 480 AI dargestellt und besteht aus einem langgestreckten rohrartigen Mantelkörper aus Stahl, der an eine Kraftstoffhochdruckpumpe anschließbar ist. Der Mantelkörper weist eine sich in Längsrichtung erstreckende, den Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers bildende, zumindest einsei- tig offene Durchgangsausnehmung auf. Das wenigstens eine offene Ende wird im fertig montierten Zustand des Kraftstoff- hochdruckspeichers durch den Anschluß der Kraftstoffhochdruckpumpe oder eines Druckbegrenzungsventils oder in anderer Weise verschlossen. Der im Kraftstoffhochdruckspeicher enthaltene und mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird über mehrere an dem Mantelkörper ausgebildete Anschlüsse und daran angeschlossene Hochdruckleitungen elektrisch gesteuerten Einspritzventilen, sogenannten Injektoren, zur Einspritzung in die Brennräume einer selbstzündenden Brennkraftma- schine zugeführt. Ein derartiger Kraftstoffhochdruckspeicher wird auch als Com on-Rail bezeichnet. Die Anschlüsse des
Kraftstoffhochdruckspeichers sind in Form von Anschlußstutzen ausgebildet, welche von dem Mantelkörper abstehen und mit jeweils einer als Bohrung ausgebildeten Durchgangsoffnung versehen sind, die in die Durchgangsausnehmung des Man- telkörpers einmündet . Die Durchgangsoff ung bildet mit der
Durchgangsausnehmung eine umlaufende Kante. Aufgrund des hohen ϊnnendrucks im Kraftstoffhochdruckspeicher von etwa 1350 bar und aufgrund des engen Durchmessers der Bohrungen von einigen wenigen Millimetern rufen abrasive Partikel im Kraftstoff Verschleißerscheinungen im Bereich der durch die Durchgangsoffnung und die Innenwandung der Durchgangsausnehmung gebildeten umlaufenden Kante hervor. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Kantenkontur abzurunden beziehungsweise zu glätten. Es ist bekannt durch Verfahren wie beispielsweise Honen, bei denen eine Schleifpaste eingesetzt wird, die Kantenkontur zu bearbeiten und abzurunden. Diese Verfahren sind jedoch relativ umständlich und sehr aufwendig.
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 läßt sich der für die Glättung der Kantenkontur zu betreibende Aufwand deutlich verringern. Das Verfahren ist sehr kostengünstig und preiswert durchführbar und ver-, wendet ein Druckteil, das mittels eines in die Durchgangsausnehmung eingeführten Betätigungsteils derart gegen die umlaufende Kante angepreßt wird, daß durch Materialverdrängung im Bereich der Kante eine Glättung der Kantenkontur er- reicht wird. Die Änderung der Kontenkontur trägt vorteilhaft zur Erhöhung der Materialfestigkeit bei. So treten Risse, Brüche und Partikel'ablösungen an der gerundeten und gegen- . über dem Kraf stoffstrom gefestigten Kante deutlich seltener auf .
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn ein .Führungsteil zur Führung des Druckteiles verwandt wird, in welchem das Druckteil senkrecht zur Längsachse der Durchgangsausnehmung beweglich gelagert ist. Mittels des Führungsteils läßt sich erreichen, daß eine in der Einführungsrichtung des Betätigungsteils auf das Betätigungsteil einwirkende Kraft verstärkt senkrecht zur Längsachse der Durchgangsausnehmung umgelenkt wird und im wesentlichen in dieser Richtung auf die zu bearbeitende Kante des Kraftstoffhochdruckspeichers einwirkt .
Das Führungsteil wird vorteilhaft in der Durchgangsausnehmung zunächst verschiebbar angeordnet wird, so daß das Führungsteil bei Anlage des Druckteiles an der umlaufenden Kante in der Durchgangsausnehmung verschoben wird, bis das Druckteil in bezug auf die Durchgangsoffnung zentriert angeordnet ist . Anschließend kann das Führungsteil in bezug auf den Kraftstoffhochdruckspeicher arretiert werden und durch Anpressen des Druckteils die Kantenkontur bearbeitet werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn als Druckteil eine Kugel verwandt wird, deren Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Durchgangsoffnung ist. Eine Kugel kann besonders leicht mit der erforderlichen Präzision hergestellt werden und besitzt eine große mechanische Stabilität, so daß eine Kugel als Druckteil besonders geeignet ist. Die sphärische Form der Kugeloberfläche ist besonders geeignet für die Bearbeitung der Kantenkontur.
Ein eventuell vorhandener Bohrungsgrat an der durch die Durchgangsausnehmung und die Durchgangsoffnung gebildeten
Kante wird vor dem Aufpressen des Druckteils vorteilhaft entfernt, da das Vorhandensein eines Bohrungsgrates die Glättung der Kantenkontur stark beeinträchtigen kann. Zur Entfernung eine Grates kann beispielsweise das in der deut- sehen Patentanmeldung mit Aktenzeichen 100 01 507 beschriebene Verfahren verwandt werden.
Vorteilhaft ist weiterhin eine Vorrichtung zur Kantenbearbeitung in einem Kraftstoffhochdruckspeicher, welcher einen langgestreckten, rohrartigen Mantelkörper aufweist, der in Längsrichtung mit einer den Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers bildenden zumindest einseitig offenen Durchgangsausnehmung versehen ist, in welche wenigstens eine als Bohrung ausgebildete Durchgangsoffnung einmündet, die mit der Durchgangsausnehmung eine umlaufende Kante bildet, wel- ehe Vorrichtung ein langgestrecktes, in die Durchgangsausnehmung einführbares, mantelförmiges Führungsteil mit einer sich in Längsrichtung des Führungsteils erstreckenden Ausnehmung und einer senkrecht zur Längsrichtung von der Ausnehmung abzweigenden Öffnung, ein in der Öffnung beweglich gelagerten Druckteil und ein mit dem Druckteil zusammenwirkendes, in der Ausnehmung verschiebbar angeordnetes Betäti- gungsteil aufweist, welches an seinem in die Ausnehmung eingeführten Ende mit einem gegenüber der Längsrichtung des Führungsteils um einen Winkel geneigten Flächenabschnitt versehen ist, welcher an dem Druckteil anliegt, wobei das Druckteil durch Einführen des Betätigungsteils in das Führungsteil mit einer Kraft beaufschlagbar ist und infolgedessen mit einem Flächenstück zur Bearbeitung der Kante des Kraftstoffhochdruckspeichers durch die Öffnung des Führungs- teils nach außen dringt.
Vorteilhaft ist das Betätigungsteil in der Ausnehmung des Führungsteils gleitverschiebbar angeordnet und an seinem in die Ausnehmung eingeführten Ende keilförmig ausgebildet.
Die Öffnung in dem mantelförmigen Führungsteil kann einfach als radiale Bohrung ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn,das Druckteil mit geringem seitlichen Spiel an der Innenwandung der Öffnung anliegt.
Hierdurch wird eine genaue Führung des Druckteils erreicht. Das Druckteil kann vorteilhaft als Kugel ausgebildet sein.. Der Durchmesser der Kugel ist größer ausgebildet als der Innendurchmesser der Durchgangsoffnung.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläu- tert. Es zeigt
Fig. 1 einen vereinfacht dargestellten Querschnitt durch einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit Anschlußstutzen und einer eingeführten Vorrichtung zur Kantenbearbeitung, Fig. 2 den Querschnitt aus Fig. 1 in einer weiteren Phase der Bearbeitung,
Fig. 3 den Querschnitt aus Fig. 1 beim Andrücken der Kugel gegen eine umlaufende Kante des Kraftstoffhochdruckspeichers und
Fig. 4a und Fig. 4b vergrößerte Detailansichten der Kanten- kontur während der Bearbeitung durch das Druckteil.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In der Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Kraftstoffhoch- druckspeicher dargestellt, der einen langgestreckten rohrartigen Mantelkörper 1 aus Metall umfaßt, welcher zur Versorgung von Kraftstoffeinspritzventilen angeformte Anschlußstutzen 3 aufweist, welche beispielsweise durch Schmieden hergestellt sind. Natürlich können auch noch weitere Anschlußstut- zen 3 vorgesehen sein, welche zum Anschluß einer Kraftstoff- hochdruckpumpe oder eines Drucksensors dienen. Der Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers wird durch eine sich in Längsrichtung des Mantelkörpers 1 erstreckende Durchgangsausnehmung 2 mit vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt gebil- det . Die in dem Mantelkörper 1 ausgebildete Durchgangsausnehmung 2 kann an einer Stirnseite fest verschlossen sein. Die
andere Stirnseite ist offen und kann zum Beispiel mit einem aufgeschraubten Druckbegrenzungsventil, dem' Anschluß der Kraftstoffhochdruckpumpe, einem Deckel oder in anderer Weise verschlossen werden. Die Durchgangsausnehmung 2 bildet mit den Durchgangsöffnungen 5 je eine umlaufende Kante 7.
Ein eventuell vorhandener Bohrungsgrat an der umlaufenden Kante 7 wird vor der Glättung der Kantenkontur der Kante 7 zunächst entfernt. Dies kann beispielsweise auf die in der deutschen Patentanmeldung DE 1001507 beschriebene Weise ge- schehen.
Wie nun weiterhin in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Bearbeitungsvorrichtung von der offenen Seite des Kraftstoffhoch- druckspeichers aus in die Durchgangsausnehmung 2 eingeschoben. Diese Vorrichtung umfaßt ein langgestrecktes, mantelförmiges Führungsteil 11. Das Führungsteil 11 kann beispielsweise, ein Rohr mit einem Durchmesser sein, der etwas kleiner ausgebildet ist als der Innendurchmesser a des Kraftstoff- hochdruckspeiehers, so daß das Führungsteil bequem in die
Durchgangsausnehmung 2 eingeschoben werden kann. In dem hier gezeigten Beispiel in der Innendurchmesser a des Kraftstoffhochdruckspeichers 11 mm groß. Der Durchmesser d der Durchgangsoffnung beträgt 3,5 mm. Die Längsachse des Führungsteils 11 fällt mit der Längsachse 6 des Kraftstoffhochdruckspei- chers zusammen. Das Führungsteil weist eine sich in Längsrichtung des Führungsteils erstreckende zylindrische Ausnehmung 12 mit einem Durchmesser von 7 mm auf, in der ein stangenartiges Betätigungsteil 13 gleitverschiebbar angeordnet ist. Das in die Ausnehmung 12 eingeschobene Ende des Betätigungsteils 13 ist keilförmig mit einem Flächenabschnitt 14 ausgebildet, der gegenüber der Längsrichtung des Führungsteils 11 um einen Winkel α geneigt ist, der kleiner als 45° ist. In dem hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbei- spiel ist der Winkel 15° groß. Weiterhin zweigt senkrecht zu der Längsrichtung des Führungsteils 11 eine Öffnung 16 von
der Ausnehmung 12 ab. Die Öffnung 16 kann beispielsweise als radiale Bohrung in das Führungsteil 11 eingebracht sein. In der Öffnung 16 ist ein als Kugel 10 ausgebildetes Druckteil in einer Richtung y senkrecht zur Längsrichtung des Fürungs- teils 11 beweglich gelagert . Der Durchmesser der Kugel ist etwas kleiner gewählt als der Innendurchmesser der Öffnung 16, so daß die Kugel mit geringem seitlichen Spiel durch die Innenwandung der Öffnung 16 geführt wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Kugel 10 etwa 5 mm. Die Kugel ist aus einem besonders harten Material hergestellt, das härter als das Material des Kraftstoffhoch- druckspeichers ist. Die Kugel 10 wirkt mit dem geneigten Flächenabschnitt 14 des Betätigungsteil 13 zusammen, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist.
Beim Einführen des Führungsteils 11 befindet sich das Betätigungsteil 12 zunächst in der in Fig. 1 mit Pl bezeichneten gestrichelten Position. Die Kugel 10 liegt an der Innenwandung der Öffnung 16 und an dem geneigten Flächenabschnitt 14 des Betätigungsteils 13 an. Ein dem geneigten Flächenabschnitt 14 gegenüberliegendes Flächenstück 10a der Kugel ist in der Position Pl im inneren der Öffnung 16 versenkt angeordnet (nicht dargestellt) , so daß die Vorrichtung problemlos in die Durchgangsausnehmung 2 eingschoben werden kann. Das Führungsteil 11 wird in eine Position gebracht, in der die Öffnung 16 in etwa koaxial zu der Durchgangsoffnung 5 des Kraftstoffhochdruckspeichers angeordnet ist.
Anschließend wird das Betätigungsteil 13 in Richtung x weiter in die Ausnehmung 12 bis zur Position P2 eingeschoben. Ein nicht dargestelltes, von der Führungseinrichtung abstehendes Ende des Betätigungsteils 13 dient als Handhabe beim Einführen des Betätigungsteils 13. Beim Einschieben des Betätigungsteils 13 gleitet die' Kugel 10 auf dem geneigten 'Flächen- abschnitt 14 entlang und wird in Richtung y in der Öffnung 16 senkrecht zur Längsrichtung des Führungsteils 11 in die in
Fig. 1 dargestellte Position bewegt. Durch weiteres Einführen des Betätigungsteils 13 um ein paar Millimeter in die in Fig. 2 gezeigte Position P3 wird die Kugel solange weiter in y- Richtung entlang der Innenwandung der Öffnung 16 bewegt, bis ein Abschnitt der Kugel aus der Öffnung 16 ragt und mit einem Flächenstück 10a an der Kante 7 des Kra tstoffhochdruckspei- chers zur Anlage gelangt . Sobald der erste Kontakt mit der Kante 7 hergestellt ist führt ein weiteres Vordringen der Kugel 7 in y-Richtung zu einer Verschiebung des in dieser Phase frei beweglichen, gleitverschiebbaren Führungsteils 11 in der Durchgangsausnehmung 2, bis die Kugel 10 an zwei sich gegenüberliegenden Stellen der - Umlaufenden Kante 7 anliegt und in bezug auf die Durchgangsoffnung 5 zentriert ist. Anschließend kann das Führungsteil 11 arretiert werden, so daß es durch die Kugel 10 nicht erneut in seiner Position relativ zum Kraftstoffhochdruckspeicher 1 verschoben werden kann.
Der nächste Schritt ist in Fig. 3 gezeigt. Durch Druck auf das Betätigungsteil 13 gelangt dasselbe in die Position P4. Der gesamte Verschiebeweg von der Position Pl zur Position P4 beträgt in diesem Beispiel nur etwa 5 mm. Die Kugel 10 wird weiter in Richtung y bewegt . Dabei wird durch die Innenwandung der Öffnung 16 des Führungsteils 11 erreicht, daß die von dem geneigten Flächenabschnitt 14 auf die Kugel 10 über- tragene Kraft im wesentlichen in y-Richtung umgelenkt wird, da die zur y-Richtung senkrechten Kraftkomponenten durch das arretierte Führungsteil 11 kompensiert werden. Prinzipiell ist es aber auch möglich, das Verfahren ohne das Führungsteil 11 auszuführen und nur das' Bestätigungsteil 13 und die Kugel 10 zu verwenden, da sich das Betätigungsteil und die Kugel in gewisser Hinsicht in der Durchgangsausnehmung 2 verkeilen lassen, wenn die Kugel an der Kante 7 anliegt. Vorteilhaft ist aber die Verwendung einer Führungsteils, da hierdurch einerseits die Handhabung stark erleichtert wird und anderer- seits die Krafteinleitung auf die Kante 7 optimiert werden kann.
Beim Anpressen der Kugel 10 gegen die Kante 7 wird durch Materialverdrängung die Kantenkontur verändert. Dies ist vergrößert in Fig. 4a und 4b dargestellt. In Fig. 4b ist erkenn- bar, wie durch den Druck der Kugel 10 und die daraus resultierende Materialverdrängung die Kante 7 geglättet beziehungsweise abgerundet wird.
Die durch die zylindrische Durchgangsausnehmung 2 und die zy- lindrische Durchgangsoffnung 5 gebildete umlaufende Kante 7 liegt nicht in einer Ebene und ist im Raum gekrümmt. Beim Andrücken der Kugel 10, gelangt diese daher zunächst nur an zwei sich gegenüberliegenden Stellen der umlaufenden Kante 7 zur Anlage. Beim weiteren Einpressen gelangt die Kugel 10 auch an weiteren Stellen der umlaufenden Kante zu Anlage, so daß auch diese bearbeitet werden können. Hieraus folgt, daß nicht alle Stellen der Kantenkontur gleichmäßig bearbeitet werden, da die Kugel an denjenigen Stellen, an denen sie zuerst zur Anlage gelangt, stärker in die Kante eingedrückt wird, als an denjenigen Stellen an denen sie zuletzt zur Anlage gelangt. Dennoch kann mit dem vorgestellten Verfahren eine zufriedenstellende Glättung über den gesamten Kantenverlauf erreicht werden.