EP1387948A1 - Streckgrenzengesteuerte schraubverbindung - Google Patents

Streckgrenzengesteuerte schraubverbindung

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Publication number
EP1387948A1
EP1387948A1 EP02732335A EP02732335A EP1387948A1 EP 1387948 A1 EP1387948 A1 EP 1387948A1 EP 02732335 A EP02732335 A EP 02732335A EP 02732335 A EP02732335 A EP 02732335A EP 1387948 A1 EP1387948 A1 EP 1387948A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
components
screw connection
clamping nut
injector
nozzle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02732335A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hrvoje Lalic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1387948A1 publication Critical patent/EP1387948A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
    • B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on, or into, one of the joint parts
    • F16L19/02—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member
    • F16L19/0212—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member using specially adapted sealing means
    • F16L19/0225—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member using specially adapted sealing means without sealing rings

Definitions

  • Injectors in injection systems for injecting fuel into the combustion chambers of nerbrma engines are exposed to extremely high pressures.
  • high demands must be placed on the tightness that the individual structural components of a fuel injector must have.
  • an injector body and a nozzle body are generally screwed together via a nozzle clamping nut. It must be ensured that the parts braced against one another via the screw connection lie flat against one another so as not to impair the sealing effect.
  • leaks can occur when installing the injector body and nozzle clamping nut.
  • These leaks can have various causes, for example an excessive surface roughness of the components lying against one another on a sealing surface, an insufficient surface pressure between the components due to insufficient axial preload force or an uneven distribution of the surface pressure on the circumference.
  • the uneven distribution of the axial force can largely be attributed to runout.
  • These run-out deviations can occur between the sealing surface and the injector body, the sealing surface and the nozzle, the shoulder and the nozzle, and between the shoulder and the nozzle clamping nut.
  • the unfavorable position of the components with runout in the preassembled state of the fuel injector can result in low surface pressures, the sealing effect of which is considerably reduced at the maximum pressures occurring in the injector of fuel injection systems.
  • the result is leaks and leaks in the fuel injector, even though the components of the injector body and the nozzle clamping nut are screwed together with the correct tightening torque.
  • the result is leaks which impair the efficiency of the injector and an oil-lubricated cylinder head area on the internal combustion engine due to the creeping properties of fuel which has leaked out. Presentation of the invention
  • the cross section is selected so that the flow limit R p 0> 2 of the material of the nozzle clamping nut is reliably reached at the desired assembly force in an automated screwing station.
  • the outer diameter of the nozzle clamping nut can be taken from approximate characteristic relationships.
  • the choice of a larger axial force to be generated or a softer material leads to an increase in the required cross section, i.e. of the outer diameter D of the nozzle clamping nut. With the same tolerances, this leads to less geometry-related scattering of the axial force, for example due to deviations from the inner diameter and deviations in terms of the coaxiality from inner diameter to outer diameter.
  • a particularly precise tightening method for the generation of defined tightening torques in automated tightening stations is the yield point controlled tightening.
  • the start of the flow for example of the material of the nozzle clamping nut (or a screw) serves as a control variable for the assembly preload.
  • the automated screwing station is controlled in the context of ⁇ assembly torque / ⁇ rotation angle, which is largely linear in Hook's range. The curve changes its course only when the yield point is reached.
  • FIG. 2 shows a nozzle clamping nut which is screwed to an injector body and has a weakened area with a reduced wall thickness, and the associated detailed illustration X reproduced as an enlarged illustration,
  • FIG. 4 shows the relationship between ⁇ assembly force and ⁇ rotation angle which is decisive for a screwing station.
  • FIG. 1 shows the occurrence of leaks between the individual structural components of a fuel injector due to the runout of the components and the resulting uneven distribution of axial force.
  • a fuel injector 1 consisting of a plurality of components to be joined together essentially comprises an injector body 2, which receives a nozzle body 4 by means of a nozzle clamping nut 5.
  • the injector body 2 and the nozzle body 4 and the nozzle clamping nut 5 are designed as rotationally symmetrical components symmetrical to the axis of symmetry 6.
  • a central bore 8 is formed in the injector body 2 and a high-pressure inlet bore 7, which runs at a slight inclination to this and runs essentially parallel to the axis of symmetry 6, with which a nozzle needle (not shown here), which is displaceably received in the nozzle body 4, and a nozzle space surrounding it are acted upon.
  • the inclined positions shown in FIG. 1 can occur not only at the parting line 10 between the injector body 2 and the nozzle body 4, but also in the area of the seat surface 13, i.e. an annular section formed on the nozzle body 4 on the inside.
  • the nozzle body 4 has been inclined due to axial run-out in relation to the ring-shaped seat surface 13 which extends on the inside of the nozzle clamping nut 5, as a result of the deflection of the nozzle body seat designated by reference number 11
  • the nozzle body 4 in its end projecting into the combustion chamber of an internal combustion engine (not shown here), is provided with a cone-shaped nozzle cone 15, via which the injection of fuel under high pressure into the combustion chamber of the internal combustion engine takes place.
  • the injector mounted in such a manner consisting essentially of injector body 2, nozzle body 4 and nozzle clamping nut 5, shows the axial force distribution 16.
  • the illustration of the axial force distribution 16 shows that the highest axial forces occur in the area in which there is material contact between the injector body 2 and the head of the nozzle body 4 along the parting line 10 or between the nozzle body seat 12 and that on the inside of the Nozzle clamping nut 5 formed annular surface 13.
  • the axial force 16 is naturally the least. Due to the axial force distribution 16 shown in FIG. 1 on the structural components 2, 4 and 5 shown, there is an uneven distribution of the surface pressure on the circumference, which leads to leaks between the injector body 2 and the nozzle body 4 or between the nozzle body seat surface 12 and the annular surface
  • FIG. 2 shows a nozzle clamping nut screwed to an injector body with a weakened area designed with a reduced wall thickness, and the associated detailed representation X reproduced as an enlarged representation.
  • the injector body 2 and the nozzle clamping nut 5 accommodating the nozzle body 4 are connected to one another at the screw connection 3 are screwed.
  • the injector body 2 is provided with an external thread 17 (cf. FIG. 1), while an internal thread 18 (cf. illustration in FIG. 1) is provided on the inside of the nozzle clamping nut 5.
  • the injector body 2 and the end face of the nozzle body 4 that is assigned to it lie against one another in the region of the parting line 10.
  • the reinforced head region of the nozzle body 4 is enclosed by the nozzle clamping nut 5 such that an annular gap 28 is formed between the peripheral surface of the head region of the nozzle body 4 and the inside of the nozzle clamping nut 5.
  • the outer circumferential surface of the nozzle clamping nut 5 is formed in the area 19 in a reduced cross-sectional area 21.
  • a reduced wall thickness 20 which is below the wall thickness in which the nozzle clamping nut 5 is made outside the area with a reduced cross-sectional area 21.
  • the nozzle body 4 lies with its nozzle body seat surface 12 on the seat surface 13 formed on the inside of the nozzle clamping nut 5 and passes through a bore 14 on the underside of the nozzle clamping nut 5.
  • the reduced cross-sectional area 21 of the nozzle clamping nut 5, shown in an enlarged representation, can be seen in detail X.
  • the cross-sectional area 21 in the weakened area 19 is selected such that the yield point at the desired assembly force R p 0; 2 of the material of the nozzle clamping nut 5 is safely reached.
  • the yield point R p 0j2 is determined according to the following relationship
  • the thread torque which is given by the following relationship, acts in the area of the internal thread 18 on the nozzle clamping nut 5:
  • the representation according to FIG. 4 shows the relationship of ⁇ assembly torque / ⁇ rotation angle which is decisive for an automated screwing station.
  • screw connections 3 for example between an injector body 2 and a nozzle clamping nut 5 of an injector 1, are produced in automated screwing stations.
  • a torque safety window 29 determined by tests is made available to a control system of an automated screwing station in an implementable form.
  • the injector body 2 is clamped with a chuck at the automated screwing station and then the nozzle clamping nut 5 with the inserted nozzle body 4 is screwed to the external thread 17 of the injector body 2.
  • the assembly torque M in accordance with the desired assembly force, ie the axial force 16.
  • the start of the flow 24, which marks the lower limit of a safety window 29, begins.
  • the safety window 29 as shown in FIG. 4 is marked by the switch-off point 25 of the automated screwing station.
  • Exceeding the yield point R p 0, 2 ensures that the material of the nozzle clamping nut 5 provided with a weakened area 19 is actually plastically deformed.
  • the material of the nozzle clamping nut 5 has left Hook's area, represented by the linear straight line 26, and has passed into the area of plastic deformation 27.
  • the switch-off angle corresponding to the switch-off point 25 of the automated screwing station is identified by position symbol 23 and is shown on the axis of the diagram according to FIG. 4 representing the angle of rotation.
  • the axial force 16 required for an optimal sealing effect at high operating pressures is obtained prior to appropriate programming of an automated screwing station by determining the axial force 16 by screwing tests according to the angle tightening method.
  • the outer diameter D of the cross-sectional area 21 is determined, at which the start of flow 24 of the corresponding material begins when the selected assembly force is reached (cf. illustration in FIG. 4).
  • the most precise tightening method to be implemented on the automated screwing station is that of the yield point-controlled screwing, at the start of the flow 24 of the material of the nozzle clamping nut 5 (or another com- component such as a screw) as a control variable for the assembly preload.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubverbindung zwischen Komponenten (2, 5) eines mit hohem Betriebsdruck beaufschlagten Bauteils (1), wie zum Beispiel eines Injektors zum Einspritzen von Krafstoff in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine. An einer der Komponenten (2, 5) der Schraubverbindung (3) ist eine eine plastische Verformung ermöglichende örtliche Reduzierung (19) einer Querschnittsfläche ausgebildet.

Description

Streckgrenzengesteuerte Schraubverbindung
Technisches Gebiet
Injektoren in Einspritzsystemen zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Nerbrermungskraftmaschinen sind höchsten Drücken ausgesetzt. Um den Wirkungsgrad von Kraftstoffinjektoren nicht zu beeinträchtigen, sind hohe Anforderungen an die Dichtigkeit zu stellen, die die einzelnen Baukomponenten eines Kraftstoffinjektors aufweisen müssen. Bei mehrteiligen Kraftstoffmjektoren sind in der Regel ein Injektorkörper und ein Düsenkörper über eine Düsenspannmutter miteinander verschraubt. Dabei ist zu gewährleisten, daß die über die Schraubverbindung gegeneinander verspannten Teile plan aneinan- derliegen, um die Dichtwirkung nicht zu beeinträchtigen.
Stand der Technik
Bei der Fertigung von Kraftstoffmjektoren, zum Beispiel für den Einsatz in Kraftstoffein- spritzsystemen mit Hochdrucksammeiräumen (Common Rail), können bei der Montage von Injektorkörper und Düsenspannmutter Undichtheiten auftreten. Diese Undichtigkeiten können verschiedene Ursachen haben, so zum Beispiel eine zu große Oberflächenrauhigkeit der an einer Dichtfläche aneinanderliegenden Bauteile, eine zu geringe Flächenpres- sung zwischen den Bauteilen wegen zu geringer axialer Vorspannkraft oder eine ungleichmäßige Verteilung der Flächenpressung am Umfang.
Die ungleichmäßige Verteilung der Axialkraft läßt sich größtenteils auf Planlaufabweichungen zurückführen. Diese Planlaufabweichungen können zwischen Dichtfläche und Injektorkörper, Dichtfläche und Düse, Schulter und Düse sowie zwischen Schulter und Düsenspannmutter auftreten. Durch ungünstige Lage der Bauteile mit Planlaufabweichungen im vormontierten Zustand des Kraftstoffinjektors können niedrige Oberflächenpressungen auftreten, deren Dichtwirkung bei den im Injektor von Kraftstoffeinspritzanlagen auftretenden Höchstdrücken erheblich herabgesetzt ist. Die Folge sind sich einstellende Leckagen und Undichtigkeiten am Kraftstoffinjektor, obwohl dessen Komponenten Injektorkörper und die Düsenspannmutter mit korrektem Anzugsmoment miteinander verschraubt sind. Die Folge sind den Wirkungsgrad des Injektors beeinträchtigende Undichtigkeiten und ein ölverschmierter Zylinderkopfbereich an der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der Kriecheigenschaften einmal ausgetretenen Kraftstoffs. Darstellung der Erfindung
Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, an einer Düsenspannmutter eines Kraftstoffmjektors einen Einstich vorzusehen, erlaubt am Ende eines Nerschrau- bungsvorgangs innerhalb einer automatisierten Schraubstation eine plastische Verformung des Werkstoffs der Düsenspannmutter. Durch einen Einstich beispielsweise an der Um- fangsfläche der Düsenspannmutter, ist deren Querschnittsfläche im Bereich dieser Schwä- chung örtlich verkleinert und stellt einen an der Düsenspannmutter ausgebildeten Sollbereich dar, an welchem sich die Düsenspannmutter nach Erreichen der Fließgrenze ihres Werkstoffes plastisch verformen wird. Je nach verwendetem Werkstoff für die Düsenspannmutter eines Kraftstoffinjektors wird der Querschnitt so gewählt, daß bei der gewünschten Montagekraft in einer automatisierten Schraubstation die Fließgrenze Rp 0>2 des Werkstoffes der Düsenspannmutter sicher erreicht wird.
Der Außendurchmesser der Düsenspannmutter kann näherungsweise Kennlinienzusammenhängen entnommen werden. Die Wahl einer größeren zu erzeugenden Axialkraft oder eines weicheren Werkstoffes führt zur Vergrößerung des erforderlichen Querschnitts, d.h. des Außendurchmessers D der Düsenspannmutter. Bei gleichen Toleranzen führt dies zu geringeren geometriebedingten Streuungen der Axialkraft, so zum Beispiel aufgrund von Abweichungen von Νenndurchmessern und Abweichungen in bezug auf die Koaxialität von Innendurchmesser zu Außendurchmesser.
Bei am Umfang ungleichmäßig verteilter Axialkraft wird in dem Bereich, in dem die Axialkraft größer ist, durch das Fließen des Werkstoffes bei plastischer Verformung nach Erreichen der Fließgrenze ein größerer Verformungsweg erzeugt, wodurch wiederum eine gleichmäßigere Verteilung der Flächenpressung erzielbar ist. Dies zieht eine Verbesserung der Abdichtwirkung der am Injektor über die vorgeschlagene Schraubverbindung mitein- andergefügten Komponenten nach sich.
Eine besonders präzise Anzugsmethode zur Erzeugung von definierten Anzugsmomenten in automatisierten Schraubstationen ist die streckgrenzengesteuerte Verschraubung. Hier dient der Fließbeginn z.B. des Werkstoffes der Düsenspannmutter (oder einer Schraube) als Steuergröße für die Montagevorspannkraft. Die Steuerung der automatisierten Schraubstation erfolgt im Zusammenhang von Δ Montagemoment/Δ Drehwinkel, der im Hook'schen Bereich weitestgehend linear verläuft. Erst bei Erreichen der Fließgrenze ändert die Kurve ihren Verlauf. Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 sich einstellende Undichtigkeiten zwischen den Baukomponenten eines Kraftstoffinjektors aufgrund von Planlaufabweichungen der Komponenten sowie die ungleichmäßig verteilte Axialkraft,
Figur 2 eine an einem Injektorkörper verschraubte Düsenspannmutter mit in reduzierter Wandstärke ausgebildeten Schwächungsbereich sowie die zugehörige als vergrößerte Darstellung wiedergegebene Detaildarstellung X,
Figur 3 die an der Düsenspannmutter angreifenden einzelnen Momente und
Figur 4 der für eine Schraubstation maßgebende Zusammenhang von Δ Montagekraft/ zu Δ Drehwinkel.
Ausführungsvarianten
Figur 1 zeigt sich einstellende Undichtigkeiten zwischen den einzelnen Baukomponenten eines Kraftstoffinjektors aufgrund von Planlaufabweichungen der Komponenten und die sich ergebende ungleichmäßige Axialkraftverteilung.
Ein aus mehreren miteinander zu fügenden Komponenten bestehender Kraftstoffinjektor 1 umfaßt im wesentlichen einen Injektorkörper 2, der mittels einer Düsenspannmutter 5 ei- nen Düsenkörper 4 aufnimmt. Der Injektorkörper 2 sowie der Düsenkörper 4 und die Düsenspannmutter 5 sind als rotationssymmetrische Bauteile symmetrisch zur Symmetrieachse 6 ausgebildet. Im Injektorkörper 2 ist eine zentrale Bohrung 8 ausgebildet sowie eine leicht geneigt zu dieser im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 6 verlaufende Hoch- druckzulaufbohrung 7, mit welcher eine im Düsenkörper 4 verschiebbar aufgenommene - hier nicht dargestellte - Düsennadel und ein diese umgebender Düsenraum beaufschlagt sind.
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist entnehmbar, daß der Düsenkörper 2 und die den Düsenkörper 4 aufnehmende Düsenspannmutter 5 im Abdichtbereich zwischen .den einander zu- weisenden Stirnflächen nicht plan aneinanderliegen, sondern sich eine Schrägstellung 11 eingestellt hat, die mit dem eingezeichneten Winkel überzeichnet identifiziert ist.
Aufgrund von Planlaufabweichungen von Injektorkörper 2 bzw. dem im größeren Durch- messer ausgeführten Kopf des Düsenkörpers 4 können sich die in Figur 1 dargestellten Schrägstellungen nicht nur an der Trennfuge 10 zwischen Injektorkörper 2 und Düsenkörper 4 einstellen, sondern auch im Bereich der Sitzfläche 13, d.h. einem ringförmigen am Düsenkörper 4 an der Innenseite ausgebildeten Abschnitt. Gemäß der Darstellung in Figur 1 hat sich der Düsenkörper 4 aufgrund von Planlaufabweichungen in bezug auf die ring- förmig sich an der Innenseite der Düsenspannmutter 5 erstreckende Sitzfläche 13 schräggestellt, was durch die mit Bezugszeichen 11 bezeichnete Auslenkung des Düsenkörpersitzes
12 in bezug auf die Sitzfläche 13 der Düsenspannmutter 5 gekennzeichnet ist.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß der Düsenkörper 4 in seinem dem Brennraum einer hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine hineinragenden Ende mit einem Düsenkegel 15 in Kuppenform versehen ist, über welchen die Einspritzung von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
Unterhalb der Darstellung des mit Undichtigkeitsstellen behafteten Injektors 1 ist die sich in einem solcherart montierten Injektor, im wesentlichen aus Injektorköφer 2, Düsenkörper 4 und Düsenspannmutter 5 bestehend, einstellende Axialkraftverteilung 16 dargestellt. Aus der Darstellung der Axialkraftverteilung 16 geht hervor, daß die höchsten Axialkräfte in dem Bereich auftreten, in welchem zwischen dem Injektorkörper 2 und dem Kopf des Düsenkörpers 4 entlang der Trennfuge 10 Materialkontakt besteht bzw. zwischen dem Düsen- körpersitz 12 und der an der Innenseite der Düsenspannmutter 5 ausgebildeten ringförmigen Fläche 13. An den gegenüberliegenden Seiten, d.h. in den Bereichen, in denen die hier überzeichnet dargestellten größten Schrägstellungen 11 auftreten, ist die Axialkraft 16 naturgemäß am geringsten. Aufgrund der in Figur 1 wiedergegebenen Axialkraftverteilung 16 an den dargestellten Baukomponenten 2, 4 und 5 tritt eine ungleichmäßige Verteilung der Flächenpressung am Umfang ein, die zu Undichtigkeiten zwischen dem Injektorkörper 2 und dem Düsenkörper 4 bzw. zwischen der Düsenkörpersitzfläche 12 und der Ringfläche
13 an der Düsenspannmutter 5 führt.
Figur 2 zeigt eine an einem Injektorkörper verschraubte Düsenspannmutter mit in redu- zierter Wandstärke ausgebildetem Schwächungsbereich sowie die zugehörige als vergrößerte Darstellung wiedergegebene Detaildarstellung X.
Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, daß an der Schraubverbindung 3 der Injektorkörper 2 und die den Düsenkörper 4 aufnehmende Düsenspannmutter 5 miteinander verschraubt sind. Dazu ist der Injektorköφer 2 mit einem Außengewinde 17 (vgl. Figur 1) versehen, während an der Innenseite der Düsenspannmutter 5 ein Innengewinde 18 (vgl. Darstellung in Figur 1) vorgesehen ist. Gemäß der Darstellung in Figur 2 liegen der Injektorköφer 2 sowie die diesem zuweisende Stirnseite des Düsenköφers 4 im Bereich der Trennfuge 10 aneinander an.
Der verstärkte Kopfbereich des Düsenköφers 4 ist derart von der Düsenspannmutter 5 umschlossen, daß zwischen der Umfangsfläche des Kopfbereiches des Düsenköφers 4 und der Innenseite der Düsenspannmutter 5 ein Ringspalt 28 gebildet ist.
Die Außenumfangsfläche der Düsenspannmutter 5 ist im Bereich 19 in reduzierter Querschnittsfläche 21 ausgebildet. In diesem Bereich liegt eine reduzierte Wandstärke 20 vor, welche unterhalb der Wandstärke liegt, in der die Düsenspannmutter 5 außerhalb des Bereiches mit verringerter Querschnittsfläche 21 gefertigt ist.
Der Düsenköφer 4 liegt mit seiner Düse köφersitzfläche 12 auf der an der Innenseite der Düsenspannmutter 5 ausgebildeten Sitzfläche 13 auf und durchsetzt eine Bohrung 14 an der Unterseite der Düsenspannmutter 5.
Die in vergrößerter Darstellung wiedergegebene reduzierte Querschnittsfläche 21 der Düsenspannmutter 5 ist dem Detail X zu entnehmen. Je nach erforderlicher Montagekraft zur Erzeugung einer mit hoher Abdichtwirkung einhergehenden Schraubverbindung 3 zwischen den druckbeaufschlagten Komponenten 2, 4 und 5 des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in Figur 2, wird die Querschnittsfläche 21 im Schwächungsbereich 19 so ge- wählt, daß bei der gewünschten Montagekraft die Fließgrenze Rp 0;2 des Werkstoffes der Düsenspannmutter 5 sicher erreicht wird. Die Fließgrenze Rp 0j2 wird gemäß der nachfolgenden Beziehung bestimmt
mit
F = Montagekraft A = Querschnitt 21 MG - Gewindemoment Wt = Torsionswiderstandsmoment im Querschnitt 21 Die Materialschwächung im Bereich 19 der Düsenspannmutter 5 wird durch eine Reduktion des Außendurchmessers D der Düsenspannmutter 5 erreicht, so daß sich in bezug auf den Innendurchmesser d der Düsenspannmutter 5 eine reduzierte Wandstärke 20 im Bereich 19 einstellt. Dadurch ist die reduzierte Querschnittsfläche 21 im Bereich 19 der Dü- senspannmutter 5 durch die Beziehung π(D2-d2)/4 gegeben. Der Außendurchmesser D läßt sich näherungsweise zum Beispiel graphisch bestimmen, wozu geeignete Kennliniendiagramme herangezogen sind. Die Wahl einer größeren Axialkraft 16 oder eines weicheren Werkstoffes, aus dem die Düsenspannmutter 5 gefertigt werden soll, führt zu einer Vergrößerung des erforderlichen Querschnittes im Bereich 19, d.h. einer Zunahme des Außen- durchmessers D. Der Darstellung gemäß Figur 3 sind die an der Düsenspannmutter 5 angreifenden einzelnen Momente zu entnehmen.
Im Bereich des Innengewindes 18 an der Düsenspannmutter 5 wirkt das Gewindemoment, welches durch die nachfolgende Beziehung gegeben ist:
MG = FM • (0,16* P + 0,58 • d2 • μG) mit
P = Steigung des Gewindes d2 = Flankendurchmesser des Schraubengewindes und μo = Reibungszahl im Gewinde.
Im Bereich der Sitzfläche 13, welche an der Innenseite der Düsenspannmutter 5 ausgebildet ist, wirkt das Reibmoment MRA, welches durch die Anlage des Düsenköφersitzes 12 auf der Sitzfläche 13 der Düsenspannmutter 5 das Montagemoment MM reduziert. Im Bereich der Öffnung 14 der Düsenspannmutter 5 wirkt lediglich das Montagedrehmoment, welches zur Erzeugung der axialen Vorspannkraft 16 erforderlich ist. Das Gewindemoment MG sowie Reibmoment MRA sind einander gleichgerichtet, während das Montagedrehmoment den Momenten MRA bzw. MQ entgegengesetzt ist.
Der Darstellung gemäß Figur 4 geht der für eine automatisierbare Schraubstation maßgebende Zusammenhang von Δ Montagemoment/ Δ Drehwinkel hervor.
In Großserienanwendungen werden Schraub Verbindungen 3, so zum Beispiel zwischen einem Injektorköφer 2 und einer Düsenspannmutter 5 eines Injektors 1, in automatisierten Schraubstationen hergestellt. Abhängig vom Werkstoff, aus welchem die mit einer reduzierten Querschnittsfläche 21 in einem Bereich 19 gefertigte Komponente, so zum Beispiel die Düsenspannmutter 5 gefertigt ist, wird ein durch Versuche ermitteltes Momentensi- cherheitsfenster 29 einer Steuerung einer automatisierten Schraubstation in umsetzbarer Form zur Verfügung gestellt. Danach wird der Injektorköφer 2 mit einem Spannfutter an der automatisierten Schraubstation eingespannt und anschließend die Düsenspannmutter 5 mit eingelegtem Düsenkörper 4 mit dem Außengewinde 17 des Injektorköφers 2 verschraubt. Zunächst erfolgt eine kontinuierliche Steigerung des Montagemomentes M entsprechend der gewünschten Montagekraft, d.h. der Axialkraft 16. Während der unterhalb des Fließbeginns 24 des eingesetzten Werkstoffes, aus welchem die Düsenspannmutter 5 gefertigt ist, nimmt die Spannung im Werkstoff der Düsenspannmutter 5 entsprechend der Hook'schen Gerade 26 gemäß Figur 4 kontinuierlich zu. Während der Verschraubung der Düsenspannmutter 5 mit Innengewinde 18 mit dem Außengewinde 17 des Injektorköφers 2 wird das Erreichen der Fließgrenze Rp 0,2 durch die Beziehung
AMontagemoment ADrehwinkel
erkannt.
Bei Erreichen der Fließgrenze Rp 0,2 des Werkstoffs der Düsenspannmutter 5 setzt der Fließbeginn 24, der die Untergrenze eines Sicherheitsfensters 29 markiert, ein. Das Sicherheitsfenster 29 gemäß der Darstellung in Figur 4 wird durch den Abschaltpunkt 25 der au- tomatisierten Schraubstation markiert. Durch das Überschreiten der Fließgrenze Rp 0,2 ist sichergestellt, daß der Werkstoff des mit einem geschwächten Bereich 19 versehenen Düsenspannmutter 5 auch tatsächlich plastisch verformt wird. Innerhalb des Sicherheitsbereiches 29 hat der Werkstoff der Düsenspannmutter 5 den Hook'schen Bereich, wiedergegeben durch die linear verlaufende Gerade 26, verlassen und ist in den Bereich plastischer Verformung 27 übergegangen. Der dem Abschaltpunkt 25 der automatisierten Schraubstation entsprechende Abschaltwinkel ist mit Positionszeichen 23 gekennzeichnet, auf der den Drehwinkel wiedergebenden Achse des Diagramms gemäß Figur 4 dargestellt.
Die zu einer optimalen Dichtwirkung an hohen Betriebsdrücken ausgesetzten Kraftstoffm- jektoren notwendige Axialkraft 16 wird vor entsprechender Programmierung einer automatisierten Schraubstation dadurch gewonnen, daß durch Schraubversuche gemäß der Winkelanzugsmethode die Axialkraft 16 ermittelt wird. Für die Berechnung der Quer- schnittsfläche 21 an der Düsenspannmutter 5 wird sie angenommen und aus dieser der Außendurchmesser D der Querschnittsfläche 21 bestimmt, bei dem der Fließbeginn 24 des entsprechenden Werkstoffes einsetzt, wenn die gewählte Montagekraft erreicht ist (vgl. Darstellung in Figur 4). Die genaueste Anzugsmethode, die an der automatisierten Schraubstation zu implementieren ist, ist die der streckgrenzengesteuerte Verschraubung, bei der Fließbeginn 24 des Werkstoffes der Düsenspannmutter 5 (oder einer anderen Kom- ponente wie zum Beispiel einer Schraube) als Steuergröße für die Montagevorspannkraft einsetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung einer Schraubverbindung (3) mit hoher Dichtwirkung zwischen Komponenten (2, 5) eines unter hohem Betriebsdruck stehenden Bauteiles (1), wie zum Beispiel eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Komponenten (2, 5) der Schraubverbindung (3) mit einer Quer- schnittsfläche (21) versehen wird, die bei vorgebbarer Montagekraft der Komponenten (2, 5) das Erreichen der Fließgrenze Rp 0,2 des Werkstoffes einer der Komponenten (2, 5) gewährleistet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraub Verbindung (3) in einer streckgrenzengesteuerten Schraubstation erzeugt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließbeginn (24) eine der Komponenten (2, 5) der Schraub Verbindung (3) als Steuergröße (4) die Montagevorspannkraft dient.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Schraubstation den Quotienten aus Montagemoment MM und Drehwinkel (22) berech- net.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Fließbeginns (24) des Werkstoffes einer der Komponenten (2, 5) das Montagemoment M innerhalb eines Sicherheitsbereiches (29) bis zum Abschaltpunkt (25) erhöht wird.
6. Schraub Verbindung zwischen Komponenten (2, 5) eines mit hohem Betriebsdruck beaufschlagten Bauteils (1), wie zum Beispiel eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Komponenten (2, 5) der Schraubverbindung (3) eine eine plastische Verformung ermöglichende, örtliche Reduzierung (19) einer Querschnittsfläche (21) ausgebildet ist.
7. Schraubverbindung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die örtliche Reduzierung (19) der Querschnittsfläche (21) als Reduktion des Außendurchmessers D der Komponente (2, 5) ausgeführt ist.
Schraubverbindung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der örtlichen Reduktion (19) der Querschnittsfläche (21) die Komponente (2, 5) der Schraubverbindung (3) eine reduzierte Wandstärke (20) aufweist.
9. Schraubverbindung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Komponenten (2, 5) der Schraubverbindung (3) eine Sitzfläche (13) für ein axial vorzuspannendes Bauteil (4) eingelassen ist.
10. Schraubverbindung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (13) in einer der Komponenten (2, 5) in Ringform ausgestaltet ist.
11. Schraubverbindung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (2, 5) einen Injektorköφer und eine Düsenspannmutter eines Injektors zum Ein- spritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Verbremiungskraftmaschine sind.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005015735A1 (de) * 2005-04-06 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102006027614B4 (de) * 2006-06-13 2009-02-05 L'orange Gmbh Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen
DE102007036571B3 (de) * 2007-08-03 2009-04-02 Continental Automotive Gmbh Injektor und Vorrichtung mit einem Gefäß und einem das Gefäß umschließenden Gehäuse

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB661137A (en) * 1949-08-30 1951-11-14 Boyd Lamont Patents Ltd Improved pipe union
DE2916869A1 (de) * 1979-04-26 1980-11-06 Bosch Gmbh Robert Fliehkraftdrehzahlregler fuer brennkraftmaschinen
DE3729313A1 (de) * 1987-09-02 1989-03-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur steuerung eines schraubers
US5160178A (en) * 1991-12-17 1992-11-03 Kabushiki Kaisha Com Direct sealing coupling
GB9725805D0 (en) * 1997-12-06 1998-02-04 Lucas Ind Plc Fuel injector nozzle
DE19729843A1 (de) * 1997-07-11 1999-01-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
DE19753518A1 (de) * 1997-12-03 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffzuleitungseinrichtung
DE19755253A1 (de) * 1997-12-12 1999-06-17 Deutz Ag Verfahren zum kontrollierten Anziehen einer Schraubverbindung
SE518436C2 (sv) * 1998-05-14 2002-10-08 Atlas Copco Tools Ab Metod för bestämning av axialkraften i ett gängat fästelement vid åtdragning över sträckgränsen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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