EP1435454A1

EP1435454A1 - Innendruckbelastetes Bauteil, insbesondere für die Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: EP1435454A1
Application number: EP03014369A
Authority: EP
Inventors: Henning Kreschel; Markus Degn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2004-07-07
Also published as: DE10261737A1; JP2004211700A; US20040226540A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein innendruckbelastetes Bauteil, dass in seinem Inneren verschiedene sich verschneidende Bohrungen aufweist. Insbesondere finden solche Bauteile Anwendung im sogenannten Bereich von Common Rails. Da diese Bauteile in Kraftstoffeinspritzsystemen nicht nur unter sehr hohem Innendruck stehen, sondern darüber hinaus der Innendruck periodisch starken Schwankungen unterworfen ist, müssen entsprechende hohe Festigkeitsanforderungen gestellt werden. Durch geometrische Optimierung des Verschneidungsbereiches 5, 15, 25 der Bohrung 3, 13, 23 des Kraftstoffhochdruckspeichers und der Bohrung 4, 14, 24 für den Anschluss entsteht im Querschnitt eine elliptische Ausgestaltung. Durch die Ausführung der Bohrungsverschneidung als Ellipse können die Beanspruchungen in diesen lokalen Bereichen verringert werden, was zur Folge hat, dass auch der zulässige Innendruck an sich erhöht werden kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein innendruckbelastetes Bauteil, insbesondere in der Ausbildung eines Kraftstoffhochdruckspeichers für eine Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffhochdruckpumpe, geeignet für die Versorgung des Kraftstoffhochdruckspeichers mit Kraftstoff, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem langgestreckten rohrartigen Körper mit einer innenliegenden Bohrung und Anschlüssen mit Bohrungen zur Zu- und Abfuhr des Kraftstoffes besteht und sich die Bohrungen miteinander verschneiden.

Stand der Technik

Insbesondere bei sogenannten Speichereinspritzungen (Common Rail), die im Bereich der Einspritztechnik von Kraftstoffen bei Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren verwendet werden, sind insbesondere innendruckbelastete Bauteile notwendig. Hier werden solche Bauteile für Hochdruckspeicher (Rail) und Injektoren verwendet. Diese Bauteile des Kraftstoff-Einspritzsystems stehen nicht nur unter sehr hohem Innendruck, sondern sind darüber hinaus periodisch starken Schwankungen des Innendrucks unterworfen (sogenannter schwellender Innendruck). Daher müssen solche Bauteile entsprechend hohe Festigkeitsanforderungen erfüllen. Insbesondere kommt es in erster Linie auf die Festigkeit der Bohrungsverschneidungen im Inneren des Hochdruckspeichers an.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Erhöhung der Festigkeit von Bohrungsverschneidungen in Bauteilen der genannten Art, insbesondere gegen die auftretenden Innendruckbelastungen zu schaffen.

Lösung der Aufgabe

Das Lösungsprinzip der Aufgabe besteht darin, den Querschnitt der Bohrungsverschneidungen elliptisch zu gestalten, so dass an der Stelle der maximalen Beanspruchung ein lokal großer Radius für die Verteilung der auftretenden Druckspannung vorhanden ist.

Vorteile der Erfindung

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die besondere Art der Ausgestaltung der Innenbohrungen die miteinander verschneiden, ein Querschnitt geschaffen wird, der derart ausgelegt ist, dass die Beanspruchung im Bereich des Querschnitts verringert werden und dadurch es möglich ist, die Effizienz insbesondere eines Kraftstoff-Einspritzsystems zu vergrößern, in dem der zulässige Innendruck - insbesondere des Hochdruckspeichers (Rail) - vergrößert werden kann.

Durch die einfache Anordnung der entsprechenden Bohrungen des Kraftstoffhochdruckspeichers bzw. dessen Anschlüsse kann ohne Mehrkosten eine höhere Effizienz erzielt werden.

Die Ausführung für das Erreichen einer Bohrungsverschneidung mit elliptischem Querschnitt kann auf unterschiedliche Art und Weise erzielt werden.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftstoffhochdruckspeicher einen nahezu rechteckigen Querschnitt (mit abgerundeten Ecken) auf, in den ein Anschluss mit einer zylindrischen Bohrung derart mündet, dass der Winkel zwischen einer Senkrechten und der Achsausrichtung des Anschlusses größer als 0 Grad ist. Dadurch wird im Bohrungsverschneidungsbereich ein elliptischer Querschnitt erzielt.

Die Ausführungsformen des Anschlusses können aufgrund der einfachen Ausgestaltung zum einen geschweißt werden. Zum anderen kann auch der Anschluss an den Kraftstoffhochdruckspeicher geschmiedet sein.

Aufgrund der einfachen Ausgestaltung ist es auch möglich, den Querschnitt des Kraftstoffhochdruckspeichers beliebig zu gestalten, insbesondere kann dieser zentrisch zur Außenkontur aber auch exzentrisch angeordnet sein. Zu dem besteht die Freiheit, die Anschlussbohrung zentrisch oder exzentrisch münden zu lassen, abhängig davon, wie der Anschluss im Montagezustand des Kraftstoffhochdruckspeichers benötigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.

Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1: Ein Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers mit einem Anschluss;
Figur 2: Einen Schnitt durch den Hochdruckspeicher gemäß Figur 1 entlang einer Linie II-II;
Figur 3: Einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers mit einem Anschluss;
Figur 4: Einen Schnitt durch den Hochdruckspeicher gemäß Figur 3 entlang einer Linie III-III;
Figur 5: Einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers mit einem Anschluss;
Figur 6: Einen Schnitt durch den Hochdruckspeicher gemäß Figur 5 entlang einer Linie VI-VI.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein innendruckbelastetes Bauteil 1 gezeigt, das an sich eine beliebige Außenkontur 2 aufweist. Die in dem Bauteil 1 angeordnete Bohrung 3 verläuft in Längserstreckung des Bauteils 1 und ist durchgehend. Die Bohrung 3 weist einen nahezu rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Eine zweite Bohrung 4 mündet in die Bohrung 3 und bildet einen Verschneidungsbereich 5. Die weitere Bohrung 4 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Bohrung 4 selbst ist in einen Winkel α zur Senkrechten S angeordnet und verläuft damit schräg in die Bohrung 3 ein, so dass ein elliptischer Querschnitt 6 wie er in Figur 2 dargestellt ist, im Verschneidungsbereich 5 entsteht.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Anschluss 7 vorgesehen, der ebenfalls eine zylindrische Bohrung 8 aufweist, die mit der weiteren zylindrischen Bohrung 4 fluchtet. Der Anschluss 7 ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an die Außenkontur 2 des Bauteils 1 angeschweißt.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauteils 10 ist ebenfalls eine an sich beliebige, hier kreisförmige Außenkontur 12 vorgesehen. Im Inneren des Bauteils 10 ist eine im Querschnitt runde Bohrung 13 vorgesehen, die ebenfalls sich in Richtung der Längserstreckung des Bauteils 10 durchgehend erstreckt. Ferner ist eine im Winkel α zur Senkrechten S vorgesehene weitere Bohrung 14 vorgesehen, die in einem Verschneidungsbereich 15 in die Bohrung 13 mündet.

Aufgrund der schrägen Mündung der Bohrung 14 ist der Verschneidungsbereich 15, wie er in Figur 4 dargestellt ist, elliptisch gestaltet. Zudem ist ein Anschluss 17 vorgesehen, der an die Außenkontur 12 des Bauteils 10 angeschmiedet ist.

Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Bauteils 20 ist ebenfalls eine an sich beliebige Außenkontur 22 vorgesehen, und zusätzlich eine in dem Bauteil durchgehend ausgelegte Bohrung 23. Diese Bohrung 23 ist nicht zentrisch zur Außenkontur 22 angeordnet. Zusätzlich ist eine weitere Bohrung 24 vorgesehen, die von außerhalb in die Bohrung 23 mündet. Diese Bohrung 24 verläuft in einem Winkel α größer 0 Grad zur Senkrechten S, so dass im Verschneidungsbereich 25 ein elliptischer Querschnitt 26, wie er in Figur 6 dargestellt ist, entsteht.

Die Erfindung ist bei allen innendruckbelasteten Bauteilen, die Bohrungsverschneidungen aufweisen, wie Rails, Injektoren, Pumpen oder ähnliches einsetzbar.

Claims

Innendruckbelastetes Bauteil, insbesondere in der Ausbildung eines Kraftstoffhochdruckspeichers für eine Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, geeignet für die Versorgung des Kraftstoffhochdruckspeichers mit Kraftstoff, wobei der Kraftstoffhochdruckspeicher aus einem langgestreckten rohrartigen Körper mit einer innenliegenden Bohrung und Anschlüssen mit Bohrungen zur Zu- und Abfuhr besteht, und sich die Bohrungen miteinander verschneiden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verschneidungsbereich (6 ; 16; 26) der beiden Bohrungen (3, 4; 13, 14; 23, 24) ein elliptischer Querschnitt (6; 16; 26) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3; 13; 23) des Bauteils (1; 10; 20) im Bereich der Verschneidung (5; 15; 25) abgeflacht ausgebildet ist und die zylindrisch ausgebildeten Bohrung (4; 14; 24) des Anschlusses (7; 17; 27) in einem Winkel größer 0 Grad zur Senkrechten (S) mündet.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3; 13; 23) des Bauteils (1; 10; 20) im Bereich der Verschneidung (5; 15; 25) rund ausgebildet ist und die zylindrisch ausgebildeten Bohrung (4; 14; 24) des Anschlusses (7; 17; 27) in einem Winkel > 0 Grad zur Senkrechten (S) mündet.
Bauteil nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (4; 14; 14) des Anschlusses (7; 17; 27) zentrisch zur Bohrung (3; 13; 23) des Bauteils (1; 10; 20) mündet.
Bauteil nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (4; 14; 14) des Anschlusses (7; 17; 27) exzentrisch zur Bohrung (3; 13; 23) des Bauteils (1; 10; 20) mündet.