EP3237746A1 - Einrichtung einer brennstoffeinspritzanlage und metallische dichtende verbindungsanordnung - Google Patents

Einrichtung einer brennstoffeinspritzanlage und metallische dichtende verbindungsanordnung

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EP3237746A1
EP3237746A1 EP15787538.6A EP15787538A EP3237746A1 EP 3237746 A1 EP3237746 A1 EP 3237746A1 EP 15787538 A EP15787538 A EP 15787538A EP 3237746 A1 EP3237746 A1 EP 3237746A1
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EP
European Patent Office
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connection partner
connection
partner
sealing
elevation
Prior art date
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Application number
EP15787538.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3237746B1 (de
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Klaus Lang
Gabor Herke
Norbert SCHIERHOLZ
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • 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
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    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247—Pressure sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9053—Metals

Definitions

  • the invention relates to a metallic sealing connection arrangement and a device of a fuel injection system with a metallic sealing connection arrangement. Specifically, the invention relates to the field of fuel injection systems of
  • a rail assembly of a fuel injection system is known. This is used in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the supply pipe has at its axial end, in which a pressure sensor connection is inserted, an inner contour which is configured conically complementary to an outer contour of an insert portion.
  • this conical inner contour which has an outwardly widening inner cross-section, also form only by the axial pressing of the insert portion. This can ensure that the inner contour of the supply pipe exactly
  • the rail assembly known from DE 10 2008 035 492 A1 and the connection provided in this case, which is formed by axial press-fitting, have the disadvantage that the resulting preloading force on the connection is largely indeterminate. Especially by the axial pressing in this case very large forces can occur, which requires a corresponding design of the connection partners. Since the cone angle for the conical inner contour is very small, the clamping forces that occur can very quickly become very large, so that a corresponding deformability of the supply pipe must be ensured.
  • a screw connection is used.
  • Ball / cone or cone / cone connection pairings with moving contact surfaces conceivable.
  • a screw with a predetermined torque is possible, the interface seals by a flat contact. Due to the
  • inventive metallic sealing connection arrangement with the features of claim 1 and the inventive device of a fuel injection system with the features of claim 10 have the advantage that an improved design and operation are possible.
  • an improved sealing effect can be achieved.
  • the power density can be increased with the same space, so that can be sealed against a higher pressure. Accordingly, the use of materials can be reduced to achieve predetermined requirements. This also allows one
  • Fuel injection system possible. Specifically, use can be made in fuel injection systems for gasoline direct injection, wherein an air-fuel mixture is produced within cylinder combustion chambers of an engine designed as a gasoline engine. The fuel is injected for this purpose at high pressure into the combustion chambers.
  • a fuel distributor can here as Pressure accumulator and serve to distribute the fuel to a plurality of fuel injection valves.
  • a sensor can be used, which enables at least one pressure measurement and is preferably designed as a high-pressure sensor.
  • a connection partner can be an internal pressure-carrying screw-in socket with a sealing function.
  • the biasing force can not be maintained by a screw head, but via a sealing cone.
  • connection partner is set next to the sealing point.
  • Fuel storage is, and another connection partner, which is for example an attachment, possible.
  • This metallic interface can be characterized in that a rotating bolt with thread and conical sealing surface, a threaded nut and spherical or toric sealing seat, a relative movement of the two connection partners (sealing partner) by the rotational movement when screwing the bolt and a plastic deformation of the one Connection partner as a result of
  • a spherical or toric pin and a conical nut can be used in a possible modification.
  • the attachment at the sealing point may be a sensor.
  • plastic deformation can only take place at the pressure sensor nozzle by a suitable combination of materials.
  • Interface can be achieved by a rotation angle controlled mounting method.
  • An intended bolt internal pressure can be designed leader.
  • a cone angle on the bolt can be between about 60 ° to about 120 °.
  • a radius on the nut side be designed so that even with a maximum compression of this is not completely plastically deformed.
  • the circumferential elevation is formed spherical and / or toric.
  • a configuration corresponding to a partial shape of a torus, in particular a convex configuration is specified under a toric shape.
  • Design is usually the partial form of a torus.
  • a formation is possible in which the plastic deformation of the second connection partner is limited to the circumferential survey.
  • an advantageous, circumferential seal can be achieved by a specific plastic contouring a sealing contour is set with an at least approximately predetermined size of the resulting sealing surface. Therefore, it is also advantageous that a plastic deformation between the first connection partner and the second connection partner only at the
  • connection partner is designed so that at a maximum adjustable plastic deformation of the circumferential survey only a partial plastic deformation of the survey occurs.
  • the screw connection between the first connection partner and the second connection partner can in this case advantageously be designed so that a sealing seat width at the deformed elevation between the first connection partner and the second connection partner over a rotation angle between the first
  • connection partner and the second connection partner is adjustable.
  • the degree of plastic deformation of the sealing contour of the second connection partner is also predetermined via the predetermined angle of rotation. It is also advantageous that due to the plastic deformation of the sealing contour of the second connection partner
  • the first connection partner as a bolt having an axial bore, and the second connection partner as a nozzle, which has an axial through hole are configured.
  • the axial bore or the axial through-bore can also be designed "axially” only with respect to the sealing region and not necessarily “axially” with respect to the entire component.
  • the first connection partner as a nozzle, which has an axial through-hole, and the second connection partner as a bolt, which has an axial bore are configured. In this way, depending on the application, especially for the connection of a sensor, in particular a pressure sensor, specifically a plastic deformation can be achieved at only one of the connection partners.
  • Sealing cone occurs. This can be explained in particular by locally high stresses at the edges of an intended chamfer. This is counteracted especially by the crowned or toric sealing contour on the seat, as a result, a more uniform increase in the voltage is achieved.
  • a metallically sealing, modified in the contact area, modified ball / cone connection can be realized after assembly, wherein the sealing contour in the contact area is crowned or toric shaped, so that the "ball” modified in a spherical shape or as part of a tome Due to the mating material takes place during screwing a plastic deformation of the sealing contour, while the first connection partner, especially in his
  • connection partner is specified.
  • the extent of this tapered area allows the required sealing length and preload to be set very precisely. This is especially by means of a rotation angle controlled assembly process on the geometric relationship between the thread pitch and the angle of rotation.
  • FIG. 1 shows a device of a fuel injection system with a connection arrangement prior to assembly in a partial, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 in Fig. 1 denoted by II section of the connection arrangement according to the first embodiment of the invention and
  • Fig. 3 in Fig. 1 denoted by II section of the connection arrangement according to a second embodiment of the invention.
  • connection arrangement 4 between a connection partner 5, which is provided on the component 2, and a connection partner 6, which is provided on the connection part 3, can be produced.
  • 1 shows a state of the connection arrangement 4 before assembly in an excerptional, schematic sectional view corresponding to a first exemplary embodiment in which the connection partner 6 on the connection part 3 as the first connection partner 6 and the connection partner 5 on the component 2 as the second
  • Connection partner 6 serve.
  • the component 2 can be configured in particular as a fuel distributor strip 2.
  • the connection part 3 can be designed as a sensor 3.
  • a sensor element 7 may be provided, which in the mounted state, for example, a pressure of the fuel, which is located in an axial bore 8 of the connecting part 3, measures.
  • the connection part 3 can be designed as a pressure sensor 3.
  • other sensor functions can be realized, such as a temperature measurement.
  • the pressure of gasoline as a potential fuel may be 35 MPa.
  • connection partner 6 At the first connection partner 6, an external thread 9 is formed. Furthermore, the second connection partner 5 has an internal thread 10, with which the first
  • Connection partner 6 in the second connection partner 5 can be screwed.
  • About the External thread 9 and the internal thread 10 is given a screw 11.
  • connection partners 5, 6 can be connected to one another by screwing with respect to an axis 12 such that the connection partner 6 can be joined in a joining direction 13 into a recess 14 of the connection partner 5.
  • a conical sealing surface 15 is formed.
  • a cone angle 16 of the conical sealing surface 15 is selected here from a range of about 60 ° to about 120 °.
  • a partially conical surface 17 is configured, which merges into a circumferential elevation 18. Due to the conical surface 17 and the elevation 18, a sealing contour 19 is realized on the connection partner 5.
  • the survey 18 runs around the axis 12.
  • the circumferential elevation 18 is the conical sealing surface 15 of the
  • connection partner 5 The sealing contour 19 of the connection partner 5 is designed so that when screwing the first connection partner 6 with the second connection partner 5, the circumferential elevation 18 of the second connection partner 5 is partially plastically deformed to a metallic seal between the conical sealing surface 15 of the first connection partner 6 and form in the bolted state at least partially deformed elevation 18 of the second connection partner 5. This process is described in more detail below with reference to FIG. 2.
  • Fig. 2 shows the designated in Fig. 1 with II section of the connection assembly 4 during assembly according to the first embodiment of the invention.
  • a state is shown in which the connection partner 6 due to his
  • Angular position 20 just touches the survey 18 at a contact point 21 and a circumferential contact line 21. Upon further screwing, there is a plastic deformation of the elevation 18. In this way, for example, an end position can be assumed, which is illustrated by an interrupted line 22.
  • Deformation of the circumferential elevation 18 corresponds, wherein only a partial plastic deformation of the elevation 18 occurs.
  • the survey 18 is configured suitable for this purpose.
  • connection partners 5, 6 a metallic seal between the conical sealing surface 15 and the elevation 18 partially deformed in the screwed state can be formed.
  • the survey 18 is in this case in the initial state crowned and / or toric. Specifically, the circumferential elevation 18 of the
  • the rounded transition 24 may in this case be designed with the radius R.
  • connection partners 5, 6 The material pairing between the connection partners 5, 6 is predetermined so that only a plastic deformation of the survey 18, but no plastic deformation of the conical sealing surface 15 occurs.
  • sealing region 23 is formed in the mounted state as a conical sealing portion 23 which has the same cone angle 16 as the conical sealing surface 15.
  • the cone angle 16 of the sealing portion 23 is then by the conical sealing surface 15 of the first connection partner. 6 specified.
  • a cone angle 26 of the conical surface 17 of the sealing contour 19 of the connection partner 5 is preferably greater than the cone angle 16.
  • the sealing seat width 27 is here also on the rotation angle (the rotational angle position) 20 between the connection partners 5, 6 adjustable.
  • the first connection partner 6 is designed as a bolt 6 having the axial bore 8.
  • the second connection partner 5 is configured as a stub 5, which has the axial through-bore 25.
  • Fig. 3 shows the designated in Fig. 1 with II section of the connection assembly 4 according to a second embodiment.
  • the first connection partner 6 is provided on the component 2
  • the second connection partner 6 is provided on the component 2
  • connection partner 5 is provided on the connection part 3.
  • the plastically deformable elevation 18 is thus configured on the connection partner 5 of the connection part 3.
  • the conical sealing surface 15, which preferably does not plastically deform during the formation of the connection, is configured on the connection partner 6 of the component 2. Consequently
  • the first connection partner 6 can be configured as a socket, which has the axial through-bore 25, and the second connection partner 5 can be designed as a pin 5, which has the axial bore 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Eine Einrichtung (1) einer Brennstoffeinspritzanlage weist eine Brennstoff führende Komponente (2) und ein Anschlussteil (3) auf. Hierbei ist eine metallisch dichtende Verbindungsanordnung (4) vorgesehen, die einen ersten metallischen Verbindungspartner (6) und einen zweiten metallischen Verbindungspartner (5) umfasst. Die metallischen Verbindungspartner (5, 6) sind so bezüglich einer Achse (12) miteinander verbindbar, wobei an dem ersten Verbindungspartner (6) eine konische Dichtfläche (15) ausgebildet ist und wobei an dem zweiten Verbindungspartner (5) eine der konischen Dichtfläche (15) des ersten Verbindungspartners (6) zugeordnete Dichtkontur (19) ausgestaltet ist. Die Dichtkontur (19) des zweiten Verbindungspartners (5) weist in einem Ausgangszustand einen um die Achse (14) umlaufende Erhebung (18) auf, die der konischen Dichtfläche (15) des ersten Verbindungspartners (6) zugewandt ist, wobei die Dichtkontur (19) des zweiten Verbindungspartners (5) so ausgestaltet ist, dass das Verschrauben des ersten Verbindungspartners (6) mit dem zweiten Verbindungspartner (5) die umlaufende Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) zumindest teilweise plastisch verformt wird, um eine metallische Abdichtung zwischen der konischen Dichtfläche (15) des ersten Verbindungspartners (6) und der im verschraubten Zustand verformten Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) auszubilden.

Description

Beschreibung
Titel
Einrichtung einer Brennstoffeinspritzanlage und metallische dichtende
Verbindungsanordnung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine metallisch dichtende Verbindungsanordnung und eine Einrichtung einer Brennstoffeinspritzanlage mit einer metallisch dichtenden Verbindungsanordnung. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen von
Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 10 2008 035 492 A1 ist eine Railbaugruppe einer Kraftstoffeinspritzanlage bekannt. Diese dient insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Hierbei sind ein Versorgungsrohr zum Zuführen und Bereitstellen von unter Druck stehendem Kraftstoff und mehrere am Versorgungsrohr befestigte Abzweige zum fluidischen Verbinden des Versorgungsrohrs mit jeweils einem Kraftstoffinjektor
vorgesehen. Außerdem weist das Versorgungsrohr an seinem axialen Ende, in welches ein Drucksensoranschluss eingesteckt ist, eine Innenkontur auf, die komplementär zu einer Außenkontur eines Einsatzabschnitts kegelförmig ausgestaltet ist. Dabei kann sich diese kegelförmige Innenkontur, die einen sich nach außen aufweitenden Innenquerschnitt aufweist, auch erst durch das axiale Einpressen des Einsatzabschnitts ausbilden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Innenkontur des Versorgungsrohrs exakt
komplementär zur Außenkontur des Einsatzabschnitts geformt ist.
Die aus der DE 10 2008 035 492 A1 bekannte Railbaugruppe und die hierbei vorgesehene Verbindung, die durch axiales Einpressen ausgebildet wird, haben den Nachteil, dass die sich ergebende Vorspannkraft an der Verbindung weitgehend unbestimmt ist. Speziell durch das axiale Einpressen können hierbei sehr große Kräfte auftreten, was eine entsprechende Auslegung der Verbindungspartner erfordert. Da der Kegelwinkel für die kegelförmige Innenkontur sehr klein ist, können die auftretenden Spannkräfte sehr schnell sehr groß werden, so dass eine entsprechende Verformbarkeit des Versorgungsrohrs gewährleistet sein muss. Bei der Ausgestaltung einer Verbindung eines Drucksensors mit einem Brennstoffspeicher ist es denkbar, dass eine Schraubverbindung zum Einsatz kommt. Hierbei sind
Kugel/Kegel-oder Kegel/Kegel-Verbindungspaarungen mit bewegten Kontaktflächen denkbar. Hierbei ist eine Verschraubung mit einem vorgegebenen Drehmoment möglich, wobei die Schnittstelle durch einen flächigen Kontakt abdichtet. Bedingt durch die
Werkstoff paarung und durch geometrische Toleranzen erfolgt hierbei eine plastische Verformung nur eines Verbindungspartners oder beider Verbindungspartner. Hierbei ergibt sich allerdings das Problem, dass durch die drehmomentgesteuerte Montage aufgrund vielfältiger Einflüsse eine große Streuung der Dichtstellenausprägung möglich ist. Ein wesentlicher Einfluss ist dabei die Streuung der Reibwerte. Dies ist besonders nachteilig, da zur Sicherstellung der Mindestverformung beziehungsweise der Vorspannkraft sehr große Sicherheitsfaktoren bei der Auslegung der Verbindungspartner aufgeschlagen werden müssen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße metallisch dichtende Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Einrichtung einer Brennstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann in Bezug auf einen gegebenen Materialeinsatz eine verbesserte Dichtwirkung erzielt werden. Speziell kann hierbei bei gleichem Bauraum die Leistungsdichte gesteigert werden, so dass gegen einen höheren Druck abgedichtet werden kann. Dementsprechend kann für das Erreichen vorgegebener Anforderungen der Materialeinsatz reduziert werden. Dies ermöglicht auch eine
kostengünstige Realisierung einer Dichtfunktion, bei der eine Abdichtung gegen einen Innendruck einer Brennstoff führenden Komponente, insbesondere eines
Brennstoffverteilers, möglich ist. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen metallisch dichtenden
Verbindungsanordnung und der im Anspruch 10 angegebenen Einrichtung einer
Brennstoffeinspritzanlage möglich. Speziell kann ein Einsatz bei Brennstoffeinspritzanlagen zur Benzindirekteinspritzung erfolgen, wobei ein Luft-Brennstoff-Gemisch innerhalb von Zylinderbrennräumen einer als Otto-Motor ausgestalteten Brennkraftmaschine entsteht. Der Brennstoff wird hierzu mit hohem Druck in die Brennräume eingespritzt. Ein Brennstoffverteiler kann hierbei als Druckspeicher und zur Verteilung des Brennstoffs auf mehrere Brennstoffeinspritzventile dienen. Um den Druck im Einspritzsystem zu steuern, insbesondere zu regeln, kann ein Sensor zum Einsatz kommen, der zumindest eine Druckmessung ermöglicht und vorzugsweise als Hochdrucksensor ausgestaltet ist.
Speziell zur Verbindung solch eines Drucksensors mit einer Brennstoffverteilerleiste für die Benzindirekteinspritzung ergeben sich besondere Anforderungen, wenn eine
Schraubverbindung realisiert werden soll. Bei einem Verbindungspartner kann es sich um einen Innendruck führenden Einschraubstutzen mit Dichtfunktion handeln. Bei dem anderen Verbindungspartner kann die Vorspannkraft nicht durch einen Schraubkopf, sondern über einen Dichtkegel aufrechterhalten werden. Bei einer möglichen Einschraubung, die mit einem vorgegebenen Drehmoment erfolgt, ergibt sich allerdings eine große Streuung der Dichtstellenausprägung, was insbesondere durch die Streuung der Reibwerte verursacht ist. Im Unterschied dazu ist es daher vorteilhaft, wenn eine Einschraubtiefe
beziehungsweise ein Abstand der Verbindungspartner neben der Dichtstelle eingestellt wird.
Dabei ist in vorteilhafter Weise eine Abdichtung an der metallischen Schnittstelle zwischen dem einen Verbindungspartner, der beispielsweise der Grundkörper eines
Brennstoffspeichers ist, und einem anderen Verbindungspartner, der beispielsweise ein Anbauteil ist, möglich. Diese metallische Schnittstelle kann sich dadurch auszeichnen, dass ein drehender Bolzen mit Gewinde und kegelförmiger Dichtfläche, eine stehende Mutter mit Gewinde und balligem beziehungsweise torischem Dichtsitz, eine Relativbewegung der beiden Verbindungspartner (Dichtpartner) durch die Drehbewegung beim Einschrauben des Bolzens und eine plastische Verformung des einen Verbindungspartners infolge der
Vorspannkraft zum Abdichten gegen den Brennstoff gegeben sind.
Hierbei können bei einer möglichen Abwandlung auch ein balliger beziehungsweise torischer Bolzen und eine kegelige Mutter zum Einsatz kommen. Ferner kann es sich bei dem Anbauteil an der Dichtstelle um einen Sensor handeln. Außerdem kann durch eine geeignete Werkstoffpaarung nur am Drucksensorstutzen eine plastische Verformung stattfinden. Ein gezieltes Einstellen einer Dichtsitzbreite bei der Erstmontage der
Schnittstelle kann durch ein drehwinkelgesteuertes Montageverfahren erzielt werden. Ein vorgesehener Bolzen kann Innendruck führend ausgestaltet sein. Ein Kegelwinkel am Bolzen kann zwischen etwa 60° bis etwa 120° liegen. Außerdem kann ein Radius an der Mutterseite so ausgestaltet sein, dass auch bei einer maximalen Verpressung dieser nicht vollständig plastisch verformt ist. Bei der Ausgestaltung der metallisch dichtenden Verbindungsanordnung ist es somit vorteilhaft, dass die umlaufende Erhebung ballig und/oder torisch ausgeformt ist. Unter einer torischen Ausformung ist hierbei eine Ausgestaltung entsprechend einer Teilform eines Torus insbesondere konvexe, Ausgestaltung vorgegeben ist. Bei der balligen
Ausgestaltung handelt es sich in der Regel um die Teilform eines Torus. Hierdurch ist eine Ausformung möglich, bei der die plastische Verformung des zweiten Verbindungspartners auf die umlaufene Erhebung begrenzt ist. Zudem kann eine vorteilhafte, umlaufende Abdichtung erzielt werden, indem über die plastische Verformung gezielt eine Dichtkontur mit einer zumindest näherungsweise vorgegebenen Größe der sich ergebenden Dichtfläche eingestellt ist. Daher ist es ebenfalls vorteilhaft, dass eine plastische Verformung zwischen dem ersten Verbindungspartner und dem zweiten Verbindungspartner nur an der
Dichtkontur des zweiten Verbindungspartners auftritt.
Speziell ist es hierbei vorteilhaft, dass die umlaufende Erhebung des zweiten
Verbindungspartners so ausgestaltet ist, dass bei einer maximal einstellbaren plastischen Verformung der umlaufenden Erhebung nur eine teilweise plastische Verformung der Erhebung auftritt. Die Verschraubung zwischen dem ersten Verbindungspartner und dem zweiten Verbindungspartner kann hierbei in vorteilhafter Weise so ausgestaltet sein, dass eine Dichtsitzbreite an der verformten Erhebung zwischen dem ersten Verbindungspartner und dem zweiten Verbindungspartner über einen Drehwinkel zwischen dem ersten
Verbindungspartner und dem zweiten Verbindungspartner einstellbar ist. Über den vorgegebenen Drehwinkel ist hierbei dann auch das Ausmaß der plastischen Verformung der Dichtkontur des zweiten Verbindungspartners vorgegeben. Vorteilhaft ist es auch, dass durch die plastische Verformung der Dichtkontur des zweiten
Verbindungspartners ein kegelförmiger Dichtbereich gebildet ist, wobei der kegelförmige Dichtbereich mit einem Kegelwinkel ausgestaltet ist, der durch die konische Dichtfläche des ersten Verbindungspartners vorgegeben ist. Hierdurch kann die gewünschte, sich ergebende wirksame Dichtfläche, insbesondere deren Größe, zuverlässig eingestellt werden. Hierbei ergibt sich auch eine gewisse Unabhängigkeit von möglichen
Fertigungstoleranzen und Reibwertstreuungen.
Bei einer möglichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass der erste Verbindungspartner als Bolzen, der eine axiale Bohrung aufweist, und der zweite Verbindungspartner als Stutzen, der eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, ausgestaltet sind. Hierbei kann die axiale Bohrung beziehungsweise die axiale Durchgangsbohrung auch nur in Bezug auf den Dichtbereich„axial" ausgestaltet sein und nicht notwendigerweise„axial" in Bezug auf das gesamte Bauteil. Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass der erste Verbindungspartner als Stutzen, der eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, und der zweite Verbindungspartner als Bolzen, der eine axiale Bohrung aufweist, ausgestaltet sind. Hierdurch kann je nach Anwendungsfall speziell zur Anbindung eines Sensors, insbesondere eines Drucksensors, gezielt eine plastische Verformung an nur einem der Verbindungspartner erreicht werden.
Somit ergibt sich auch der Vorteil, dass ein definierter Kontaktpunkt beziehungsweise umlaufend eine definierte Kontaktlinie bei einem Beginn der Verschraubung vorliegt. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass bei Werkstoffpaarungen vorwiegend ähnlicher Stähle, zum Beispiel korrosionsbeständiger Stähle, gelegentlich eine Kaltverschweißung am
Dichtkegel auftritt. Dies kann insbesondere durch lokal hohe Spannungen an Kanten einer vorgesehenen Fase erklärt werden. Dem wird speziell durch die ballige oder torische Dichtkontur am Sitz entgegengewirkt, da hierdurch ein gleichmäßigerer Anstieg der Spannung erreicht wird.
Durch den optimierten Montageprozess kann eine plastische Verformung innerhalb einer gewünschten Größenordnung genau und weitgehend reibungsunabhängig eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch den optimierten Montageprozess die Gewindefestigkeit besser ausgenutzt werden kann, da durch die geringere Streuung der Vorspannung ein geringerer Abstand zur maximalen Gewindespannung ermöglicht wird.
In vorteilhafter Weise kann eine metallisch dichtende, im Kontaktbereich drehende, abgewandelte Kugel/Kegel-Verbindung nach der Montage realisiert werden, wobei die Dichtkontur im Kontaktbereich ballig beziehungsweise torisch geformt ist, so dass die „Kugel" in balliger Form beziehungsweise als Teil eines Toms abgewandelt ist. Bedingt durch die Werkstoff paarung findet beim Verschrauben eine plastische Verformung der Dichtkontur statt, während der erste Verbindungspartner insbesondere in seinem
Kontaktbereich zur Dichtkontur nicht plastisch verformt wird. Durch die plastische
Verformung der Dichtkontur des zweiten Verbindungspartners bildet sich dann ein kegelförmiger Dichtbereich mit dem Kegelwinkel aus, der durch den ersten
Verbindungspartner vorgegeben ist. Über die Ausprägung dieses Kegelbereichs können die erforderliche Abdichtlänge und Vorspannung sehr genau eingestellt werden. Dies geht speziell mittels eines drehwinkelgesteuerten Montageverfahrens über den geometrischen Zusammenhang zwischen der Gewindesteigung und dem Drehwinkel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende
Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung einer Brennstoffeinspritzanlage mit einer Verbindungsanordnung vor der Montage in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Verbindungsanordnung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Verbindungsanordnung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 1 einer Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoff führenden Komponente 2 und einem Anschlussteil 3, wobei eine Verbindungsanordnung 4 zwischen einem Verbindungspartner 5, der an der Komponente 2 vorgesehen ist, und einem Verbindungspartner 6, der an dem Anschlussteil 3 vorgesehen ist, herstellbar ist. Hierbei zeigt die Fig. 1 einen Zustand der Verbindungsanordnung 4 vor der Montage in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel, in dem der Verbindungspartner 6 am Anschlussteil 3 als erster Verbindungspartner 6 und der Verbindungspartner 5 an der Komponente 2 als zweiter
Verbindungspartner 6 dienen.
Die Komponente 2 kann insbesondere als Brennstoffverteilerleiste 2 ausgestaltet sein. Das Anschlussteil 3 kann als Sensor 3 ausgestaltet sein. Hierfür kann ein Sensorelement 7 vorgesehen sein, das im montierten Zustand beispielsweise einen Druck des Brennstoffs, der sich in einer axialen Bohrung 8 des Anschlussteils 3 befindet, misst. Dadurch kann das Anschlussteil 3 als Drucksensor 3 ausgestaltet werden. Allerdings können auch andere Sensorfunktionen realisiert werden, wie beispielsweise eine Temperaturmessung. Der Druck von Benzin als möglicher Brennstoff kann beispielsweise 35 MPa betragen.
An dem ersten Verbindungspartner 6 ist ein Außengewinde 9 ausgebildet. Ferner weist der zweite Verbindungspartner 5 ein Innengewinde 10 auf, mit dem der erste
Verbindungspartner 6 in den zweiten Verbindungspartner 5 einschraubbar ist. Über das Außengewinde 9 und das Innengewinde 10 ist eine Schraubverbindung 11 gegeben.
Hierbei sind die Verbindungspartner 5, 6 durch Verschrauben bezüglich einer Achse 12 so miteinander verbindbar, dass der Verbindungspartner 6 in einer Fügerichtung 13 in eine Ausnehmung 14 des Verbindungspartners 5 fügbar ist.
An dem Verbindungspartner 6 ist eine konische Dichtfläche 15 ausgebildet. Ein Kegelwinkel 16 der konischen Dichtfläche 15 ist hierbei aus einem Bereich von etwa 60° bis etwa 120° gewählt. An dem Verbindungspartner 5 ist eine teilweise konische Fläche 17 ausgestaltet, die in eine umlaufende Erhebung 18 übergeht. Durch die konische Fläche 17 und die Erhebung 18 ist eine Dichtkontur 19 an dem Verbindungspartner 5 realisiert. Die Erhebung 18 läuft um die Achse 12 um. Die umlaufende Erhebung 18 ist der konischen Dichtfläche 15 des
Verbindungspartners 6 zugewandt. Ferner ist auch die konische Fläche 17 des
Verbindungspartners 5 der konischen Dichtfläche 15 des Verbindungspartners 6
zugewandt. Die Dichtkontur 19 des Verbindungspartners 5 ist so ausgestaltet, dass beim Verschrauben des ersten Verbindungspartners 6 mit dem zweiten Verbindungspartner 5 die umlaufende Erhebung 18 des zweiten Verbindungspartners 5 teilweise plastisch verformt wird, um eine metallische Abdichtung zwischen der konischen Dichtfläche 15 des ersten Verbindungspartners 6 und der im verschraubten Zustand zumindest teilweise verformten Erhebung 18 des zweiten Verbindungspartners 5 auszubilden. Dieser Vorgang ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die Fig. 2 näher beschrieben.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Verbindungsanordnung 4 während der Montage entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist ein Zustand dargestellt, in dem der Verbindungspartner 6 aufgrund seiner
Drehwinkelstellung 20 gerade die Erhebung 18 an einem Kontaktpunkt 21 beziehungsweise einer umlaufenden Kontaktlinie 21 berührt. Beim weiteren Verschrauben kommt es zu einer plastischen Verformung der Erhebung 18. Hierdurch kann beispielsweise eine Endposition angenommen werden, die durch eine unterbrochen dargestellte Linie 22 veranschaulicht ist.
Durch die Linie 22 kann hierbei eine Endposition des Verbindungspartners 6 relativ zu dem Verbindungspartner 5 bestimmt sein, die einer maximal einstellbaren plastischen
Verformung der umlaufenden Erhebung 18 entspricht, wobei nur eine teilweise plastische Verformung der Erhebung 18 auftritt. Die Erhebung 18 ist hierfür geeignet ausgestaltet.
Im verformten Zustand der Erhebung 18 ergibt sich dann eine wirksame Dichtfläche 23, deren Position auf der Linie 22 in der Fig. 2 veranschaulicht ist. Diese wirksame Dichtfläche 23 ergibt sich zwischen der konischen Dichtfläche 15 und der plastisch verformten Erhebung 18. Die geometrische Größe der Dichtfläche 23 ist zumindest näherungsweise über die Drehwinkelstellung 20 einstellbar.
Somit kann zwischen den Verbindungspartnern 5, 6 eine metallische Abdichtung zwischen der konischen Dichtfläche 15 und der im verschraubten Zustand teilweise verformten Erhebung 18 ausgebildet werden. Die Erhebung 18 ist hierbei im Ausgangszustand ballig und/oder torisch ausgeformt. Speziell kann die umlaufende Erhebung 18 des
Verbindungspartners 5 einen abgerundeten Übergang 24 zu einer axialen
Durchgangsbohrung 25 des Verbindungspartners 5 aufweisen. Der abgerundete Übergang 24 kann hierbei mit dem Radius R ausgeführt sein.
Die Werkstoffpaarung zwischen den Verbindungspartnern 5, 6 ist so vorgegeben, dass nur eine plastische Verformung der Erhebung 18, aber keine plastische Verformung der konischen Dichtfläche 15 auftritt. Dadurch ist der durch die wirksame Dichtfläche 23 gegebene Dichtbereich 23 im montierten Zustand als kegelförmiger Dichtbereich 23 gebildet, der den gleichen Kegelwinkel 16 aufweist wie die konische Dichtfläche 15. Denn der Kegelwinkel 16 des Dichtbereichs 23 ist dann durch die konische Dichtfläche 15 des ersten Verbindungspartners 6 vorgegeben. Somit liegt auch der Kegelwinkel 16 des
Dichtbereichs 23 dann innerhalb des Bereichs von etwa 60° bis etwa 120°. Ein Kegelwinkel 26 der konischen Fläche 17 der Dichtkontur 19 des Verbindungspartners 5 ist vorzugsweise größer vorgegeben als der Kegelwinkel 16.
Aus der wirksamen Dichtfläche (dem Dichtbereich) 23 ergibt sich eine (mittlere)
Dichtsitzbereite 27 an der verformten Erhebung 18 zwischen den Verbindungspartnern 5, 6. Die Dichtsitzbreite 27 ist hierbei ebenfalls über den Drehwinkel (die Drehwinkelstellung) 20 zwischen den Verbindungspartnern 5, 6 einstellbar.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Verbindungspartner 6 als Bolzen 6 ausgestaltet, der die axiale Bohrung 8 aufweist. Der zweite Verbindungspartner 5 ist als Stutzen 5 ausgestaltet, der die axiale Durchgangsbohrung 25 aufweist.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Verbindungsanordnung 4 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Verbindungspartner 6 an der Komponente 2 vorgesehen, während der zweite
Verbindungspartner 5 an dem Anschlussteil 3 vorgesehen ist. Die plastisch verformbare Erhebung 18 ist somit an dem Verbindungspartner 5 des Anschlussteils 3 ausgestaltet. Die konische Dichtfläche 15, die sich bei der Ausbildung der Verbindung vorzugsweise nicht plastisch verformt, ist an dem Verbindungspartner 6 der Komponente 2 ausgestaltet. Somit kann in diesem Ausführungsbeispiel der erste Verbindungspartner 6 als Stutzen ausgestaltet sein, der die axiale Durchgangsbohrung 25 aufweist, und der zweite Verbindungspartner 5 kann als Bolzen 5 ausgestaltet sein, der die axiale Bohrung 8 aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Metallisch dichtende Verbindungsanordnung (4), die insbesondere für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient, mit einem ersten metallischen Verbindungspartner (6) und einem zweiten metallischen Verbindungspartner (5), die durch Verschrauben bezüglich einer Achse (12) miteinander verbindbar sind, wobei an dem ersten Verbindungspartner (6) eine konische Dichtfläche (15) ausgebildet ist, wobei an dem zweiten Verbindungspartner (5) eine der konischen Dichtfläche (15) des ersten
Verbindungspartners (6) zugeordnete Dichtkontur (19) ausgestaltet ist, wobei die
Dichtkontur (19) des zweiten Verbindungspartners (5) in einem Ausgangszustand eine um die Achse (12) umlaufende Erhebung (18) aufweist, die der konischen Dichtfläche (15) des ersten Verbindungspartners (6) zugewandt ist, und wobei die Dichtkontur (19) des zweiten Verbindungspartners (5) so ausgestaltet ist, dass beim Verschrauben des ersten
Verbindungspartners (6) mit dem zweiten Verbindungspartner (5) die umlaufende Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) zumindest teilweise plastisch verformt wird, um eine metallische Abdichtung zwischen der konischen Dichtfläche (15) des ersten
Verbindungspartners (6) und der im verschraubten Zustand zumindest teilweise verformten Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) auszubilden.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die umlaufende Erhebung (18) ballig und/oder torisch ausgeformt ist.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine plastische Verformung zwischen dem ersten Verbindungspartner (6) und dem zweiten Verbindungspartner (5) nur an der Kontur (19) des zweiten Verbindungspartners (5) auftritt.
4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die plastische Verformung der Dichtkontur (19) des zweiten
Verbindungspartners (5) ein kegelförmiger Dichtbereich (23) mit einem durch die konische Dichtfläche (15) des ersten Verbindungspartners (6) vorgegebenen Kegelwinkel (16) gebildet ist.
5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kegelwinkel (16) der konischen Dichtfläche (15) aus einem Bereich von etwa 60° bis etwa 120° gewählt ist.
6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verschraubung zwischen dem ersten Verbindungspartner (6) und dem zweiten Verbindungspartner (5) so ausgestaltet ist, dass eine Dichtsitzbreite (27) an der verformten Erhebung (18) zwischen dem ersten Verbindungspartner (6) und dem zweiten
Verbindungspartner (5) über einen Drehwinkel (20) zwischen dem ersten
Verbindungspartner (6) und dem zweiten Verbindungspartner (5) einstellbar ist.
7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die umlaufende Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) einen
abgerundeten Übergang (24) zu einer axialen Durchgangsbohrung (25) aufweist.
8. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die umlaufende Erhebung (18) des zweiten Verbindungspartners (5) so ausgestaltet ist, dass bei einer maximal einstellbaren plastischen Verformung der umlaufenden
Erhebung (18) nur eine teilweise plastische Verformung der Erhebung (18) der Dichtkontur (19) auftritt.
9. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Verbindungspartner (6) als Bolzen (6), der eine axiale Bohrung (8) aufweist, und der zweite Verbindungspartner (5) als Stutzen (5), der eine axiale Durchgangsbohrung (25) aufweist, ausgestaltet sind oder dass der erste Verbindungspartner (6) als Stutzen (6), der eine axiale Durchgangsbohrung (25) aufweist, und der zweite Verbindungspartner (5) als Bolzen (5), der eine axiale Bohrung (8) aufweist, ausgestaltet sind.
10. Einrichtung (1) einer Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoff führenden
Komponente (2) und einem Anschlussteil (3), wobei eine metallisch dichtende Verbindung der Anordnung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist, die eine Verbindung eines Verbindungspartners (5; 6), der an der Komponente (2) vorgesehen ist, mit einem Verbindungspartner (6; 5), der an dem Anschlussteil (3) vorgesehen ist, ermöglicht.
1 1. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlussteil (3) einen Sensor (7) und/oder einen Drucksensor (7) aufweist.
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