JP6430012B2 - 高圧接続装置、燃料高圧ポンプおよび燃料高圧ポンプ用の高圧接続装置を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧接続装置であって、当該高圧接続装置を用いて、燃料高圧ポンプを、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て燃料高圧ポンプの下流側に配置されているエレメントまたは構成要素に接続できるようになっている高圧接続装置に関する。さらに、本出願は、このような高圧接続装置を製造する方法ならびにこのような高圧接続装置を備える燃料高圧ポンプに関する。

燃料噴射システムは、一般に燃料、たとえばディーゼルまたはガソリンを内燃機関の燃焼室内に噴射するために使用される。燃料は、燃料噴射システム内で、燃料としてガソリンが使用される場合には２００バール〜３００バールの範囲の高圧をかけられ、燃料としてディーゼルが使用される場合には２０００バール〜３０００バールの範囲の高圧をかけられる。高圧付与は、燃料高圧ポンプで行われる。燃料高圧ポンプ内では、ポンプピストンが並進的に運動して、燃料が配置されている圧力室の容積がポンプピストンによって周期的に増減されるようになっており、これにより燃料に高い圧力が発生させられる。このようにして高い圧力をかけられた燃料は、次いで、燃料噴射システムの、燃料高圧ポンプの下流側に配置されている構成要素に移送される。たとえば、内燃機関の燃焼室内への燃料の噴射は、しばしば蓄圧器、つまりいわゆるレールを介して行われる。それゆえに、燃料は燃料高圧ポンプによって、相応する弁を介してまずこのレールに導入される。これに対応して、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て燃料高圧ポンプの下流側に配置されている構成要素に、加圧された燃料を供給し得るようにするために、接続装置が設けられており、この接続装置を用いて、燃料高圧ポンプを、下流側に配置されたこれらの構成要素に接続することができる。

燃料に加えられた高い圧力と、これにより生じる力とに基づき、燃料高圧ポンプと接続装置との結合部は、機械的に高い負荷をかけられている。これにより発生する片振り引張応力ピークは、結合部または接続装置などの構造や寸法設定が不都合である場合、接続装置と燃料高圧ポンプとの間の、動的な負荷にさらされる結合部の故障を招くおそれがある。このことは、結果的に燃料の漏出を招き、ひいてはこれに関連した安全性問題を生じさせるおそれがあるので、好ましくは回避することが望ましい。

したがって、本発明の課題は、作用する力に高い抵抗力を付与することのできる高圧接続装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する高圧接続装置によって解決される。

この高圧接続装置を有する燃料高圧ポンプならびにこのような高圧接続装置を製造する方法は、並列の独立形式請求項の対象である。

本発明の好適な態様は、引用形式請求項の対象である。

燃料高圧ポンプを、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て燃料高圧ポンプの下流側に配置されているエレメントまたは構成要素に接続するための高圧接続装置は、燃料高圧ポンプ内で加圧された燃料を燃料高圧ポンプから流出させるための流出装置と、この流出装置を、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て下流側に配置されている構成要素に接続するための接続装置とを有している。さらに、高圧接続装置は、流出装置と接続装置とを高圧密に結合するための溶接シームと、この溶接シームに流出装置の方向でプリロード力を加えるためのプリロード装置とを有している。

流出装置は、好ましくは燃料高圧ポンプのハウジングにより形成されていて、流出孔を有しており、この流出孔は、燃料高圧ポンプの周辺部を燃料高圧ポンプの圧力室に接続する。

燃料は、燃料高圧ポンプの圧力室から流出孔を通って接続装置に流入し、そしてこの接続装置から引き続き、燃料噴射システムの、下流側に配置された構成要素に移送される。これに相応して、燃料は、通常では接続装置の長手方向軸線に対して平行に配置されている流れ方向において、流出装置から接続装置に流入する。したがって、接続装置の長手方向軸線と、燃料の流れ軸線とは、一般に合致している。

したがって、高圧接続装置では、流出装置と接続装置との簡単な結合の代わりに、流出装置と接続装置とを結合する溶接シームに、この溶接シームに作用する力に抗して作用するプリロード力を加えることにより、安定化された結合を設けることが意図されている。この場合、純然たるプリロード結合の利点と、純然たる溶接結合の利点とが統合され、これにより、ますます高くなりつつある圧力を考慮して、このような圧力に抗して、結合を安定化させる力を付与することができるようになる。すなわち、特に燃料高圧ポンプは、燃料に３００バール〜８００バール（ガソリン分野における使用）の高圧をかけるように形成されている。ディーゼル分野では、それどころか最大３０００バールまでの圧力を達成し得る。高圧接続装置は、このような高い圧力に対して、純然たるねじ結合または純然たる溶接結合しか使用されていないような高圧接続装置よりも、はるかに頑丈に形成されている。

相応して、たとえばレーザ、電子ビーム、コンデンサ放電または摩擦溶接等を用いる溶接プロセスと、溶接シームを含めて高圧接続部にプリロードをかけるプリロード装置との組合せが選択される。すなわち、最初に溶接プロセスが行われ、引き続き、全構造体にプリロードがかけられて緊締される。これにより、力や応力は、溶接シームから離れる方向で、高圧接続部およびプリロード装置の、あまり負荷をかけられていない領域や、周辺に位置するハウジングへ伝送される。さらに、こうしてプリロード力と適当な構成との組合せによって、高圧接続装置自体にかかる負荷をも、調節または制限することができるようになり、圧力要求がさらに増大した場合でも、高圧接続装置および取り付けられた別の全ての構成部分における運転耐久性は保証されたまま維持されるようになる。

このような新規解決手段により、さらに増大したハイドロリック・機械的な要求下や、増大した圧力（ガソリンの場合には３００バール〜８００バールの範囲、ディーゼルの場合には１５００バール〜３０００バールの範囲）下で、廉価な溶接結合を実現するか、または維持することができる。これに加えて、付加的なプリロード装置ならびに所要構成スペースしか必要とされない。こうして、軽度の変更を加えるだけで、より低い圧力段から知られている構成部分を引き続き使用することができる。付加的には、溶接シームへの過剰負荷を生じさせることなく、高圧接続部における壁の肉厚を増厚させることが可能となる。このことは、接続装置における外部の管路の締付け／取付け時における剪断を防止する、高められた安全性のために役立つ。

高圧接続装置のための圧力上限は、材料の負荷耐性と、寿命にわたる最大達成可能なプリロード力Ｆ_Ｖと、接続装置の直径との組合せにより得られる。特に、最大達成可能なプリロード力Ｆ_Ｖは、直径が大きくなるにつれて、ねじ山損失等に基づいて徐々に小さくなるので、小さな直径の使用の際に最適値が存在するはずである。小さな直径は、より小さな軸方向力との組合せにおいて、達成可能なプリロード力Ｆ_Ｖの増大をもたらす。

流出装置に圧力逃がし弁が配置されていて、この圧力逃がし弁に設けられた弁開口が、接続装置に設けられた燃料流入容積に開口しており、この燃料流入容積が、流出装置から流出した燃料を接続装置に流入させるように形成されていると有利である。

燃料高圧ポンプの下流側に配置されている構成要素を保護するためには、圧力逃がし弁が有利である。圧力逃がし弁の弁開口が接続装置の燃料流入容積に開口し得るようにするためには、十分な構成スペースを設けることが有利である。このような構成スペースに基づき、接続装置の直径は、このような圧力逃がし弁なしの配置形式に比べて著しく増大する結果となる。このような直径増大は、流出装置と接続装置との間の結合に不都合に作用するおそれがある。なぜならば、流出装置と接続装置との間の結合面増大に基づき、接触圧が減少するからである。

直径増大は、従来使用されてきた純然たるプリロード結合ならびに純然たる溶接結合には不都合な作用を及ぼす。

すなわち、純然たるプリロード結合の場合には、シールのために、たいてい内部に位置する、いわゆる咬合縁と、誤差補償のための軟質金属ディスクとが設けられている。この咬合縁の直径は、圧力逃がし弁の構成スペースのために必要となる、より大きな直径に基づいて増大する。これによって、プリロードをかけられて緊締された両構成部分の間の接触圧は、接触面増大に基づいて低下する。しかし、付加的に、最大に可能となる軸方向のプリロード力Ｆ_Ｖも、ねじ山における摩擦損失増大に基づいて低下する。

直径が増大するにつれて、咬合縁の真円度からのずれ、または直角であることからのずれが生じるおそれがあり、このようなずれは、付加的に著しく大きな影響をもたらす。なぜならば、咬合縁が中心点から著しく大きく遠ざけられてしまうからである。一次的に誤差を補償するべき軟質金属ディスクは、塑性変形により誤差の補償を達成するために、咬合縁を介して、十分に高いプリロード力Ｆ_Ｖで負荷されることが望ましい。しかし、このプリロード力Ｆ_Ｖは、前で挙げた理由に基づいて低下しており、しかも、より大きな面へ伝達されなければならない。

溶接結合の場合には、溶融されたゾーンの大きさに基づき、シール性を失うことなく著しく多くの誤差を補償することができる。この場合、圧力レベルに限定された形で、特に、溶接シームから離れる方向で、接続装置と周辺のハウジングとに負荷を導く構造を生じさせる、しばしば使用されるマイクロ溶接シームの小幅の結合長さが作用する。これによって、接続装置の達成可能な厚さは減少し、そして圧力が増大すると、材料が過剰負荷を受ける点に達する。

前記高圧接続装置においては、圧力逃がし弁に基づいた接続装置の燃料流入容積の比較的大きな直径において、たとえば３００バール〜８００バールまたはそれ以上の範囲の比較的高い圧力レベルを達成するために、プリロード結合の利点と、溶接結合の利点とが統合されている。付加的な利点は、既に公知でかつ極めて良好に管理されている加工・溶接プロセスを有する既存の組立ラインを引き続き使用することができることにある。

好適な構成では、プリロード装置が、流出装置に向けられたプリロード面を有しており、このプリロード面が、溶接シームにプリロードを加えるために、接続装置に設けられた接触面に支持されている。したがって、接続装置自体を介して、プリロード力を溶接シームへ加えることができるので、有利である。

有利な一構成では、プリロード面と接触面との接触領域が、燃料の流れ方向で見て溶接シームの鉛直方向でほぼ真上に配置されている。これにより、溶接シームは、可能な限り効果的に負荷が軽減されるので好適である。なぜならば、溶接シームの剥離または裂開が有効に阻止され、このために必要となる所要プリロード力が減少するからである。

好適には、接触面は接続装置に環状に設けられているので、プリロード力は、接続装置の全周にわたって均一に溶接シームを介して付与することができる。

別の有利な構成では、接触領域が、燃料の流れ方向で見てこの流れ方向に対してほぼ直角に配置されているので、プリロード力は、好適には、燃料流により作用する力に正確に対抗して作用することができる。

しかし、代替的な別の構成では、接触領域が、燃料の流れ方向に対して所定の角度α、特に３０°＜α＜８０°の角度、特にα＝４５°を成して配置されていてもよい。このことには、より小さな外径を有する接続装置を使用することができるという利点がある。なぜならば、好適には、プリロード装置は、接続装置に引き被せられ、次いで相応する配置形式で組み付けられるように形成されているので、プリロード装置は所定の最小内径を有していなければならないからである。溶接シームが配置されている領域で接続装置が、小さな外径を有していると、場合によっては、接触面とプリロード面との接触領域がもはや成立し得なくなる。しかし、燃料の流れ方向に対して所定の角度を成して配置された接触領域により、引き続き、プリロード力を溶接シームへ加えることが可能となる。

さらに別の有利な構成では、流出装置に引込み部が形成されており、この場合、プリロード装置はこの引込み部に係合するように形成されている。これにより、プリロード装置は、有利には流出装置へ力を導出させることができる。引込み部は、好適には流出装置に環状に配置されており、プリロード装置は、同じくプリロード装置の周面に配置された環状の壁を有しており、この壁が引込み部に係合する。こうして、引込み部とプリロード装置との間の特に確実な接触が保証される。

特に有利には、引込み部が、引込み部雄ねじ山を有しており、プリロード装置が、この引込み部雄ねじ山に係合または螺合するためのプリロード装置雌ねじ山を有している。これにより、有利には引込み部にプリロード装置を被せて螺合させることにより、プリロード力を特に均一にかつ強固に溶接シームに加えることができる。

たとえば、プリロード装置はナットにより形成されている。しかし、代替的な別の構成では、プリロード装置がフランジ・ねじ装置により形成されていてもよい。ナットとしての構成には、プリロード力を接続装置の全周にわたって均一に溶接シームに加えることができるという利点がある。フランジ・ねじ装置の場合には、これにより、ナットを用いる配置形式の場合よりも多くの自由度と、多くのスペースとを提供できるという利点がある。たとえば、フランジ・ねじ装置は、少なくとも２つのねじを有し、これらのねじは、流出装置に設けられた対応する凹部または孔と協働する。

さらに別の有利な構成では、流出装置に溝が配置されており、この溝が、特にほぼ円形に形成されている。有利な実施態様では、溶接シームがこの溝内に配置されており、したがって溶接シームは、有利には流出装置内に没入されて設けられている。しかし、代替的な別の構成では、溶接シームが、燃料の流れ軸線に対して直角に燃料の流れ軸線に向かってずらされて溝に並設配置されていてもよく、すなわち、接続装置の長手方向軸線に向かってずらされていてもよい。溝が溶接シームに並設配置されている場合、溝は、溶接シームに作用する力を、有利に導出することができ、ひいては溶接シームを負荷軽減することができる。

好適には、接続装置に張出し領域が設けられており、この張出し領域が、接続装置の、流出装置と接触している第１の端部に配置されており、張出し領域は、溶接面を有しており、この溶接面に溶接シームが配置されている。この張出し領域により、所定の面が提供され、この面を介して、プリロード装置によって溶接シームに力を加えることができるので有利である。この場合、接続装置は接触面によって張出し領域においてプリロード装置に接触するが、この接触面は、好適には、溶接シームが位置する溶接面に対して向かい合って位置するように配置されている。したがって、張出し領域は、プリロード装置から、向かい合って位置する溶接シームへプリロード力を伝達する。

別の有利な構成では、接続装置に、この接続装置を、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て下流側に配置された構成要素に接続するための結合領域が設けられており、この結合領域が、接続装置の、第１の端部とは反対の側の第２の端部に配置されている。この場合、有利には、接続装置が、第２の端部に雄ねじ山を有しており、この雄ねじ山を介して、有利には、接続装置の下流側に配置された構成要素を接続装置に簡単に取り付けることができる。好適には、接続装置の第１の端部における外径が、第２の端部における外径よりも大きく形成されている。好適には、プリロード装置の最も小さな内径が、第２の端部における外径よりも大きく、かつ第１の端部における外径よりも小さく形成されており、これにより一方ではプリロード装置を簡単に接続装置に引き被せることができ、他方では接続装置の張出し領域との確実な接触を形成することができる。

燃料に高圧をかけるための燃料高圧ポンプが、上で説明した高圧接続装置を有している。

燃料高圧ポンプ用の高圧接続装置を製造する方法では、以下のステップが実施される：
燃料を燃料高圧ポンプから流出させるための流出装置を準備するステップ、
流出装置を、燃料噴射システムの、燃料の流れ方向で見て下流側に配置されている構成要素に接続するための接続装置を準備するステップ、
流出装置と接続装置とを結合するための溶接シームを形成するステップ、
溶接シームに流出装置の方向でプリロード力が作用するように接続装置にプリロード装置を配置するステップ。

溶接シームは、種々の溶接方法、たとえば外部からのビーム溶接（電子ビームまたはレーザビームを用いる）によるか、または内在式の溶接法であるコンデンサ放電溶接または摩擦溶接法によって形成することができる。

プリロード装置が接続装置に配置される前に、溶接シームが硬化させられて、これにより、プリロード装置から溶接シームへのプリロード力の良好な伝達を保証することができると有利である。

以下に、本発明の有利な実施形態を、添付図面に基づき詳しく説明する。

燃料高圧ポンプ内で加圧された燃料を流出させるための流出装置を備える燃料高圧ポンプの斜視図である。 図１に示した燃料高圧ポンプを、流出装置に配置された接続装置と共に示す斜視図である。 図２に示した接続装置を備える燃料高圧ポンプの断面図である。 接続装置と、流出弁と、圧力逃がし弁とを備える燃料高圧ポンプの別の断面図である。 図１に示した燃料高圧ポンプに設けられた高圧接続装置の第１実施形態を示す断面図である。 図５に示した高圧接続装置の個々の領域における応力分布を示す概略図である。 図１に示した燃料高圧ポンプに設けられた高圧接続装置の第２実施形態を示す断面図である。 図５に示した高圧接続装置の個々の領域における応力分布を示す概略図である。 図１に示した燃料高圧ポンプに設けられた高圧接続装置の第３実施形態を示す断面図である。 図９に示した高圧接続装置の個々の領域における応力分布を示す概略図である。 図１に示した燃料高圧ポンプに設けられた高圧接続装置の第４実施形態を示す斜視図である。 図１１に示した高圧接続装置の別の斜視図である。

図１には、たとえば燃料噴射システムにおいて使用されるような燃料高圧ポンプ１０の斜視図が図示されている。燃料高圧ポンプ１０のハウジング１２内には、図１に示した斜視図には見えない圧力室２４（図３参照）が設けられており、この圧力室２４内では、燃料１４に高圧がかけられる。

燃料１４に高圧がかけられた後に、この燃料１４は、ハウジング１２に配置された、流出孔２０を有する流出装置１８を介して、燃料高圧ポンプ１２から流出し、次いで、燃料高圧ポンプ１０の、燃料１４の流れ方向４８で見て下流側に配置されている構成要素に移送される。

図２には、図１に示した燃料高圧ポンプ１０を示す詳細な斜視図が図示されている。流出装置１８には接続装置２２が配置されており、この接続装置２２を用いて、流出装置１８が、燃料噴射システムの、下流側に配置された構成要素に接続されることが望ましい。

図３には、図２に示した斜視図の断面図が図示されている。燃料高圧ポンプ１０のハウジング１２内には、圧力室２４と、この圧力室２４に通じる流入部２６と、ハウジング１２の流出装置１８に設けられた流出孔２０とが見えている。さらに、接続装置２２の第１の端部２８が、環状の溶接シーム３０を介して流出装置１８に結合されていることが判る。接続装置２２の第２の端部３２は、この接続装置２２を、燃料噴射システムの、下流側に配置された構成要素に接続することのできる領域を有する。この場合、たとえば、下流側に配置された構成要素に接続するための雄ねじ山３４が設けられていてよい。

図４には、接続装置２２を備える燃料高圧ポンプ１０の別の断面図が図示されている。流出装置１８、特に流出孔２０には、流出弁３６が配置されている。さらに、流出装置１８には、放圧弁または圧力逃がし弁３８が設けられている。この圧力逃がし弁３８は、燃料高圧ポンプ１０の下流側に配置された構成要素が、過度に高い燃料圧で負荷されることを阻止し、ひいてはこれらの構成要素が損傷を受けることを阻止する。圧力逃がし弁３８は弁開口４０を有しており、この弁開口４０は接続装置２２の燃料流入容積４２に開口している。この燃料流入容積４２には、流出孔２０も開口している。接続装置２２の第１の端部２８から接続装置２２の第２の端部３２に向かって、燃料流入容積４２は先細りになっており、したがって燃料噴射システムの、下流側に配置された構成要素に、加圧された燃料１４を供給する。

接続装置２２は、燃料１４を案内するために長手方向軸線４４を有する。この長手方向軸線４４は、燃料１４の流れ方向４８に沿って延びる流れ軸線４６と合致している。

流出装置１８と接続装置２２とが互いに結合されていると、流出装置１８と接続装置２２とは、高圧接続装置５４を形成する。この高圧接続装置５０を用いて、燃料噴射システムの、燃料高圧ポンプ１０の下流側に配置されている構成要素に、燃料高圧ポンプ１０を接続することができる。

ところで、流出装置１８と接続装置２２とを結合するためには、もはや図３に図示したような溶接シーム３０だけが使用されるのではなく、付加的にプリロード装置５２が装着される。プリロード装置５２は、溶接シーム３０に予荷重力またはプリロード力Ｆ_Ｖを付与することができるように配置されている。以下に、図５〜図１２に基づき、溶接シーム３０とプリロード装置５２との組合せについて詳しく説明する。

高圧接続装置５０の構成要素の、以下にまず説明する特徴は、あとに説明する全ての実施形態について共通して云える。

流出装置１８は、引込み部５４を有する。この引込み部５４には、接続装置２２の、燃料１４の流れ軸線４６に対して平行に配置された壁５６が係合して、この引込み部５４に支持されるようになっている。引込み部５４は、好ましくは少なくとも５ｍｍの奥行きを有し、これにより流出装置１８における接続装置２２の良好な支持が保証され得る。

組付けや、溶接シーム３０を設ける際の溶接過程を自在に実施するために、すなわち、溶接シーム３０を設けるためにより多くの空間的な自由度を提供するために、流出装置１８には付加的に溝５８が配置されている。この溝５８は、好ましくは流出装置１８の表面に沿って全周にわたって環状に配置されている。

接続装置２２は、張出し領域６０を有する。この張出し領域６０は、流出装置１８に向けられている側に溶接面６２を有しており、この溶接面６２に溶接シーム３０が配置されている。張出し領域６０とは反対の側、つまり流出装置１８から離れる方向に向けられて配置されている側では、接続装置２２が接触面６４を有している。この接触面６４によって、接続装置２２は、プリロード装置５２と接触している。張出し領域６０は、接続装置２２の第１の端部２８に配置されている。張出し領域６０とは反対の側で接続装置２２の第２の端部３２では、接続装置２２が結合領域６６を有している。この結合領域６６を介して、高圧接続装置５０を、燃料噴射システムの、下流側に配置された構成要素に接続することができる。結合領域６６と張出し領域６０との間には、ネック領域６８が設けられており、このネック領域６８において、接続装置２２は最小外径を有している。結合領域６６は、選択的に雄ねじ山３４を有していてよく、さらに張出し領域６０よりも小さな外径を有している。

張出し領域６０の外径は、必要とされる燃料流入容積４２により左右される。この燃料流入容積４２には、燃料高圧ポンプ１２の流出孔２０だけでなく、図４に図示されているように、圧力逃がし弁３８の弁開口も開口している。これにより、たとえば１６ｍｍの張出し領域６０における内径が得られ、この内径により、張出し領域６０の外径が決定される。

プリロード装置５２は、プリロード面７０を有している。このプリロード面７０には、接触面６４が接触しており、これにより溶接シーム３０にプリロード力Ｆ_Ｖが加えられる。結合領域６６における外径よりもプリロード装置５２の内径のほうが大きく形成されているので、接続装置２２にプリロード装置５２を引き被せることができる。それと同時に、プリロード装置５２の最小内径は、張出し領域６０の外径よりも小さく形成されているので、プリロード装置５２は張出し領域６０に支持され得る。

プリロード装置５２を介して、たとえば約１.９ｍｍ〜２.２ｍｍの結合長さと、たとえば約０.２ｍｍ〜０.４ｍｍの幅とを有する溶接シーム３０に、たとえば約４ｋＮ〜８ｋＮのプリロード力（予荷重力）を加えることができる。

図５および図６には、高圧接続装置５０の第１実施形態の断面図が図示されている。

プリロード装置５２は、この場合、ナット７２として形成されている。引込み部５４は引込み部雄ねじ山７４を有し、ナット７２はプリロード装置雌ねじ山７６を有する。プリロード装置雌ねじ山７６は、引込み部雄ねじ山７４に螺合する。接続装置２２の接触面６４と、プリロード装置５２のプリロード面７０とは、燃料１４の流れ方向４８に対して直角に配置されている接触領域７８において接触している。さらに、接触領域７８は、図５および図６に示した実施形態では、燃料１４の流れ方向４８で見て、垂直方向で溶接シーム３０のほぼ真上に配置されており、これによって接触領域７８は、流れ軸線４６に対して溶接シーム３０とほぼ同じ間隔ｄを有している。これにより、溶接シーム３０は、できるだけ効率良く負荷軽減される。なぜならば、溶接シーム３０の剥離または裂開を有効に阻止できるからである。それと同時に、このために必要となる所要プリロード力Ｆ_Ｖは、溶接シーム３０が負荷軽減されていない場合、つまり溶接シーム３０を安定化させるために、より大きなプリロード力Ｆ_Ｖを加えなければならない場合に比べて、減少する。したがって、結合領域６６に設けられた雄ねじ山３４に作用する平均応力も小さくなり、ひいては運転耐久性が高くなる。また、図５に示した配置形式では、流出装置１８と接続装置２２との結合に際して、流れ方向４８に対して相対的な溶接シームと流出装置１８との接触面の溶接シーム角度に関して、０°〜９０°の範囲内の、可能となるほぼ全ての溶接シーム角度が可能となる。

図６には、図５に示した断面図の一部が、図示の個々の領域において作用する応力と共に図示されている。色付けが濃くなればなるほど、応力はますます小さくなる。溶接シーム３０は、図５／図６に示した実施形態では、溝５８内に延びている。

すなわち、図５および図６に示した第１実施形態では、袋ナットとして形成されたナット７２を備える、慣用の形式で外部から溶接された溶接シーム３０が図示されている。この構成において特に有利であるのは、高圧接続装置５０の公知の配置形式およびこれに関連した、より低い圧力段の燃料高圧ポンプ１０の製造により知られているプロセスを、大きな変更なしに転用することができることである。さらに、構成スペース、ひいては接続装置２２の下方の場合によっては存在する構成要素を、圧力増大にもかかわらず維持することが可能となる。この場合、特に重要となるのは、流出弁３６と共に、たいてい同じくこの接続装置２２の下に取り付けられた圧力制限弁３８である。なぜならば、この圧力制限弁３８は、部分的に燃料高圧ポンプ１０に後続する構成要素、たとえばインジェクタおよびレールを、過度に高い圧力ピークに対して保護するからである。その場合、過剰の媒体はポンプ高圧領域を介して逃される。

図７および図８には、高圧接続装置５０の第２実施形態の断面図が図示されている。高圧接続装置５０の第２実施形態は、図５および図６に示した高圧接続装置５０と実質的に同一に構成されているが、第２実施形態では、溶接シーム３０が溝５８内に延びているのではなく、燃料１４の流れ軸線４６に向かって溝５８から離れる方向にずらされて配置されている。この場合、溝５８は、溶接シーム３０に作用する力を、溶接シーム３０から離れる方向に導き、ひいては溶接シーム３０を一層強力に負荷軽減するように機能する。

この実施形態において作用する応力は、図６と同様に図８に概略的に描かれている。

図９および図１０には、それぞれ高圧接続装置５０の第３実施形態の断面図が図示されている。この場合、接触領域７８は燃料１４の流れ方向４８に対して直角に向けられているのではなく、角度αを成している。この角度αは、３０°〜８０°の範囲内を変動し、本実施例の場合には４５°を成している。高圧接続装置５０におけるその他の配置形式は、図７に示した配置形式に相当している。

図１０には、図６および図８と同様に、第３実施形態において作用する応力が概略的に描かれている。

図９に示した実施形態では、張出し領域６０が、前で述べた実施形態における内径および外径よりも小さな内径および小さな外径を有する。これにより、溶接シーム３０は流れ軸線４６の方向で内方へ向かって移動するので、図５に示した実施形態において示したような溶接シーム３０真上でのプリロード力Ｆ_Ｖの導入は、もはや不可能となる。なぜならば、接続装置２２に被せられるべきプリロード装置５２は、結合領域６６ならびにこの結合領域６６に配置された雄ねじ山３４を通過できるようにするために所定の最小内径を必要とするからである。したがって、図９に示した実施形態では、斜めの溶接シーム３０と、この溶接シーム３０に対して同様の角度で形成された接触面６４またはプリロード面７０を設けることが提案される。これにより、溶接シーム３０およびこれに関与している別の構成部分に過負荷がかけられないように力を的確に導入しかつ分配することができる。溶接シーム３０は、この場合、コンデンサ放電溶接によって形成されている。

図１１および図１２には、第４実施形態の斜視図が図示されている。第４実施形態では、プリロード装置５２として、ナット７２の代わりに、フランジ・ねじ装置８０が使用されている。このフランジ・ねじ装置８０では、フランジ８２に設けられたプリロード面７０が、接続装置２２の接触面６４に支持されている。さらに、ねじ孔８４が設けられており、これらのねじ孔８４を通じて燃料高圧ポンプ１０のハウジング１２または流出装置１８内へねじを係合させることができる。

したがって、プリロード装置５２として、ナット７２の代わりに、フランジ・ねじ装置１８を使用することもできる。ナット７２は、フランジ・ねじ装置８０に比べて以下のような利点を提供する。すなわち、導入されたプリロード力Ｆ_Ｖが、全ての領域へ均一に導入される。このことは、フランジ８２の使用時では、たいてい実現不可能である。しかし、フランジ８２には、フランジ８２を構成スペースに関して著しく自在に形成することができるという利点がある。

公知の配置形式では、溶接（たとえば電子ビームまたはレーザビームを用いる）により燃料高圧ポンプ１０のハウジング１２に固く結合された高圧接続部が、溶接シーム３０およびその近傍において、ポンプ高圧発生により高圧接続部に発生させられた力によって、機械的に高い負荷をかけられる。

従来では、円形の溶接シーム３０が、接続装置２２の長手方向軸線４４に対して直角の方向または屈曲された方向におけるビーム方向で、外部から長手方向軸線４４の方向へ、結合したい両部分の接触線に沿って形成されていた。これによって、溶接時における侵入深さを最大限に達成することができていた。このことは、圧力内部負荷から軸方向で生じる合成力を最小限に抑える。より高い圧力では、荷重が増大し、そしてこれによって溶接シーム３０に作用する応力は、投影された面積は同じままであるにもかかわらず、増大する。高圧接続部が内部から溶接される方法（たとえばコンデンサ放電溶接）によって、この面をさらに最小化することができた。

高圧接続装置５０の上記構成は、投影された軸方向の面の最小化ならびに負荷に対応した、運転耐久性を有する構造によって、溶接シーム３０に作用する荷重を最小限に抑えようとするものである。

最大負荷耐性をさらに向上させることができるようにするために、提案された高圧接続装置５０は、プリロード装置５２、たとえばナット７２またはフランジ・ねじ装置８０を使用して溶接シーム３０へのプリロードを生じさせるので、軸方向面は変わらないまま、増大した圧力レベルにおいても、引き続き、シールおよび材料結合による結合のために簡単な溶接プロセスを使用することができる。

Claims (10)

1. 燃料高圧ポンプ（１０）を、燃料噴射システムの、燃料（１４）の流れ方向（４８）で見て前記燃料高圧ポンプ（１０）の下流側に配置されている構成要素に接続するための高圧接続装置（５０）であって、
   前記燃料高圧ポンプ（１０）内で加圧された燃料（１４）を前記燃料高圧ポンプ（１０）から流出させるための流出装置（１８）と、
   前記流出装置（１８）を、燃料噴射システムの、燃料（１４）の流れ方向（４８）で見て下流側に配置されている構成要素に接続するための接続装置（２２）と、
   前記流出装置（１８）と前記接続装置（２２）とを高圧密に結合するための溶接シーム（３０）と、
   前記溶接シーム（３０）に前記流出装置（１８）の方向でプリロード力（Ｆ_Ｖ）を加えるためのプリロード装置（５２）と、
   を備える高圧接続装置（５０）。
2. 前記流出装置（１８）に圧力逃がし弁（３８）が配置されており、該圧力逃がし弁（３８）に設けられた弁開口が、前記接続装置（２２）に設けられた燃料流入容積（４２）に開口しており、該燃料流入容積（４２）が、前記流出装置（１８）から流出した燃料（１４）を前記接続装置（２２）に流入させるように形成されている、請求項１記載の高圧接続装置（５０）。
3. 前記プリロード装置（５２）が、前記流出装置（１８）に向けられたプリロード面（７０）を有しており、該プリロード面（７０）が、前記溶接シーム（３０）にプリロード力（Ｆ_Ｖ）を加えるために、前記接続装置（２２）に設けられた接触面（６４）に支持されている、請求項１または２記載の高圧接続装置（５０）。
4. 前記プリロード面（７０）と前記接触面（６４）との接触領域（７８）が、燃料（１０）の流れ方向（４８）で見て前記溶接シーム（３０）の鉛直方向でほぼ真上に配置されており、かつ／または、前記接触領域（７８）が、燃料（１４）の流れ方向（４８）で見て該流れ方向（４８）に対してほぼ直角に配置されているか、または前記接触領域（７８）が、前記流れ方向（４８）に対して３０°＜α＜８０°の角度を成して配置されている、請求項３記載の高圧接続装置（５０）。
5. 前記流出装置（１８）に引込み部（５４）が形成されており、該引込み部（５４）に係合するように前記プリロード装置（５２）が形成されており、前記引込み部（５４）が、引込み部雄ねじ山（７４）を有しており、前記プリロード装置（５２）が、前記引込み部雄ねじ山（７４）に係合するためのプリロード装置雌ねじ山（７６）を有しており、前記プリロード装置（５２）が、ナット（７２）またはフランジ・ねじ装置（８０）により形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の高圧接続装置（５０）。
6. 前記流出装置（１８）に溝（５８）が配置されており、該溝（５８）が、ほぼ円形に形成されており、前記溶接シーム（３０）が、前記溝（５８）内に配置されているか、または燃料（１４）の流れ軸線（４６）に対して直角に燃料（１４）の流れ軸線（４６）に向かってずらされて前記溝（５８）に並設配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の高圧接続装置（５０）。
7. 前記接続装置（２２）に張出し領域（６０）が設けられており、該張出し領域（６０）が、前記接続装置（２２）の、前記流出装置（１８）と接触している第１の端部（２８）に配置されており、前記張出し領域（６０）が、溶接面（６２）を有しており、該溶接面（６２）に前記溶接シーム（３０）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の高圧接続装置（５０）。
8. 前記接続装置（２２）に、前記接続装置（２２）を、前記燃料噴射システムの、燃料（１４）の流れ方向（４８）で見て下流側に配置された構成要素に接続するための結合領域（６６）が設けられており、該結合領域（６６）が、前記接続装置（２２）の、前記第１の端部（２８）とは反対の側の第２の端部（３２）に配置されており、前記接続装置（２２）が、前記第２の端部（３２）に、雄ねじ山（３４）を有しており、前記第１の端部（２８）における前記接続装置（２２）の外径が、前記第２の端部（３２）における外径よりも大きく形成されている、請求項７記載の高圧接続装置（５０）。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の高圧接続装置（５０）を有する、燃料（１４）に高圧をかけるための燃料高圧ポンプ（１０）。
10. 燃料高圧ポンプ（１０）用の高圧接続装置（５０）を製造する方法であって、
    燃料（１４）を前記燃料高圧ポンプ（１０）から流出させるための流出装置（１８）を準備するステップと、
    前記流出装置（１８）を、燃料噴射システムの、燃料（１４）の流れ方向（４８）で見て下流側に配置されている構成要素に接続するための接続装置（２２）を準備するステップと、
    前記流出装置（１８）と前記接続装置（２２）とを結合するための溶接シーム（３０）を形成するステップと、
    前記溶接シーム（３０）に前記流出装置（１８）の方向でプリロード力（Ｆ_Ｖ）が作用するように前記接続装置（２２）にプリロード装置（５２）を配置するステップと、
    を含む方法。

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