Beschreibung
Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung in einem Speichereinspritzsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an einem Übergang zwischen einem Bauteil einer Speichereinspritzvorrichtung und einer Leitung.
Speichereinspritzsysteme, wie z.B. Common-Rail-Systeme, sind aus dem Stand der Technik bekannt. In jüngster Zeit werden insbesondere erhöhte Anforderungen hinsichtlich höherer Systemdrücke deutlich über 1500 bar gestellt. Dadurch wachsen auch die Ansprüche an die Leistungen der Speichereinspritz- Systeme. Weiterhin stellt die hohe Komplexität und die hohe Bauraumdichte moderner Motoren eine schwierige Einbausituation für die Komponenten der Speichereinspritzsysteme dar. Insbesondere die Leitungen müssen dabei in komplexen Raumgeometrien große Abstände überbrücken. Aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen werden die Leitungen damit zu einem mechanisch sehr empfindlichen Schwingungssystem. Die am Verbrennungsmotor angebauten Komponenten des Speichereinspritzsystems sind durch die oszillierenden Massen (z.B. Kolben und Ventile) den Schwingungen des Motorblocks ausgesetzt. Somit können auch die die Komponenten der Speichereinspritzsysteme verbindenden Leitungen in Schwingung geraten, wodurch Schäden entstehen können. Dies kann beispielsweise zur Undichtheit an den Übergängen zwischen der Leitung und den Komponenten führen oder im Extremfall auch zu einem Bruch der Leitung. Somit ist die Gefahr gegeben, dass Kraftstoff aus den Leitungen austritt und zu einem Absterben des Motors bzw. zu erhöhter Brandgefahr im Motorraum führt .
In Figur 5 ist ein derartiger Übergang zwischen einem Bauteil 3 des Speichereinspritzsystems und einer Leitung 5 dargestellt. Am Bauteil 3 ist ein zylinderringförmiger Leitungsan- schluss 8 ausgebildet, in welchem das Leitungsende "der Lei-
tung 5 angeordnet ist. Hierbei ist am Leitungsende einstückig ein Dichtungsbereich 15 ausgebildet, welcher sich mit einem Dichtungsbereich 16 des Bauteils 3 in Kontakt befindet. Um eine ausreichende Abdichtung zwischen dem Bauteil 3 und der Leitung 5 zu erreichen, ist eine Überwurfmutter 9 vorgesehen, welche am Leitungsanschluss 8 festgeschraubt wird. Die Überwurfmutter 9 bringt eine in Leitungslängsrichtung gerichtete Kraft auf, welche über eine Hülse 20 auf den Dichtungsbereich 15 der Leitung 5 übertragen wird, um eine ausreichende Ab- dichtung zwischen dem Bauteil 3 und der Leitung 5 zu erreichen. Die Hülse 20 weist einen vorbestimmten Abstand von der Leitung 5 auf und dient nur zur Übertragung der von der Überwurfmutter 9 aufgebrachten Kraft auf den Dichtungsbereich 15. Aufgrund der hohen Biegemomente am Übergangsbereich zwischen der Leitung 5 und dem Bauteil 3 sowie der Formgebung der Leitung 5 mit integriertem Dichtungsbereich 15 sind insbesondere die Leitungsenden den höchsten Belastungen ausgesetzt.
Weiterhin werden im Stand der Technik Halteklammern verwen- det, um ein übermäßiges Schwingen der gesamten Leitung abzuschwächen, was jedoch nur bedingt gelingt. Auch ist es vielfach schwierig, die Halteklammeren im Motorraum zu befestigen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung zwischen einem Bauteil eines Speichereinspritzsystems sowie einer mit dem Bauteil verbundenen Leitung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an einem Übergang zwischen einem Bauteil eines Speichereinspritzsystems und einer mit dem Bauteil verbundenen"Leitung
wird erfindungsgemäß durch eine Hülse gebildet, welche mit ihrem Innenumfang unmittelbar am Außenumfang der Leitung anliegt. Somit dient die Hülse insbesondere zur Versteifung am Übergangsbereich zwischen der Leitung und dem Bauteil, so dass dieser Bereich des Speichereinspritzsystems unempfindlich gegen mechanische Schwingungen wird. Dadurch können insbesondere Undichtheiten aufgrund von Schwingungen verhindert werden. Die Hülse nimmt dabei sowohl Radialkräfte als auch Momente von der Leitung auf, so dass die Leitung bzw. der Ü- bergangsbereich zwischen Leitung und Bauteil unempfindlicher gegen mechanische Beanspruchungen wird. Die Hülse übt somit eine radial stützende Funktion aus. Neben der Schwingungsdämpfungsfunktion übernimmt die erfindungsgemäße Hülse auch noch die Funktion einer Übertragung einer durch eine Mutter erzeugte axiale (in Axialrichtung der Leitung) Kraft, um eine ausreichende Abdichtung zwischen der Leitung und dem Bauteil zu erreichen. Hierbei ist sowohl an der Leitung als auch am Bauteil jeweils ein Dichtungsbereich ausgebildet, welche von der Mutter über die Hülse gegeneinander gedrückt werden, um die Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leitung abzudichten. Somit weist die erfindungsgemäße Hülse eine Doppelfunktion hinsichtlich der Abdichtung und der Schwingungsdämpfung auf.
Vorzugsweise liegt die Hülse dabei über ihre gesamte Länge an der Leitung an. Dadurch ist ein großer Kontaktbereich zwischen der Leitung und der Hülse gewährleistet, so dass radiale Kräfte bzw. Momente gut von der Hülse aufgenommen werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegen- den Erfindung liegt die Hülse schon vor der Montage der Leitung an das Bauteil an der Leitung an. Dabei kann die Hülse beispielsweise um die Leitung pressgepasst sein oder beispielsweise mit der Leitung verklebt oder verschweißt sein. Somit ist die Hülse schon vor der Montage fest an der Leitung befestigt, so dass die Montage einfach erfolgen kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hülse vor der Montage. der Leitung an das Bauteil lose um die Leitung angeordnet. Die Hülse wird dann bei der Montage durch das Anziehen einer Überwurfmutter deformiert, so dass sie im endmontierten Zustand an der Leitung anliegt .
Um eine möglichst einfache Deformation der Hülse beim Montagevorgang zu ermöglichen, weist die Hülse vorzugsweise an ih- rem Innenumfang und/oder an ihrem Außenumfang eine ringförmige Aussparung auf. Die ringförmige Aussparung ist besonders bevorzugt V-förmig oder teilkreissegmentartig ausgebildet o- der weist eine andere Form auf.
Um eine verbesserte mechanische Abstützung der Hülse an der Leitung bereitzustellen, weist die Hülse vorzugsweise eine größere Länge als die Mutter auf. Dabei kann die Hülse eine derartige Länge aufweisen, dass sie im endmontierten Zustand aus der Mutter herausragt .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hülse mit einem sich verjüngenden Außendurchmesser gebildet. Besonders bevorzugt ist der Außendurchmesser konisch zulaufend ausgebildet. Vorzugsweise ver- jungt sich die Hülse dabei zu ihrem freien Ende hin.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine zweite Hülse vorgesehen, welche zwischen der Leitung und der ersten Hülse angeordnet ist. Somit ist die Leitung von zwei Hülsen umgeben, wobei die innere zweite Hülse vollständig an der Leitung anliegt und die äußere erste Hülse vollständig am Außenumfang der inneren zweiten Hülse anliegen kann oder nur teilweise am Außenumfang der inneren zweiten Hülse und teilweise an der Leitung anliegen kann. Dabei können die beiden Hülsen schon vor der Montage der Leitung an das Bauteil fest an der Leitung anliegen oder
erst durch die Montage deformiert werden, so dass sie dann an der Leitung anliegen.
Vorteilhaft ist die zweite Hülse länger als die erste Hülse ausgebildet.
Vorzugsweise ist die zweite Hülse mit der ersten Hülse fest verbunden. Dabei kann die zweite Hülse schon unmittelbar an der Leitung angeordnet sein oder erst durch die aufgrund der Montage erfolgten Deformation an der Leitung anliegend sein.
Besonders bevorzugt ist die zweite Hülse aus Kunststoff hergestellt. Dadurch kann sie zum einen besonders einfach an der Leitung befestigt werden, zum anderen ist auch eine ausrei- chende Deformation sichergestellt, wenn die zweite Hülse erst nach der Montage an der Leitung anliegen soll. Die erste Hülse ist vorzugsweise aus Metall hergestellt. Somit kann die erfindungsgemäße erste Hülse aus dem gleichen Material wie die Leitung oder die Mutter hergestellt werden.
Vorzugsweise wird die zweite Hülse erst bei der Endmontage zwischen die Leitung und die erste Hülse eingepresst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegen- den Erfindung weist die Hülse einen über die gesamte Länge der Hülse gebildeten Längsschlitz auf. Dadurch presst sich die längsgeschlitzte Hülse erst bei der Endmontage an die Leitung.
In weiteren Ausgestaltungen der Hülse ist die Hülse nur über einen Teil ihrer Länge geschlitzt, dabei kann die Öffnung des Schlitzes an der oberen oder unteren Stirnseite der Hülse angeordnet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Hülse ist die Hülse über einen Teil ihrer Länge geschlitzt, wobei die Schlitzung axial in der Mitte der Hülse angeordnet ist und nicht die Stirnsei-
ten der Hülse erreicht. Vorzugsweise ist die Schlitzung in Höhe des ringförmigen vorstehenden Bereichs der Hülse angeordnet .
Die Schwingungsdämpfung am Übergang zwischen der Leitung und dem Bauteil wird erfindungsgemäß somit durch eine stabilisierende Hülse bereitgestellt, welche an der Leitung anliegt und die Leitung radial stützt. Dadurch können auf die Leitung ausgeübte Radialkräfte und Biegemomente von der Hülse aufge- nommen werden, wodurch an der kritischen Übergangsstelle zwischen Leitung und Bauteil geringere Spannungen auftreten. Dadurch wird die Leitung unempfindlicher gegen mechanische Schwingungen und die Lebensdauer der Komponenten des Speichereinspritzsystems wird verlängert.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Übergangsbereichs zwischen einem Bauteil und einer Leitung mit einer Hülse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines Übergangsbereichs zwischen einem Bauteil und einer Leitung mit einer Hülse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Übergangsbereichs zwischen einem Bauteil und einer Leitung mit einer Hülse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 4 eine schematische Ansicht eines Speichereinspritzsystems,
Figur 5 eine ' schematische Schnittansieht eines Übergangsbereichs zwischen einem Bauteil und einer Leitung gemäß dem Stand der Technik.
Figur 6a, b, c, d schematische Seitenansichten verschiedener
Ausführungsbeispiele der in den vorherigen Figuren dargestellten Hülse
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 und 4 ein ers- tes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In Figur 4 ist der allgemeine Aufbau eines Speichereinspritz- systems 1 dargestellt. Wie in Figur 4 gezeigt, umfasst das Speichereinspritzsystem 1 eine Hochdruckpumpe 2, ein Verteilerstück 4, zwei Rails 3 sowie mehrere Injektoren 7. Die Rails 3 sind jeweils über eine Leitung 6 mit dem Verteilerstück 4 verbunden. Die Injektoren 7 sind jeweils über Leitungen 5 mit dem Rail verbunden. Die Leitungen sind jeweils mit den einzelnen Bauteilen mittels Überwurfmuttern verbunden.
In Figur 1 ist vergrößert der Übergang zwischen dem Rail 3 und der Leitung 5 dargestellt. Wie in Figur 1 gezeigt, ist am Ende der Leitung 5 ein nippeiförmiger Dichtungsbereich 15 ausgebildet, welcher an einem Dichtungsbereich 16 am Rail 3 anliegt. Dadurch wird eine Verbindung zwischen einer Querbohrung 17 des Rails 3 und einem Injektor hergestellt, um Kraftstoff zum Injektor zu führen. Weiter ist am Rail 3 ein zylinderringförmiger Leitungsanschluss 8 ausgebildet, in welchen der Endbereich der Leitung 5 eingeführt ist. Am Außenumfang des zylinderringförmigen Leitungsanschlusses 8 ist ein Gewinde vorgesehen, auf welches eine Überwurfmutter 9 aufschraubbar ist.
Am Außenumfang der Leitung 5 ist eine Hülse 10 angeordnet, welche um die Leitung 5 pressgepasst ist. Somit liegt die Hülse 10 über ihre gesamte Länge unmittelbar an der" Leitung 5
an. Die Hülse 10 besteht aus einem zylinderförmigen Hauptbereich 13 , einem ringförmigen vorstehenden Bereich 12 und einem sich verjüngenden Bereich 11. Der vorstehende Bereich 12 ist dabei ungefähr in der Mitte zwischen dem sich verjüngen- den Bereich 11 und dem zylinderförmigen Hauptbereich 13 angeordnet. Die Verjüngung der Hülse führt zu einer allmählichen Krafteinleitung entlang der Leitung 5.
Wie in Figur 1 gezeigt, übt die Mutter 9 im aufgeschraubten Zustand über den vorstehenden Bereich 12 eine Axialkraft auf die Hülse 10 aus, welche von der Hülse 10 ihrerseits auf den nippeiförmigen Dichtungsbereich 15 der Leitung 5 übertragen wird. Dadurch wird eine feste Abdichtung zwischen den Dichtungsbereichen 15 und 16 erreicht.
Durch die am Leitungsende eng anliegende Hülse 10 können somit radiale Kräfte und Biegemomente von der Leitung 5 aufgenommen werden. Die Hülse 10 gibt der Leitung 5 dabei eine mechanische Abstützung, so dass an der kritischen Übergangs- stelle zwischen der Leitung 5 und dem Bauteil 3 keine Beschädigungen auftreten. Somit kann erfindungsgemäß ein Dauerschwingbruch der Leitung verhindert werden. Weiterhin verhindert die Hülse 10, dass zu große Spannungen an dem Dichtungsrückenbereich, an welchem die Hülse 10 in Axialrichtung an- greift, entstehen. Somit wird ein Schwingen der Leitung insbesondere am Übergangsbereich verhindert, wodurch die Erzeugung von hohen Biegemomenten an diesen Stellen unterbunden werden kann. Die Hülse 10 weist dabei eine derartige Länge auf, dass sie im montierten Zustand über die Mutter 9 hinaus vorsteht,, um die Schwingungen noch wirksamer dämpfen zu können.
Es sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung nicht nur zwischen dem Rail 3 und den Leitungen 5 vorgesehen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung kann an allen Übergangsstellen zwischen Komponenten des Speichereinspritzsystems 1 und
den die Komponenten verbindenden Leitungen vorgesehen werden. Die erfindungsgemäße Hülse übernimmt dabei nicht nur die Ü- bertragung von axialen Kräften von der Mutter 9 auf die Dichtflächen zwischen den Bauteilen und der Leitung, sondern nimmt auch radiale Kräfte und Biegemomente von der Leitung auf. Somit wird das erfindungsgemäße Speichereinspritzsystem unempfindlich gegen mechanische Schwingungen, welche auf das Speichereinspritzsystem übertragen werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 10 des zweiten Ausführungsbei- spiels jedoch vor der Montage nicht an der Leitung 5 befes- tigt, sondern ist lose um die Leitung angeordnet. Die Befestigung der Hülse 10 an der Leitung 5 erfolgt dabei erst während der Montage der Leitung 5 an das Rail 3. Dabei wird die Hülse 10 durch die von der Mutter 9 ausgeübte Kraft deformiert, so dass sie bleibend an der Leitung 5 anliegt. Hierzu ist am Innenumfang der Hülse 10 eine teilkreissegmentartige Aussparung 14 vorgesehen, welche ringförmig umlaufend am Innenumfang der Hülse 10 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die Aussparung auch am Aussenumfang ausgebildet sein kann. Die Aussparung 14 ist dabei im zylinderförmigen Haupt- bereich 13 der Hülse gebildet. Durch diese Aussparung 14 wird eine Deformation der Hülse 10 durch das Anzugsmoment der Mutter 9 unterstützt, so dass die Hülse 10 nach ihrer Deformation an der Leitung 5 klemmt. Somit kann die Hülse wieder sowohl Axialkräfte zur Abdichtung der Verbindung als auch Radi- alkräfte und Biegemomente aufnehmen.
Es sei angemerkt, dass die Aussparung 14 nicht ringförmig ausgebildet sein muss, sondern auch durch mehrere Ringsegmente gebildet werden kann oder dass mehrere Aussparungen 14 am Innenumfang der Hülse vorgesehen sind. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbei- spiel, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist beim dritten Ausführungsbeispiel eine zweite Hülse 18 vorgesehen. Die zweite Hülse 18 ist im Wesentlichen zylinderförmig mit einem Flansch 19 an einem Ende ausgebildet. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die zweite Hülse zwischen der Leitung 5 und der ersten Hülse 10 angeordnet. Die zweite Hülse 18 ist aus Kunststoff hergestellt und ist mitsamt der ersten Hülse 10 vor der Montage der Leitung 5 an das Rail 3 fest an der Leitung 5 mittels einer Presspassung befestigt. Die erste Hülse 10 ist an der zweiten Hülse 18 ebenfalls mittels einer Press- passung befestigt. Die zweite Kunststoffhülse 18 verhindert dabei insbesondere, dass die Leitung 5 aufgrund des Vorsehens der Presspassungen beschädigt wird oder ungünstige Kerbspannungen aufgrund von Einkerbungen in der Leitung 5 auftreten können.
Ansonsten entspricht das dritte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
In den Figuren 6a bis 6d sind weitere Ausführungsformen der Hülse 10 aus den vorherigen Figuren 1 bis 3 dargestellt:
Die in Figur 6d dargestellte Hülse 10 unterscheidet sich von der Hülse 10 aus Figur 1 durch einen in axiale Richtung weisenden Längsschlitz 24, der sich in beiden Stirnflächen der Hülse 10 öffnet. Der Längschlitz 24 ist gerade ausgeführt, kann aber auch spiralförmig gewendelt sein.
Die in Figur 6a dargestellte Hülse 10 weist im Unterschied zur Hülse aus Figur 6d einen in axiale Richtung weisenden Längsschlitz 21 auf, der sich nur über einen Teil der Längs- seite der Hülse 10 erstreckt und sich an der dem Kraftstoffverteiler (Rail) 3 zugewandten Stirnseite der Hülse 10 öffnet.
Die in Figur 6b dargestellte Hülse 10 weist im Unterschied zur Hülse aus Figur 6d einen in axiale Richtung weisenden
Längsschlitz 22 auf, der sich nur über einen Teil der Längsseite der Hülse 10 erstreckt und sich an der dem Kraftstoffverteiler (Rail) 3 abgewandten Stirnseite der Hülse 10 öffnet .
Die in Figur 6c dargestellte Hülse 10 weist im Unterschied zur Hülse aus Figur 6d einen in axiale Richtung weisenden Längsschlitz 23 auf, der sich nur über einen Teil der Längsseite der Hülse 10 erstreckt und an beiden Stirnseiten der Hülse 10 geschlossen ist.
Vorzugsweise sind die Längsschlitze 21, 22, 23 zumindest teilweise in Höhe des ringförmig vorstehenden Bereichs 12 der Hülse 10 (Figur 1, 2 ) angeordnet .
Es wird somit eine einfache Schwingungsdämpfung erreicht, welche durch eine Stabilisierung des Leitungsendes durch die eng anliegende Hülse erreicht wird. Dadurch ist die Gefahr einer Zerstörung der Leitung bzw. eines Undichtwerdens der
Verbindung zwischen der Leitung und dem Bauteil deutlich vermindert .
Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung an einem Übergang zwischen einem Bauteil 3 eines Speichereinspritzsystems und einer Leitung 5, wobei die Leitung 5 an ihrem Ende mit einem Dichtungsbereich 15 ausgebildet ist, welcher eine Abdichtung mit einem Dichtungsbereich 16 des Bauteils 3 bereitstellt. Die Abdichtung wird durch eine von einer Mutter 9 erzeugte Kraft erreicht, die über eine um die Leitung 5 angeordnete Hülse 10 auf den Dich- tungsbereich 15 der Leitung 5 wirkt. Die Hülse 10 liegt dabei unmittelbar an der Leitung 5 für eine radiale Kraftübertragung von der Leitung auf die Hülse an.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Ä- guivalente zu verlassen.