DE102006034171A1

DE102006034171A1 - hole arrangement

Info

Publication number: DE102006034171A1
Application number: DE200610034171
Authority: DE
Inventors: Steffen Kernbach
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-01-31

Abstract

The drilling arrangement (10) has a small drilling (12) and a large drilling (14). The cross section of the small drilling is smaller than the cross section of the large drilling. The small drilling has a supporting structure (20), which is implemented as lengthwise-slit solid rotor shaft. The supporting structure is formed by a hollow body brought into the small hole drilling and is formed by a removal of material from the wall (18) one of the small drillings. An independent claim is also included for a method for production of a drilling arrangement having a small drilling and a large drilling, involves bringing a drilling in the supporting structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrungsanordnung mit mindestens einer kleinen Bohrung und einer großen Bohrung wobei der Querschnitt der kleinen Bohrung kleiner ist als der Querschnitt der großen Bohrung.The The invention relates to a bore arrangement with at least one small Hole and a big one Bore wherein the cross section of the small bore is smaller than the cross section of the large bore.

Kraftstoffspeicherleitungen werden im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik zum Aufbau eines Common-Rail-Einspritzsystems verwendet. Die Kraftstoffspeicherleitungen dienen dabei als Vorratsvolumen, in dem Kraftstoff mit hohem Druck bereitgehalten wird. Der Kraftstoff wird hieraus über zugeordnete Einspritzventile in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgegeben. Für eine genaue und effiziente Einspritzung ist insbesondere bei Dieselkraftstoff ein sehr hoher Druck in der Kraftstoffspeicherleitung erforderlich, der zwischenzeitlich bereits zwischen 1500 und 2000 bar liegt. Der Anschluss einer Leitung an die Kraftstoffspeicherleitung ist eine kritische Funktion, die großen Einfluss auf die Qualität der Kraftstoffspeicherleitung hat, da sich Risse im Bereich des Anschlusses bilden können. Um dies zu vermeiden wurde in der DE 101 54 645 A1 bereits vorgeschlagen, ein Anschlussstück mit Vorspannung auf den Anschlussbereich aufzubringen.Fuel accumulator lines are used in the field of automotive engineering to build a common rail injection system. The fuel storage lines serve as a storage volume, is kept in the fuel at high pressure. The fuel is discharged therefrom via associated injection valves into the combustion chamber of the internal combustion engine. For an accurate and efficient injection, a very high pressure in the fuel storage line is required in particular for diesel fuel, which is already between 1500 and 2000 bar in the meantime. The connection of a line to the fuel storage line is a critical function that has a great influence on the quality of the fuel storage line, as cracks can form in the area of the connection. To avoid this was in the DE 101 54 645 A1 already proposed to apply a connector with bias on the connection area.

Im Hochdruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems müssen allerdings auch Hochdruckführende Bohrungen unterschiedlicher Durchmesser miteinander verschnitten werden, um die hydraulische Funktion zu gewährleisten.in the High-pressure area of a diesel injection system must, however, also high pressure drilled holes different diameter to be blended together to ensure the hydraulic function.

Bei diesen Anordnungen können bei hohen Drücken Risse im Bereich der kleineren Bohrung oder großen Bohrung auftreten. Ähnliche Effekte treten auf, wenn hochdruckführende Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser koaxial, parallel zueinander verlaufen.at these arrangements can at high pressures Cracks in the area of the smaller hole or large hole occur. Similar Effects occur when high pressure drilling with different Diameter coaxial, parallel to each other.

Naturgemäß ist bei Bohrungen der Lösungsvorschlag aus der DE 101 54 645 A1 nicht anwendbar. Um die beschriebenen Spannungsspitzen bei verschnittenen Bohrungen zu reduzieren wird allerdings bereits in der DE 100 29 431 A1 vorgeschlagen, den Bereich der Bohrungsverschneidung möglichst stark zu verrunden und die erste Bohrung an ihrem Schnittpunkt über die zweite Bohrung hinaus zu erstrecken. Spannungen an parallel laufenden Bohrungen werden gegenwärtig durch ausreichende Wandstärken begrenzt.Naturally, in the case of drilling the proposed solution from the DE 101 54 645 A1 not applicable. However, in order to reduce the described voltage peaks in blended holes is already in the DE 100 29 431 A1 proposed to round as much as possible the area of the bore intersection and to extend the first bore at its intersection beyond the second bore. Tensions on parallel bores are currently limited by sufficient wall thicknesses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Möglichkeit zur Reduzierung von derartigen Spannungen vorzuschlagen, wobei auch die Wandstärken vermindert werden können.task In the present invention, it is a possibility of reducing suggest such voltages, whereby the wall thicknesses reduced can be.

Diese Aufgabe wird durch eine Bohrungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst.These The object is achieved by a hole arrangement with the features according to claim 1 and in procedural terms by a method for Production of a bore arrangement with the features according to claim 7 solved.

Erfindungsgemäß wird also eine Bohrungsanordnung mit einer kleinen Bohrung und einer großen Bohrung vorgeschlagen, wobei die kleine Bohrung eine Stützstruktur aufweist. Die Begriffe „kleine Bohrung" und „große Bohrung" im Sinne der Erfindung beziehen sich auf den Durchmesser der Bohrungen und dienen als relatives Unterscheidungsmerkmal zwischen den Bohrungen.Thus, according to the invention a bore assembly with a small bore and a large bore proposed, wherein the small bore has a support structure. The terms "small Bore "and" large bore "in the context of the invention relate depend on the diameter of the holes and serve as relative Distinguishing feature between the holes.

Dies hat den Vorteil, dass lediglich eine Stützstruktur zum Erreichen der Vorteile vorgesehen wird; denn die Verformung in der kleineren Bohrung ist bei gleichem Druck, wie bereits geschildert, größer.This has the advantage that only one support structure to achieve the Benefits is provided; because the deformation in the smaller hole is at the same pressure, as already described, larger.

Anders ausgedrückt heißt dies, dass zwei Bohrungen vorhanden sind, wobei die kleine Bohrung einen kleineren Bohrungsquerschnitt als die große aufweist. Die Absolutwerte der Querschnitte der Bohrungen sind dabei unerheblich. Kleine Bohrung im Sinne der Erfindung bedeutet somit im Querschnitt kleiner als die große Bohrung.Different expressed is called this is that there are two holes, with the small hole has a smaller bore cross-section than the large one. The absolute values The cross sections of the holes are irrelevant. Small hole in the context of the invention thus means smaller than in cross-section the size Drilling.

Mit dem Vorsehen der Stützstruktur in der kleineren Bohrung kann die Druckschwellfestigkeit gesteigert werden. Damit ergibt sich auch eine erhöhte Sicherheit gegen Dauerbruch. Zusätzlich ergibt sich ein Potential für mögliche spätere Druckerhöhungen, was bedeutet, dass die Bohrungsanordnung auch dann noch eingesetzt werden kann, wenn der bislang eingesetzte Druck überschritten, insbesondere dauerhaft überschritten wird.With the provision of the support structure in the smaller bore, the pressure swelling strength can be increased become. This also results in an increased security against fatigue breakage. additionally there is a potential for possible latter Pressure increases, which means that the bore assembly is still used then can be, if the pressure previously used exceeded, in particular permanently exceeded becomes.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Stützstruktur als längsgeschlitzte Welle, insbesondere Vollwelle ausgeführt.In a further embodiment The invention is the support structure as longitudinally slotted Shaft, especially solid shaft executed.

Die Stützstruktur kann allerdings auch dadurch gebildet werden, dass sie eine Stützaußenfläche aufweist. Diese Stützaußenfläche steht mit der Wand der Bohrung in Kontakt. Sie ist mit einem oder mehreren Stegen verbunden, mit denen die gewünschte Stützwirkung erreicht wird.The support structure However, it can also be formed by having a support outer surface. This support outer surface is in contact with the wall of the bore. She is one or more Bars connected, with which the desired support effect is achieved.

Bevorzugt wird die Stützstruktur so ausgeführt, dass die Außenkontur der Stützstruktur zumindest abschnittsweise an die Form der Bohrungsfläche der kleinen Bohrung angepasst ist.Prefers becomes the support structure so executed, that the outer contour the support structure at least in sections to the shape of the bore surface of the small bore is adjusted.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bohrungsanordnung mit der bereits beschriebenen kleinen und großen Bohrung wird in die kleine Bohrung die Stützstruktur eingebracht.to Production of the bore arrangement according to the invention with the already described small and large bore is in the small Bore the support structure brought in.

In einer Ausführungsform kann die Stützstruktur in einem Hohlkörper erzeugt werden und der Hohlkörper kann in die Bohrung eingeschoben werden.In one embodiment, the support structure can be produced in a hollow body and the Hollow body can be inserted into the bore.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Stützstruktur dadurch zu erzeugen, dass Material von der Wandung der Bohrung abgetragen wird.In a further embodiment Is it possible, the support structure to be generated by removing material from the wall of the bore.

Mit der erfindungsgemäßen Bohrungsanordnung und deren Ausführungsformen ist es nun möglich, die Wandstärken zwischen parallel verlaufenden Bohrungen zu verringern. Außerdem kann auf aufwändige Verrundungsmaßnahmen im Bereich von Bohrungsverschneidungen verzichtet werden oder es können diese jedenfalls vereinfacht durchgeführt werden.With the bore assembly according to the invention and their embodiments is it possible now the wall thicknesses between parallel holes to reduce. Besides, can on complex Verrundungsmaßnahmen be omitted in the range of bore intersections or it can in any case, these are carried out in a simplified manner.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren zugehörige Beschreibungsteile.Further Advantages and advantageous embodiments The invention are the subject of the following figures and their associated Description parts.

Es zeigen im Einzelnen:It show in detail:

1: schematisch eine Bohrungsanordnung im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit verschnittenen Bohrungen, 1 FIG. 2 schematically shows a drilling arrangement in the high-pressure region of a diesel injection system with blended bores, FIG.

2: schematisch eine Bohrungsanordnung im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit parallel laufenden Bohrungen, 2 FIG. 2 schematically shows a bore arrangement in the high-pressure region of a diesel injection system with boreholes running in parallel, FIG.

3: schematisch eine Bohrungsanordnung im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit verschnittenen Bohrungen mit Stützstruktur in der kleinen Bohrung, 3 FIG. 2 schematically shows a drilling arrangement in the high-pressure region of a diesel injection system with intersecting boreholes with a support structure in the small bore, FIG.

4: schematisch eine Stützstruktur mit einer Stützfläche und einem Steg, 4 FIG. 2 schematically shows a support structure with a support surface and a web, FIG.

5: schematisch eine Stützstruktur mit einer Stützfläche und mehreren Stegen, 5 FIG. 2 schematically shows a support structure with a support surface and a plurality of webs, FIG.

6: schematisch eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs der Stützstruktur mit Stützfläche in einer Bohrung. 6 FIG. 2 schematically shows an enlarged detail of the region of the support structure with support surface in a bore. FIG.

In 1 zeigt schematisch eine Bohrungsanordnung 10 im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit verschnittenen Bohrungen in zwei unterschiedlichen Schnittebenen. Die Bohrungsanordnung weist eine kleine Bohrung 12 und eine große Bohrung 14 auf, wobei die kleiner Bohrung 12 in die große Bohrung 14 mündet, d. h. mit ihr verschnitten ist. Die anliegende Kraft F_klein für die kleine Bohrung ergibt sich aus dem Produkt des Drucks p mit der Querschnittsfläche A_klein der kleinen Bohrung (F_klein = p·A_klein) und Die anliegende Kraft F_groß für die große Bohrung ergibt sich entsprechend aus dem Produkt des Drucks p mit der Querschnittsfläche A_groß der großen Bohrung (F_groß = p·A_groß) Da A_groß > A_klein weitet sich die große Bohrung 14 bei konstantem Druck stärker als die kleine Bohrung 12. Daraus ergibt sich, dass der Eintrittsbereich einer kleinen Bohrung 12 in eine Ellipse 16 mit den bereits beschriebenen, daraus resultierenden Nachteilen verformt ist.In 1 shows schematically a bore arrangement 10 in the high-pressure area of a diesel injection system with intersecting holes in two different cutting planes. The bore assembly has a small bore 12 and a big hole 14 on, with the smaller hole 12 into the big hole 14 flows, ie is blended with it. The applied force F _small for the small bore results from the product of the pressure p with the cross-sectional area A _{small of} the small bore (F _small = p × A _small ) and the applied force F _large for the large bore results accordingly from the product the pressure p with the cross-sectional area A _{large of} the large bore (F _large = p · A _large ) Since A _large > A _small widens the large bore 14 stronger at constant pressure than the small hole 12 , It follows that the entry area of a small hole 12 in an ellipse 16 is deformed with the already described, resulting disadvantages.

Für die in 2 dargestellte Bohrungsanordnung im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit parallel laufenden Bohrungen gelten, abgesehen vom Verschnitt, die gleichen Bedingungen. Eine große Bohrung 14 und eine kleine Bohrung 12 einer Bohrungsanordnung 10 verlaufen parallel zueinander. Die jeweils auftretende Kraft ergibt sich entsprechend zu F_groß = p·A_groß für die große Bohrung 14 und zu F_klein = p·A_klein für die kleine Bohrung 12, wobei wiederum A_groß > A_klein ist und sich die große Bohrung 14 bei gleichem Druck stärker weitet, als die kleine Bohrung. Dies kann durch eine ausreichende Wandstärke der Wand 18 ausgeglichen werden.For the in 2 shown drilling arrangement in Hochduruckbereich a diesel injection system with parallel holes apply, apart from the waste, the same conditions. A big hole 14 and a small hole 12 a bore arrangement 10 run parallel to each other. The respective occurring force results corresponding to F _large = p · A _large for the large bore 14 and at F _small = p · A _small for the small hole 12 , where again A _large > A is _small and the big hole 14 at the same pressure widens wider than the small hole. This can be achieved by a sufficient wall thickness of the wall 18 be compensated.

3 zeigt nun in zwei unterschiedlichen Schnittdarstellungen schematisch eine Bohrungsanordnung 10 im Hochduruckbereich eines Diesel-Einspritzsystems mit einer kleinen Bohrung 12 und einer großen Bohrung 14, die verschnittenen sind. In der kleinen Bohrungen 12 ist eine Stützstruktur 20 vorgesehen, mit der die bislang aufgetretenen Kerbspannungen reduziert werden können. Die Stützstruktur 20 ist als längsgeschlitzte Vollwelle ausgebildet. Sie kann als separates Bauteil in die Bohrung eingeschoben werden. Ebenso ist es möglich, die Stützstruktur durch Materialabtrag aus der Wand 18 herzustellen. 3 now shows schematically in two different sectional views a bore arrangement 10 in the Hochduruckbereich a diesel injection system with a small bore 12 and a big hole 14 that are blended. In the small holes 12 is a support structure 20 provided with which the previously occurring notch stresses can be reduced. The support structure 20 is designed as a longitudinally slotted solid shaft. It can be inserted as a separate component in the bore. It is also possible, the support structure by removal of material from the wall 18 manufacture.

Die Stützstruktur 20 gewährleistet, dass die Aufweitung der großen Bohrung 14 keine Verformung der kleinen Bohrung 12 mehr nach sich zieht. Somit ist die kleine Bohrung 12 gegen bislang auftretende elliptische Verformung mechanisch abgestützt. Entsprechend sind die auftretenden Kerbspannungen wesentlich verringert.The support structure 20 ensures that the expansion of the large bore 14 no deformation of the small hole 12 more. Thus, the small hole 12 mechanically supported against previously occurring elliptical deformation. Accordingly, the notch stresses that occur are significantly reduced.

Als Stützstruktur wurde in 3 eine längsgeschlitzte Vollwelle dargestellt. Allerdings sind auch andere Ausführungen möglich, mit der Aufweitung der großen Bohrung 14 entgegengewirkt werden kann. Besonders geeignet sind dementsprechend strukturierte Hohlkörper, die in die Bohrung 12 eingebracht werden. Beispiele für derartige Strukturen sind in 4 und 5 gezeigt.As a supporting structure was in 3 a longitudinally slotted solid shaft shown. However, other designs are possible, with the expansion of the large bore 14 can be counteracted. Accordingly suitable are correspondingly structured hollow bodies, which are in the bore 12 be introduced. Examples of such structures are in 4 and 5 shown.

4 zeigt eine Ausführungsform einer Stützstruktur 22, bei der die Abstützung in der kleinen Bohrung 12 durch zwei gegenüberliegende Stützbereiche 28 und 30 erfolgt. Die Stützstruktur 22 weist dabei einen Steg 24 mit einer Breite B auf. Über eine Stützaußenfläche 26 hat die Stützstruktur 22 Kontakt, mit der der Wandung 18 der kleinen Bohrung. Mit dieser Ausführungsform kann ein höherer Durchfluss aufrecht erhalten werden, wobei gleichzeitig eine ausreichende Abstützung gewährleistet werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der erzielbare Stützeffekt bei gegebenem Druck durch die Wahl der Breite B des Steges 24 gesteuert werden. Mit zunehmend größerem Wert für die Breite B des Steges 24 sinkt allerdings gleichzeitig der verfügbare Raum für den Durchfluss, so dass B so gewählt wird, dass der gewünschte Stützeffekt erreicht wird, ohne das der Wert für den Durchfluss unter einen erforderlichen Wert fällt. 4 shows an embodiment of a support structure 22 in which the support in the small bore 12 through two opposing support areas 28 and 30 he follows. The support structure 22 has a footbridge 24 with a width B on. About a support outer surface 26 has the support structure 22 Contact with the wall 18 the small hole. With this embodiment, a higher flow rate can be maintained while simultaneously sufficient support can be ensured. In this embodiment of the invention, the achievable support effect at a given pressure by the choice of the width B of the web 24 to be controlled. With increasingly greater value for the width B of the bridge 24 At the same time, however, the available space for the flow decreases, so that B is chosen to achieve the desired support effect without the value for the flow falling below a required value.

In 5 ist eine weitere Ausführungsform für eine Stützstruktur 32 dargestellt. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel dafür, dass die Anzahl der verwendeten Stege in der Stützstruktur 32 auch größer als zwei sein kann. Dargestellt sind drei Stege 24a, 24b und 24c. Diese Stege sind mit einer Stützaußenfläche 26 verbunden. Die Stützaußenfläche 26 liegt wiederum an der Wandung 18 der der kleinen Bohrung 12 an, wobei die Breite der Stege 24a, 24b, 24c wiederum entsprechend der dem Anwendungsfall zugrunde liegenden Gegebenheiten gewählt wird.In 5 is another embodiment for a support structure 32 shown. This embodiment is an example of how the number of webs used in the support structure 32 can also be larger than two. Shown are three bars 24a . 24b and 24c , These bars are with a support outer surface 26 connected. The support outer surface 26 again lies on the wall 18 the small hole 12 on, with the width of the webs 24a . 24b . 24c is again selected according to the circumstances underlying the application.

Grundsätzlich kann die Stützstruktur also so ausgeführt sein, dass sie eine Stützaußenfläche 26 und einen oder mehrere Stege 24, 24a, 24b, 24c aufweist, wobei die Anzahl der Stege nicht auf drei beschränkt ist, sondern jeweils nach den aktuellen Erfordernissen wählbar ist.In principle, therefore, the support structure can be designed so that it has a support outer surface 26 and one or more bars 24 . 24a . 24b . 24c wherein the number of webs is not limited to three, but each is selectable according to the current requirements.

Die in den Figuren dargestellten Stützstrukturen weisen jeweils zumindest abschnittsweise eine Außenkontur auf, die an der Wandung 18 der Bohrung 12 anliegt. In einer Ausschnittsvergrößerung ist ein derartiger Abschnitt in 6 dargestellt. Die Außenkontur 34, die wie in den vorangegangenen Figuren bereits dargestellt wurde, beispielsweise als Stützaußenfläche oder als längsgeschlitzte Vollwelle ausgebildet sein kann liegt im dargestellten Ausschnittsbereich am Rand 18 der Bohrung bündig an. Besonders einfach lässt sich dies dadurch erreichen, dass die Außenkontur der Stützstruktur an die Form der Bohrungsfläche angepasst ist. Dies ist zumindest für diejenigen Abschnitte der Stützstruktur möglich, die an der Wand der Bohrung anliegen.The support structures shown in the figures each have at least in sections an outer contour, on the wall 18 the bore 12 is applied. In a detail enlargement is such a section in 6 shown. The outer contour 34 , which has already been shown as in the previous figures, for example, as a support outer surface or as a longitudinally slotted solid shaft may be formed in the illustrated cutout area at the edge 18 flush with the hole. This can be achieved in a particularly simple manner by adapting the outer contour of the support structure to the shape of the bore surface. This is possible at least for those sections of the support structure which bear against the wall of the bore.

Claims

Hole arrangement ( 10 ) with at least one small bore ( 12 ) and a large bore ( 14 ) wherein the cross section of the small bore ( 12 ) is smaller than the cross section of the large bore ( 14 ), characterized in that the small bore ( 12 ) a support structure ( 20 . 22 . 32 ) having.

Hole arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the support structure ( 20 ) is designed as a longitudinally slotted solid shaft.

Hole arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the support structure ( 20 ) through one into the small hole ( 12 ) formed hollow body is formed.

Hole arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the support structure ( 20 . 22 . 32 ) by removing material from the wall ( 18 ) one of the small holes ( 12 ) is formed.

Hole arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support structure ( 22 . 32 ) is designed so that it has a support outer surface ( 26 ) and at least one bridge ( 24 . 24a . 24b . 24c ) having.

Hole arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that an outer contour of the support structure ( 20 . 22 . 32 ) at least in sections to the shape of the bore surface of the small bore ( 12 ) or the large bore ( 14 ) is adjusted.

Method for producing a bore arrangement ( 10 ) with at least one small bore ( 12 ) and a large bore ( 14 ) wherein the cross section of the small bore ( 12 ) is smaller than the cross section of the large bore ( 14 ), characterized in that in the small bore ( 12 ) a support structure ( 20 . 22 . 32 ) is introduced.

Method according to claim 7, characterized in that the supporting structure ( 20 ) is introduced as a structured hollow body.

Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the support structure ( 20 . 22 . 32 ) by removing material of the wall ( 18 ) of the bore ( 12 . 14 ) is introduced.