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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung einer Injektorleitung
mit einem Hochdruckrohr der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art.
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Eine
solche Vorrichtung ist aus
DE 10 2006 017 900 A1 bekannt. Die dort beschriebene
Vorrichtung zum Anschluss einer Injektorleitung an einem Hochdruckrohr
besteht aus Halbschalen, die den Hochdruckspeicherkörper
umschließen. Die Halbschalen sind an einem Ende ineinander
einhängbar und werden an einem anderen, offenen Ende mittels eines
Spannelements gegeneinander verspannt. Alternativ werden sie über
die Ausbildung eines Übergriffes zwischen den offenen Enden
der beiden Halbschalen unter Vorspannung am Umfang des Hochdruckrohres
befestigt.
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Solche
Vorrichtungen zur Verbindung einer Injektorleitung mit einem Hochdruckrohr
sind kostspielig, da sie mehrere Teile umfassen, aufwändige Verbindungsglieder
oder Verspannmechanismen aufweisen und zum Teil in komplizierter
Weise am Hochdruckrohr zu befestigen sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige
Vorrichtung zur Verbindung einer Injektorleitung mit einem Hochdruckrohr
zur Verfügung zu stellen, die besonders einfach am Hochdruckrohr
zu montieren ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung umschließt
eine Spannschelle das Hochdruckrohr. Die Spannschelle ist ein in
radialer Richtung elastisch verformbarer Ring mit einem Innendurchmesser,
der geringfügig größer als der Außendurchmesser
des Hochdruckrohres ist. Nach radialer Verformung der Spannschelle
ist sie auf das Hochdruckrohr aufschiebbar. Im entspannten Zustand
legt sich die Spannschelle unter Federwirkung am Umfang des Hochdruckrohres
an. Die Spannschelle weist an ihrer Innenfläche einen radial
vorspringenden Zentrierzapfen auf. Dem Zentrierzapfen ist eine Zentrierausnehmung
des Hochdruckrohres zugeordnet, in welche der Zentrierzapfen im
entspannten Zustand der Spannschelle formschlüssig eingreift
und damit die Spannschelle und den mit dieser verbundenen Injektor
in ihren Lagen festlegt.
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Besonders
vorteilhaft besteht die Spannschelle aus einem einzigen Teil, welches
sehr wirtschaftlich gefertigt werden kann und in einfacher Weise
auf dem entsprechende Zentrierausnehmungen aufweisenden Hochdruckrohr
zu justieren und zu befestigen ist. Außer einem Spannwerkzeug
sind hierzu keine weiteren Werkzeuge erforderlich. Die erfindungsgemäße
Zentriereinrichtung justiert die Spannschelle in axialer Richtung
und in Umfangsrichtung derart, dass ein Anschluss der Injektorleitung
an eine Anschlussbohrung des Hochdruckrohres sicher ermöglicht
wird.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung ist, wie mit Anspruch
2 angegeben, die Spannschelle bzw. der Ring bei kreisförmigem
Querschnitt der Hochdruckrohres im entspannten Zustand elliptisch geformt.
Der Zentrierzapfen ist im Bereich der kürzeren Ellipsenachse
vorgesehen. Er wird radial nach außen angehoben, wenn der
Ring mit an seiner Längsachse angrei fenden, parallel zur
längeren Ellipsenachse gegeneinander gerichteten Kräften
zu einer Kreisform verformt wird.
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Die
elliptische Form der Spannschelle ist konstruktiv besonders kostengünstig,
da es bei ihrer Herstellung keines zusätzlichen Fertigungsschrittes bedarf.
So kann die Spannschelle aus einem Blechstreifen hergestellt werden,
der in die gewünschte elliptische Form gebogen wird, worauf
die freien Enden des Blechstreifens verbunden werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Ring,
wie mit Anspruch 3 angegeben, ein der Anschlussbohrung der Hochdruckleitung
entsprechendes Loch auf, an welches ein angestauchter Kopf der Injektorleitung,
welche mit dem Injektor verbunden ist, anschließbar ist.
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Zweckmäßigerweise
ist die Zentrierausnehmung, wie im Anspruch 4 angegeben, dem Loch
benachbart. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung
gemäß Anspruch 5 liegt die Zentrierausnehmung
dem Loch radial gegenüber. Prinzipiell kann die Zentrierausnehmung überall
auf dem Rohr angeordnet sein. Die Deformation der Spannschelle muss entsprechend
der Position der Zentrierausnehmung abgestimmt sein. Bei den betrachteten
Ausführungsformen hat die benachbarte Lösung gemäß Anspruch
4 den Vorteil, dass beim Anschrauben des angestauchten Kopfes der
Injektorleitung die Zentrierung gelöst wird und die Positionierung
allein durch den Anschluss der Injektorleitung erfolgt, wodurch Querkräfte
auf den Anschluss durch Fertigungsfehler entfallen.
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Beide
Positionen der Zentrierausnehmung sind von Vorteil, weil sie mit
besonders günstigen Positionen von Zentrierzapfen erfindungsgemäßer Spannschellen
korrespondieren können. In der Spannschelle mit elliptischer
Form wird die Position des Zentrierzapfens bevorzugt im Bereich
der kürzeren Ellipsenachse vorgesehen. Hierdurch ergibt
sich ein möglichst geringer Zwischenraum zwischen der Innenfläche
der Spannschelle im entspannten Zustand und dem Umfang des Hochdruckrohres,
wobei der Zentrierzapfen der Spannschelle in die Zentrierausnehmung
des Hochdruckrohres eingreift.
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In
einer vorteilhaften Ausführung ist, wie mit Anspruch 6
angegeben, dem Loch des Ringes ein Gewindestutzen zugeordnet, an
welchem das Injektorrohr mit einer Überwurfmutter anschraubbar
ist. Ein solcher Gewindestutzen kann zum Beispiel an den Ring angeschweißt
oder durch Tiefziehen an diesem angeformt werden.
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Nach
einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch 7 sind
der Zentrierzapfen ein Kegel und die Zentrierausnehmung eine hohlkegelförmige
Vertiefung oder ein Bohrloch. Ein derartiger Zentrierzapfen ist
in einfacher Weise an die Spannschelle anzuformen. Auch ist eine
solche Kegelform durch einen Umformungsschritt leicht zu erreichen.
An Stelle einer korrespondierenden Form der Vertiefung genügt zur
Erzielung des gleichen Zweckes ein Bohrloch.
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Nach
einem anderen Vorschlag gemäß Anspruch 8 können
der Zentrierzapfen aus einer Lasche und die Zentrierausnehmung aus
einem schlitzförmigen Durchbruch bestehen. Solche Formen
des Zentrierzapfens lassen sich durch entsprechende Einschnitte
und Umbiegungen der Spannschelle herstellen.
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Bei
einer anderen Ausführung gemäß Anspruch
9 besteht der Zentrierzapfen aus mindestens einer freigeschnittenen
oder freigestanzten Zunge des Ringes, welche nach innen in radialer
Richtung umgebogen ist. Es sind verschiedene Schnittgeometrien möglich,
bei welchen eine oder mehrere Zungen des Ringes ausgeschnitten und
in radialer Richtung umgebogen werden.
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Die
erfindungsgemäße Spannschelle findet bevorzugt
als Railschelle in einem Common-Rail-System Verwendung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Hochdruckrohres mit einem ersten
Ausführungsbeispiel einer aufgeführten erfindungsgemäßen Spannschelle,
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2 eine
vergrößerte Darstellung des in 1 markierten
Details B,
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3 einen
radialen Schnitt entlang der Linie A-A in
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4 durch
die Spannschelle (zweites Ausführungsbeispiel),
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4 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Spannschelle,
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5 eine
vergrößerte Darstellung des in 3 markierten
Details C,
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6 eine
perspektivische Darstellung der Spannschelle gemäß 4,
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7 eine
axiale Draufsicht des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels
einer Spannschelle in einer entspannten Ausgangsposition vor dem
Montagevorgang des Aufschiebens,
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8 eine
axiale Draufsicht gemäß 7 bei zwecks
Montage verformter Spannschelle,
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9 eine
axiale Draufsicht aus 7 bei montiertem Zustand der
Spannschelle auf dem Hochdruckrohr,
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10 eine
vergrößerte Darstellung des in 8 markierten
Details A,
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11 einen
Teilbereich einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung
aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigeschnittene
Zunge,
- b) umgebogene Zunge und
- c) umgebogene freie Enden,
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12 einen
Teilbereich einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung
aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigeschnittene
Zungen,
- b) umgebogene Zungen und
- c) zweifach umgebogene Zungen und
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13 einen
Teilbereich einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung
aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigestanzte
Zunge und
- b) umgebogene Zunge sowie umgebogene freie Enden.
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In 1 ist
ein Hochdruckrohr 10 für die Verwendung als Common-Rail
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verbindung
einer Injektorleitung nach einem ersten Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Vorrichtung ist als Spannschelle 20 ausgeführt
und auf das Hochdruckrohr 10 aufgeschoben. Das Hochdruckrohr 10 ist
ein zylindrisches Rohr mit einem Rohrau ßendurchmesser 16 und
mit einer Wandung 12. In der Wandung 12 sind entlang
einer zu einer Rohrachse parallelen Linie auf dem Umfang 18 drei
Anschlussbohrungen 14 vorgesehen. Die Anschlussbohrungen 14 sind
auf der Linie liegend konisch ausgeführt. Zu den Anschlussbohrungen 14 benachbart
sind Zentrierausnehmungen 15 vorgesehen.
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In 2 ist
das in 1 markierte Detail B vergrößert
dargestellt. Die Anschlussbohrungen 14 sind in radialer
Richtung konisch ausgeführt.
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Die 3 bis 6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spannschelle 20',
die im Wesentlichen der Spannschelle 20 des ersten Ausführungsbeispiels
entspricht und sich durch eine andere Positionierung eines Zentrierzapfens 30 unterscheidet.
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Die
Spannschelle 20' besteht auch hier aus einem zylindrischen
Rohrstück mit einem Innendurchmesser 22, einem
Außendurchmesser 23 und einer Längsachse 26.
Sie weist in einer Schellenwandung oder Ringwand 21 mit
einer Ringwandstärke 210 ein kreisrundes Loch 28 auf,
an dessen äußerem Rand ein radial abstehender
Gewindestutzen 280 angeschweißt bzw. tiefgezogen
ist. Der Gewindestutzen 280 weist ein Außengewinde
zur Verbindung einer Hochdruckleitung mittels einer Überwurfmutter auf.
Dem Loch 28 radial gegenüberliegend ist die Innenfläche 24 der
Spannschelle 20' zur Bildung eines Zentrierzapfens 30 partiell
verdickt oder verformt.
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Der
Zentrierzapfen 30 ragt um die Zentrierzapfenhöhe 32 radial
nach innen in die Spannschelle. Der Zentrierzapfen 30 bildet
mit Zenrierzapfenflanken an seiner Spitze einen Zentrierzapfenwinkel 34.
Er kann jedoch auch als zylindrisch Zapfen ausgebildet sein.
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Anhand
der 7 bis 10 ist das Aufführen
oder die Montage der Spannschelle 20 gemäß 1 auf
das Hochdruckrohr 10 in drei Schritten erläutert.
Da die Spannschelle 20 flexibel ist, kann sie bezüglich
ihres Querschnittes verformt werden. Im entspannten Zustand hat
die Spannschelle 20 den Querschnitt einer Ellipse mit einem
ersten Innendurchmesser 22' entlang der kurzen Ellipsenachse 222 und
einem zweiten Innendurchmesser 22'' entlang der langen
Ellipsenachse 224.
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In
einem ersten Verfahrensschritt wird die Spannschelle 20 entlang
der langen Ellipsenachse von beiden Seiten nach radial innen gepresst.
Der erste Innendurchmesser 22' verlängert sich
entlang der kurzen Ellipsenachse 222. Die Pressung in Richtung
der langen Ellipsenachse 224 muss so stark sein, dass der
erste Innendurchmesser 22' unter Berücksichtigung
der Zentrierzapfenhöhe 32 größer wird
als der Rohraußendurchmesser 16.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt kann unter Aufrechterhaltung der
Pressung die Spannschelle 20 auf das Hochdruckrohr 10 aufgeschoben
werden, bis sie mit dem Zentrierzapfen 30 oberhalb der
Zentrierausnehmung 15 ausgerichtet ist.
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In
einem dritten Verfahrensschritt wird die Spannschelle 20 wieder
entspannt. Der Zentrierzapfen 30 taucht in die Zentrierausnehmung 15 ein.
Die Spannschelle 20 ist somit auf dem Hochdruckrohr 10 mit
ihrem Gewindestutzen 280 oberhalb der Anschlussbohrung 14 justiert.
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Die 11 bis 13 zeigen
Teilbereiche einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung
durch Stanzschritte in dem die Spannschelle bildenden Blechstreifen
hergestellt ist.
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11 veranschaulicht
den Fertigungsablauf in vier Darstellungen a), b) und c), nach welchem die
der Zentrierung dienende Zunge 30 durch Stanzen und Biegen
des Blechstreifens erzeugt worden ist. Das Blech ist gemäß a)
zunächst senkrecht zu einer langen Seite 310 mit
zwei Einschnitten 320 versehen, die sich über
eine Mittellängsachse des Blechs hinaus erstrecken. Somit
ist zwischen den Einschnitten 320 liegend eine Zunge 300 freigeschnitten,
die in einem Fertigungsvorgang vom Blech auf eine Seite gebogen
wird, so dass sie danach gemäß b) senkrecht zum
Blech von der Seite absteht. Auch die beiden freien Enden 330 des
Blechs werden auf diese Seite gebogen, wobei die Biegung gemäß c)
abgerundet verläuft, während die Biegung der Zunge
eine Zungenkante bildet.
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In 12 ist
eine andere Schnittgeometrie zur Herstellung der Zentriereinrichtung
veranschaulicht. Mit den Darstellungen a), b) und c) sind in ähnlicher
Weise wie mit den entsprechenden Darstellungen in 11 die
Fertigungsschritte gezeigt. Ein erster kurzer Einschnitt 320' in
eine lange Seite 310' des rechteckigen Blechstreifens reicht
etwa bis zur Mitte eines in der Längsmittelachse gelegenen
Einschnittes, wie in a) dargestellt. Auf diese Art und Weise sind zwei
Zungen 300' freigeschnitten, die gemäß b) senkrecht
zum Blech umgebogen werden und gemäß c) in einem
zweiten Biegeschritt ungefähr in der Hälfte der
Zungenlänge erneut umgebogen werden, so dass die Zungen 300' zueinander
weisen.
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Eine
weitere Gestaltungsmöglichkeit ist anhand von 13 mit
den Darstellungen a) und b) erläutert. Im Unterschied zu
den freigeschnittenen Zungen 300, 300' der 11 und 12 ist
hier gemäß a) eine gestanzte Zunge 300'' vorgesehen,
die gemäß b) ebenfalls radial nach innen umgebogen
wird. Das Freistanzen erfolgt dem Schneiden in 11 vergleichbar
eben falls an zwei Stellen der langen Seite 310'' des rechteckigen
Blechabschnittes und legt damit die Zunge 300'' frei. Es
verbleiben freie Enden 330''. Die freien Enden 330'' werden
ebenfalls vergleichbar zu den freien Enden 330 der 11 zur gleichen
Seite wie die Zunge 300'' umgebogen. Die abschließend
perspektivisch dargestellte Form des Stanz- und Biegeteils ähnelt
der in 11 dargestellten resultierenden
Form des geschnittenen Bleches mit jeweils abgebogenen Zungen 300, 300''.
Die freien Enden 330, 330'' sind zu einem die
Spannschelle 20, 20' formenden Ring umgebogen
und über eine nicht näher dargestellten Naht verbunden.
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Aus
den in den 11 bis 13 dargestellten
Formen ergeben sich Zentrierzapfenhöhen 32', 32''.
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- 10
- Hochdruckrohr
- 12
- Wandung
- 14
- Anschlussbohrung
- 15
- Zentrierausnehmung
- 16
- Rohraußendurchmesser
- 18
- Umfang
- 20,
20'
- Spannschelle/Ring
- 21
- Ringwand
- 22,
22'
- Innendurchmesser
- 23
- Außendurchmesser
- 24
- Innenfläche
- 26
- Längsachse
- 28
- Loch
- 30
- Zentrierzapfen
- 32,
32', 32''
- Zentrierzapfenhöhe
- 34
- Zentrierzapfenwinkel
- 210
- Ringwandstärke
- 222
- kurze
Ellipsenachse
- 224
- lange
Ellipsenachse
- 280
- Gewindestutzen
- 300,
300', 300''
- Zunge
- 310,
310', 310''
- lange
Seite
- 320,
320'
- Einschnitte
- 330,
330''
- freies
Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006017900
A1 [0002]