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Die
Erfindung betrifft ein Verteilerrohr einer Kraftstoffeinspritzanlage
einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 12.
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Aus
der
DE 10 2006
010 244 B3 ist Kraftstoffverteiler mit einem Verteilerrohr
zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen einer
Brennkraftmaschine bekannt, an dem Abzweigstutzen zum Anschluss
von Einspritzventilen und Montageelemente für die Befestigung
des Kraftstoffverteilers an der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Das Verteilerrohr, die Abzweigstutzen und die Montageelemente bestehen
aus Metall. Das Montageelement ist über ein Kunststoffspritzteil
am Verteilerrohr und am Abzweigstutzen festgelegt. Das Kunststoffspritzteil
bildet ein Knotenstück zwischen Verteilerrohr und Abzweigstutzen
aus. Für jeden Abzweigstutzen ist ein Kunststoffspritzteil
vorgesehen. Hierdurch entsteht eine dauerhaft feste Verbindung zwischen
den Bauteilen. Allerdings dient das aus Kunststoff gefertigte Knotenstück
lediglich dem Anbringen des Verteilerrohres an einem weiteren Bauteil,
so dass das Verteilerrohr relativ zu diesem zweiten Bauteil positionsbestimmt
ist. Es findet lediglich eine örtliche Festlegung statt.
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Das
Ausbilden von Verteilerrohren mittels Innenhochdruckumformen wird
in der
EP 1318292 B1 offenbart.
Hierbei werden auf einem Trägerrohr hohlgebohrte Blöcke
aufgefädelt, welche jeweils einen Radialkanal mit einem
Auslass aufweisen, der eine Einspritzöffnung bildet. Zwischen
jedem Block und dem Trägerrohr wird zuvor eine Dichtung
platziert. Danach wird das Trägerrohr im Schiebeverbund
mit den Blöcken in den Formraum eines Innenhochdruckumformwerkzeug
eingelegt und unter Innenhochdruck gesetzt. Dabei wird das Rohr
zwischen den Blöcken aufgeweitet, so dass diese axial formschlüssig
eingefasst werden. Gleichzeitig entsteht innerhalb des Blockes zwischen
Rohr und Block ein sehr hoher Reibschluss, so dass die Blöcke
unverrückbar am Trägerrohr festgesetzt sind. Abschließend
werden Lochstifte eingesetzt, die durch den jeweiligen Radialkanal hindurchgeführt
werden und das Trägerrohr perforieren, so dass ein Durchlass vom
Inneren des Trägerrohrs über den Radialkanal nach
außen geschaffen wird.
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Aus
der
US 7,263,975 B2 ist
ein Kraftstoffverteilerrohr für eine Brennkraftmaschine
entnehmbar, das zur Verringerung des Gewichts und der Herstellungskosten
aus einem metallischen Rohr mit einem am Umfang ausgebildeten Kraftstoffeintritt
und Kraftstoffaustritt besteht, welches mit Kunststoffkappen beidenends
verschlossen ist. Der Kraftstoffeintritt ist am Umfang des Rohres
in der unmittelbaren Nähe des einen Endes ausgebildet,
wobei an diesem Eintritt eine Zuführleitung angesetzt ist,
die von der dortigen Kunststoffkappe mit einer Durchführung
gehalten ist. Das Rohr besteht aus einer inneren metallischen Schicht
und einer äußeren Schicht aus Kunststoff. Hierdurch
sollen die Gewichtsvorteile erzielt werden. Des Weiteren ist zumindest
ein Halter am Rohr mittels eines eintstückig mit diesem
verbundenen im Wesentlichen C-förmigen Basisabschnitts entweder
durch eine Schnappverbindung oder durch andere Befestigungsmittel
angebracht. Der Halter dient zur Aufnahme einer Einspritzdüse.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Verteilerrohre weisen den Nachteil
auf, dass sie entweder sehr schwer sind und somit zu einem hohen Gewicht
des gesamten Motors führen, was letztendlich zu einem erhöhten
Verbrauch einer ein solches Verteilerrohr aufweisenden Verbrennungskraftmaschine
nach sich zieht. Oder/und sie sind sehr aufwändig zu fertigen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier bei einfacherer
Fertigungsmöglichkeit eine gewichtsreduzierte Ausgestaltung
eines Verteilerrohrs zu ermöglichen. Dies soll zu einer
Gewichtsreduzierung und einer Kostenreduktion führen. Hierzu
soll auch ein Verfahren angegeben werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Verteilerrohres und durch
die Merkmale des Patentanspruches 12 hinsichtlich des Herstellungsverfahrens
gelöst.
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Dadurch,
dass bei einem gattungsgemäßen Verteilerrohr entsprechend
der Erfindung der Verteilerstutzen ein an diesem angespritztes und
ihn zumindest endseitig umgebendes Anschlussstück aus Kunststoff
aufweist, ist das Verteilerrohr leichter, wodurch die Verbrauchsaufwendungen
für ein Kraftfahrzeug, in dem eine Verbrennungskraftmaschine
mit einem solchen Verteilerrohr verwendet wird, reduziert werden.
Das Umspritzen stellt eine mit nur geringem Aufwand zu betreibende
Fertigungstechnik dar, wobei das An schlussstück sehr exakt
ausgeformt werden kann. Dies stellt einen Gleichklang mit der Fertigungstechnik
des Hauptkörpers mittels Innenhochdruckumformen dar, da
dieser hiermit hochpräzise und qualitativ sehr hochwertigen
Oberflächen ausgebildet werden kann. Auf diese Weise werden
für die Herstellung eines genau reproduzierbaren hochgenau
ausgebildeten Verteilerrohrs die Fertigungskosten reduziert, was
einen besonderen Wettbewerbsvorteil bietet. Da das Spritzmaterial
beim Erkalten sich zusammenzieht, schrumpft es zum Verteilerstutzen
hin auf diesen auf, so dass das ausgebildete Anschlussstück
einen sehr guten Halt auf dem Stutzen besitzt. Hierzu sind keine
zusätzlichen Verbindungstechniken oder separate Verbindungsbauteile
erforderlich, was Gewicht einspart und den Herstellungsaufwand weiter
reduziert. Einen noch besseren Halt kann das Anschlussstück
dadurch erringen, wenn das Spritzmaterial im Bereich des Verteilerstutzens auch
um den Hauptkörper herum gespritzt wird, wodurch ein inniger
unverrückbarer Formschluss in sämtliche Raumrichtungen
gegeben ist. Letzterer Verfahrensschritt findet sich in der besonders
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nach Anspruch 14 wieder, bei der der Hauptkörper
in einem Werkzeug im Innenhochdruck umgeformt und im selben Werkzeug
mit Kunststoff abschnittsweise umspritzt wird. Aufgrund der Abfolge von
zwei völlig unterschiedlichen Herstellungsverfahren in
einem einzigen Werkzeug wird der Herstellungsaufwand erheblich reduziert
und eine besonders hohe reproduzierbare Präzision in der
Ausbildung des Verteilerrohres erreicht, da das herzustellende Bauteil
nicht von einem Werkzeug in ein anderes umgesetzt werden muss. Des
Weiteren wird die Herstellungszeit verkürzt.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verteilerrohrs nach Anspruch 2 bzw. des Verfahren nach Anspruch
22 sind mehrere am Umfang des Hauptkörpers angeordnete
Verteilerstutzen gemeinsam mit Kunststoff umspritzt, so dass die
jedem Verteilerstutzen zugeordneten und durch den Kunststoff ausgebildeten
Anschlussstücke miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Hierdurch wird der Halt der Anschlussstücke auf dem Hauptkörper
bzw. auf den domartigen Verteilerstutzen noch weiter verbessert,
da sie durch die Stoffschlüssigkeit gegenseitig halten.
Vorteilig ist zudem, dass, obwohl mehrere Kavitäten mit
mehreren Spritzgusskanälen zur Anwendung kommen können, die
Bereitstellung nur einer einzigen Kavität, die aus mehreren
miteinander verbundenen Teilkavitäten besteht, mit einem
einzigen Spritzgusskanal denkbar ist. Dies lässt eine starke
apparative Vereinfachung zu.
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Die
domartigen Verteilerstutzen können im Übrigen
in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nach Anspruch 20 mittels fluidischen Innenhochdrucks
aus dem Hauptkörper herausgeformt werden, was gleichzeitig
mit der Ausformung des gesamten Hauptkörpers erfolgen kann
und daher sehr verfahrensökonomisch ist. Mit der Ausformung
werden die Verteilerstutzen ebenfalls wie der restliche Hauptkörper
hochpräzise ausgeformt. Gegebenenfalls muss insbesondere
für eine prozesssichere Ausbildung größerer
Ausformlängen der Verteilerstutzen während der
Innenhochdruckumformung von den Enden des Hauptkörpers her
zu dem oder den Ausformbereichen Körpermaterial beispielsweise
mittels Stempeln nachgeschoben werden.
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Um
eine weitere Verbesserung eines Haltes des Kunststoffmaterials auf
dem Hauptkörper bzw. auf dem Verteilerstutzen zu erreichen,
ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
3 vorgesehen, dass auf der Außenseite, insbesondere am
Umfang des Hauptkörpers Formschlusselemente ausgebildet
sind, die vom Kunststoff umgriffen sind. Hierbei wird die Rutschfestigkeit des
Kunststoffs unterstützt. Die Formschlusselemente können
im Übrigen alternativ oder zusätzlich auch an
den Verteilerstutzen ausgebildet sein.
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Es
ist ferner von Vorteil, wenn gemäß einer bevorzugten
Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 an dem Anschlussstück
eine Einspritzdüse mittels eines Clip gehalten ist. Auf
diese Weise ist eine einfache Montage und Demontage der Einspritzdüse
möglich. Auch der Clip kann aus Kunststoff bestehen und
am Verteilerstutzen angespritzt sein.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
5 ist am Hauptkörper zumindest eine Verstärkungsrippe und/oder
eine Anschraubstelle angespritzt. Hierdurch ist es möglich, über
die Anschraubstelle den Hauptkörper und damit das Verteilerrohr
an einem Bauteil der Verbrennungskraftmaschine besonders schnell
und einfach festzulegen. Die Verstärkungsrippe dient zur
Versteifung des Hauptkörpers, wodurch dieser mit noch geringeren
Wandstärken ausgebildet werden kann ohne besondere Einbußen
in der Festigkeit hinnehmen zu müssen, was den Leichtbau
des Verteilerrohrs begünstigt. Des Weiteren kann eine Verstärkungsrippe
auch im Bereich der Anschraubstelle ausgebildet sein, so dass dort
auch große Anzugsmomente zur Anwendung kommen können ohne
dass das Verteilerrohr Schaden nimmt.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 bildet die
Anschraubstelle einen Anbringungsflansch, mittels dessen das Verteilerrohr
am Motor befestigbar ist. Hierdurch kann die Anschraubstelle der
Kontur des Motors entsprechend angepasst werden, so dass zur Befestigung zum
einen eine verbesserte Krafteinleitung für das Verschrauben
gegeben ist und zum anderen das Verteilerrohr stabil am Motor aufliegt.
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Um
einen langlebigen Einsatz des Verteilerrohres zu gewährleisten,
ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung nach Anspruch 7 der Kunststoff zumindest bis zu einer
Temperatur von 150°C dauerhitzebeständig.
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Bezüglich
der Langlebigkeit ist es von Vorteil, wenn gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 das Metall
ein eisenhaltiger Werkstoff ist. Die Dauerfestigkeit relativ zu
dem spezifischen Gewicht lässt sich optimieren, wenn das Metall
ein leichtmetallischer Werkstoff ist.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach dem
Anspruch 11 bezüglich des Gegenstandes des Verteilerrohres
und dem Anspruch 19 hinsichtlich des zugeordneten Herstellungsverfahrens
wird ein Ende des Hauptkörpers gebogen, welches dann einen
der Verteilerstutzen bildet. Das Biegeverfahren kann derart erfolgen,
dass zuerst in einem separaten Biegewerkzeug ein vorgebogener Zustand
des Hauptkörpers erreicht wird, wonach anschließend
durch das Schließen des Kombinationswerkzeuges aus Innenhochdruckumformen und
Spritzgießen die endgültige Biegeform erzielt wird.
Selbstverständlich kann auch die endgültige Biegeform
auch bereits durch einen Biegevorgang vor dem Einbringen in das
Kombinationswerkzeug erreicht werden. Durch das Vorbeigen kann das
Verteilerrohr besser den Bauraumgegebenheiten angepasst werden,
wodurch eine Kompaktierung des Motorraums begünstigt wird.
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Aufgrund
des besonderen Ausbildung des Endes ist zum einen an dieser Stelle
ein Ausformen eines Verteilerstutzens aus dem Hauptkörper
nicht mehr erforderlich, was auch relativ schwierig, wenn nicht
gar unmöglich wäre, da der rohrförmige
Hauptkörper zumindest beim Innenhochdruckumformen beiderends
abgedichtet sein muss und dadurch das Ende für ein dortiges
Ausformen eigentlich nicht in Frage kommen kann. Zum anderen ist
nun auch das ansonsten unbrauchbare Ende funktionell einsetzbar und
die Länge des Hauptkörpers lässt sich
für die Ausbildung von Verteilerstutzen besser nutzen.
Des Weiteren entfallen zusätzliche Verschlussmittel und das
zugehörige Füge- bzw. Montageverfahren für dieses
Ende, was den Herstellungsprozess des Verteilerrohres vereinfacht
und beschleunigt.
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Insbesondere,
falls ein derartiger Biegevorgang nicht in Betracht gezogen werden
soll, ist es erforderlich die Enden des Hauptkörpers während
des gesamten Herstellungsprozes ses abzudichten, damit kein Kunststoff
in das Innere des Hauptkörpers hineinfließen kann,
was das für die Ausbildung der Anschlussstücke
zur Verfügung gestellte Kunststoffmaterial reduzieren und
das Verteilerrohr unnötig schwerer machen würde.
Außerdem ist tunlichst Sorge zu tragen, dass kein Druckfluid
aus dem Inneren des Hauptkörpers nach außen dringt,
da dies das Aufbringen von Kunststoff im Spritzgießverfahren
behindern oder verhindern würde. Eine entsprechende Abdichtung
kann durch Axialstempel erreicht werden, die in den Hauptkörper
endseitig eintauchen.
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Um
die Dichtigkeit noch weiter zu verbessern, erhält gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 der Hauptkörper
an einem Ende einen Verschluss. Natürlich ist der Verschluss
auch aufgrund der Funktionsgebung für das Verteilerrohr
notwendig, da der in das Verteilerrohr eingeleitete Kraftstoff ausschließlich über
die Verteilerstutzen der Brennkraftmaschine zugeführt und
das Druckniveau des unter Druck stehenden Kraftstoffes beibehalten
werden soll. Die Applizierung des Verschlusses kann bereits vor
dem Innenhochdruckumformen erfolgen, wodurch in apparativer Vereinfachung
ein Axialstempel eingespart wird. Jedoch ist es auch möglich,
den Verschluss nach dem Innenhochdruckumformen, auf jeden Fall aber
vor dem Spritzgießverfahren am Hauptkörper des
Verteilerrohrs anzubringen. Der Verschluss kann unlösbar
oder lösbar mit dem Hauptkörper verbunden sein.
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In
einer aufgrund seiner einfachen Ausführung und Konstruktion
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 und 21
wird der Verschluss mittels eines Gewindestopfens dargestellt oder
an den Hauptkörper des Verteilerrohres endseitig eine Platte
druck- und fluiddicht angeschweißt.
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Nach
dem Anspritzen bzw. Umspritzen des Verteilerstutzens mit dem Anschlussstück
ist dieses in aller Regel verschlossen. Zur Gewährleistung
der Funktion des Verteilerrohres im Betrieb ist das jeweilige Anschlussstück
zu öffnen, damit Kraftstoff über den Hauptkörper
und den Verteilerstutzen zur zugeordneten Einspritzdüse
gelangen kann. Eine Variante zur Erzielung der Öffnung
gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 13 ist, in das druck- und fluiddicht mit dem Verteilerstutzen verbundene
Anschlussstück Kanäle einzubohren, die in das
Innere des Hauptkörpers führen. Da es sich hierbei
um eine Anschlusshandlung an die kombinierten Verfahren Innenhochdruckumformung
und Spritzgießen dreht und außerhalb des Kombinationswerkzeug
erfolgt, besteht keine Möglichkeit, diese Prozesse unerwünscht
zu beeinflussen.
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Eine
Variante hierzu gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
der Erfindung nach Anspruch 15 besteht darin, dass ein Stift in
eine bereits vor dem Spritzgießvorgang bestehende Öffnung
des jeweiligen Verteilerstutzens eingesetzt wird, der die Öffnung
vorerst, d. h. während des Spritzgießens verschließt
und danach wieder entfernt wird. Der Stift ragt aus dem Verteilerstutzen
heraus und wird mit umgossen. Dabei bildet er den Kanalquerschnitt
im Anschlussstück ab und hält den Kanal gegenüber dem
herandrängenden fluiden Spritzguss frei. Das aufwändige
anschließende Erzeugen und/oder Nachbearbeiten der Kanäle
wird dadurch vermieden. Des Weiteren wird die Herstellungszeit kaum
verlängert, da die Kanäle praktisch gleichzeitig
mit der Erzeugung des Anschlussstückes ausgebildet werden und
lediglich die Stifte zurückgefahren werden müssen.
Die Stifte können einstückig mit dem Umformwerkzeug
verbunden oder verfahrbar in diesem geführt sein.
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Die
angesprochene Öffnung am Verteilerstutzen, die das Innere
des Hauptkörpers des Verteilerrohres mit der Umgebung verbindet,
kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung nach Anspruch 16 mittels eines Stanzstempels in einfacher
Weise ausgestanzt werden. Der Stanzstempel kann vorzugsweise Teil
des Umformwerkzeuges sein.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach dem
Anspruch 17 kann der Stanzstempel in der Öffnung bis zum
Abschluss des Kunststoffspritzvorganges in diese abdichtend verbleiben.
Dies stellt eine weitere Variante zur Ausbildung der Kanäle
dar, die die Herstellungsvorrichtung weiter vereinfacht, da der
Stanzstempel multifunktional eingesetzt wird. Hierbei dient er sowohl
zur Öffnung des Verteilerstutzens als auch zum Verschluss der Öffnung
und zur Ausbildung des Kanals und ersetzt bei letzterer Funktion
den oben angeführten Stift. Auch hier wird es dem Kunststoff
unmöglich gemacht, ins Innere des Hauptkörpers
einzudringen. Zusätzlich wird eine Abdichtung des Hauptkörpers gegen
einen Druckabfall innerhalb des Hauptkörpers realisiert.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach dem
Anspruch 18 liegt während des Kunststoffspritzvorganges
im Inneren des Hauptkörpers ein fluidischer Stützdruck
an, der zumindest annähernd dem Spritzdruck entspricht.
Hierdurch wird verhindert, dass der Hauptkörper durch den
Spritzdruck einfällt, wodurch ansonsten ein Schlechtteil
erzeugt werden und einen Fertigungsausfall geben würde.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Verteilerrohr in einer Draufsicht,
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2 ein
erfindungsgemäßes Verteilerrohr, wie in 1 dargestellt,
in einer Seitenansicht,
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3 einen
Detailausschnitt eines an einem Hauptkörper des in den 1 und 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Verteilerrohres ausgebildeten
Verteilerstutzens mit daran befestigtem Anschlussstück,
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4 ein
weiters erfindungsgemäßes Verteilerrohr einer
weiteren Ausführungsform in einer Draufsicht,
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5 ein
erfindungsgemäßes Verteilerrohr, wie in 4 dargestellt,
in einer Seitenansicht,
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6 einen
Detailausschnitt eines an einem Hauptkörper des in den 4 und 5 dargestellten
erfindungsgemäßen Verteilerrohres ausgebildeten
Verteilerstutzens mit daran befestigtem Anschlussstück,
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7 einen
vergrößerten Ausschnitt im Bereich VII der 6,
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8 eine
weitere Ausführungsform der Befestigung des Anschlusskörpers
am Hauptkörper und
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9 die
Ausführungsform aus 8 mit vergrößerter
Darstellung von Formschlusselementen zur Verbesserung des Haftvermögens
des Kunststoffs an der Außenseite der Verteilerrohres.
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Die
Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis
der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Verteilerrohr 1 dargestellt.
Dieses Verteilerrohr 1 findet in einer Kraftstoffeinspritzanlage
einer Verbrennungskraftmaschine seinen Einsatz. Die Verbrennungskraftmaschine
wird ihrerseits in Pkw oder Lkw eingesetzt.
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Die
Kraftstoffeinspritzanlage ist eine mit hohem Druck agierende Vorrichtung,
wie etwa eine Common-Rail-Einspritzanlage für Diesel-Kraftstoff. Allerdings
sind auch Benzin-Direkt-Einspritzanlagen hierbei als umfasst anzusehen.
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Das
Verteilerrohr 1 weist einen Hauptkörper 2 auf.
Der Hauptkörper 2 ist ein Hohlzylinder oder ein Rohr.
Von dem Hauptkörper 2 abgehend sind hohle domartige
Verteilerstutzen 3 ausgebildet, die mit dem Inneren des
Hauptkörpers 2 in fluidleitender Verbindung stehen.
Wie in dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, sind die Verteilerstutzen 3 des
Hauptkörpers 2 als domartige Aufweitungen des
Hauptkörpers 2 ausgebildet.
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Die
Verteilerstutzen 3 werden in einem Innenhochdruckumformverfahren
ausgebildet. Der Hauptkörper 2 mit seinen Verteilerstutzen 3 ist
aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder Leichtmetall
gefertigt. An dem Verteilerstutzen 3 sind aus Kunststoff
gefertigte Anschlussstücke 4 angebracht. Die Anschlussstücke 4 sind
dabei während eines die Verteilerstutzen 3 umspritzenden
Vorganges ausgebildet und stehen mit dem Inneren des Hauptkörpers 2 in
Verbindung.
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Über
eine Clip-Lösung sind Einspritzdüsen an den Anschlusstücken 4 befestigt.
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Zur
Herstellung des Verteilerrohres 1 wird dieses aus Stahl
oder Leichtmetall mittels Innenhochdrucks bedarfsgerecht ausgeformt.
Hierzu werden zur hochdruckdichten Abdichtung zwei Axialstempel
in die beiden offenen Enden des Hauptkörpers 2,
der vorher in ein geteiltes Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht
wurde, geschoben. Nach einem Verschließen des Werkzeuges
wird über entsprechende Kanäle in den Axialstempeln
ein Druckfluid in das Innere eingeleitet und das Druckfluid unter
Druck gesetzt. Bei der daraus resultierenden Aufweitung werden die
domartigen Verteilerstutzen 3 ausgebildet.
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Die
detaillierte Darstellung aus 3 erleichtert
das Verständnis des Aufbaus des Verteilerrohres 1.
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Das
umgeformte Verteilerrohr wird in einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens dem Innenhochdruckumformwerkzeug entnommen und in
separaten Arbeitsschritten an einem Ende mit einem Gewinde versehen.
Am anderen Ende wird es verschlossen. Der Verschluss kann durch
einen Gewindestopfen oder durch eine angeschweißte Platte
realisiert werden. Ferner kann das bearbeitete Verteilerrohr 1 in
ein Spritzgießwerkzeug nachfolgend eingelegt werden und
an den Stellen der Verteilerstutzen 3 mit Kunststoff umspritzt
werden. Bei der Umspritzung werden die Anschlussstücke 4 für
die Einspritzdüsen ausgebildet, die an diesem später
etwa mittels Clips gehalten werden.
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Es
werden ferner auf der Außenseite des Verteilerrohres 1,
insbesondere an dem Hauptkörper 2, Verstärkungsrippen
und Anschraubstellen angespritzt, die als Flansche zur Befestigung
an der Verbrennungskraftmaschine ausgeführt sind. Zum besseren
Halt auf dem Verteilerrohr 1 sind alle Umspritzungen durch
den Kunststoff miteinander, und somit stoffschlüssig, verbunden.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst der Hauptkörper 2 weiterhin
Formschlusselemente, an denen der Kunststoff einen rutschfesten
Halt findet. Nach der Umspritzung wird das gefertigte Bauteil dem
Spritzgießwerkzeug entnommen und in den Anschlussstücken 4 werden
die notwendigen Kanäle bspw. durch Bohren eingebracht.
Dabei werden auch die Verteilerstutzen 3 geöffnet.
Die Anschlussstücke 4 umgeben allerdings druck-
und fluiddicht die Verteilerstutzen 3.
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Der
Verschluss des einen Endes und das Gewinde des anderen Endes des
den Hauptkörper 2 ausbildenden Rohres wird nach
der Umspritzung ausgebildet. Es ist darauf zu achten, dass bei der Umspritzung
kein Kunststoff in das Verteilerrohr 1, also den Hauptkörper 2 eindringt.
In diesem Rahmen ist es möglich, die Öffnung der
Verteilerstutzen 3 bereits im Innenhochdruckumformprozess
zu schaffen, bspw. mittels Stanzen. Die dabei erreichten Öffnungen
werden, wie bereits erläutert, vor dem Umspritzungsvorgang
wieder verschlossen. Dabei ist es von Vorteil, wenn in die Öffnungen
vorzugsweise je ein Stift eingeführt ist, dessen Dicke
die lichte Weite des späteren Kanals im Anschlussstück 4 besitzt.
Beim Umspritzen wird dann der zu erreichende Kanal ausgespart, so
dass eine aufwändige Nachbearbeitung des Kanals nach der
Umspritzung entfällt. Die Öffnungen gehen in die
Kanäle über.
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In
einer in den 1 bis 3 nicht
dargestellten Ausführungsform wird eine apparative Vereinfachung
derart durchgeführt, dass das Verteilerrohr 1 so
vorgebogen wird, dass ein Ende des Hauptkörpers 2 bereits
einen Verteilerstutzen 3 bildet. Eine spätere
Bearbeitung zur Schaffung der Öffnung im Verteilerstutzen 3 wird
daher unnötig und ein Verschluss eines Endes des Hauptkörpers 2 kann
auch entfallen.
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Besonders
kostengünstig lässt sich das Verfahren dann durchführen,
wenn der Gesamtprozess mit einem einzigen Werkzeug, das innenhochdruckumformfähig
und spritzgießfähig ist und beispielsweise durch
ein für die Anwendung des Spritzgießverfahrens
modifiziertes Innenhochdruckumformwerkzeug gebildet ist, abläuft.
Beispielsweise werden die Stanzstempel, die die Öffnungen
in den Verteilerstutzen 3 schaffen, in den Öffnungen
bis zum Abschluss der Kunststoffumspritzung belassen. Die Stanzstempel
bilden dann einerseits eine Abdichtung des Hauptkörpers 2 gegen
einen Druckabfall and andererseits eine Abdichtung gegen das Einfließen
von Kunststoff in das Innere des Hauptkörpers 2.
Ein bestimmter Stützdruck innerhalb des Hauptkörpers 2 ist dabei
von Vorteil, da damit gesichert ist, dass der Spritzdruck nicht
zu einem Einfallen des Hauptkörpers 2 führt.
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Falls
aber Kavitäten für die Ausbildung der Umspritzung
relativ groß sind, derart, dass infolge der Aufweitung
mittels des Innenhochdruckumformens Rohrmaterial hineingepresst
werden könnte, so sind Schieber oder ähnliche
Vorrichtungen, die während des Umformprozesses die Kavitäten
verschließen, vorzuhalten. Das Gewinde für das
eine Ende und der Verschluss für das andere Ende sind dann
in einem nachgeschalteten Arbeitsgang außerhalb dieses
einen einzigen Werkzeuges herzustellen.
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Das
erfindungsgemäß erzeugte Metall-Hybrid-Verteilerrohr 1 besticht
durch sein konkurrenzlos geringes Gewicht, da das Metallrohr die
erforderliche Druckfestigkeit auch mit kleinen Wandstärken
betriebsfest sichert und sämtliche Anschlussstücke 4 und
Flansche durch leichten Kunststoff gebildet sind. Weiterhin ist
das Verfahren vergleichsweise einfach und schnell.
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Als
Variante zu den Ausführungsformen, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt
sind, ist in 6 im Bereich einer Öffnung 5,
eine Kappungszone 6 angedeutet. In der Kappungszone 6 wird
ein Teil der domartigen Ausbuchtung, nämlich eine Domkuppel 3a,
die den Verteilerstutzen 3 ausbildet, abgetrennt. Dies
erfolgt durch Bohren oder Stanzen.
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Dass
nachfolgend des Abtrennens ein stempelartiger Formkern 7 mit
einer Kegelspitze angrenzend an die Öffnung 5 einsetzbar
ist, um wie bereits erläutert dichtend zu wirken, ist ebenfalls
angedeutet.
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Während
in 6 der Hauptkörper 2 mit einer
Voll-Umspritzung 9 komplett umspritzt ist, ist in 8 eine
Teil-Umspritzung 10 dargestellt.
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Die
Detaildarstellung in 7 zeigt, wie die Domkuppel 3a an
der durch die Kappungszone 6 ausgebildeten Schräge
abschneidbar ist.
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Dass
die Enden der Öffnung 5 eine umgebördelte
Auskragung 13 bilden, ist der 9 zu entnehmen.
Angrenzend an diesen Bereich sind Aufrauhungen 14, Riefen
oder Furchen auf der Außenoberfläche des Hauptkörpers 2 ausgebildet.
Die Auskragung 13 und die Aufrauhungen 14 bilden
ein Beispiel für die Formschlusselemente, die vom angespritzten Kunststoff
zur Verbesserung des Haltes umgriffen werden können.
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In
der 4 ist eine gestrichelte Nut als Hintergriffmöglichkeit
für einen Clip bei der Befestigung einer nicht dargestellten
Einspritzdüse dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006010244
B3 [0002]
- - EP 1318292 B1 [0003]
- - US 7263975 B2 [0004]