DE19933254A1

DE19933254A1 - Anschlussstutzen und Gehäuse, insbesondere Kraftstoffhochdruckspeicher, mit vorgespannt angeschweißtem Anschlussstutzen für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19933254A1
Application number: DE19933254A
Authority: DE
Inventors: Kurt Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-25
Also published as: DE50014262D1; US6513498B1; EP1114252B1; CN1183323C; WO2001006116A1; KR20010073160A; KR100691206B1; CN1317071A; JP2003504561A; EP1114252A1

Abstract

Es werden ein Anschlussstutzen (1) und ein Gehäuse (2), insbesondere ein Kraftstoffhochdruckspeicher, für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit geschweißtem Anschlussstutzen (1) vorgeschlagen, bei dem von der Schweißnaht (3) räumlich getrennte Dichtflächen zwischen Gehäuse (2) und Anschlussstutzen (1) vorgesehen sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Anschlussstutzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Gehäuse, insbesondere einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit angeschweißtem Anschlussstutzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4 für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen.

Die verschiedenen Baugruppen eines Kraftstoffeinspritzsystems, wie Kraftstoffhochdruckpumpe, Kraftstoffhochdruckspeicher und Einspritzdüsen, werden üblicherweise durch hydraulische Leitungen miteinander verbunden. Die Abdichtung dieser Verbindungen erfolgt oftmals mit Hilfe einer über die hydraulische Leitung geschobenen Spannmutter, welche mit einem mit dem Gehäuse der entsprechenden Baugruppe flüssigkeitsdicht verbundenen Anschlussstutzen verschraubt wird. Insbesondere der Kraftstoffhochdruckspeicher weist eine Vielzahl solcher Anschlussstutzen auf, die beispielsweise die Kraftstoffzufuhr und den Kraftstoffabfluss in und aus dem Speicher ermöglichen.

Bekannt sind Anschlussstutzen, die an das Gehäuse angeschweißt werden. Nachteilig an den bekannten Schweißkonstruktionen ist, dass die Schweißnaht zwei Funktionen hat. Erstens muss sie die Verbindung zwischen Gehäuse und Anschlussstutzen herstellen und alle Kräfte übertragen. Vor allem bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen resultieren aus den hohen schwellenden Drücken hohe schwellende Zugspannungen in der Schweißnaht. Zweitens muss die Schweißnaht eine Dichtfunktion erfüllen, was zusätzliche Anforderungen an die Schweißnaht mit sich bringt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schweißkonstruktionen ist, dass beim Schweißvorgang Spritzer oder Schweißaufwürfe in den Hochdruckbereich der Leitung oder des Kraftstoffspeichers gelangen können, was Funktionsstörungen des Kraftstoffeinspritzsystems zur Folge haben kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschlussstutzen sowie ein Gehäuse und einen mit diesem verbundenen Anschlussstutzen bereitzustellen, welche den Hochdruckbereich des Gehäuses und des Anschlussstutzens sicher gegen die Umgebung abdichten und bei welchen der Hochdruckbereich zuverlässig gegen Partikel, die beim Verbinden beider Bauteile entstehen können, geschützt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Anschlussstutzen für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer in Richtung der Längsachse verlaufenden Durchgangsbohrung, mit einem ersten Ende, an dem ein konzentrisch zur Durchgangsbohrung angeordnetes Spannelement vorgesehen ist, das eine Durchgangsbohrung und eine zylindrische Dichtfläche aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Anschlussstutzen übernimmt das Spannelement mit seiner zylindrischen Dichtfläche in Verbindung mit einem entsprechend gestalteten Gehäuse die Abdichtung des in der Durchgangsbohrung befindlichen Kraftstoffs von der Umgebung. Durch die räumliche Trennung der Funktionen "Halten" und "Dichten" des Anschlussstutzens können sowohl die Dichtfläche als auch die Verbindung von Anschlussstutzen und Gehäuse optimal gestaltet werden.

Außerdem verhindert die Dichtfläche, dass beim Verbinden von Anschlussstutzen und Gehäuse anfallende Schweissspritzer oder Späne in den Hochdruckbereich von Anschlussstutzen oder Gehäuse gelangen können.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass Anschlussstutzen und Spannelement einstückig ausgeführt sind, so dass die Zahl der Bauelemente minimiert wird.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind Anschlussstutzen und Spannelement separate Bauteile, so dass beide Bauteile hinsichtlich Formgebung, Werkstoff und Herstellungsverfahren gesondert optimiert werden können.

Bei einer Ausführung der Erfindung hat die Dichtfläche die Form eines Außenzylinders, so dass der Betriebsdruck des Kraftstoffs die Dichtfläche nach aussen aufweitet und damit die Flächenpressung zwischen der Dichtfläche des Anschlussstutzens und des Gehäuses erhöht.

Ein andere Variante sieht vor, dass in dem Spannelement mindestens eine Nut zur Aufnahme eines Dichtrings vorhanden ist.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gehäuse, insbesondere einen Kraftstoffhochdruckspeicher, für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem, eine Durchgangsbohrung aufweisenden, mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbundenen Anschlussstutzen, wobei Gehäuseinneres und Durchgangsbohrung durch eine Bohrung im Gehäuse hydraulisch in Verbindung stehen, wobei die Mittel zum Verbinden von Gehäuse und Anschlussstutzen und die Mittel zum Abdichten der Verbindung von Gehäuse und Anschlussstutzen räumlich getrennt angeordnet sind.

Durch die räumliche Trennung der Funktionen "Halten" und "Dichten" können diese konstruktiv und fertigungstechnisch jeweils optimal ausgestaltet werden. Außerdem entfällt - im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine Schweißnaht auch die Abdichtung gegenüber der Umgebung übernimmt - die Kerbwirkung, welche der Betriebsdruck verursacht, wenn der Kraftstoff bis zur Schweißnaht gelangt. Zusätzlich ist es durch die räumliche Trennung der Funktionen "Halten" und "Dichten" nahezu ausgeschlossen, die Dichtfläche beim Verbinden von Anschlussstutzen und Gehäuse zu beschädigen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens konzentrisch zur Durchgangsbohrung ein zylindrisches Spannelement angeordnet ist, wobei das Spannelement eine Durchgangsbohrung aufweist, dass die Bohrung an ihrem dem Anschlussstutzen zugewandten Ende eine Vertiefung aufweist, die mit dem Spannelement eine Presspassung bildet.

Die Presspassung dichtet die Durchgangsbohrung des Anschlussstutzens und die Bohrung des Gehäuses gegen die Umgebung ab und bildet somit die Dichtfläche. Aufgrund der Flächenpressung zwischen dem Spannelement und der Vertiefung des Gehäuses wird eine gute Dichtwirkung erzielt.

Bei einer anderen Variante ist vorgesehen, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens konzentrisch zur Durchgangsbohrung eine Senkung angeordnet ist, dass die Bohrung des Gehäuses an ihrem dem Anschlussstutzen zugewandten Ende eine Vertiefung aufweist, und dass zwischen Anschlussstutzen und Gehäuse ein zylindrisches Spannelement vorhanden ist, das mit der Senkung des Anschlussstutzens und der Vertiefung des Gehäuses Presspassungen bildet, so dass Anschlussstutzen, Spannelement und Gehäuse aus verschiedenen, optimal an die jeweiligen Erfordernisse angepassten Materialien hergestellt werden können und somit die Betriebssicherheit verbessert wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat das Spannelement die Form eines Außenzylinders, so dass der Betriebsdruck des Kraftstoffs die Dichtfläche des Spannelements nach aussen aufweitet. Dadurch wird die Flächenpressung zwischen der Dichtfläche des Anschlussstutzens und des der Vertiefung des Gehäuses erhöht, was die Dichtheit der Verbindung zusätzlich steigert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Spannelement mindestens eine Nut zur Aufnahme eines Dichtrings vorhanden, so dass die Dichtheit durch den Dichtring weiter erhöht wird.

In Ergänzung der Erfindung sind in der Vertiefung des Gehäuses und der Senkung des Anschlussstutzens Nuten zur Aufnahme mindestens je eines Dichtrings vorhanden, so dass das Spannelement besonders klein dimensioniert werden kann, da die Dichtringe einen Teil der Funktion "Dichten" übernimmt und das Spannelement nicht durch Nuten zur Aufnahme eines Dichtrings geschwächt wird.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind Anschlussstutzen und Gehäuse durch Schweissen verbunden. Dieses Gehäuse weist die Vorzüge der bekannten Schweißkonstruktionen, wie beispielsweise einfache und kostengünstige Herstellung, auf, ohne deren Nachteile zu haben. Zusätzlich ist, wegen der Vorspannung des Spannelements, nach erfolgter Schweißung auf Dauer eine Vorspannung zwischen den Dichtflächen des Anschlussstutzens und des Gehäuses vorhanden. Die räumliche Trennung von Dichtfläche und Schweißnaht verhindert das Eindringen von Schweißspritzern in den Hochdruck-Bereich von Gehäuse oder Anschlussstutzen. Schließlich entfällt die durch den unter Betriebsdruck stehenden Kraftstoff möglicherweise hervorgerufene Kerbwirkung auf die Schweissnaht.

Das gilt vor allem dann, wenn die vom Betriebsdruck des Kraftstoffs beaufschlagte wirksame Querschnittsfläche der Dichtfläche des Spannelements kleiner als die von der Schweißnaht eingeschlossene Fläche ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen im Längsschnitt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers; sowie

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens und eines Kraftstoffhochdruckspeichers mit Dichtringen.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens 1 dargestellt. Der Anschlussstutzen 1 ist mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 durch eine umlaufende Schweißnaht 3 verbunden. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 2 weist eine Bohrung 4 auf, die mit einer Durchgangsbohrung 5 des Anschlussstutzens 1 und dem Inneren 6 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 verbunden ist.

An dem dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 zugewandten Ende des Anschlussstutzens 1 weist dieser einen Bund 7 auf. Dieser Bund 7 wirkt als Anschlag in Richtung der Längsachse des Anschlussstutzens 1, wenn er auf einer entsprechenden Ringfläche 8 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 aufsitzt. Damit kann die Position des Anschlussstutzens 1 in axialer Richtung bezüglich des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 beim Schweißen festgelegt werden.

In eine zylindrische Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 ragt ein Spannelement 10 des Anschlussstutzens 1 hinein. Das Spannelement 10 bildet mit der Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 eine Presspassung und dichtet somit die Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1 gegen die Umgebung ab. Die Dichtfläche wird somit durch die Presspassung zwischen Anschlussstutzen 1 und Kraftstoffhochdruckspeicher 2 gebildet.

Mit zunehmendem Betriebsdruck des hier nicht dargestellten Kraftstoffs in der Bohrung 4 und der Durchgangsbohrung 5 erhöht sich die Anpresskraft zwischen Spannelement 10 und der Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 und damit auch die Dichtheit der Verbindung.

An dem dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2 abgewandten Ende des Anschlussstutzens 1 wird üblicherweise eine nicht dargestellte Leitung mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Überwurfmutter befestigt.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlussstutzens 1 dargestellt. Die verwendeten Bezugszahlen entsprechen denen in Fig. 1.

Der Anschlussstutzen 1 hat eine zylindrische Senkung 13 in die das als separates Bauteil ausgeführte Spannelement 10 hineinragt. Das Spannelement 10 bildet mit der Vertiefung 9 des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 und der Senkung 13 Presspassungen. Dadurch, dass das Spannelement 10 als separates Bauteil ausgeführt ist, kann es hinsichtlich Werkstoff und Herstellungsverfahren unabhängig von Anschlussstutzen 1 und Kraftstoffhochdruckspeicher 2 optimiert werden. Die Durchmesser der Senkung 13 und der Vertiefung 9 müssen nicht, wie hier dargestellt, gleich sein. Auch bei dieser Ausführungsform erhöht der Betriebsdruck des hier nicht dargestellten Kraftstoffs in der Bohrung 4 und der Durchgangsbohrung 5 die Dichtheit der Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1.

Auf der rechten Seite von Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt gemäß Fig. 1 dargestellt mit dem Unterschied, dass das Spannelement 10 eine Nut 14 aufweist in der sich ein Dichtring 15 befindet.

Auf der linken Seite von Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit separatem Spannelement 10 gemäß Fig. 2 dargestellt, bei der das Spannelement 10 zwei Nuten 14 und zwei Dichtringe 15 aufweist. Einer der Dichtringe 15, welche sich in den Nuten 14 befinden, dichtet das Spannelement 10 gegen die Vertiefung 9 im Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und der andere Dichtring 15 dichtet das Spannelement 10 gegen die Senkung 13 des Anschlussstutzens 1 ab.

Durch den Einsatz von Dichtringen kann die Dichtheit der Verbindung von Kraftstoffhochdruckspeicher 2 und Anschlussstutzen 1 weiter erhöht werden. Die Nuten 14 können auch in der Senkung 13 und der Vertiefung 9 angebracht werden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Anschlussstutzen (1) für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem ersten Ende und mit einer in Richtung der Längsachse verlaufenden Durchgangsbohrung (5), dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende ein konzentrisch zur Durchgangsbohrung (7) angeordnetes Spannelement (10) vorhanden ist, dass das Spannelement (10) eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Durchgangsbohrung aufweist und, dass das Spannelement (10) eine zylindrische Dichtfläche aufweist.

2. Anschlussstutzen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (1) und das Spannelement (10) einstückig ausgeführt sind.

3. Anschlussstutzen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (1) und das Spannelement (10) als separate Bauteile ausgeführt sind.

4. Anschlussstutzen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche die Form eines Außenzylinders hat.

5. Anschlussstutzen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannelement (10) mindestens eine Nut (14) zur Aufnahme eines Dichtrings (15) vorhanden ist.

6. Gehäuse, insbesondere Kraftstoffhochdruckspeicher (2), für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem, eine Durchgangsbohrung (5) aufweisenden, mit dem Gehäuse flüssigkeitsdicht verbundenen Anschlussstutzen (1), wobei Gehäuseinneres und Durchgangsbohrung (5) durch eine Bohrung (4) im Gehäuse hydraulisch in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verbinden (3) von Gehäuse und Anschlussstutzen (1) und die Mittel zum Abdichten (10, 9) der Verbindung von Gehäuse und Anschlussstutzen (1) räumlich getrennt angeordnet sind.

7. Gehäuse nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens (1) konzentrisch zur Durchgangsbohrung (5) ein zylindrisches Spannelement (10) angeordnet ist, wobei das Spannelement eine Durchgangsbohrung aufweist, dass die Bohrung (4) an ihrem dem Anschlussstutzen (1) zugewandten Ende eine Vertiefung (9) aufweist, die mit dem Spannelement (10) eine Presspassung bildet.

8. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Ende des Anschlussstutzens (1) konzentrisch zur Durchgangsbohrung (5) eine Senkung (13) angeordnet ist, dass die Bohrung (4) des Gehäuses an ihrem dem Anschlussstutzen (1) zugewandten Ende eine Vertiefung (9) aufweist, und dass zwischen Anschlussstutzen (1) und Gehäuse ein zylindrisches Spannelement (10) vorhanden ist, das mit der Senkung (13) des Anschlussstutzens und der Vertiefung (9) des Gehäuses Presspassungen bildet, und dass das Spannelement (10) eine Durchgangsbohrung aufweist.

9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (10) die Form eines Außenzylinders hat.

10. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannelement (10) mindestens eine Nut (14) zur Aufnahme eines Dichtrings (15) vorhanden ist.

11. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vertiefung (9) des Gehäuses und der Senkung (13) des Anschlussstutzens (1) Nuten (14) zur Aufnahme mindestens eines Dichtrings (15) vorhanden sind.

12. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (1) durch Schweissen mit dem Gehäuse verbunden ist.