Hochdruckanschlußvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Hochdruckanschlußvorrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus . Eine derartige Hochdruckanschlußvorrichtung ist beispielsweise aus der Of- fenlegungsschrift DE 197 53 518 AI bekannt und dient dazu, eine Flüssigkeit, vorzugsweise Kraftstoff, einer Vorrichtung zuzuführen. Eine solche Hochdruckanschlußvorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem eine Aufnahmeoffnung ausgebildet ist . In diese Aufnahmeoffnung mündet ein im Gehäuse verlaufender Zulaufkanal, durch den die Flüssigkeit unter hohem Druck geleitet werden kann. Die Hochdruckanschlußvorrichtung beinhaltet darüber hinaus einen Druckrohrstutzen mit einem darin ausgebildeten Hochdruckkanal, durch den die Flüssigkeit ebenfalls unter hohem Druck geleitet werden kann. Der Hochdruckkanal mündet an einer Stirnfläche des Druckrohrstutzens und wird dichtend mit dem im Gehäuse verlaufenden Zulaufkanal verbunden, wenn der Druckrohrstutzen mit einem an diesem ausgebildeten Außengewinde in ein in der Aufnahme- Öffnung ausgebildetes Innengewinde eingeschraubt wird. Der Druckrohrstutzen weist an seiner Stirnfläche eine Dichtfläche auf, die beim Einschrauben des Druckrohrstutzens gegen eine in der Aufnahmeoffnung ausgebildete Sitzfläche ver-
spannt wird, so daß der Zulaufkanal im Gehäuse mit dem Hochdruckkanal im Druckrohrstutzen dichtend verbunden wird.
Das Außengewinde am Druckrohrstutzen beziehungsweise das Innengewinde in der Aufnahmeoffnung des Gehäuses ist üblicherweise als ein 60° -Normgewinde ausgebildet. Dies bedeutet, daß beide Flanken der Gewindegänge mit der Längsachse des Gewindes einen Winkel von zumindest annähernd 60° einschließen, so daß auch zwischen den beiden Gewindeflanken ein Winkel von 60° eingeschlossen wird. Kommt es durch äußere oder sonstige Einflüsse zu einer seitlichen Kraft auf den Druckrohrstutzen, so werden die Gewindeflanken von Innen- und Außengewinde leicht gegeneinander verschoben. Hierdurch stellt sich der Druckrohrstutzen etwas schräg zu seiner ursprünglichen Achse, weil die seitlichen, die Spannkraft aufnehmenden Flanken des Außengewindes am Druckrohrstutzen auf den Gewindeflanken des Innengewindes abgleiten und damit auch in axialer Richtung ausweichen. Da die Dichtfläche des Druckrohrstutzens die Mündung des Hochdruckkanals umgibt, verringert sich die Flächenpressung der Dichtfläche an der Sitzfläche an der Seite, an der die seitliche Kraft am Druckrohrstutzen angreift. Hierdurch können Undichtigkeiten entstehen, da im Hochdruckkanal beziehungsweise im Zulaufkanal ein mehr oder weniger hoher Druck herrscht .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckanschlußvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, daß eine gleichmäßige Flächenpressung an der Dichtfläche des Druckrohrstutzens bei ihrer Anlage an der Sitzfläche des Gehäuses auch bei seitlicher Kraft auf den Druckrohrstutzen erhalten bleibt . Hierdurch werden Undichtigkeiten an der Dichtfläche vermieden, ohne daß eine höhere Anpreßkraft als bei einem 60° -Gewinde an der
Dichtfläche notwendig wäre. Das Innengewinde beziehungsweise das Außengewinde ist als ein sogenanntes Sägengewinde ausgebildet , bei der die kraftaufnehmenden Gewindeflanken zumindest näherungsweise senkrecht auf der Längsachse der Gewinde stehen. Kommt es zu einer seitlichen Kraft auf den Druckrohrstutzen, so werden diese Gewindeflanken etwas gegeneinander verschoben, was jedoch zu keiner Verminderung der Anpreßkraft an der Dichtfläche des Druckrohrstutzens führt, da der Druckrohrstutzen parallel verschoben wird und sich die Anpreßkraft so in keinem Teil der Dichtfläche vermindert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist in der Hochdruckanschlußvorrichtung eine Sicherungsbohrung ausgebildet, die das Innengewinde und das Außengewinde zumindest teilweise durchdringt und in der ein Sicherungselement angeordnet ist, durch welches ein Losdrehen des eingeschraubten Druckrohrstutzens verhindert wird. Das Sicherungselement ist hierbei vorzugsweise ein zylindrischer Stift, der sich besonders einfach und kostengünstig herstellen läßt. Diese Verdrehsicherung wird möglichst nahe an der Dichtfläche des Druckrohrstutzens ausgebildet, da die Sicherung hier am effektivsten ist . Kommt es nun zu einem lösenden Drehmoment auf den Druckrohrstutzen, wirkt eine seitliche Querkraft auf das Sicherungselement, die den Druckrohrstutzen etwas seitlich in der Aufnahmeoffnung des Gehäuses verschiebt . Durch die senkrechten Gewindeflanken des Sägengewindes ist jedoch sichergestellt, daß in der oben beschriebenen Weise die Anpreßkraft auf die Dichtfläche konstant bleibt und sich keine Undichtigkeiten an der Dichtfläche ergeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sicherungsbohrung in tangentialer Richtung bezüglich der Längsachse der Gewinde ausgebildet. Dies stellt eine einfache Anordnung der Sicherungsbohrung dar und vermindert die Wand-
stärke des im Druckrohrstutzen ausgebildeten Hochdruckkanals nur minimal .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Sicherungsbohrung in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Gewinde. Eine solche Sicherungsbohrung ist dann vorteilhaft, wenn die Zugänglichkeit am Gehäuse der Hochdruckanschlußvorrichtung erschwert ist und nur wenig Platz vorhanden ist .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckanschlußvorrichtung dargestellt. Es zeigt: Figur 1, einen Längsschnitt durch eine Hochdruckanschlußvorrichtung,
Figur 2, eine Vergrößerung von Figur 1 im mit II bezeichneten Bereich und
Figur 3 eine Querschnitt durch Figur 2 entlang der Linie III-III.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckanschlußvorrichtung dargestellt. Ein Gehäuse 1 weist eine Aufnahmeoffnung 3 auf, in die ein im Gehäuse 1 verlaufender Zulaufkanal 9 mündet . Das Gehäuse 1 ist hierbei vorzugsweise Teil eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen, wie es zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen verwendet wird. Die Aufnahmeoffnung 3 ist zylindrisch ausgebildet, wobei die
Grundfläche der Aufnahmeoffnung 3 als Sitzfläche 7 ausgebildet ist. Der Zulaufkanal 9 im Gehäuse 1 mündet hierbei mittig in die Sitzfläche 7, so daß diese eine ringscheibenförmige Form aufweist . An der Außenmantelfläche der Aufnahme- Öffnung 3 ist ein Innengewinde 5 ausgebildet, das als Sägengewinde geformt ist und eine Längsachse 26 aufweist. In die Aufnahmeoffnung 3 ist ein Druckrohrstutzen 15 eingeschraubt, der an seinem der Aufnahmeoffnung 3 zugewandten Endbereich zumindest näherungsweise zylindrisch ausgebildet ist und der in diesem Bereich ein Außengewinde 17 aufweist, das in das Innengewinde 5 der Aufnahmeoffnung 3 eingreift. Das Außengewinde 17 ist hierbei ebenfalls als Sägengewinde ausgebildet. Der Druckrohrstutzen 15 weist einen durchgängigen Hochdruckkanal 22 auf, der einen in einem Endbereich des Druckrohrstutzens 15 befindlichen Hochdruckanschluß 24 mit der dem Gehäuse 1 zugewandten Stirnseite 19 des Druckrohrstutzens verbindet . Der Hochdruckanschluß 24 ist dabei beispielsweise mit einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden.
Figur 2 zeigt eine Vergrößerung in dem dem Gehäuse 1 zugewandten Endbereich des DruckrohrStutzens 15. An der Stirnseite 19 des Druckrohrstutzens 15 ist ein umlaufender Ring- steg 20 ausgebildet, der die Mündung des Hochdruckkanals 22 an der Stirnfläche 19 umgibt. Am Ringsteg 20 ist eine Dichtfläche 21 ausgebildet, die bei eingeschraubtem Druckrohrstutzen 15 an der Sitzfläche 7 der Aufnahmeoffnung 3 zur Anlage kommt. Durch die Schraubspannung des Druckrohrstutzens drückt sich die Dichtfläche 21 in die Sitzfläche 7, so daß der Hochdruckkanal 22 mit dem Zulaufkanal 9 dichtend verbunden ist .
Im Gehäuse 1 und im Druckrohrs utzen 15 ist eine Sicherungsbohrung 32 ausgebildet, die sowohl das Innengewinde 5 als auch das Außengewinde 17 durchdringt und die senkrecht zur Längsachse 26 des Innengewindes 5 beziehungsweise des Außen-
gewindes 17 verläuft . Die auf dieser Weise angeordnete tan- gentiale Sicherungsbohrung 32 nimmt einen Sicherungsstift 30 auf, der zylindrisch ausgebildet ist und formschlüssig in die Sicherungsbohrung 32 eingepaßt ist. Durch den Sicherungsstift 30 wird der eingeschraubte Druckrohrstutzen 15 gegen Losdrehen gesichert, da der Sicherungsstift 30 eine Drehbewegung des Druckrohrstutzens 15 bezüglich des Gehäuses 1 blockiert. Um den Druckrohrstutzen 15 mit dem gewünschten Anzugsmoment zu sichern, wird der Druckrohrstutzen 15 in die Aufnahmeoffnung 3 eingeschraubt, bevor die Sicherungsbohrung 32 ausgebildet ist. Ist der Druckrohrstutzen 15 in der Aufnahmeoffnung 3 eingeschraubt und ist das gewünschte Anzugsmoment erreicht, was mit einem entsprechenden Anpreßdruck an der Dichtfläche 21 einhergeht, wird die Sicherungsbohrung 32 ausgebildet und ein Sicherungsstift 30 in die Sicherungsbohrung 32 eingebracht. Hierdurch ist eine Losdrehsicherung gegeben, die nahe an der Dichtfläche 21 beziehungsweise der Sitzfläche 7 angeordnet ist, so daß es zwischen der Losdrehsicherung und der Dichtfläche 21 zu keiner nennenswerten Verformung des Druckrohrstutzens 15 kommen kann, was Undichtigkeiten an der Dichtfläche 21 bewirken könnte.
Wie bereits erwähnt ist das Innengewinde 5 als Sägengewinde ausgebildet . Hierzu weist das Innengewinde 5 eine schräge Gewindeflanke 105 und eine gegenüberliegende Gewindeflanke 205 auf, die zumindest näherungsweise senkrecht auf der Längsachse 26 des Innengewindes 5 steht. Die senkrechte Gewindeflanke 205 ist hierbei der Sitzfläche 7 der Aufnahme- Öffnung 3 zugewandt . Der Übergang der schrägen Gewindeflanke 105 zur senkrechten Gewindeflanke 205 ist abgeschrägt, um Kerbspannungen zu vermindern.
Das vom Druckrohrstutzen 15 ausgebildete Außengewinde 17 ist ebenfalls als Sägengewinde ausgebildet und greift paßgenau in das Innengewinde 5 ein. Das Außengewinde 17 weist hierbei
ebenfalls eine schräge Gewindeflanke 117 und eine senkrechte Gewindeflanke 217 auf, wobei die senkrechte Gewindeflanke 217 des Außengewindes 17 von der Sitzfläche 7 wegweist. Beim Einschrauben des Druckrohrstutzens 15 in die Aufnahmeoffnung 3 kommen die senkrechte Gewindeflanke 205 des Innengewindes 5 und die senkrechte Gewindeflanke 217 des Außengewindes 17 kraftschlüssig aneinander zur Anlage.
Die Wirkung eines lösenden Momentes M auf den Druckrohrstutzen 15 ist in Figur 3 dargestellt, wobei Figur 3 einen Querschnitt durch Figur 2 entlang der Linie III-III darstellt. Durch das Drehmoment M, in Figur 3 durch einen Pfeil angedeutet, wirkt durch die Anlage des Druckrohrstutzens 15 am Sicherungselement 30 eine Kraft F auf den Druckrohrstutzen 15, welche bezüglich der axialen Erstreckung des Siσherungs- elements 30 den in der Figur 3 eingezeichneten Verlauf hat. Die" Querkraft auf den Druckrohrstutzen 15 bewirkt, daß der Druckrohrstutzen 15 im Bereich des Sicherungsstifts 30 vom Sicherungsstift wegbewegt wird, wodurch die senkrechten Gewindeflanken 205 und 217 vom Innengewinde 5 beziehungsweise Außengewinde 17 aneinander vorbeigleiten. Hierdurch erhöht sich das Spaltmaß Sl, wie in der Figur 2 dargestellt ist. An der diametral gegenüberliegenden Seite des Druckrohrstutzens 15 ergeben sich die genau entgegengesetzten Verhältnisse, da hier der Druckrohrstu zen 15 näher an die Wand der Aufnahme- Öffnung 3 bewegt wird. Die senkrechten Gewindeflanken 205 und 217 gleiten auch hier etwas aneinander vorbei, so daß sich auf dieser Seite des Druckrohrstutzens 15 das Spaltmaß S2 ergibt, das kleiner als Sl ist. Durch diese Parallelverschiebung des Druckrohrstutzens 15 verschiebt sich auch die Dichtfläche 21 auf der Sitzfläche 7, wobei jedoch die Anpreßkraft auf die Dichtfläche 21 über den gesamten Umfang des Ringstücks 20 konstant bleibt. Hierdurch ergibt sich auch bei einem entsprechend hohen Kraftstoffdruck im Hochdruckkanal 22 beziehungsweise im Zulaufkanal 9 eine sichere
Abdichtung an der Dichtfläche 21, auch wenn ein lösendes Moment auf den Druckrohrstutzen 15 wirkt.
Eine derartige Hochdruckanschlußvorrichtung kann in vorteilhafter Weise an einem Kraftstoffeinspritzventil ausgebildet werden, wie es verwendet wird, um Kraftstoff in den Brennraum von selbstzündenden oder fremdgezündeten Brennkraftmaschinen einzuspritzen. In diesem Fall ist das Gehäuse 1 Teil eines Kraftstoffeinspritzventils und der Druckrohrstutzen 15 ist an seinem Hochdruckanschluß 24 mit einer Kraftstoffhochdruckquelle verbunden. Der Kraftstoff durchfließt in diesem Fall den Druckrohrstutzen 15 und fließt weiter durch den Zulaufkanal 9 zu einer Einspritzdüse. Die erfindungsgemäße Hochdruckanschlußvorrichtung kann jedoch auch an jedem anderen Teil eines Kraftstoffhochdrucksystems ausgebildet sein, bei dem Kraftstoff unter hohem Druck aus einer Leitung in ein Gehäuse eingebracht werden soll. Statt Kraftstoff"kann auch jedes andere Fluid durch eine solche Hochdruckanschlußvorrichtung eingeleitet werden.