Beschreibung

Anschlusselement für Fluidleitungen sowie Druckfluid führendes Bauelement

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlusselement für Fluidleitungen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Druckfluid führendes Bauelement, das wenigstens einen Anschlussbereich zur Aufnahme und/oder Verriegelung eines der- artigen Anschlusselements aufweist. Zudem betrifft die Erfindung eine Hydraulikpumpe mit einem solches Bauelement.

Bei einem Kraftstoffversorgungssystem für Brennkraftmaschinen werden häufig Speichereinspritzsysteme verwendet, die mit sehr hohen Einspritzdrücken an den Kraftstoffeinspritzdüsen und damit mit insgesamt hohem Systemdruck arbeiten. Bei einem Speichereinspritzsystem wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe zu Kraftstoffinjektoren gefördert, mit deren Hilfe der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einge- spritzt wird. Ein solcher Kraftstoffinjektor weist ein Einspritzventil auf, das hydraulisch von einem Steuerventil mit Hilfe des an den Kraftstoffinjektor angelegten Kraftstoffdrucks geöffnet oder geschlossen wird. Das Steuerventil wird dabei von einem elektrisch angesteuerten Aktor betätigt. Das Speichereinspritzsystem umfasst weiterhin einen Hochdruckspeicher, eine sogenannte Speicherleitung oder Common Rail, die zwischen der Hochdruckpumpe und den Kraftstoffinjektoren angeordnet ist, und die dafür sorgt, dass den Kraftstoffinjektoren ein konstant hoher Systemdruck zur Verfügung ge- stellt wird.

Aus dem Tank des Fahrzeugs geförderter Kraftstoff, der aufgrund des momentanen Kraftstoffbedarfs nicht eingespritzt und verbrannt werden konnte, muss aus der Hochdruckpumpe über ei- ne Rücklaufleitung zum Tank zurückgeführt werden. Sowohl für die Zulauf- wie auch für die Rücklaufleitung müssen entsprechende Anschlüsse an der Pumpe vorgesehen sein.

Aufgrund der unterschiedlichen Einbau- und Anschlussverhältnisse bei verschiedenen Einsatzorten bzw. bei verschiedenen Fahrzeugtypen ist es notwendig, diese Anschlüsse je nach Bedarf unterschiedlich dimensionieren und/oder gestalten zu können. Auf diese Weise können die Anschlüsse individuell an die jeweils vorhandene Peripherie des KraftstoffSystems ange- passt werden. Damit in diesem Zusammenhang möglichst wenig oder keine änderungen am Layout des Pumpengehäuses vorgenommen werden müssen, ist es sinnvoll, die Anschlussbereiche für die Leitungen bei allen Pumpen weitgehend identisch gestalten zu können. Weitere Anforderungen der Leitungsanschlüsse betreffen deren Medienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und mechanische Robustheit gegen alle auftretenden Biege-, Schlag- und Schwingungseinflüsse.

Die DE 199 40 387 Cl offenbart einen Leckageanschluss zum Anbringen einer Leckageleitung an einem Kraftstoffinjektor . Der Leckageanschluss weist einen Anschlussstutzen auf, der einstückig mit dem Injektorkörper ausgebildet ist, sowie einen Anschlussnippel, der mit einem Einsatz in eine öffnung im Anschlussstutzen eingreift. Eine biegeelastische Sicherungseinrichtung wird mit einem ersten Arm in einer Aussparung am Anschlussstutzen festgehalten. Mit einem zweiten Arm wird in einer Endstellung eine Klemmverbindung mit dem Anschlussstut- zen hergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anschlusselement für Fluidleitungen zur Verfügung zu stellen, das möglichst kompakt und einfach aufgebaut ist, und das eine feste und mediendichte Verbindung zu einem Druckfluid führenden Bauelement ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafter Weiterbildungen, Ausgestaltun- gen und Varianten der Erfindung sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüchen.

Bei einem erfindungsgemäßen Anschlusselement für Fluidleitun- gen, das insbesondere für den Einsatz in Kraftstoffversorgungssystem von Brennkraftmaschinen vorgesehen sein kann, ist ein biegesteifer Leitungsabschnitt vorgesehen, der an einer Außenmantelfläche einen Anschlussbund, einen sich daran anschließenden Zentrierbund, ein Dichtungselement sowie Mittel zur mechanischen Verriegelung aufweist. Das Anschlusselement kann insbesondere als Anschlussstutzen für Druckfluidan- schlüsse von Hydraulikpumpen ausgebildet sein. In diesem Zu- sammenhang kann vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt wahlweise jeweils runde und/oder ovale Querschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist.

Ein derartiges Anschlusselement weist den Vorteil auf, dass auf einfache Weise eine steck- und/oder verrastbare Verbindung mit einem Gehäuse, einer Aufnahme o. dgl . hergestellt wird. Das Anschlusselement eignet sich insbesondere zur Verwendung bei Kraftstoffleitungen . Auf aufwändige Verschraubun- gen, Verpressungen oder Verklebungen kann gänzlich verzichtet werden.

Das Anschlusselement kann aus einem anderen Werkstoff gefertigt sein als die Aufnahme, in die es eingebracht wird. Vorzugsweise ist das Anschlusselement oder der Anschlussnippel aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoff-Spitzgussteil, gefertigt. Aufgrund der Verbindung kommt es zu keinen Problemen in Folge unterschiedlichen Temperaturdehnungsverhaltens von unterschiedlichen Werkstoffen, wie es beispielsweise bei Pressverbindungen der Fall sein könnte. Aufgrund des Ver- zichts auf eine Klebeverbindung ist zudem lediglich auf die Kraftstoff- und Medienbeständigkeit des Anschlusselements zu achten. Auf die Medienresistenz einer Klebeverbindung braucht keine Rücksicht genommen werden, da eine Verklebung nicht notwendig ist.

Hinsichtlich der Bauteilabmessungen sind relativ große Toleranzen zulässig, da die Verbindungstechnik keine hochpräzise Passung erfordert. Die Kraft zum Herstellen der Rastverbin-

dung ist nicht sehr hoch, so dass auch keine plastischen Verformungen des ggf. aus Kunststoff gefertigten Anschlusselements zu befürchten sind.

Die Mittel zur mechanischen Verriegelung können beispielsweise durch einen Federring gebildet sein, der in einer ringförmigen Nut an der Außenmantelfläche des Leitungsabschnitt gehalten ist. Vorzugsweise korrespondiert der Federring mit einer Nut an einer Innenmantelfläche einer Aufnahme eines Leitungsgegenstücks. Der Federring kann einen runden, einen ovalen oder einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Diese Rastverbindung mittels eines elastisch verformbaren Federrings ist sehr einfach und kostengünstig in der Herstellung und lässt sich einfach montieren und bei Bedarf demontieren.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Mittel zur mechanischen Verriegelung durch wenigstens einen, an der Außenmantelfläche des Leitungsabschnittes angeordneten Rasthaken gebildet sein. Hierbei können auch zwei, drei oder mehr Rasthaken vorgesehen sein, die an der Außenmantelfläche des

Leitungsabschnittes verteilt angeordnet sind. Derartige Rasthaken können anstelle eines Federrings oder auch zusätzlich zu einem solchen vorgesehen sein. Eine stabile und jederzeit demontierbare Rastverbindung wird auch mit dieser Variante geschaffen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist das Dichtungselement durch wenigstens einen O-Ring gebildet, der an der Außenmantelfläche des Leitungsabschnittes angeordnet und/oder gehalten ist. Der O-Ring ist vorzugsweise in einer Ringnut gehalten. Ein solcher O-Ring ist sehr kostengünstig und kann die gewünschte Dichtungsaufgabe zuverlässig erfüllen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Anschlusselement ei- nen abgewinkelten Stutzenabschnitt aufweist. Das Anschlusselement kann zudem wahlweise eine Verzweigung und zwei oder mehr Stutzenabschnitte aufweisen. Je nach Bedarf können auf diese Weise die gewünschten Leitungsabschnitte und Anschluss-

elemente für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein hydraulisches und/oder pneumatisches Medium bzw. Druckfluid führendes Bauelement, das wenigstens einen Anschlussbereich zur Aufnahme und/oder Verriegelung eines Anschlusselements gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Eine Ausführungsvariante sieht ein Bauelement vor, bei dem der Anschlussbereich wenigstens einen Zentrierabschnitt mit Einrichtungen zur Zusammenwirkung mit den Mitteln zur mechanischen Verriegelung sowie wenigstens einen Dichtabschnitt kleineren Innendurchmessers als der Zentrierabschnitt zur Zusammenwirkung mit dem Dichtungselement aufweist. Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Zentrierabschnitt und/oder der Dichtabschnitt jeweils hohlzylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sind.

Zweckmäßigerweise ist zwischen Dichtabschnitt und Zentrierabschnitt ein hohlkegelförmiger Verbindungsabschnitt vorgese- hen. Am Grund des Anschlussbereichs ist sinnvollerweise ein

Leitungsanschluss vorgesehen, der zumindest teilweise mit dem Leitungsabschnitt fluchtet.

Ein derartiges Bauelement stellt eine kostengünstige und ein- fache Möglichkeit zur Schaffung von Leitungsanschlüssen dar, so dass damit bei vielen verschiedenen Anwendungsfällen oftmals auf aufwändige Lösungen verzichtet und auf Standardverbindungen zurückgegriffen werden kann.

Weitere Aspekte und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauelements ergeben sich aus den bereits zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des Anschlusselements.

Besonders vorteilhaft ist das Anschlusselement im Anschluss- bereich des Bauelements verrastet und/oder verklebt. Diese Anordnung kann insbesondere Teil einer Hydraulikpumpe sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein allgemein als Anschlusselement bezeichneter Anschlussnippel als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt sein kann. Die Gestaltung des Nippels kann bzw. sollte dabei Geometriedetails aufweisen, wonach ein axialer Montageanschlag vorgesehen ist, der durch einen entsprechenden Bund- Durchmesser realisiert sein kann. Eine radiale Zentrierung kann durch Abstimmung des Durchmessers des Nippels mit dem Durchmesser der Bohrung im Gegenstück erreicht werden. Die Abdichtung nach außen zur Verhinderung einer Leckage (z.B. von Kraftstoff) und nach innen zur Verhinderung des Eindringens von äußeren Medien (z.B. Spritzwasser) kann mittels eines bewährten O-Rings erreicht werden. Die Haltefunktion kann insbesondere durch einen offenen Federring übernommen werden, der in Kombination mit einer Hinterdrehung (Nut) in der Bohrung den Nippel formschlüssig in der Aufnahmebohrung hält. Der Federring kann insbesondere aus einem Federdraht mit rundem oder viereckigem Querschnitt hergestellt sein. In alternativer Ausgestaltung kann der Nippel auch mit angespritzten Widerhaken bzw. Rasthaken versehen werden, die dann regenschirmförmig in die Nut einrasten und den Nippel gegen Herausziehen sichern.

Der Nippel muss nach seiner Montage nicht unbedingt wieder demontierbar sein, da beispielsweise bei einer Pumpe die Zuführ- und Rücklaufleitungen am Nippel montiert bzw. demontiert wird. Der Nippel selbst ist nicht in der vorkonfektionierten Leckageleitung vormontiert und ist somit kein Bestandteil der Leckageleitung. Je nach Bedarf kann der Nippel allerdings auch der entsprechenden Schlauchleitung zugeordnet sein, so dass dieser erst bei deren Montage am Motor in die Pumpe gesteckt wird. Um beim Einbau des Anschlusselements ein Vertauschen der Zulauf- mit der Rücklaufleitung auszuschließen, können die beiden Nippel mit unterschiedlichen Durchmes- sern versehen werden. Auf diese Weise passt jedes Anschlusselement jeweils nur in die dafür vorgesehene Aufnahme, nicht jedoch in die jeweils andere Aufnahme.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die verschiedenen zu erfüllenden Funktionen unterschiedlichen Bauteilen zugewiesen, die dafür jeweils am besten geeignet sind. Die Dichtungsaufgabe wird vom O-Ring erfüllt, während die axiale Si- cherung durch den Federring erreicht wird. Die Ausführung als Kunststoff-Spritzgussteil liefert ein sehr kostengünstiges Bauteil. Die Montage ist sehr einfach, was durch formschlüssige Schnapp-Verbindungen unterstützt wird. Die Einpresskräfte und -wege müssen nicht gesondert überwacht werden. Be- Schädigungen durch falsche Handhabung und Montage sind nahezu ausgeschlossen. Unterschiedlichen Anforderungen kann problemlos Rechnung getragen werden, da das Oberteil des Nippels frei gestaltet werden kann. Durch entsprechende Variation des Oberteils des Nippels kann sehr einfach auf spezifische Schlauchanschlüsse umgestellt werden, wobei der untere Teil des Nippels unverändert bleiben kann.

Der Anschlussbereich, der zur Verbindung mit einer Schlauchleitung vorgesehen ist, kann unterschiedliche gestaltet und/oder gekröpft bzw. angewinkelt werden. Bei Bedarf können zwei- oder mehrfache Abgänge zur Verfügung gestellt werden, die als Verzweigungen ausgestaltet sein können. Die Innenbzw. Gegenkontur kann mittels eines passenden Formwerkzeugs auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.

Sind die Belastungen, denen der Nippel ausgesetzt wird, vergleichsweise groß, so kann dieser wahlweise auch aus Stahl, Messing oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt werden .

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 eine erste Variante eines Anschlusselements in schematischer Längsschnittdarstellung,

FIG 2 einen als Sicherungselement dienenden Federring in verschiedenen Ansichten,

FIG 3 eine zweite Variante des Anschlusselements in schematischer Längsschnittdarstellung,

FIG 4 eine weitere Ansicht der ersten Variante des Anschlusselements gemäß FIG 1,

FIG 5 eine dritte Variante des Anschlusselements in sche- matischer Darstellung,

FIG 6 eine vierte Variante des Anschlusselements in sche- matischer Darstellung,

FIG 7 eine fünfte Variante des Anschlusselements in sche- matischer Darstellung,

FIG 8 eine sechste Variante des Anschlusselements in schematischer Darstellung, und

FIG 9 mögliche Einbauvarianten für Anschlusselemente am Beispiel einer Kraftstoffpumpe.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die schematische Darstellung der FIG 1 zeigt eine erste Variante eines Anschlusselements 10 für Fluidleitungen (nicht dargestellt) in einer schematischen Längsschnittdarstellung. Das Anschlusselement 10 befindet sich in einer passenden Boh- rung 12 eines Gehäuses 14, das beispielsweise ein Pumpengehäuse, -deckel o. dgl . sein kann. Die Bohrung 12, die in diesem Zusammenhang auch als Anschlussbereich eines Druckfluid führenden Bauelementes bezeichnet wird, weist abgestufte Durchmesser auf, die in Zusammenwirkung mit dem Anschlussele- ment 10 - teilweise auch als Anschlussnippel 16 oder als Zulauf- bzw. Rücklaufnippel bezeichnet - jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen.

So weist das Anschlusselement 10 bzw. der Anschlussnippel 16 im Wesentlichen sechs Komponenten auf, nämlich eine zentrale Fluidbohrung 18, einen Anschlagbund 20 zur Definition der Eintauchtiefe des Nippels 16 in das Gehäuse 14, einen oberen Zentrierabschnitt 22 kleineren Durchmessers als der Anschlagbund 20, einen daran anschließenden kegelförmigen Abschnitt 24, einen Dichtabschnitt 26 kleineren Durchmessers als der Zentrierabschnitt 22 sowie einen oberen Stutzenabschnitt 28 zur Verbindung mit einer Schlauchleitung, beispielsweise ei- ner Kraftstoff- oder Hydraulikleitung, der aus dem Anschlagbund 20 nach außen aus dem Gehäuse 14 ragt.

Im zylindrischen oberen Zentrierabschnitt 22 ist eine Ringnut 30 eingearbeitet, die einen Federring 32 aufnimmt. Dieser sorgt in Zusammenwirkung mit einer entsprechenden Ringnut 34 in der Innenmantelfläche der Bohrung 12 für die mechanische Sicherung des Anschlusselements 10 in axialer Richtung. Im zylindrischen unteren Dichtabschnitt 26 ist eine weitere Ringnut 36 vorgesehen, die zur Aufnahme eines als Dichtele- ment fungierenden O-Rings 38 dient. Dieser sorgt für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Dichtabschnitts 26 des Anschlusselements 10 gegen die Bohrung 12.

Die schematische Darstellung der FIG 2 zeigt einen als Siche- rungselement dienenden Federring 32 gemäß FIG 1 in verschiedenen Ansichten. Anhand der oberen Darstellung ist erkennbar, dass der Federring 32 eine öffnung aufweist, so dass er sich elastisch verformen und in die entsprechende Ringnut 30 am Zentrierabschnitt 22 des Anschlusselements 10 eingebracht werden kann. Die beiden unteren Darstellungen zeigen unterschiedliche Ringquerschnitte des Federrings 32, der wahlweise einen runden, einen viereckigen oder anders geformten Querschnitt aufweisen kann.

Die Darstellung der FIG 3 zeigt eine zweite Variante des Anschlusselements 10 in schematischer Längsschnittdarstellung. Diese zweite Variante des Anschlusselements 10 weist anstelle eines Federrings zur axialen Festlegung in der Bohrung 12 des

Gehäuses 14 zwei oder mehr Rasthaken 40 auf, die in eine passende Ringnut 34 an der Innenmantelfläche der Bohrung 12 eingreifen können und damit eine lösbare Rastverbindung bilden. Zu diesem Zweck sind die im Kunststoffbauteil angespritzten Rasthaken 40 derart geformt, dass diese elastisch nach innen ausweichen können. Zwischen dem Zentrierabschnitt 22 unterhalb des Anschlagbundes 20 und dem Dichtabschnitt 26 mit dem darin angeordneten O-Ring 38 kann bei dieser Variante ebenfalls ein kegelförmiger übergangsabschnitt vorgesehen sein, der jedoch in der dargestellten Schnittebene der FIG 3 nicht erkennbar ist. Der übrige Aufbau des Anschlusselements 10 gemäß FIG 3 entspricht dem der ersten Variante gemäß FIG 1.

Die FIG 4 zeigt eine weitere Ansicht der ersten Variante des Anschlusselements 10 gemäß FIG 1, das einen geraden Stutzenabschnitt 28 aufweist.

FIG 5 zeigt eine dritte Variante des Anschlusselements 10 in schematischer Darstellung. Hierbei ist der Stutzenabschnitt 28 um 90 Grad abgewinkelt bzw. gekröpft.

Dagegen zeigt die schematische Darstellung der FIG 6 eine vierte Variante des Anschlusselements 10, bei der der Stutzenabschnitt 28 um einen Winkel α von ca. 45° abgewinkelt ist.

Die Darstellung der FIG 7 zeigt eine fünfte Variante des Anschlusselements 10, das eine Verzweigungsstelle 42 und daran anschließend zwei Stutzenabschnitte 28 aufweist, die jeweils um ca. 45° gekröpft sind.

Die schematische Darstellung der FIG 8 zeigt eine sechste Variante des Anschlusselements 10 und verdeutlicht die Möglichkeit, den Stutzenabschnitt 28 in unterschiedlichen Gestal- tungsvarianten so zu wählen, dass dieser unterschiedlichen Anforderungen genügen kann. Der untere Abschnitt des Anschlusselements 10 unterhalb des Anschlagbundes 20 ist dagegen bauteilspezifisch und damit kaum variabel.

Die FIG 9 zeigt mögliche Einbauvarianten für derartige Anschlusselemente 10 am Beispiel eines Gehäuses 14 einer Kraftstoffpumpe 44. Die Bezugsziffer 46 bezeichnet hierbei eine Tülle für den Kraftstoffzulauf, während die Bezugsziffer 48 eine Tülle für den Kraftstoffrücklauf bezeichnet. Diese Darstellung verdeutlicht, dass der Anschlussbereich der Anschlusselemente 10 jeweils gleich gestaltet sein kann, während der Stutzenabschnitt 28 bedarfsweise unterschiedlich ge- formt sein kann.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Ge- danken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.