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Patent Searching and Data


Title:
CONNECTING ASSEMBLY COMPRISING AN INTEGRATED RESTRICTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/098030
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connecting assembly for connecting a line (3) to a rail (1). The connecting assembly comprises a first sleeve (2) that is fixed to the rail (1) and a second sleeve (5) that is located in said first sleeve (2). The second sleeve (5) is positioned between the line (3) and the rail (1) and is fixed over a nipple (14) that is configured at the end of the line (3) by means of a cap nut (4). A restrictor device (7) is configured in the second sleeve (5).

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Inventors:
WEIGL GEORG (DE)
HUMMEL HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001527
Publication Date:
November 27, 2003
Filing Date:
May 12, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WEIGL GEORG (DE)
HUMMEL HELMUT (DE)
International Classes:
F02M55/00; F02M55/02; F02M63/00; (IPC1-7): F02M55/00; F02M55/02
Domestic Patent References:
WO2001009506A12001-02-08
Foreign References:
DE10103195A12001-08-02
DE19606946A11997-09-04
EP0508362A21992-10-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 20 10 July 2001 (2001-07-10)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verbindungsanordnung für ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Anschlussverbindung einer Leitung (3) an eine Spei chereinrichtung (1), umfassend eine an der Speichereinrich tung befestigte erste Hülse (2), eine in der ersten Hülse (2) angeordnete zweite Hülse (5), welche zwischen der Leitung (3) und der Speichereinrichtung (1) angeordnet ist, und eine Ü berwurfmutter (4), welche an der ersten Hülse (2) befestigbar ist, um die Leitung (3) über einen am Ende der Leitung (3) ausgebildeten Nippel (14) gegen die zweite Hülse (5) zu drü cken, wobei in der zweiten Hülse (5) eine Drosseleinrichtung (7) angeordnet ist.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (7) integral in der zweiten Hülse (5) durch einen vorbestimmten Leitung sinnendurchmesser (D1) bestimmt ist.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Leitungsinnendurchmesser (D1) der Drosseleinrichtung (7) über die Länge der Drosseleinrichtung (7) gleichbleibend ist.
4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Leitungsinnendurchmesser (D1) der Drosseleinrichtung (7) sich über die Länge der Drosselein richtung (7) ändert.
5. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Hülse (2) und der zweiten Hülse (5) ein 0Ring (6) an geordnet ist.
6. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Hülse (5) und der Speichereinrichtung (1) eine durch eine kugelsegmentförmige Dichtfläche (8) und eine konusförmi ge Dichtfläche (9) ausgebildete Dichtung vorgesehen ist und/oder zwischen der zweiten Hülse (5) und der Leitung (3) eine durch eine kugelsegmentförmige Dichtfläche (13) und eine konusförmige Dichtfläche (12) ausgebildete Dichtung vorgese hen ist.
7. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der zweiten Hülse (5) ausgebildeten Dichtflächen (8,12) unter schiedliche Härten aufweisen.
8. Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Härte der Dichtfläche (8) der zweiten Hülse (5) kleiner als die Härte der Dichtfläche (9) des Rails ist und die Härte der Dichtfläche (12) der zweiten Hülse (5) kleiner als die Härte der Dichtfläche (13) des Nip pels (14) ist.
9. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Hülse (2) und der zweiten Hülse (5) ein Führungsbe reich (10) ausgebildet ist.
Description:
Beschreibung Verbindungsanordnung mit integrierter Drossel Vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung mit integrierter Drossel für ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Anschlussverbindung einer Leitung an einen Kraftstoffspeicher (Rail).

Bei Kraftstoffeinspritzsystemen wie z. B. Common-Rail-Systemen ist ein Kraftstoffspeicher (Rail) vorhanden, von welchem meh- rere Abzweigleitungen zu den jeweiligen Injektoren abgehen.

Die Abzweigleitungen werden in einer am Rail angeordneten Hülse positioniert und mittels einer Überwurfmutter an der Hülse befestigt. Eine Abdichtung zwischen der Leitung und dem Rail wird dabei durch das Anzugsmoment der Überwurfmutter si- chergestellt. Bei einer derartigen Befestigung der Leitung am Rail können jedoch Verspannungen zwischen den einzelnen Bau- teilen infolge von Fertigungstoleranzen der jeweiligen Bau- teile auftreten, so dass beim Anziehen der Überwurfmutter er- hebliche mechanische Spannungen in die Leitung und das Rail eingebracht werden können. Da Speichereinspritzsysteme unter sehr hohem Druck betrieben werden, können diese zusätzlichen Spannungszustände zu Defekten an der Verbindungsanordnung zwischen Leitung und Rail führen.

Aus der DE 196 06 946 ist eine Anschlussverbindung für eine Kraftstoffhochdruckleitung bekannt, bei der zwischen dem Rail und der Leitung ein Leitungszwischenstück angeordnet ist.

Dieses Leitungszwischenstück ist dabei für einen Ausgleich von Maß-und Winkeltoleranzen vorgesehen.

Um bei Motoren mit Hochdruckeinspritzsystem eine optimale Mo- torabstimmung zu erreichen, ist es notwendig, sehr genaue Einspritzmengen zu realisieren. Hierzu ist es notwendig, die im Betrieb auftretenden Druckpulsationen im Speichervolumen und den Leitungen durch die Hochdruckpumpe und die Einspritz-

vorgänge zu reduzieren bzw. möglichst vollständig zu elimi- nieren. Hierzu werden bisher Drosseln am Pumpenausgang bzw. am Injektor vorgesehen. Weiterhin ist bekannt, durch Ausbil- dung einer Stufenbohrung im Rail an der Anschlussstelle zur Leitung eine Drosselwirkung hervorzurufen. Diese Stufenboh- rung bringt jedoch ungewünschte Spannungen in das Rail, wobei insbesondere an den Ecken der Stufenbohrung aufgrund der ho- hen Drücke Rissbildungen usw. auftreten können. Weiterhin sind die bekannten Verbindungsanordnungen sehr aufwendig und weisen hohe Herstellungskosten auf.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbin- dungsanordnung für ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitzu- stellen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kosten- günstiger Herstellbarkeit einen Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen und eine Anordnung einer Drossel an der Verbin- dungsstelle zwischen Rail und Leitung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung für ein Kraftstoff- einspritzsystem zur Anschlussverbindung einer Leitung an ei- nen Kraftstoffspeicher (Rail) ermöglicht eine einfache Anord- nung einer Drosseleinrichtung an die Übergangsstelle zwischen der Leitung und dem Rail. Die Drosseleinrichtung wird hierbei in die Verbindungsanordnung integriert. Die Verbindungsanord- nung umfasst eine am Rail befestigte erste Hülse und eine zweite Hülse, welche innerhalb der ersten Hülse angeordnet ist. Hierbei ist die Drosseleinrichtung in der zweiten Hülse angeordnet. Weiterhin dient die zweite Hülse zum Ausgleich toleranzbedingter Maßabweichungen der Bauteile der Verbin- dungsanordnung, so dass Spannungen nach der Montage der Lei- tung am Rail in größtmöglichem Umfang vermieden werden kön- nen. Durch die Anordnung der Drossel an der Übergangsstelle zwischen dem Rail und der Leitung kann somit eine verbesserte

Verringerung der im Betrieb des Motors auftretenden Druckpul- sationen im Kraftstoffzuleitungsbereich erreicht werden. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung weist weiterhin den Vorteil auf, dass sie auch bei schon im Einsatz befindlichen Einspritzsystemen einfach nachgerüstet werden kann, da übli- cherweise die ersten Hülsen (Außenhülsen) am Rail vorhanden sind. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Verbindungs- anordnung mit integrierter Drossel für jede Zuleitung zum In- jektor eine unterschiedliche Drosselwirkung durch Einbau ver- schiedener Innenhülsen mit unterschiedlichen Drosseleinrich- tungen erreicht werden. Dadurch kann eine Optimierung hin- sichtlich der Verringerung der Druckpulsationen für jeden In- jektor erreicht werden.

Um eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit der integrierten Drosseleinrichtung bereitzustellen, ist die Drosseleinrichtung durch einen Leitungsinnendurchmesser der zweiten Hülse bestimmt. Besonders bevorzugt bleibt der Lei- tungsinnendurchmesser der zweiten Hülse dabei über die Länge des Leitungsstücks in der zweiten Hülse konstant. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ändert sich der Leitungsinnendurchmesser über die Länge der Leitung in der zweiten Hülse. Dies kann beispielsweise konti- nuierlich oder in abgestufter Weise erfolgen.

Um einen besonders sicheren und einfachen Ausgleich von Tole- ranzabweichungen, insbesondere Winkeltoleranzabweichungen, zu ermöglichen, ist zwischen der zweiten Hülse und dem Rail eine kugelsegmentförmige Dichtung ausgebildet. Hierbei ist am Rail eine konusförmige Geometrie und an der zweiten Hülse eine ku- gelsegmentförmige Fläche ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist an der Leitung eine kugelsegmentförmige Dichtung und an der zweiten Hülse eine konusförmige Dichtfläche ausgebildet, so dass ein Winkelausgleich ohne Reduzierung der Dichtigkeit zwischen der zweiten Hülse und den anderen Bauteilen auf- tritt. Durch Ausgestaltung der Dichtflächenpaare als Konus-/

Kugelsegmentfläche kann eine hochdichte, linienförmige Ab- dichtung erhalten werden.

Weiter bevorzugt weist die zweite Hülse an den Dichtbereichen zum Rail bzw. zur Leitung unterschiedliche Härten auf. Dies kann beispielsweise durch eine gezielte Wärmebehandlung der jeweiligen Dichtflächen der zweiten Hülse, beispielsweise mittels Induktionshärten, Glühen usw. ermöglicht werden. Da- durch kann auf beiden Dichtseiten der Hülse jeweils eine op- timale Konfiguration hinsichtlich der Dichtheit auf das je- weils anliegende Bauteil erreicht werden. Hierbei sei ange- merkt, dass, um Beschädigungen am Rail zu vermeiden, die Dichtfläche der zweiten Hülse, welche zum Rail hin gerichtet ist, vorzugsweise nicht so hart ist, wie die Dichtfläche am Rail, so dass eine Verformung der Dichtfläche am Rail verhin- dert werden kann.

Vorzugsweise ist zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse ein O-Ring angeordnet. Dieser 0-Ring ermöglicht eine i- deale Zentrierung der zweiten Hülse in der ersten Hülse. Wei- terhin ermöglicht der O-Ring eine Sicherung der zweiten Hülse gegen Verlust nach der Montage.

Weiterhin bevorzugt ist zwischen der zweiten Hülse und der ersten Hülse eine Führungsfläche ausgebildet. Dadurch kann eine extreme Schrägstellung der zweiten Hülse in der ersten Hülse verhindert werden, was zur Stabilität der Verbindung im montierten Zustand beiträgt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus- führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrie- ben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdar- stellung einer Verbindungsanordnung für ein Kraftstoffein- spritzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Verbin- dungsanordnung eine erste Hülse 2, welche mittels Schweißen am Rail 1 befestigt ist. Das Rail 1 ist eine längliche Spei- chereinrichtung zur Speicherung von Kraftstoff unter hohem Druck mit einem vorbestimmten Volumen. In radialer Richtung des Rails sind eine Vielzahl von Radialleitungen 15 vorgese- hen, um Kraftstoff vom Speichervolumen zu einem Injektor über eine Leitung 3 zu führen.

Wie in Figur 1 gezeigt, ist innerhalb der ersten Hülse 2 eine zweite Hülse 5 angeordnet. Die zweite Hülse 5 weist eine Durchgangsbohrung auf, in der eine Drossel 7 angeordnet ist.

Die Drossel 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Durchgangsbohrung mit gleichbleibendem Durchmesser D1 ausge- bildet. An dem zum Rail gerichteten Ende der zweiten Hülse 5 ist eine kugelsegmentförmige Dichtfläche 8 ausgebildet und am entgegengesetzten, zur Leitung 3 gerichteten Ende der Hülse 5 ist eine konusförmige Dichtfläche 12 gebildet. Weiterhin weist die zweite Hülse 5 an ihrem Außenumfang eine ringförmi- ge Ausnehmung 16 zur Aufnahme eines O-Rings 6 auf.

Die Radialleitung 15 des Rails 1 weist einen Durchmesser D3 auf und bildet an ihrem nach außen gerichteten Ende eine ko- nusförmige Dichtfläche 9. Der Durchmesser Dl an der Drossel 7 ist dabei kleiner als der Durchmesser D3 der Radialleitung 15 bzw. der Durchmesser D2 der Leitung 3. Dadurch können an der Drossel 7 Druckpulsationen im Einspritzsystem gedämpft wer- den. Die konusförmige Dichtfläche 9 steht dabei im montierten Zustand mit der kugelsegmentförmigen Dichtfläche 8 in Kon- takt, um eine Abdichtung zwischen dem Rail 1 und der zweiten Hülse 5 sicherzustellen. An ihrem anderen Ende steht die ko- nusförmige Dichtfläche 12 der zweiten Hülse 5 mit einer an einem Ende der Leitung 3 gebildeten Nippel 14 in Verbindung.

Am Nippel 14 ist ebenfalls eine kugelsegmentförmige Dichtflä- che 13 ausgebildet, um eine Abdichtung zwischen der Leitung 3 und der zweiten Hülse 5 zu erreichen.

Wie in Figur 1 gezeigt, erfolgt eine Befestigung der Leitung 3 am Rail 1 mittels einer Überwurfmutter 4, welche in ein an der ersten Hülse 2 ausgebildetes Außengewinde eingreift. Da- bei weist die Überwurfmutter 4 eine im Wesentlichen topfför- mige Form mit einer Durchgangsöffnung für die Leitung 3 auf und liegt am hinteren Ende des Nippels 14 an, um die Leitung 3 am Rail 1 zu befestigen.

Um eine möglichst geringe Neigung der zweiten Hülse 5 inner- halb der ersten Hülse 2 zu erreichen, ist zwischen den beiden Hülsen ein Führungsbereich 10 vorgesehen. Dabei ist vorzugs- weise zwischen Hülse 5 und Führung 10 ein Spalt vorzusehen, um Fertigungstoleranzen (Koaxialität zwischen Hülse 2 und Dichtfläche 9) ausgleichen zu können.

Weiterhin ist an der Innenseite der ersten Hülse 2 eine zy- linderringförmige Ausnehmung 11 vorgesehen, welche zur Auf- nahme des 0-Rings 6 dient (vgl. Figur 1).

Wenn beispielsweise aufgrund einer ungünstigen Aufsummierung von Toleranzabweichungen der einzelnen Bauteile die zweite Hülse 5 nicht mehr senkrecht auf dem Rail, sondern mit einer gewissen Winkligkeit stehen sollte, kann dies durch die ku- gelsegmentförmigen Dichtflächen zwischen der zweiten Hülse 5 und dem Rail 1 bzw. zwischen der zweiten Hülse 5 und dem Nip- pel 14 ausgeglichen werden. Wie weiterhin aus Figur 1 er- sichtlich ist, kann durch einfache Auswahl des Innendurchmes- sers D1 die Drosselwirkung der Drossel 7 einfach vorbestimmt werden. Dabei ist es auch einfach möglich, beispielsweise aufgrund veränderter Betriebsparameter, die zweite Hülse 5 durch eine andere Hülse mit anderer Drosselwirkung auszutau- schen. Weiterhin kann durch Vorsehen der erfindungsgemäßen kugelsegmentförmigen Dichtflächen auch ein vorbestimmter Schwenkbereich von ca. 2° zwischen der Leitung und dem Rail realisiert werden, wodurch insbesondere die Montage erleich- tert wird. Weiterhin kann durch gezielte Wärmebehandlung der Dichtflächen 8,12 der zweiten Hülse 5 eine optimale Anpas- sung der Härte der Hülse 5 an die jeweils anliegenden Bautei-

le erreicht werden. Vorzugsweise erfolgt Härtung der Dicht- flächen 8,12 dabei derart, dass die Dichtflächen keine so große Härte wie die Dichtfläche 9 am Rail 1 bzw. die Dicht- fläche 13 am Nippel 14 aufweisen, so dass bei einer eventuell beim Anziehen der Überwurfmutter auftretenden Überbelastung eine Verformung an der zweiten Hülse 5 auftritt und nicht an den anderen Bauteilen. Weiterhin können durch gezieltes Här- ten der jeweiligen Dichtflächen an den Bauteilen bzw. der zweiten Hülse 5 optimale Dichteigenschaften eingestellt wer- den.

Da die zweite Hülse 5 einfach austauschbar ist, ist die er- findungsgemäße Verbindungsanordnung besonders gut für eine Serienfertigung geeignet, da beispielsweise für Motoren un- terschiedlicher Fahrzeughersteller jeweils nur die Innenhülse 5 ausgetauscht werden muss, um das Einspritzsystem an die je- weiligen speziellen Einsatzbedingungen anzupassen. Dadurch kann eine signifikante Kosteneinsparung durch eine große An- zahl von Gleichteilen an der Verbindung zwischen Rail und Leitung erreicht werden. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung auch gut für eine Nachrüstung von schon im Einsatz befindlichen Einspritzsystemen geeignet, bei denen noch keine Drosseleinrichtung zwischen dem Rail und der Lei- tung vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Aus- führungsbeispiel beschränkt. Es können verschiedene Abwei- chungen und Änderungen ausgeführt werden, ohne den Erfin- dungsumfang zu verlassen.




 
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