Hochdruckleitung zur Kraftstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckleitung zur Kraftstoff¬ zufuhr von Brennkraftmaschinen, insbesondere direkteinsprit¬ zenden Ottobrennkraftmaschinen, mit einem Leitungsabschnitt und einem Verbindungsabschnitt, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Verbindung einer derartigen Hochdruckleitung mit einem ersten Anschlussteil und einem mit dem ersten An¬ schlussteil montierbaren zweiten Anschlussteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.

Eine gattungsgemäße Hochdruckleitung und eine entsprechende Verbindung sind aus der DE 44 07 306 Cl bekannt. Derartige Hochdruckleitungen werden besonders für Kraftstoffleitungen bei Common-Rail-Systemen für Dieselbrennkraftmaschinen ver¬ wendet. Aufgrund der hohen Drücke weisen sie eine relativ große Wandstärke verglichen mit dem Außendurchmesser, also ein sehr kleines Durchmesser/Wandstärken-Verhältnis auf. Auf¬ grund der bei direkteinspritzenden Ottobrennkraftmaschinen auftretenden Druckpulsationen sind solche bei Dieselbrenn- kraftmaschinen üblichen Leitungen jedoch dort nicht einsetz¬ bar, da sie aufgrund ihres geringen Innendurchmessers die Pulsationen ungedämpft an die Anschlussteile weiterleiten, was zu einer Beschädigung derselben und auch zu Problemen beim Betrieb der Brennkraftmaschine führen kann.

Aus diesem Grund müssen für direkteinspritzende Ottobrenn- kraftmaschinen Hochdruckleitungen mit einem größeren Durch- messer und somit mit einem größeren Durchmesser/Wandstärken- Verhältnis, also mit geringerer Wandstärke, eingesetzt wer¬ den. Dies führt jedoch bei der Fertigung zu Problemen bei der Umformung des Verbindungsabschnitts und hierbei insbesondere bei der unteren, dem Leitungsabschnitt abgewandten Fläche, die zur Erzielung einer ausreichenden Abdichtung gegenüber dem Anschlussteil plastisch verformt werden sollte, da bei dünnwandigeren Leitungen an der Dichtfläche nur eine geringe¬ re Flächenpressung aufgebracht werden kann.

In der Praxis hat dies dazu geführt, dass die Verbindungsab- schnitte meist mit den Leitungsabschnitten verlötet werden, was jedoch neben den zusätzlichen Kosten für den Lötvorgang auch zu Bauraumproblemen führt. Eine andere aus dem allgemei¬ nen Stand der Technik bekannte Lösung besteht darin, die Dichtfläche durch Warmumformen herzustellen, was jedoch eine nachfolgende Reinigung derselben erforderlich macht .

Zum weiteren Stand der Technik bezüglich Hochdruckleitungen zur Kraftstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen wird auf die DE 38 01 703 Cl und die DE 197 01 561 C2 verwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdrucklei¬ tung zur Kraftstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen zu schaf¬ fen, welche in einfacher Weise durch Kaltumformen hergestellt werden kann und im montierten Zustand eine dichte Verbindung mit den jeweiligen Anschlussteilen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Aufweitung der Durchgangsbohrung, um die Innenkontur des Verbindungsabschnitts an seine Außen¬ kontur anzupassen und dadurch eine im wesentlichen gleichmä¬ ßige Wandstärke zu erhalten, kann das Material bei der Monta¬ ge der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung an den Anschluss¬ teilen, bei der eine plastische Verformung des Verbindungsab- Schnitts im Bereich der unteren Fläche stattfindet, ideal fließen, so dass sich eine homogene Umformung ergibt und eine Schädigung des Materials, beispielsweise durch Riss- oder Faltenbildung, vermieden wird.

Der Verbindungsabschnitt liegt damit nach seiner Verformung, bei der die Kugelfläche zu einer Kegelfläche umgeformt wird, so an dem benachbarten Anschlussteil an, dass eine ausrei¬ chende Dichtheit der Verbindung gegeben ist. Diese Dichtheit wird durch die erfindungsgemäße Aufweitung noch dahingehend verbessert, dass durch den geringfügig vergrößerten Durchmes¬ ser in dem Bereich der Aufweitung ein noch größerer Druck herrscht, wodurch der Verbindungsabschnitt der Hochdrucklei¬ tung noch stärker an das Anschlussteil angepresst wird. Die erfindungsgemäße Hochdruckleitung lässt sich vorteilhafter¬ weise mittels einer einfachen, einstufigen Umformoperation herstellen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere dann geeignet und sinnvoll, wenn das Verhältnis des Außendurchmessers des Leitungsabschnitts zu der Wandstärke d/s > 4 beträgt.

Eine Verbindung einer erfindungsgemäßen Hochdruckleitung mit einem ersten Anschlussteil und einem mit dem ersten An¬ schlussteil montierbaren zweiten Anschlussteil ist in An¬ spruch 9 angegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prin¬ zipmäßig dargestellt.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Hochdruckleitung mit den zuge¬ hörigen Anschlussteilen in einem nicht montierten Zu¬ stand; und Fig. 2 die Hochdruckleitung mit den Anschlussteilen im mon¬ tierten Zustand.

Fig. 1 zeigt in einem Halbschnitt eine Hochdruckleitung 1, welche einen Leitungsabschnitt 2 und einen auch als Nippel bezeichneten, mit dem Leitungsabschnitt 2 einteilig ausge¬ führten Verbindungsabschnitt 3 aufweist. Der Leitungsab¬ schnitt 2 kann eine beliebige Länge aufweisen und ist in sei¬ nem dem Verbindungsabschnitt 3 abgewandten Bereich abgebro¬ chen dargestellt. Die Hochdruckleitung 1 dient zur Kraft¬ stoffzufuhr für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine und ist üblicherweise zwischen einer Kraftstoffpumpe und ei¬ ner sogenannten Rail angeordnet.

Um die Hochdruckleitung 1 zu befestigen wird sie, wie nach¬ folgend beschrieben, zwischen zwei miteinander verschraubten Anschlussteilen, nämlich einem ersten Anschlussteil 4 in Form einer Überwurfmutter und einem zweiten Anschlussteil 5 in Form eines Anschlussstutzens, montiert. Das erste Anschluss¬ teil 4 ist mit dem zweiten Anschlussteil 5 mittels eines Ge¬ windes 6 in an sich bekannter Weise verbindbar, wobei die beiden Anschlussteile 4 und 5 in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand nur so weit miteinander verschraubt sind, dass die beiden Anschlussteile 4 und 5 an der Hochdruckleitung 1 an¬ liegen.

An seiner dem Leitungsabschnitt 2 zugewandten Seite weist der Verbindungsabschnitt 3 eine obere, an einer kegelförmigen An¬ lagefläche 4a des ersten Anschlussteils 4 anliegende Fläche 7 auf, welche im vorliegenden Fall ebenfalls eine Kegelform aufweist. Gegebenenfalls könnte die obere Fläche 7 jedoch auch eine Kugelform aufweisen. An seiner dem Leitungsab¬ schnitt 2 abgewandten Seite weist der Verbindungsabschnitt 3 eine an einer kegelförmigen Anlagefläche 5a des zweiten An¬ schlussteils 5 anliegende, untere Fläche 8 auf, welche eine Kugelform aufweist bzw. als Kugeloberfläche ausgeführt ist. Im vorliegenden Fall befindet sich zwischen der oberen Fläche 7 und der unteren Fläche 8 des Verbindungsabschnitts 3 ein als Quetschfalte bezeichneter Absatz 9, der zur Aufnahme von überschüssigem Material bei der Herstellung der Hochdrucklei¬ tung und somit zur besseren Einhaltung von Toleranzen 1 dient .

Durch den gesamten Leitungsabschnitt 2 und den Verbindungsab¬ schnitt 3 der Hochdruckleitung 1 verläuft eine Durchgangsboh¬ rung 10, durch welche der nicht dargestellte Kraftstoff ge¬ fördert wird. In dem Bereich des Verbindungsabschnitts 3 weist die Durchgangsbohrung 10 eine Aufweitung 11 auf, welche derart ausgeführt ist, dass trotzt der Kugelform der unteren Fläche 8 die Hochdruckleitung 1 auch an dem Verbindungsab- schnitt 3 eine gleichmäßige, mit "s" bezeichnete Wandstärke aufweist. Die Innenkontur der Durchgangsbohrung 10 ist zumin¬ dest in dem Bereich der Aufweitung 11 als Kugelfläche ausge¬ bildet bzw. weist in diesem Bereich eine Kugelform auf.

Durch die Aufweitung 11 und deren oben beschriebene Form ist es möglich, den Verbindungsabschnitt 3 der Hochdruckleitung 1 wie in Fig. 2 dargestellt umzuformen, ohne Materialschädigun¬ gen hervorzurufen. Durch die Verformung des Verbindungsab- Schnitts 3, die durch die Verschraubung bzw. Montage des ers¬ ten Anschlussteils 4 gegenüber dem zweiten Anschlussteil 5 hervorgerufen wird, wird die Kugelform der unteren Fläche 8 der Kegelform der Anlagefläche 5a des zweiten Anschlussteils 5 angepasst. Dadurch ergibt sich im montierten Zustand der beiden Anschlussteile 4 und 5 eine Abdichtung der unteren Fläche 8 des Verbindungsabschnitts 3 gegenüber der Anlageflä¬ che des zweiten Anschlussteils 5 und somit eine Abdichtung der Hochdruckleitung 1. In diesem Zusammenhang können beson¬ dere Drehmomente und zusätzliche Drehwinkel bei der Ver¬ schraubung der beiden Anschlussteile 4 und 5 miteinander vor¬ gesehen sein, um die gewünschte plastische Verformung des Verbindungsabschnitts 3 zu erzielen. Im vorliegenden Fall sind, beispielsweise im Vergleich zu der DE 197 01 561 C2 re¬ lativ kleine Drehmomente erforderlich.

Des weiteren wird der Verbindungsabschnitt 3 in der mit "x" bezeichneten Längsrichtung der Hochdruckleitung 1 verformt. Dabei wird zwar der Durchmesser der Durchgangsbohrung 10 im Bereich der Aufweitung 11 verringert, die Aufweitung 11 be¬ steht jedoch noch immer zu einem gewissen Teil, so dass der KraftStoffdruck in diesem Bereich stärker auf die Durchgangs- bohrung 10 wirkt als in anderen Abschnitten derselben. Da¬ durch wird die untere Fläche 8 noch stärker gegen die An¬ schlussfläche 5a gepresst, wodurch die Abdichtung zwischen der Hochdruckleitung 1 und dem zweiten Anschlussteil 5 weiter verbessert wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Außendurch¬ messer d des Leitungsabschnitts 2 6,35 mm, der Innendurchmes¬ ser D der Durchgangsbohrung 10 beträgt 4 mm. Dadurch ergibt sich eine Wandstärke s der Hochdruckleitung 1 von 1,175 mm und somit ein Durchmesser/Wandstärken-Verhältnis d/s von 5,4. Der nicht bezeichnete Durchmesser der Kugelform der unteren Fläche 8 beträgt 7,1 mm und der Winkel α der an die Kugel- form der unteren Fläche 8 angelegten Tangenten beträgt 30° . Selbstverständlich können sich bei Hochdruckleitungen 1 mit anderen Außendurchmessern d entsprechend angepasste Maße er¬ geben, wobei das Verhältnis des Durchmessers d zur Wandstärke s stets > 4 sein sollte, damit die beschriebene Ausführung des Verbindungsabschnitts 3 sinnvoll ist. Die untere Fläche 8 sollte eine möglichst geringe Rautiefe, vorzugsweise eine Rautiefe Rz = 16 aufweisen. Die Hochdruckleitung 1 kann aus einem verschweißten oder nahtlosen Rohr durch Kaltumformung hergestellt werden, wobei vor der Umformung auch ein Weich¬ glühen stattfinden kann.

Als Material für die Hochdruckleitung 1 kommt aus Korrosions¬ gründen insbesondere Edelstahl, beispielsweise mit der Werk- stoffnummer 1.4301 oder 1.4435, in Frage. Vorzugsweise be- trägt die Zugfestigkeit des verwendeten Materials 500 bis 720 N/mm2 und die minimale Streckgrenze 195 N/mm2. Im Bereich der unteren Fläche 8 sollte die Härte 180 bis 380 HV3 betragen. Unter bestimmten Umständen sind auch andere Materialien mit anderen Werkstoffkennwerten einsetzbar.