CH676623A5

CH676623A5 -

Info

Publication number: CH676623A5
Application number: CH3973/88A
Authority: CH
Inventors: Juergen Guido; Norbert Binzer
Original assignee: Guido Juergen Dipl Ing
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1991-02-15
Also published as: SE8803738D0; IT1225318B; BE1002403A3; GB2214451B; JPH0569990B2; FI884833A0; ES2011410A6; FI884833A; FR2626319B1; DK164750C; JPH01203649A; NL8802854A; IT8809522A0; CA1311167C; DK590488D0; US4881763A; NL192272B; DE3801703C1; FI94896C; ATA256488A

Description

1

CH 676 623 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritz-leitung für eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem angestauchten Drucknippel gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu deren Hersteilung.

Zur Hersteilung solcher, beispielsweise in der DE-PS 1 937 975 und der DE-PS 2 138 043 beschriebenen Einspritzleitungen werden nach dem Stand der Technik Rohre gemäss DIN 73 000 aus kohlenstoffarmem unlegiertem Stahl, beispielsweise St 30 AI, verwendet. Diese Rohre werden vor dem Anstauchen der Drucknippel normalisierend weichgeglüht, damit die beim Anstauchen des Druck-nippels auftretende Kaltverformung ohne Rissbildung und unter einem nur massigen Aufbau von Spannungen erfolgen kann. Das vor dem Anstauchen des Drucknippels weichgeglühte Rohr bietet als Einspritzleitung eine Reihe von Vorteilen: Die ßiegewechselfestigkeit in dem hinter dem Drucknippel anschliessenden, besonders schwingungsbean-spruchten und bruchgefährdeten Bereich ist nur geringfügig beeinträchtigt. Ferner erfordert das spätere Biegen der Einspritzleitung bei der Verlegung an einer Verbrennungskraftmaschine nur geringe Kräfte und ist daher mit einfachen Werkzeugen möglich. Schliesslich erfolgen beim Biegen der Einspritzleitung nur geringe Rückfederungen, so dass eine gute Biegegenauigkeit erzielt wird, und nicht zuletzt wird auch gewährleistet, dass sich das an der Dichtfläche des Drucknippels befindliche Material beim Anpressen der Dichtfläche an die Hohlkegelfläche des im Vergleich zum Drucknippel härteren Gegenstücks plastisch verformt, so dass sich eine gute Abdichtung einstellt.

Nachteilig ist jedoch bei solchen, in der bisherigen Weise hergestellten Einspritzleitungen, dass das vorherige Weichgluhen der verwendeten Rohre die Herstellungskosten beträchtlich erhöht und die Gefahr einer Verschmutzung der Einsprjtzlei-tung durch Glührückstände mit sich bringt. Überdies ist durch das durchgehende vorherige Weichglühen auch das Material an der rückwärtigen Kugelzone des angestauchten Drucknippels entsprechend weich, so dass diese Abstützfläche des Drucknippels beim wiederholten Lösen und Wiederanziehen der Überwurfmutter schnell ver-schleisst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzleitung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile und gleichzeitiger Wahrung aller wesentlichen Vorteile der bisher üblichen Einspritzleitungen eine erheblich kostengünstigere Herstellung möglich ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dieser erfindungsgemässen Ausgestaltung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass die von der vorliegenden Erfindung betroffenen, auch unter der Bezeichnung «Kugelnippel» bekannten, in der DE-PS 1 937 975 und in der DE-PS 2138 043 beschriebenen Drucknippel mit ihren gerundeten Übergängen so gut für eine Kaltverformung geeignet sind, dass sie auch an einem Ausgangsmaterial aus zugblankhartem Stahl ohne vorheriges Weichglühen und dennoch ohne Rissbildung kalt angestaucht werden können. Damit ergibt sich eine Kostenverminderung der Herstellung von bis zu 20%.

Andere Nippelformen hingegen, beispielsweise nach DIN 73 365, lassen sich nur unter starker Rissbildung an zugblankharte Rohre anstauchen.

Unter einem «zugblankhartem» Stahlrohr wird dabei beispielsweise ein Stahlrohr nach DIN 2391 aus dem Werkstoff St 30 AI mit folgenden Eigenschaften verstanden:

a) Härte: 195 bis 205 HV 5 (Vickershärte)

b) Bruchdehnung: 16%

c) Zugfestigkeit: 525 bis 610 N/mm2 (N=Newton)

d) Streckgrenze bzw. 0,2-Grenze: 470 N/mm2

e) Gefüge: kaltverformtes Ferrit-Gefüge mit geringem Perlit-Anteil.

Wegen der günstigen Form des erfindungsgemäss vorgesehenen Kugelnippels findet auch bei dessen Anstauchung an ein Rohr aus zugblankhartem Stahl nur ein geringer Spannungsaufbau statt, so dass die guten .Materialeigenschaften des zug-blankharten Rohres bestehen bleiben und gegenüber den bisher üblichen Einspritzleitungen aus weichgeglühten Stahlrohren zu einer deutlichen Verbesserung der Biegewechselfestigkeit im kritischen Bereich hinter dem Drucknippel führen. Durchgeführte Messungen ergaben hierbei in der Praxis eine Verbesserung der Biegewechselfestigkeit um 15% und mehr.

Beim Biegen von erfindungsgemässen Einspritzleitungen aus zugblankhartem Stahl treten zwar grössere Rückfederungskräfte auf, doch ist wegen der sehr gleichmässigen Qualität zugblankharter Stahlrohre diese grössere Rückfederung ebenfalls sehr gleichmässig, so dass sie beim Einsatz der Biegewerkzeuge derart genau berücksichtigt werden kann, dass diese Rückfederung keinen Nachteil mit sich bringt. Ebenso lassen die verfügbaren mechanischen Biegeverfahren die auftretenden Biege-kräfte problemlos zu, wie sich in der Praxis erwiesen hat.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Einspritzleitung ist darin zu sehen, dass die zur AbStützung an der Hohlkegelfläche der zugeordneten Überwurfmutter dienende kugelsegmentförmige rückwärtige Abstützfläche des Kugelnippels härter ist als bei einer Einspritzleitung nach dem Stand der Technik aus durchgehend vorher weichgeglühtem Rohr, so dass der beim Anziehen der Uberwurfmutter gegenüber dieser Abstützfläche auftretende Verschleiss erheblich reduziert ist und daher die erfindungsgemässen Einspritzleitungen wesentlich öfter gelöst und wieder festgezogen werden können.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einspritzleitung erfolgt das Weichglühen (Rekristallisationsglühen) der Materialzone bei einer Temperatur von etwa 700°C auf eine Tiefe von etwa 0,4 bis 0,6 mm, vorzugsweise 0,5 mm. In dieser rekristallisationsgeglühten, weichen Materialzone des Dichtkegels des Kugelnippels werden

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 676 623 A5

4

die gleichen Eigenschaften erreicht, wie sie die Dichtkegel bekannter Kugelnippel an insgesamt vorher weichgeglühten Einspritzleitungen nach dem Stand der Technik aufweisen; es ergeben sich erfindungsgemäss etwa die folgenden Werte: 5

a) Härte: 115 bis 125 HV 5

b) Bruchdehnung: 38%

c) Zugfestigkeit: 380 N/mm2

d) Streckgrenze bzw. 0,2-Grenze: 22Q N/mm2 10

e) Gefüge: feinkörniges Rekristallisationsgefüge.

Wird für die erfindungsgemässe Einspritzleitung ein Rohr aus kohlenstoffreichem Stahl verwendet, der unlegiert oder, soweit er sich überhaupt noch 15 zum Ziehen von Rohren eignet, sogar legiert sein kann, wird trotz Beibehaltung der problemlosen Abdichtung des Drucknippels gegenüber dem Gegenstück eine sehr gute Biegewechselfestigkeit der Einspritzleitung, insbesondere auch an den an den 20 Drucknippel anschliessenden Leitungsteil, sowie ein entsprechend reduzierter Aufwand für die Schwingungsdämpfung an verlegten Einspritzleitungen und schliesslich auch eine erheblich gesteigerte Wiederverwendbarkeit nach Demontage derarti- 25 ger Einspritzleitungen erzielt.

Wird ein Rohr aus kohlenstoffarmem unlegiertem Stahl verwendet, ergibt sich gegenüber dem bisher üblichen Herstellungsverfahren ein Kostenvorteil von etwa 20%. 30

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Einspritzleitung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Einspritzleitung ist in den An- 35 Sprüchen 7 bis 9 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Einspritzleitung mit angeformtem Kugelnippel und eine 40 Schnittdarstellung des dazu passenden Gegenstücks mit Überwurfmutter, sowie in strichpunktiert angedeuteter Darstellung ein Fliesspresswerkzeug zum Anstauchen des Drucknippeis.

Die in der Zeichnung dargestellte Kraftstoff-Ein- 45 spritzleitung 1 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist aus einem Ausgangsmaterial aus zugblankhartem Stahl gefertigt, wie vorstehend bereits erläutert. Die Einspritzleitung 1 trägt an einem ihrer Enden (oder in nicht dargestellter Weise auch an 50 beiden Enden) jeweils einen in einem strichpunktiert angedeuteten geschlossenen Fliesspresswerkzeug 2 angestauchten Drucknippel 3. Dieser Drucknippel 3 besitzt einen beim Anstauchen geformten Dichtkegel 4, der über seine Dichtfläche 5 zur Ab- 55 dichtung an einer mit einem Kegelwinkel a von etwa 60° angepassten Hohlkegelfläche 6 eines Gegenstücks 7 dient. Dieses Gegenstück 7 kann beispielsweise ein Bestandteil einer (nicht dargestellten) Kraftstoff durch die Einspritzleitung 1 einer 60 (ebenfalls nicht dargestellten) Einspritzdüse zuführenden Einspritzpumpe sein.

Die hintere Abstützfläche des Drucknippels 3 besteht aus einer Kugelzone bzw. einem Kugelsegment 8 und dient zur Abstützung an einer Hohlkegelflä- 65

che 9 einer Überwurfmutter 10. Zur abdichtenden Anpressung des Drucknippels 3 an das Gegenstück 7 wird die Überwurfmutter 10 in üblicher Weise auf ein Aussengewinde 11 des Gegenstückes 7 aufgeschraubt.

Der dargestellte und vorstehend beschriebene Drucknippel 3 wird auch als «Kugelnippel» bezeichnet, weil er insbesondere wegen seines Kugelsegments 8, das beim Anziehen der Überwurfmutter 10 in bekannter Weise eine Selbstzentrierung des Drucknippels 3 gewährleistet, an eine Kugelform erinnert.

Das in der Zeichnung nur angedeutete Fliesspresswerkzeug 2 ist ohne weiteres dazu in der Lage, den dargestellten Drucknippel 3 - oder auch andere ähnlich geformte «Kugelnippel» - an Einspritzleitungen 1 aus beliebigem, also auch kohlenstoffreichem oder sogar legiertem zugblankhartem Stahl anzustauchen, solange das verwendete Material noch die benötigte Kaltverformungsreserve besitzt und überhaupt zum Ziehen der für Einspritzleitungen erforderlichen Rohre geeignet ist. Zur vollen Nutzung der bereits genannten Vorteile von gegenüber dem Stand der Technik härteren Einspritzleitungsrohren aus zugblankhartem Stahl, an die erfindungsgemäss ohne vorheriges Weichglühen die Drucknippel 3 angestaucht werden, ist jedoch folgendes zu beachten:

Bei den nach dem Stand der Technik bisher üblichen, in einem besonderen Arbeitsgang vor der Anformung der Drucknippel weichgeglühten Einspritzleitungen gemäss DIN 73 000 aus einem kohlenstoffarmen Stahl ergibt sich ohne weiteres ein gegenüber der Härte des Gegenstücks 7 weicherer Drucknippel. Dessen Dichtfläche wird daher beim Anziehen der Überwurfmutter 10 an die Hohlkegelfläche 6 plastisch verformt, so dass eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet wird. Eine solche Abdichtung ist bei den rauhen Betriebsbedingungen, insbesondere den Schwingungsbeanspruchungen an Verbrennungskraftmaschinen ausserordentlich wichtig. Man hat deshalb nach dem Stand der Technik in Kauf genommen, dass das die Kugelzone bzw. das Kugelsegment bildende gleich weiche Material der bisher üblichen Kugelnippel beim Anziehen der Überwurfmutter 10 verhältnismässig schnell verschlissen wird, so dass derartige übliche Einspritzleitungen schon nach wenigen Montagevorgängen unbrauchbar werden.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemässen Drucknippel 3, der aus einem zug-blankharten Stahl ohne vorheriges Weichglühen geformt ist, ergibt sich demgegenüber der Vorteil einer entsprechend härteren Kugeizone 8 und daher eine wesentlich höhere Verschleissfestigkeit beim Lösen und Wiederfestziehen der Überwurfmutter 10.

Allerdings ist zunächst unmittelbar nach dem Formen des Drucknippels 3 auch dessen Dichtfläche 5 ebenso hart, so dass beim Anziehen der Überwurfmutter 10 an der Dichtfläche 5 des Drucknippels 3 keine plastische Verformung erreicht werden könnte. Um diesen Mangel zu beheben, wird der an die Einspritzleitung 1 angestauchte Drucknippel 3 in seiner im Bereich der Anlagefläche seines Dichtkegels

5

CH 676 623 A5

6

5 an der Hohlkegelfläche 6 des Gegenstücks 7 befindlichen, in der Zeichnung strichpunktierten Ma-

lerUzone là induktiv welcligeglüht (rekristallisationsgeglüht), und zwar vorzugsweise derart, dass sich die bereits vorstehend genannten Materialparameter in dieser Materialzone 13 einstellen. Die weichgeglühte Materialzone 13 erstreckt sich dabei vorzugsweise in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise über die Anlagefläche des Dichtkegels 4 am Gegenstück 7 hinaus, und zwar einerseits zur Ansatzstelle des Dichtkegels 4 hin und andererseits auch in die an dessen freiem Ende befindliche Stirnfläche 14 hinein.

Das induktive Weichglühen erfolgt dabei mittels einer herkömmlichen, wechselstromgespeisten Induktionsspule, welche in herkömmlicher geeigneter Weise um den Drucknippel 3 herum angeordnet wird. Bei Stromdurchfluss in der Induktionsspule wird in einem durch die Geometrie der Induktionsspule und ihre geometrische Zuordnung zum Drucknippel 3 bestimmten Materialbereich ein Wirbelstrom induziert, der zu einer lokal begrenzten und präzise steuerbaren Aufheizung führt, so dass nicht nur die Geometrie der Materialzone 13, d.h. deren Flächenausdehnung und Tiefe genau bestimmt werden kann, sondern auch die Aufheiztemperatur und gegebenenfalls bei entsprechender Steuerung des Stromflusses auch die Abkühlung nach erfolgter Erwärmung auf die gewünschte Temperatur,

Der hier genutzte, besondere Vorteil des induktiven Weichglühens besteht also vor allem darin, dass genau lokalisiert eine ganz bestimmte und vorbestimmbare Materialzone 13 in der gewünschten Weise weichgeglüht wird.

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoff-Einspritzleitung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, die an mindestens einem ihrer Enden einen angestauchten Drucknippel (3) mit einem Dichtkegel (4) aufweist, der unter plastischer Verformung seiner Dichtfläche (5) zur Abdichtung an einer seinem Kegelwinkel (a) angepas-sten Hohlkegelfläche (6) eines relativ zur Dichtfläche (5) des Drucknippels (3) härteren Gegenstücks (7) dient und dessen hintere, zur AbStützung an einer Hohlkegelfläche (9) einer Überwurfmutter (10) bestimmte Abstützfläche (8) die Form eines Kugelsegments aufweist, das in den Aussenumfang der anschliessenden Rohrleitung über eine Ausrundung übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-spritzleitung (1) aus einem Rohr aus zugblankhartem Stahl geformt ist, dass der Drucknippel (3) an dieses Rohr aus zugblankhartem Stahl angestaucht ist, und dass der angestauchte Drucknippel (3) in seiner im Bereich der Anlagefläche seines Dichtkegels (4) an der Hohlkegelfläche (6) des Gegenstücks (7) befindlichen Materialzone (13) weichgeglüht ist

2. Einspritzleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der weichgeglühten Materialzone (13) 0,4 bis 0,6 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.

3. Einspritzleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die weichgeglühte Materraizone (13) über die Anlagefläche des Dichtkegels (4) am Gegenstück (7) hinweg sowohl zur Ansatzstelle des Dichtkegels (4) hin als auch in die an seinem freien Ende befindliche Stirnfläche (14) des Drucknippels (3) hinein erstreckt.

4. Einspritzleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzleitung (1) aus einem Rohr aus kohlenstoffarmem, unlegiertem, zugblankhartem Stahl geformt ist.

5. Einspritzleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzleitung (1) aus einem Rohr aus kohlenstoffreichem, zugblankhartem Stahl geformt ist

6. Einspritzleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzleitung (1) aus einem Rohr aus legiertem zugblankhartem Stahl geformt ist.

7. Verfahren zum Herstellen einer Einspritzleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial für die Einspritzleitung ein Rohr aus zugblankhartem Stahl verwendet wird, dass zuerst der Drucknippel an dieses Rohr aus zugblankhartem Stahl angestaucht wird, und dass anschliessend der angestauchte Drucknippel in seiner im Bereich der Anlagefläche seines Dichtkegels an der Hohlkegelfläche des Gegenstücks befindlichen Materialzone durch lokal begrenzte induktive Erwärmung weichgeglüht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichglühen der Materialzone als Rekristallisationsglühen bei einer Temperatur von etwa 700°C erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucknippel an die Einspritzleitung in einem geschlossenen Fliespresswerkzeug angestaucht wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4