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Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung
für eine
Fluidleitung, insbesondere einen Leckageanschluss eines Kraftstoffinjektors,
mit einer Anschlussöffnung
und einem hiermit verbindbaren Anschlussnippel für die Fluidleitung.
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Aus dem deutschen Patent
DE 199 40 387 C1 ist
ein Leckageanschluss zum Anbringen einer Leckageleitung an einem
Kraftstoffinjektor eines Kraftstoffversorgungssystems für Brennkraftmaschinen
bekannt. Bei einem als Speichereinspritzsystem ausgebildeten Kraftstoffversorgungssystems
wird der mittels Hochdruckpumpen geförderte Kraftstoff über die
Kraftstoffinjektoren in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Der Kraftstoffinjektor weist hierzu ein Einspritzventil auf, das
hydraulisch von einem Steuerventil geöffnet und geschlossen werden
kann. Insbesondere beim Steuervorgang durch das Steuerventil tritt
ein Kraftstoffrückfluss
aus dem Kraftstoffinjektor ein. Für die Abführung dieses Kraftstoffrückflusses
ist an dem Kraftstoffinjektor ein Leckageanschluss vorgesehen, über den
eine Leckageleitung an dem Kraftstoffinjektor befestigt ist, die
mit dem Kraftstoffvorratsbehälter
verbunden ist.
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Ein derartiger Leckageanschluss besteht
im wesentlichen aus einer zylinderförmigen Anschlussöffnung im
Kraftstoffinjektor, einem Anschlussnippel, an dem die Leckageleitung
befestigt ist, und einem Sicherungselement, über die der Anschlussnippel
in der Anschlussöffnung
gehalten wird. Das Sicherungselement ist als biegeelastische und
lösbare Drahtklammer
ausgebildet, die in ihrer Sicherungsstellung im wesentlichen quer
zur Einsteckrichtung des Anschlussnippels ausgerichtet ist, die
sich an einem Ende an dem die Anschlussöffnung begrenzenden Injektorkörper abstützt und
im Bereich ihres anderen Endes formschlüssig mit dem Anschlussnippel im
Eingriff befindet. Somit wird mittels des Sicherungselementes verhindert,
dass der Anschlussnippel von dem abfließenden Kraftstoff aus der Anschlussöffnung herausgedrückt wird.
Der Anschlussnippel besteht im wesentlichen aus einem Einsatz zum
Einfügen
in die Anschlussöffnung,
einem an den Einsatz angrenzenden ringförmigen Anschlag und einem Aufsatz
zum Anschließen
der Leckageleitung. Der zylindrische Einsatz dient unter anderem
zur Aufnahme eines Dichtringes und in dessen Umfangsfläche ist
eine weitere umlaufende Ringnut zur formschlüssigen Aufnahme des Sicherungselementes angeordnet.
Die Innenkontur der Anschlussöffnung ist
entsprechend an die Außenkontur
des Einsatzes des Anschlussnippels angepasst, so dass der Dichtring
den Anschlussnippel gegenüber
der Innenwand der Anschlussöffnung
abdichtet.
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Auch ist bereits eine Welle-Nabe-Verbindung bekannt,
bei der auf der Umfangsfläche
der Welle eine Mehrzahl von keilförmigen Erhebungen und auf der
Innenfläche
der Nabe die gleiche Anzahl entsprechender keilförmiger Ausnehmungen angeordnet sind.
Zum Herstellen einer Verbindung wird die Welle in die Nabe gefügt und anschließend die
Welle relativ zu der Nabe verdreht, so dass über die aneinander zur Anlage
kommenden Keilflächen
zunächst
die Welle und die Nabe zueinander zentriert werden und dann bei
weiterer Verdrehbewegung ein selbsthemmender Reibschluss zwischen
den Keilflächen
entsteht. Die Begriffe Welle und Nabe sollen nicht auf drehende
Verbindungen beschränkt
sein sondern beziehen sich auch auf feste Verbindungen zwischen nicht
drehenden Teilen wie beispielsweise Zapfen und Rohre beziehen. Die
in Umfangsrichtung der Welle bzw. der Nabe ansteigenden und hintereinander
angeordneten Keilflächen
weisen einen Rücken auf,
der jeweils zwischen dem höchsten
Punkt einer Keilfläche
und dem tiefsten Punkt einer benachbarten Keilfläche verläuft. Die Form des Rückens ist
für die
Funktion der Kreiskeilverbindung ohne Bedeutung und vorzugsweise
s-förmig
geschwungen. Um die gewünschte
Selbsthemmung der Reib schlussverbindung zu erreichen, weisen die
Keilflächen
ein Steigung etwa zwischen 1 : 50
bis 1 : 200
auf.
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Des Weiteren weisen die in Umfangsrichtung der
Welle bzw. der Nabe ansteigenden Keilflächen etwa den Verlauf einer
logarithmischen Spirale auf, deren Verlauf sich durch eine gleichbleibende
Steigung auszeichnet. Hierdurch soll erreicht werden, dass bei gegenseitiger
Relativbewegung derart geformter Keilflächen auf einer Welle und einer
Nabe um eine gemeinsame Achse alle Punkte der Keilflächen sich
gleichzeitig also flächig
berühren
und tragen. In der Praxis soll dieses Ergebnis aber auch mit Keilflächen erreicht
werden, deren Verlauf der logarithmischen Spirale mehr oder minder
angenähert
ist, da geringe Abweichungen vom idealen Verlauf durch die elastische
und/oder plastische Verformbarkeit des Materials der Keilflächen ausgeglichen
wird. Somit können
auch nach Kreisbögen
geformte Keilflächen
nur geringe Abweichungen vom Idealfall aufweisen. Vereinfachend
werden die geeigneten Keilflächen
als Kreiskeilflächen
bezeichnet.
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Im Allgemeinen zeichnen sich die
Kreiskeilverbindungen durch ihre Selbsthemmungseigenschaften als
rüttelsicher
und stabil aus. Neben der Übertragung
von Drehmomenten ist diese Welle-Nabe-Verbindung
auch geeignet erhebliche Axialkräfte zu übertragen.
Die erforderliche Drehbewegung für das
Herbeiführen
der Verbindung richtet sich nach den verwendeten Werkstoffen, den
Abmessungen der Welle und der Nabe sowie der gewünschten Kraftübertragung.
Vorzugsweise wird dies mit Verdrehwinkeln zwischen 5 bis 25° erreicht.
Dieser Verdrehwinkel beginnt erst, wenn ein vorhandenes Spiel zwischen
Welle und Nabe durch eine vorhergehende Drehbewegung aufgezehrt
worden ist. Durch eine Anordnung von mehr als drei Keilflächen auf
der Welle und auf der Nabe kann beim Herstellen der Verbindung eine
optimale Zentrierung der Welle zu der Nabe erreicht werden. Als
bevorzugt werden drei Keilflächen
angegeben. Zur Erhöhung
der Selbsthemmung der Welle-Nabe-Verbindung kann die Oberfläche der
Kreiskeilflächen
mit einer Mikroverzahnung in einer vorwählbaren Vorzugsausrichtung versehen
werden. Für
den Fall das Welle und/oder Nabe aus einem Material wie beispielsweise
Kunststoff hergestellt sind, das die bei der Herbeiführung der
Kreiskeilverbindung entstehende Flächenpressung nicht aufnehmen
kann, können
die Keilflächen in
Manschetten vorgesehen werden, die in die Nabe eingesetzt bzw. auf
die Welle aufgesetzt werden können.
Die Lösung
mit den Manschetten soll auch von Vorteil sein, wenn durch häufiges Lösen der
Welle-Nabe-Verbindung die Keilflächen
verschleißen.
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Neben der vorhandenen Selbsthemmung der
reibschlüssigen
Kreiskeilverbindung kann die herbeigeführte Kreiskeilverbindung zusätzlich dadurch
gesichert werden, dass der durch Verdrehen der Welle relativ zu
der Nabe zwischen den Rücken der
Keilflächen
entstehende Zwischenraum beispielsweise mit einem nahezu inkompressiblen Kunststoff
verfüllt
wird. Auch kann die Steigung der Keilflächen und der Abstand der Keilflächen von
Welle und Nabe so gewählt
werden, so gewählt
werden, dass bei Überschreiten
eines vorbestimmten Drehmomentes die Kreiskeilverbindung durchrutscht.
Somit kann eine Art Überlastungssicherung
geschaffen werden.
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Ferner ist aus der deutschen Patentanmeldung
DE 199 45 097 A1 eine
weitere Welle-Nabe-Verbindung unter Verwendung des Kreiskeilprinzips
bekannt. Um ein Verspannen der Welle mit der Nabe ohne ein Verdrehen
der Welle zu der Nabe oder umgekehrt zu erreichen, ist mindestens
eines der die Verbindung bewirkenden Kreiskeilprofile in einer Spannhülse angeordnet,
die auf die Welle aufgeschoben wird und dann die Nabe trägt. Somit
ist es zum Erreichen der gewünschten
Verspannung ausreichend, die Spannhülse mit einem geeigneten Werkzeug
relativ zu der Welle bzw. Nabe zu verdrehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussanordnung für eine Fluidleitung, insbesondere
einen Leckageanschluss eines Kraftstoffinjektors, zu schaffen, mit
dem eine Montage- und Fertigungsvereinfachung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anschlussanordnung
für eine
Fluidleitung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. In den
Unteransprüchen
2 bis 14 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Anschlussanordnung
für eine
Fluidleitung, insbesondere einem Leckageanschluss eines Kraftstoffinjektors,
mit einer Anschlussöffnung
und einem hiermit verbindbaren Anschlussnippel für die Fluidleitung, dadurch
erreicht, dass der Anschlussnippel mit der Anschlussöffnung über eine
Kreiskeilverbindung mit inneren und äußeren Kreiskeilen verbindbar
ist, dass die Verbindung vibrationsfest ist und auch hohe Vertikalkräfte aufnehmen
kann. Die Kreiskeilverbindung arbeitet nach dem Prinzip einer kraftschlüssigen Bajonettverbindung,
wobei die Keilflächen
auf einer Kreisbahn abgerollt sind. Insbesondere zeichnet sich die
erfindungsgemäße Kreiskeilverbindung
durch eine einfache Montage des Anschlussnippels an der Anschlussöffnung und
eine beliebig häufige
Demontage- und Wiedermontagemöglichkeit
aus. Die Kreiskeilverbindung kann mit allen gängigen Werkstoffen bzw. Werkstoffkombinationen
verwendet werden.
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Außerdem kann gegenüber der
nach der eingangs beschriebenen Bausweise eines Leckageanschlusses
auf die Sicherungsklammer, die Bohrung in dem Anschlussstutzen und
die Nut in dem Anschlussnippel verzichtet werden, was zu einer weiteren
Fertigungsvereinfachung führt.
Mit dem Entfall der Nut geht auch eine Minimierung der Kerbwirkung einher,
wodurch bisher übliche
Vergütungen
des Kraftstoffinjektors in diesem Bereich entfallen können.
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In bevorzugter Ausgestaltung weisen
die inneren und äußeren Kreiskeile
jeweils eine Kreiskeilfläche
auf, die über
eine relative Verdrehbewegung der gegenüberliegenden inneren und äußeren Kreiskeile
zueinander in eine reibschlüssige
Verbindung bringbar sind. Die Kreiskeilflächen sind in Umfangsrich tung
der Anschlussöffnung
bzw. des Anschlussnippels gesehen aneinander angrenzend angeordnet und
an ihrem höchsten
Punkt fallen diese zum tiefsten Punkt der benachbarten Kreiskeilfläche steil
ab.
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Besonders vorteilhaft ist es, die
Kreiskeilflächen
in Umfangsrichtung der Anschlussöffnung
bzw. des Anschlussnippels gesehen im wesentlichen der Kurve einer
logarithmischen Spirale folgend auszubilden, da hierdurch in der
Fügefläche der
korrespondierenden Kreiskeile eine homogene Flächenpressung erreicht wird,
welche ein Garant für
optimale Übertragungsleistung
sowohl in Anzugs-, als auch, wegen ihrer Selbsthemmung, in Löserichtung
darstellt. In Bezug auf die gewünschte
Selbsthemmung weisen die Kreiskeilflächen im Umfangsrichtung der Anschlussöffnung bzw.
des Anschlussnippels gesehen eine Steigung im Bereich von 1 : 20
bis 1 : 200 auf.
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In bevorzugter Ausgestaltung weisen
die Kreiskeilverbindungen im Umfangsrichtung der Anschlussöffnung bzw.
des Anschlussnippels gesehen mindestens drei hintereinander angeordnete
Kreiskeilflächen
auf. Hierdurch wird eine Selbstzentrierung des Anschlussnippels
in der Anschlussöffnung erreicht,
wodurch ein von dem Anschlussnippel getragenes Dichtungselement
einer gleichmäßigen radialen
Verpressung unterworfen wird, die zu einer gleichmäßigen Abdichtung
führt.
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In einer Ausgestaltungsform sind
die inneren Kreiskeile an der äußeren Umfangsfläche des
Steckteils und die äußeren Kreiskeile
an der inneren Wand der Anschlussöffnung angeordnet. Wenn das
Anschlusselement als Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist, können die
inneren Kreiskeile in die äußere Umfangsfläche eines
Ringes aus Metall eingearbeitet sein, der in das Steckteil eingegossen
ist und die innerhalb der Kreiskeilverbindung auftretende Flächenpressung
aufnehmen kann.
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Sollte aus fertigungstechnischen
Gründen eine
Ausgestaltung der äußeren zylindrischen
Umfangsfläche
des Steckteils oder der Innenfläche
der zylindrischen Anschlussöffnung
mit Kreiskeilen nicht möglich
sein, werden die Kreiskeile dann in eine geschlitzte Ringhülse eingearbeitet,
die dann in das nicht zu bearbeitende Bauteil eingesteckt werden.
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Zusätzlich kann der Anschlussnippel
mittels eines Sicherungselementes gegenüber dem Anschlussstutzen mit
der Anschlussöffnung
verdrehgesichert werden.
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Besonders eignet sich die neue erfindungsgemäße Anschlussanordnung
für eine
Verwendung im Hochdruckbereich von Fluidleitungen, insbesondere
für Hochdruck-Einspritzsysteme
von Kraftstoffen. Die bei den Hochdruck-Einspritzsystemen verwendeten
Anschlussnippel und Anschlussstutzen können einfacher hergestellt
werden, weisen eine hohe Vibrationsfestigkeit und können hohe
Axialkräfte übertragen.
Die Funktionssicherheit des Einspritzsystems wird somit erhöht.
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Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung an Hand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Kraftstoffinjektor mit einem Leckageanschluss;
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2 eine
schematische Funktionsdarstellung des in der 1 gezeigten Kraftstoffinjektors;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses in einer ersten Ausführungsform;
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4 eine
Schnittansicht einer Kreiskeilverbindung in der Fügestellung,
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5 eine
Schnittansicht einer Kreiskeilverbindung in der Reibschlussstellung;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses in einer zweiten Ausführungsform;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses in einer dritten Ausführungsform;
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8 eine
Schnittansicht einer Kreiskeilverbindung einer weiteren Ausführungsform
in der Fügestellung
und
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9 eine
vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses in einer vierten Ausführungsform.
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Der in 1 gezeigte
Kraftstoffinjektor 1 setzt sich im wesentlichen aus einem
Aktorgehäuse 2 mit
einem darin aufgenommenen Stellantrieb 3 (siehe 2) und einem sich an das
Aktorgehäuse 2 anschließenden Injektorkörper 4 mit
einer Einspritzdüse 5 zusammen.
An dem oberen Ende des Aktorgehäuses 2 ist
ein Steueranschluss 6 winklig angeordnet, über den
der Stellantrieb 3 mit einem nicht dargestellten Signalgenerator
verbunden ist. Am Injektorkörper 4 sind
im Bereich seines oberen und an das Aktorgehäuse 2 angrenzenden
Endes weiterhin ein Hochdruckanschluss 7, über den
dem Kraftstoffinjektor 1 Kraftstoff unter hohen Druck zugeführt werden
kann, sowie ein Leckageanschluss 8, über den prinzipbedingt überschüssiger Kraftstoff
aus dem Kraftstoffinjektor 1 abgeführt werden kann, vorgesehen.
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Die Funktionsweise des in der 1 gezeigten Kraftstoffinjektors 1 wird
an Hand der in 2 gezeigten
Prinzipdarstellung kurz erläutert.
Der Kraftstoff wird unter hohem Druck über den Hochdruckanschluss
7 in eine Hochdruckbohrung 9 eingespeist, die mit einer
Düsenkammer 10 in
der Einspritzdüse 5 in
Verbindung steht. Von der Hochdruckbohrung 9 zweigt eine
Zulaufbohrung 11 ab, mit der Kraftstoff über eine
Zulaufdrossel 12 in einen Steuerraum 13 der Einspritzdüse 5 eingeleitet
wird. Im Steuerraum 13 wirkt der Kraftstoffdruck auf das
hintere Ende eines axial beweglichen Düsenkörpers 14, über den am
Ende der Düsenkammer 10 angeordnete
Einspritzlöcher 15,
die zu einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine führen, geöffnet und
geschlossen werden können.
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Wie 2 zeigt,
führt von
dem Steuerraum 13 eine Ablaufbohrung 16 über eine
Ablaufdrossel 17 zu einem im Injektorkörper 4 integrierten
Steuerventil 18. Von dem Steuerventil 18 wiederum
führt eine drucklose
Rücklaufbohrung 19 zum
Le ckageanschluss 8. Die Rücklaufbohrung 19 ist
weiterhin mit der Einspritzdüse 5 verbunden,
um überschüssigen Kraftstoff
aus der Druckkammer 10 abzuführen. Das Steuerventil 18 wird
mit Hilfe eines Ventilstößels 20 von
einem elektrischen Stellantrieb 3 angesteuert und betätigt. Das
Steuerventil 18 hat die Aufgabe, den Druck zu steuern,
der im Steuerraum 13 zum Schließen und Öffnen der Einspritzdüse 5 auf
den beweglichen Düsenkörper 14 ausgeübt wird.
Ist das Steuerventil 18 geschlossen, steht im Steuerraum 13 im
wesentlichen derselbe Systemdruck wie in der Druckkammer 10 an,
so dass der Düsenkörper 14 auf Grund
der größeren Wirkfläche des
Kraftstoffdrucks im Steuerraum 13 nach unten gedrückt wird
und die Einspritzlöcher 15 verschließt. Wird
der Stellantrieb 3 angesteuert, übt der Ventilstößel 20 eine
Kraft auf das wiederbelastete Steuerventil 18 aus, wodurch sich
das Steuerventil 18 öffnet
und Kraftstoff über
die Kraftstoffrücklaufbohrung 19 und
den Leckageanschluss 8 aus dem Kraftstoffinjektor 1 abfließt. Dieser über das
Steuerventil 18 abgeleitete Kraftstoff führt an der
Zulaufdrossel 12 und der Ablaufdrossel 17 zu einem
definierten Druckabfall, wobei die beiden Drosseln so bemessen sind,
dass sich der Kraftstoffdruck im Steuerraum 13 verringert.
Dadurch sinkt die vom Kraftstoff auf den Steuerkörper 14 im Steuerraum 13 ausgeübte Kraft
unter die vom Kraftstoff in der Druckkammer 10 auf den
Düsenkörper 14 ausgeübte Kraft
ab, so dass sich der Düsenkörper nach oben
bewegt, die Einspritzlöcher 15 freigibt
und Kraftstoff über
die Einspritzlöcher 15 in
die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der vom
Steuerventil 18 beim Steuervorgang abgeführte Kraftstoff
wird über
den Leckageanschluss 8 aus dem Kraftstoffinjektor 1 abgeleitet.
Mit dem Leckageanschluss 8 wird eine nicht dargestellte
Rückführungsleitung,
vorzugsweise eine Schlauchleitung, verbunden, die in der Regel erst
nach Einbau des Kraftstoffinjektors 1 in den Motorraum
eines Kraftfahrzeuges montiert wird. Es ist daher von Vorteil, wenn
der Leckageanschluss 8 eine einfache und schnelle aber
gleichzeitig sichere Montage der Rückführungsleitung ermöglicht.
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In 3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses 8 in einer ersten Ausführungsform
gezeigt. Der Leckageanschluss 8 besteht im wesentlichen
aus einem Anschlussstutzen 21 mit einer Anschlussöffnung 22 und
einem in die einem Anschlussöffnung 22 eingesteckten
Anschlussnippel 23. Der Anschlussstutzen 21 ist
integraler Bestandteil des Injektorkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 und entsprechend
ist die Anschlussöffnung 22 als
im wesentlichen zylindrische Bohrung in dem Injektorkörper 4 ausgebildet.
Die Anschlussöffnung 22 ist
in Einsteckrichtung E des Anschlussnippels 23 gesehen gestuft
ausgebildet und beginnt von der Außenseite des Anschlussstutzens 21 mit
einem ersten zylindrischen Öffnungsabschnitt 24,
der über
einen konisch ausgebildeten ersten Verjüngungsabschnitt 25 in
einen zweiten zylindrischen Öffnungsabschnitt 26 übergeht.
An diesen zweiten zylindrischen Öffnungsabschnitt 26 schließt sich
eine zweiter konisch ausgebildeter Verjüngungsabschnitt 27 an,
der in Verbindung mit der Rücklaufbohrung 19 steht.
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Der in die Anschlussöffnung 22 eingesteckte Anschlussnippel 23 besteht
im wesentlichen aus einem in die Anschlussöffnung 22 eingeführten Steckteil 28,
einem hieran anschließenden
Anschlagteil 29 und einem Anschlussteil 30. Weiterhin
ist der Anschlussnippel 23 mit einer durchgehenden und
nicht dargestellten Durchlaufbohrung versehen, deren Durchmesser
vorzugsweise mit dem Durchmesser der Rücklaufbohrung 19 übereinstimmt.
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Der in der 3 dargestellte Anschlussnippel 23 ist
insgesamt T-förmig
ausgebildet, da das Anschlussteil 30 einen ersten Anschluss 30a und
einen gegenüberliegenden
Anschluss 30b aufweist, an denen in üblicher Weise als Schlauchleitungen
ausgebildete und nicht dargestellte Rückführungsleitungen aufgeschoben
und mit einer Schlauchschelle befestigt werden können.
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Die Außenkontur des Steckteils 28 ist
an die Innenkontur der Anschlussöffnung 21 angepasst
und setzt sich ausgehend von dem Anschlagteil 29 und in Einsteckrichtung
E gesehen aus einem ersten Zylinderabschnitt 31, einem
ersten Konusabschnitt 32, einem zweiten Zylinderabschnitt 33 und
einem zweiten Konusabschnitt 34 zusammen. Wenn, wie in
der 3 gezeigt, der Anschlussnippel 23 in
die Anschlussöffnung 22 eingeschoben
ist, befindet sich der zweite Zylinderabschnitt 33 und
der angrenzende erste Konusabschnitt 32 mit geringem Spiel
im Bereich des zweiten Öffnungsabschnittes 26 und
des angrenzenden ersten Verjüngungsabschnitt 25.
Um zu verhindern, dass zwischen der Außenwand des Steckteils 28 und
der Innenwand der Anschlussöffnung 22 Kraftstoff
austreten kann, ist im zweiten Zylinderabschnitt 33 des
Steckteils 28 eine umlaufende Nut 35 eingearbeitet,
in der ein Dichtungselement 36, vorzugsweise eine O-Ringdichtung,
eingelegt ist.
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Zur Befestigung des Anschlussnippels 23 in der
Anschlussöffnung 22 ist
eine sogenannte Kreiskeilverbindung vorgesehen. Die im wesentlichen
die Kreiskeilverbindung bestimmenden und zusammenwirkenden inneren
und äußeren Kreiskeile 37 und 38 sind
einerseits in der äußeren Umfangsfläche des ersten
Zylinderabschnittes 31 des Steckteils 28 und in
der Innenwand der Anschlussöffnung 22 im
Bereich des ersten Öffnungsabschnittes 24 angeordnet. Die
Kreiskeilverbindung des Anschlussnippel 23 in der Anschlussöffnung 21 verhindert
auch, dass der Anschlussnippel 62 durch den unter Druck
stehenden Leckagekraftstoff aus dem Anschlussstutzen 21 herausgedrückt wird.
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Im Zusammenhang mit den 4 und 5, die jeweils eine Schnittansicht einer
Kreiskeilverbindung in der Fügestellung
und in der Reibschlussstellung zeigen, wird nachfolgend die erfindungsgemäße Befestigung
des Anschlussnippels 23 in der Anschlussöffnung 21 näher erläutert. Die
dargestellten Schnittansichten zeigen einen Querschnitt durch den
Bereich des Anschlussstutzens 21 mit eingestecktem Anschlussnippel 23 in
Höhe des
ersten Öffnungsabschnittes 24 der
Anschlussöffnung 22 und
des ersten Zylinderabschnittes 31 des Steckteils 28 des
Anschlussnippels 23.
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In der 4 ist
der Anschlussnippel 23 mit seinen drei inneren Kreiskeilen 37 in
dem Anschlussstutzen 21 mit den entsprechend komplementär ausgebildeten
weiteren äußeren Kreiskeilen 38 in
der sogenannten Fügestellung
gezeigt. In der Fügestellung ergänzen sich
die inneren Kreiskeilen 37 mit den äußeren Kreiskeilen 38 komplementär, die nur
durch ein geringes Spiel voneinander beabstandet sind und daher
in der Zeichnung zu einer Linie mit größerer Strichstärke verschmelzen.
In dieser Stellung wird der Anschlussnippel 23 in Einsteckrichtung
E in die Anschlussöffnung 22 eingeführt, bis
das Anschlagteil 29 an der Stirnfläche 21a des Anschlussstutzens 21 anliegt.
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Auch zeigt die 4, dass auf Grund der inneren Kreiskeile 37 das
Steckteil 28 des Anschlussnippels 23 im Bereich
seines ersten Zylinderabschnitts 31 und auf Grund der äußeren Kreiskeile 38 die
Anschlussöffnung 22 im
Bereich seines ersten Öffnungsabschnitts 24 jeweils
nicht kreisrund sind, sondern sie weisen jeweils in Umfangsrichtung
des Anschlussnippels 23 und der Anschlussöffnung 22 gesehen über einem
Grundkreis 39, 40 drei gleiche aufeinander folgende
Kreiskeile 37, 38 auf. In entsprechender Weise
sind in Bezug auf den Grundkreis 39 gesehen die Kreiskeile 37 des
Steckteils 28 als Erhebungen und die Kreiskeile 38 der
Anschlussöffnung 22 als
Ausnehmungen ausgebildet. Die Kreiskeilflächen 41, 42 der
Kreiskeile 37, 38 steigen in Umfangsrichtung gesehen
mit flacher Steigung an und fallen von ihrem höchsten Punkt steil zum tiefsten
Punkt des benachbarten Kreiskeils 37, 38 ab. Dieser
abfallende Bereich wird jeweils als Rücken 43, 44 bezeichnet.
Die Kreiskeilflächen 41, 42 folgen
im Umfangsrichtung des Steckteils 28 gesehen idealer Weise
der Kurve einer logarithmischen Spirale. Entsprechend ist die Steigung
entlang ihres Verlaufes gleichbleibend.
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Zum Herbeiführen der reibschlüssigen Kreiskeilverbindung
zwischen dem Steckteil 28 und dem Anschlussstutzen 21 ist
eine Verdrehung des Steckteil 28 um seine Längsachse
in dem Anschlussstutzen 21 erforderlich. Eine entsprechende
Stellung des Steckteils 28 in dem Anschlussstutzen 21 zeigt
die 5, in der eine Schnittansicht
einer Kreiskeilverbindung in der Reibschlussstellung dargestellt
ist. Es ist ersichtlich, dass das Steckteil 28 um seine
Längsachse
in dem Anschlussstutzen 21 um einen Verdrehwinkel a von
etwa 25° verdreht
worden ist. Hierdurch gleiten die gegenüberliegenden und miteinander
in Kontakt stehenden Kreiskeilflächen 41, 42 aneinander
vorbei und zentrieren das Steckteil 28 gegenüber dem
Anschlussstutzen 21. Mit weiterer Verdrehbewegung entsteht
ein selbsthemmender Reibschluss zwischen den Kreiskeilflächen 41, 42.
Die erforderliche Drehbewegung für
das Herbeiführen
der Verbindung richtet sich nach den verwendeten Werkstoffen, den
Abmessungen des Steckteils 28 und des Anschlussstutzens 21 sowie
der gewünschten
Kraftübertragung.
Vorzugsweise wird dies mit Verdrehwinkeln zwischen 5 bis 25° erreicht,
dieser Verdrehwinkel beginnt, wenn ein vorhandenes Spiel zwischen dem
Steckteil 28 und dem Anschlussstutzen 21 durch
eine vorhergehende Verdrehbewegung aufgezehrt worden ist. In der
Reibschlussstellung ist dann durch den Verdrehvorgang jeweils ein
Zwischenraum 45 zwischen den Rücken 43, 44 der
Kreiskeile 37, 38 entstanden.
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Grundsätzlich kann dieser Zwischenraum 45 verwendet,
um die Kreiskeilverbindung zusätzlich
zu sichern. Hierzu können
beispielsweise Stifte oder Vergussmasse in den Zwischenraum 45 eingebracht werden.
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Des Weiteren ist der 3 zu entnehmen, dass an dem Außenrand
des Anschlagteils 29 ein stiftförmiger Vorsprung 46 angeordnet
ist, der in der Reibschlussstellung des Anschlussnippels 23 in
Einsteckrichtung E des Anschlussnippels 23 gesehen in eine
Aussparung 47 in der Stirnfläche 21a des An schlussstutzens 21 eingreift.
Hierüber
ist ein zusätzliche
Sicherung der Kreiskeilverbindung möglich.
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Insbesondere im Zusammenhang mit
der T-förmigen
Ausbildung des Anschlussnippels 23 sind die Kreiskeile 37, 38 sowie
der Vorsprung 46 und die Aussparung 47 so angeordnet,
dass in der gewünschten
Endstellung des Anschlussnippels 23 eine ausreichende Verdrehung
erfolgt ist.
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Auch ist es möglich, auf die zusätzlichen
Sicherungselemente wie den Vorsprung 46 mit der Aussparung 47 zu
verzichten. Im Zusammenhang mit der T-förmigen Ausbildung des Anschlussnippels 23 ist
es auch von Vorteil, wenn die Kreiskeile 37, 38 mit
einer flachen Steigung versehen sind, wodurch ein weiter Endstellungsbereich
des T-förmigen
Anschlussnippels 23 bei gleichzeitig hinreichender Haltekraft
der Kreiskeilverbindung erreicht wird.
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In 6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses 8 in einer zweiten Ausführungsform
gezeigt. Entsprechend der in 3 gezeigten ersten
Ausführungsform
besteht der Leckageanschluss 8 im wesentlichen aus einem
Anschlussstutzen 21 mit einer Anschlussöffnung 22 und einem Tförmigen Anschlussnippel 23.
Auch hier ist die zylindrische Anschlussöffnung 22 ist in Einsteckrichtung
E des Anschlussnippels 23 gesehen gestuft ausgebildet und
beginnt von der Außenseite
des Anschlussstutzens 21 mit einem ersten zylindrischen Öffnungsabschnitt 24,
der über
einen konisch ausgebildeten ersten Verjüngungsabschnitt 25 in
einen zweiten zylindrischen Öffnungsabschnitt 26 übergeht.
Der zweite zylindrische Öffnungsabschnitt 26 steht
konzentrisch mit der einen kleineren Durchmesser aufweisenden Rücklaufbohrung 19 in
Verbindung, wodurch in Einsteckrichtung E gesehen eine schulter- und ringförmige Anlagefläche 49 gebildet
wird, die rechtwinklig zur Einsteckrichtung E ausgerichtet ist.
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Die Außenkontur des Steckteils 28 ist
wiederum an die Innenkontur der Anschlussöffnung 22 angepasst
und setzt sich ausgehend von dem Anschlussteil 30 und in
Einsteckrichtung E gesehen aus einem ersten Zylinderabschnitt 31,
einem ersten Konusabschnitt 32 und einem zweiten Zylinderabschnitt 33 zusammen.
Das Ende des zweiten Zylinderabschnittes 33 bildet somit
eine zweite ringförmige
Anlagefläche 50,
die rechtwinklig zur Einsteckrichtung E ausgerichtet ist.
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Der Leckageanschluss 8 in
der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich im wesentlichen von dem der ersten Ausführungsform
durch die Art der Anordnung des Dichtungselementes 36 in
der Anschlussöffnung 22.
Das Dichtungselement 36, vorzugsweise eine O-Ringdichtung,
wird in die Anschlussöffnung 22 soweit
eingeschoben, bis es am Ende des zweiten Öffnungsabschnittes 27 und
an der ersten Anlagefläche 49 zur
Anlage kommt. Um zu verhindern, dass zwischen der Außenwand
des Steckteils 28 und der Innenwand der Anschlussöffnung 22 Kraftstoff
austreten kann, wird das Dichtungselement 36 von der zweiten
Anlagefläche 50 des
Steckteils 28 an die erste Anlagefläche 49 der Anschlussöffnung 22 gepresst.
Die Länge
des Steckelementes 28 und die Tiefe der Anschlussöffnung 22 sind
hierbei so bemessen, dass das Dichtungselement 36 zwischen
den Anlageflächen 49, 50 in
der Reibschlussstellung dichtend eingepresst wird.
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Außerdem ist in der 6 eine Variante bezüglich der
Anordnung der Kreiskeils 37 an dem Steckteil 28 dargestellt.
Für den
Fall, dass der Anschlussnippel 23 aus Kunststoff hergestellt
und somit nicht die für
das Herbeibringen der Kreiskeilverbindung erforderliche Festigkeit
aufweist, ist vorgesehen, dass die Kreiskeile 37 auf einem
Ring 51 aus Metall angeordnet sind. Der Ring 51 ist
dann anstelle der Kreiskeile im Bereich des ersten Zylinderabschnittes 31 des
Steckteils 28 angeordnet. Vorzugsweise ist der gesamte
Anschlussnippel 23 als Kunststoffspritzgussteil hergestellt
und der Ring 51 ist dann in einer umlaufenden Nut 52 in
der Außenfläche des ersten
Zylinderabschnittes 31 des Steckteils 28 angeordnet.
In dieser Ausführungsform
des Leckageanschlusses 8 ist kein zusätzliches Sicherungselement
vorgesehen, um einem etwaigen unbeabsichtigten Lösen der Kreiskeilverbindung
entgegen zu wirken.
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In der 7 ist
eine Ansicht eines Leckageanschlusses 8 in einer dritten
Ausführungsform dargestellt.
Dieser Leckageanschluss 8 ist vom grundsätzlichen
Aufbau mit dem zuvor zur 6 beschriebenen
Leckageanschlusses 8 vergleichbar. Unterschiedlich ist
hier die Art der Sicherung des Anschlussnippels 23 in der
Reibschlussstellung. Diese erfolgt über einen an dem Außenrand
des Anschlagteils 29 angeordneten federnden Vorsprung 46,
der durch die Verdrehbewegung an einem aus der Stirnfläche 21a des
Anschlussstutzens 21 hervorstehenden Stift 48 vorbeigleitet
und anschließend
nach außen
zurückfedert
und dann im Eingriff oder in Anlage an dem Stift 48 steht.
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In der 8 ist
eine Schnittansicht einer Kreiskeilverbindung in einer weiteren
Ausführungsform
in der Fügestellung
gezeigt. Es ist ersichtlich, dass auf dem Außenumfang des ersten Zylinderabschnittes 31 des
rohrförmigen
Steckteils 28 in der zuvor beschriebenen Weise drei Kreiskeile 37 angeordnet
sind. Für
den Fall, dass aus fertigungstechnischen oder sonstigen Gründen die
Anordnung der Kreiskeile 38 in dem ersten Öffnungsabschnitt 24 der Anschlussöffnung 22 nicht
möglich
sein sollte, sind die weiteren Kreiskeile 38 in die Innenfläche eines Spannringes 53 mit
einer Öffnung 54 eingearbeitet. Der
Spannring 53 wird für
die Montage des Leckageanschlusses 8 in die Anschlussöffnung 22 unter Spannung
eingesteckt und anschließend
in der vorbeschriebenen Weise der Anschlussnippel 23 in
den Spannring 53 mit seinem Steckteil 28 eingeführt und in
dem Spannring 53 verdreht. Auch ist es möglich nach
Art eines Spannsatzes die Keilflächen 37, 38 an den
einander zugewandten Flächen
zweier ineinander geschobener Hülsen
anzuordnen, die dann vor Herstellen der Kreiskeilver bindung in die
zylindrische Anschlussöffnung 22 und
auf das zylindrische Steckteil 28 des Anschlussnippels 23 angeordnet
werden.
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In der 9 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Leckageanschlusses 8 in einer vierten Ausführungsform
gezeigt. Wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Leckageanschlusses 8 besteht
dieser Leckageanschluss 8 im wesentlichen aus einem Anschlussstutzen 21 mit
einer Anschlussöffnung 22 und
einem Anschlussnippel 23. Die Anschlussöffnung 22 beginnt
in Einsteckrichtung E des Anschlussnippels 23 gesehen mit
einem ersten zylindrischen Öffnungsabschnitt 24,
dem ein konisch ausgebildeter erster Verjüngungsabschnitt 25 folgt,
der in die Rücklaufbohrung 19 übergeht.
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Der in die Anschlussöffnung 22 eingesteckte Anschlussnippel 23 besteht
im wesentlichen aus einem in die Anschlussöffnung 22 eingeführten Steckteil 28 und
einem hieran anschließenden
als Sechskantmutter ausgebildeten Anschlussteil 30 mit
einem Anschluss 30a in Form eines Rohransatzes zur Befestigung
einer Rücklaufleitung 55.
Das Anschlussteil 30 dient auch als Anschlag, der an der
Stirnfläche 2la des
Anschlussstutzens 21 anliegt.
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Die Außenkontur des Steckteils 28 ist
an die Innenkontur der Anschlussöffnung 21 angepasst
und setzt sich ausgehend von dem Anschlussteil 30 und in
Einsteckrichtung E gesehen aus einem ersten Zylinderabschnitt 31 und
einem ersten Konusabschnitt 32 zusammen. Im Unterschied
zu den vorhergehenden Ausführungsformen
des Leckageanschlusses 8 ist das Steckteil 28 zweiteilig
ausgebildet. Der erste Zylinderabschnitt 31 ist an dem
ersten Teil 28a des Steckteils 28 angeordnet und
mit dem Anschlussteil 30 verbunden. Der erste Konusabschnitt 32 wird
von dem zweiten Teil 28b des Steckteils 28 aufgenommen,
das in Einsteckrichtung E bzw. in Längsrichtung des Anschlussnippels 23 gesehen,
relativ zu dem ersten Teil 28a des Steckteils 28 verschiebbar
an dem dem ersten Teil 28a des Steckteils 28 gelagert ist.
Hierzu weist das zweite Teil 28a des Steckteils 28 einen
an den ersten Konusabschnitt 32 angrenzenden und dem ersten
Teil 28a des Steckteils 28 zugewandten rohrförmigen Ansatz 56 auf,
der verschiebbar in dem ersten Teil 28a des Steckteils 28 gelagert ist.
Zusätzlich
ist zwischen dem ersten Teil 28a und dem zweiten Teil 28b ein
Federelement 57 angeordnet, um das zweite Teil 28b in
Einsteckrichtung E federnd vorzuspannen. Das Federelement 57 ist
als Wendelfeder ausgebildet, die auf den rohrförmigen Ansatz 56 aufgeschoben
ist. Über
den somit federnd vorgespannten ersten Konusabschnitt 32 des
Steckteils 28 wird verhindert, dass zwischen der Außenwand
des Steckteils 28 und der Innenwand der Anschlussöffnung 22 Kraftstoff
austreten kann, da der erste Konusabschnitt 32 gegen die
ersten Verjüngungsabschnitt 25 der
Anschlussöffnung 22 gepresst wird.
Zusätzlich
könnte
in der Dichtfläche
des ersten Konusabschnittes 32 ein Dichtelement angeordnet werden.
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Zur Befestigung des Anschlussnippels 23 in der
Anschlussöffnung 22 ist
wiederum eine Kreiskeilverbindung vorgesehen, deren Kreiskeile 37 und 38 an
der äußeren Umfangsfläche des
ersten Zylinderabschnittes 31 des Steckteils 28 und
in der Innenwand der Anschlussöffnung 22 im
Bereich des ersten Öffnungsabschnittes 24 angeordnet
sind.
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Die erfindungsgemäße Anschlussanordnung wurde
vorstehend in verschiedenen Ausführungen für eine Verwendung
in einem Kraftstoffinjektor 1 beschreiben. Das Prinzip
der Anschlussanordnung unter Verwendung einer Kreiskeilverbindung
kann auch für
die Verbindung von hydraulischen oder pneumatischen Schlauchleitungen
verwendet werden.