EP2954190B1 - Bauelement mit ineinandermündenden hochdruckbohrungen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a component according to the preamble of claim 1.
- Such a component is known, for example, as the housing of a piston pump of a fuel system. With it, the fuel is compressed to a very high pressure and pressed into a fuel high-pressure accumulator, in particular in a fuel rail ("rail") or in integrated memory of storage injectors. There the fuel is stored under very high pressure. To the fuel manifold, a plurality of injection valves are connected, which inject the fuel directly into respective, the injection valves associated combustion chambers.
- the invention is therefore based on the object to reduce the cost of the intersection on the first channel without losing the existing voltage levels in terms of advantages.
- the invention essentially provides for a component of the type mentioned that the central bore passed through the component is and consists of a first, extending over the intersection portion and an adjoining second portion, and that the at least one sub-bore extends only along the first portion and along the second portion no secondary bore is provided.
- the fact that the central bore is drilled, the number of holes to be made is reduced.
- the first portion and the second portion of the central bore, which are aligned with each other, are thus formed in a single operation.
- the cross-sectional enlargement of the first channel is realized in the region of the intersection, ie in the region of the junction of the at least one second channel, by forming at least one secondary bore along the first portion of the central bore, wherein the secondary bore does not extend through the component but instead is designed as a blind hole.
- a particularly low-tension training succeeds according to a preferred embodiment, when both sides of the central bore each having a cross section of the central bore enlarging secondary bore is formed.
- the longitudinal axes of the central bore and the two side bores are in this case in a common plane.
- the at least one secondary bore may have the same bore diameter as the central bore. Alternatively, it is also conceivable that the at least one secondary bore has a smaller bore diameter than the central bore.
- the provision of secondary bores preferably leads to the cross-sectional area of the first channel being greater than the cross-sectional area of the second channel.
- the cross-sectional area of the second channel may substantially correspond to the cross-sectional area of the central bore of the first channel.
- the bore end the at least one secondary bore is formed spherically or with a drilling cone of for example 120 ° - 150 °, in particular 140 °.
- the central bore at the end of the second section has a high pressure port with an outwardly diverging tapered sealing surface.
- the first channel is a header bore of a high-pressure piston pump, in particular a radial piston pump of a fuel injection system of an internal combustion engine.
- FIG. 1 a training of a so-called.
- Fig. 2 an inventive training in a first sectional view
- Fig. 3 the training according to Fig. 2 in a sectional view taken along the line III-III of Fig. 2 ,
- a prior art high pressure medium leading component 1 is shown, eg, a high pressure fuel pump housing of a fuel injection system of an internal combustion engine.
- the component 1 has a high-pressure connection 2, which has a conical sealing surface 3, which can interact with a corresponding mating surface of the connection pipe.
- the high pressure port 2 leads to a first channel 4, which is designed as a bore in the housing 1.
- a second channel 5 which is also designed as a bore.
- the first channel 4 is formed by a central bore and two side bores which increase the cross-section of the central bore on both sides of the central bore.
- a section 6 which extends from the high-pressure port 2 to the axis of the second channel 5
- the axes of the secondary bores extend at an acute angle to the axis of the central bore, resulting in a fan-like arrangement.
- a section 7 which adjoins directly to the section 6, the axes of the side bores are parallel to the axis of the central bore.
- the holes of the first section 6 and the Holes of the second portion 7 are drilled from opposite sides of the component 1. In the training according to Fig. 1 Thus, a total of six holes are required. This training is therefore costly and sensitive to manufacturing tolerances.
- the first channel 4 has a first section 8 and a second section 9, which adjoin one another directly.
- the first section 8 extends over the intersection of the second channel 5 with the first channel 4, so that the intersection lies completely in the first section 8.
- the first channel 4 is formed only by the central bore 10
- the first channel 4 is formed in the first section 8 through the central bore 10 and the side bores 11, as shown in particular in the cross-sectional view Fig. 3 is apparent.
- the sub-holes 11 can be machined at their end 12 by means of a ball head to obtain a corresponding curved end surface.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges Bauelement ist beispielsweise als Gehäuse einer Kolbenpumpe eines Kraftstoffsystems bekannt. Mit ihr wird der Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck verdichtet und in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher, insbesondere in eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") oder in integrierte Speicher von Speicherinjektoren gepresst. Dort ist der Kraftstoff unter sehr hohem Druck gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung sind mehrere Einspritzventile angeschlossen, welche den Kraftstoff direkt in jeweilige, den Einspritzventilen zugeordnete Brennräume einspritzen.
- Bei den bekannten Bauelementen dieser Art (siehe z.B.
DE 10 2008 040383 A1 ) wird der Kraftstoff in Förderräumen, welche in dem Gehäuse vorhanden sind, von entsprechenden Kolben verdichtet. Über Strömungskanäle, welche in Form von Bohrungen in das Gehäuse oder in Gehäuseteile der Hochdruck-Kraftstoffpumpe eingebracht sind, gelangt der hochverdichtete Kraftstoff von den einzelnen Förderräumen zu einem gemeinsamen Auslass, dem sogenannten Pumpensammler. Aus jedem Förderraum mündet ein Strömungskanal bzw. eine Bohrung in den Pumpensammler, wobei die Strömungskanäle in einem Winkel >0° zum Pumpensammler stehen. Am Schnittbereich der Strömungskanäle mit dem Pumpensammler wird jeweils eine Bohrungsverschneidung ausgebildet. - Auf Grund des in den hochdruckführenden Bauteilen von Kraftstoffeinspritzsystemen herrschenden Drucks von bis zu 2200 bar entstehen Spannungen in den die Medien führenden Rohren oder Kanälen. Bei Rohren treten dabei axiale Spannungen, radiale Spannungen und Spannungen in Umfangsrichtung auf, von denen die Spannungen in Umfangsrichtung den größten Anteil an der Rohrbelastung haben. An Bohrungsverschneidungen entstehen insbesondere bei spitzen Winkeln durch die Überlagerung der Spannungen aus beiden oder mehreren Bohrungen besonders hohe Spannungen in Form von Zugspannungen im Material. Das Spannungsmaximum wird direkt an der Verschneidungskante erreicht. Diese Stellen sind besonders bei nicht konstanten Drücken, also bei schwellender Belastung, stark bruchgefährdet. Es ist deshalb in erster Linie erforderlich, die Umfangsspannungen zu reduzieren.
- In diesem Zusammenhang ist bereits vorgeschlagen worden, den Querschnitt des ersten Kanals zumindest im Bereich der Einmündung des zweiten Kanals zu vergrößern, indem ausgehend von einer Zentralbohrung wenigstens eine, insbesondere zwei den Querschnitt der Zentralbohrung vergrößernde Nebenbohrungen eingebracht werden. Wenn die Längsachsen der Nebenbohrungen und der Zentralbohrung jeweils einen spitzen Winkel miteinander einschließen, spricht man auch von einer "Fächerverschneidung" oder einer "Fernrohrverschneidung". Die Längsachsen der Zentralbohrung und der Nebenbohrungen konvergieren hierbei in Richtung zu einem Hochdruckanschluss des ersten Kanals. Nachteilig bei dieser Ausbildung ist der Umstand, dass die Zentralbohrung und die Nebenbohrungen jeweils von beiden Seiten des Bauteils gebohrt werden müssen, was zu einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Fertigungstoleranzen und zu hohen Kosten führt.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Verschneidung am ersten Kanal zu verringern ohne die hinsichtlich des Spannungsniveaus bestehenden Vorteile zu verlieren.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Bauteil der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass die Zentralbohrung durch das Bauelement hindurchgeführt ist und aus einem ersten, sich über die Verschneidung erstreckenden Abschnitt und einem daran anschließenden zweiten Abschnitt besteht, und dass die wenigstens eine Nebenbohrung sich lediglich entlang des ersten Abschnittes erstreckt und entlang des zweiten Abschnitts keine Nebenbohrung vorgesehen ist. Dadurch, dass die Zentralbohrung durchgebohrt ist, wird die Anzahl der vorzunehmenden Bohrungen verringert. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Zentralbohrung, die miteinander fluchten, werden somit in einem einzigen Arbeitsschritt ausgebildet. Die Querschnittsvergrößerung des ersten Kanals wird im Bereich der Verschneidung, d.h. im Bereich der Einmündung des wenigstens einen zweiten Kanals, dadurch realisiert, dass entlang des ersten Abschnitts der Zentralbohrung wenigsten eine Nebenbohrung ausgebildet wird, wobei die Nebenbohrung sich nicht durch das Bauteil hindurch erstreckt, sondern als Sackloch ausgebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung reicht es somit aus, die wenigstens eine Nebenbohrung nur von einer Seite des Bauteils her zu bohren, sodass die Anzahl der vorzunehmenden Bohrungen insgesamt erheblich reduziert werden kann.
- Eine besonders spannungsarme Ausbildung gelingt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, wenn beiderseits der Zentralbohrung jeweils eine den Querschnitt der Zentralbohrung vergrößernde Nebenbohrung ausgebildet ist. Bevorzugt liegen die Längsachsen der Zentralbohrung und der zwei Nebenbohrungen hierbei in einer gemeinsamen Ebene.
- Die wenigstens eine Nebenbohrung kann den gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen wie die Zentralbohrung. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die wenigstens eine Nebenbohrung einen kleineren Bohrungsdurchmesser aufweist als die Zentralbohrung.
- Das Vorsehen von Nebenbohrungen führt jedenfalls bevorzugt dazu, dass die Querschnittsfläche des ersten Kanals größer ist als die Querschnittsfläche des zweiten Kanals. Insbesondere kann die Querschnittsfläche des zweiten Kanals im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Zentralbohrung des ersten Kanals entsprechen.
- Um die Spannungsspitzen an der Verschneidung des Nebenbohrungsendes mit der Zentralbohrung zu verringern, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass das Bohrungsende der wenigstens einen Nebenbohrung sphärisch oder mit einem Bohrkegel von z.B. 120° - 150°, insbesondere 140° ausgebildet ist.
- Um den Anschluss von Hochdruckmedium führenden Leitungen in einfacher Weise zu ermöglichen, kann weiters vorgesehen sein, dass die Zentralbohrung am Ende des zweiten Abschnittes einen Hochdruckanschluss mit einer nach außen hin divergierenden kegeligen Dichtfläche aufweist.
- Eine bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der erste Kanal eine Sammlerbohrung einer Hochdruckkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen
Fig. 1 eine Ausbildung einer sog. Fächerverschneidung gemäß dem Stand der Technik,Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausbildung in einer ersten Schnittansicht undFig. 3 die Ausbildung gemäßFig. 2 in einer Schnittansicht entlang der Linie III-III derFig. 2 . - In
Fig. 1 wird ein Hochdruckmedium führendes Bauteil 1 nach dem Stand der Technik gezeigt, z.B. ein Gehäuse einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine. Das Bauteil 1 weist einen Hochdruckanschluss 2 auf, der eine kegelige Dichtfläche 3 aufweist, die mit einer entsprechenden Gegenfläche des Anschlussrohrs zusammenwirken kann. Der Hochdruckanschluss 2 führt zu einem ersten Kanal 4, der als Bohrung im Gehäuse 1 ausgeführt ist. In den ersten Kanal 4 mündet rechtwinkelig ein zweiter Kanal 5 ein, der ebenfalls als Bohrung ausgeführt ist. Um im Bereich der Verschneidung zwischen dem ersten Kanal 4 und dem zweiten Kanal 5 eine Querschnittsvergrößerung zu erreichen, ist der erste Kanal 4 von einer Zentralbohrung und zwei beiderseits der Zentralbohrung angeordneten, den Querschnitt der Zentralbohrung vergrößernden Nebenbohrungen gebildet. In einem Abschnitt 6, der sich vom Hochdruckanschluss 2 zur Achse des zweiten Kanals 5 erstreckt, verlaufen die Achsen der Nebenbohrungen in einem spitzen Winkel zur Achse der Zentralbohrung, sodass sich eine fächerartige Anordnung ergibt. In einem Abschnitt 7, der unmittelbar an den Abschnitt 6 anschließt, verlaufen die Achsen der Nebenbohrungen parallel zur Achse der Zentralbohrung. Die Bohrungen des ersten Abschnitts 6 und die Bohrungen des zweiten Abschnitts 7 werden von gegenüberliegenden Seiten des Bauteils 1 aus gebohrt. Bei der Ausbildung gemäßFig. 1 sind somit insgesamt sechs Bohrungen erforderlich. Diese Ausbildung ist daher kostenintensiv und empfindlich auf Fertigungstoleranzen. - Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung gemäß
Fig. 2 hingegen sind nur drei Bohrungen erforderlich, ohne dass das Spannungsniveau im Bereich der Verschneidung negativ beeinflusst wird. Der erste Kanal 4 weist einen ersten Abschnitt 8 und einen zweiten Abschnitt 9 auf, die unmittelbar aneinander anschließen. Der erste Abschnitt 8 erstreckt sich hierbei über die Verschneidung des zweiten Kanals 5 mit dem ersten Kanal 4, sodass die Verschneidung vollständig im ersten Abschnitt 8 liegt. Im zweiten Abschnitt 9 wird der erste Kanal 4 lediglich durch die Zentralbohrung 10 gebildet, wohingegen der erste Kanal 4 im ersten Abschnitt 8 durch die Zentralbohrung 10 und die Nebenbohrungen 11 gebildet wird, wie dies insbesondere in der Querschnittsansicht gemäßFig. 3 ersichtlich ist. Die Nebenbohrungen 11 können an ihrem Ende 12 mit Hilfe eines Kugelkopfes bearbeitet werden, um eine entsprechende gekrümmte Endfläche zu erhalten.
Claims (10)
- Bauelement (1), insbesondere Gehäuse einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe, in dem ein erster Hochdruckkanal (4) und wenigstens ein zweiter Hochdruckkanal (5) vorhanden sind, wobei die Längsachse des ersten Kanals in einem spitzen oder rechten Winkel zur Längsachse des zweiten Kanals steht und der zweite Kanal in den ersten Kanal mündet, so dass eine Verschneidung gebildet wird, wobei der erste Kanal von einer Zentralbohrung (10) und wenigstens einer den Querschnitt der Zentralbohrung vergrößernden Nebenbohrung (11) gebildet ist, wobei die Zentralbohrung (10) aus einem ersten, sich über die Verschneidung erstreckenden Abschnitt (8) und einem daran anschließenden zweiten Abschnitt (9) besteht und wobei die wenigstens eine Nebenbohrung (11) sich lediglich entlang des ersten Abschnittes (8) erstreckt und entlang des zweiten Abschnitts (9) keine Nebenbohrung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Nebenbohrung (11) und die Längsachse der Zentralbohrung (10) parallel zueinander verlaufen, und dass die Zentralbohrung (10) durch das Bauelement (1) hindurchgeführt ist. - Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Zentralbohrung (10) jeweils eine den Querschnitt der Zentralbohrung (10) vergrößernde Nebenbohrung (11) ausgebildet ist.
- Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Zentralbohrung (10) und der zwei Nebenbohrungen (11) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
- Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Nebenbohrung (11) den gleichen Bohrungsdurchmesser aufweist wie die Zentralbohrung (10).
- Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Nebenbohrung (11) einen kleineren Bohrungsdurchmesser aufweist als die Zentralbohrung (10).
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des ersten Kanals (4) größer ist als die Querschnittsfläche des zweiten Kanals (5).
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des zweiten Kanals (5) im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Zentralbohrung (10) des ersten Kanals (4) entspricht.
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrungsende (12) der wenigstens einen Nebenbohrung (11) sphärisch oder mit einem Bohrkegel von z.B. 140° ausgebildet ist.
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralbohrung (10) am Ende des zweiten Abschnittes (9) einen Hochdruckanschluss (2) mit einer nach außen hin divergierenden kegeligen Dichtfläche (3) aufweist.
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (4) eine Sammlerbohrung einer Hochdruckkolbenpumpe, insbesondere Reihenkolbenpumpe oder Radialkolbenpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine ist.
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