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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidverteiler, insbesondere z. B. Kraftstoffverteiler für ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Fahrzeuges, aufweisend einen Druckspeicher zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Fluids (z. B. Kraftstoff) und wenigstens eine in den Druckspeicher mündende Verteilerleitung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fluidverteilers.
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Herkömmliche Kraftstoffverteiler für Kraftstoffeinspritzsysteme eines Fahrzeuges (z. B. Benzin- oder Dieselkraftstoff-Einspritzsysteme) können z. B. durch Schmieden eines metallischen Grundkörpers und nachfolgende spanende Bearbeitung des Grundkörpers hergestellt werden. In diesem Fall kann der fertige Kraftstoffverteiler im Wesentlichen aus einem rohrähnlichen Grundkörper mit einer den Druckspeicher bildenden Hauptspeicherbohrung zur Speicherung des Kraftstoffes und mehreren in die Hauptbohrung mündenden Verteilerbohrungen zur Ausbildung mehrerer Verteilerleitungen bestehen. Ausgehend von einem Innenraum des Druckspeichers (Hauptspeicherbohrung) kann der unter einem hohen Druck stehende Kraftstoff über die Verteilerleitungen auf mehrere an den Verteilerleitungen angeschlossene Kraftstoffinjektoren einer Brennkraftmaschine verteilt werden.
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Da der Kraftstoff unter hohem Druck steht, entstehen an jeder Bohrungsverschneidung zwischen der Hauptspeicherbohrung und den Verteilerbohrungen große mechanische Spannungen, die z. B. durch eine Kerbwirkung oder auch durch eine Überlagerung der Spannungen beider Bohrungen erklärt werden können. Diese Spannungen können zur Schädigung und somit zum Ausfall des Kraftstoffverteilers führen.
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Um derartige mechanische Belastungen auf ein für das Material des Druckspeichers und der Verteilerleitung (en) erträgliches Ausmaß zu begrenzen, wird bei herkömmlichen Kraftstoffverteilern oder ähnlichen Verteilern für ein Fluid (z. B. Bremsflüssigkeitsverteiler für ein hydraulisches Bremssystem) eine Wandstärke des Grundkörpers relativ groß bemessen. Zudem wird oftmals durch eine geeignete Nachbehandlung eine hohe Oberflächengüte geschaffen, um Anrisse des Materials zu verhindern. Ferner wird oftmals auch eine Autofrettage durchgeführt, um die Festigkeit des Druckspeichers bzw. dessen rohrartigen Grundkörpers zu steigern und einer Rissbildung im späteren Einsatz vorzubeugen.
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Die vorstehend für geschmiedete und spanend bearbeitete Kraftstoffverteiler beschriebene Problematik ergibt sich prinzipiell auch für anderweitig gefertigte Fluidverteiler, beispielsweise bei denen der Druckspeicher und die wenigstens eine Verteilerleitung als separate Bauteile gefertigt und am fertigen Fluidverteiler zusammengefügt und miteinander verbunden, z. B. verlötet sind. Auch in diesem Fall werden abhängig vom Druck des betreffenden Fluids herkömmlicherweise relativ große Wandstärken für den Druckspeicher und jede Verteilerleitung vorgesehen, um zu gewährleisten, dass der Fluidverteiler insbesondere den im Mündungsbereich jeder Verteilerleitung besonders großen mechanischen Belastungen standhält.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Fluidverteiler der eingangs genannten Art eine hohe Betriebsfestigkeit bei gleichzeitig geringem Materialaufwand zu ermöglichen.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Fluidverteiler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in einem Mündungsbereich der Verteilerleitung auf einer Innenseite einer Wandung des Druckspeichers eine in das Innere des Druckspeichers vorstehende ringförmige Materialanhäufung ausgebildet ist.
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Mit einer derartigen Materialanhäufung ist es vorteilhaft möglich, in einem Betrieb des Fluidverteilers auftretende mechanische Spannungen im Bereich jeder Mündung einer Verteilerleitung in den Druckspeicher beträchtlich zu reduzieren. Die Materialanhäufung bedeutet eine lokale Vergrößerung der Wandstärke speziell im Mündungsbereich, wobei die Materialanhäufung erfindungsgemäß im Besonderen eine Erhabenheit zumindest auf der Innenseite der Wandung des Druckspeichers ausbildet.
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Die Erfindung erhöht vorteilhaft die Betriebsfestigkeit des Fluidverteilers und ermöglicht aufgrund eines bedarfsgerechteren Materialeinsatzes letztlich auch eine Materialeinsparung, da z. B. Wandstärken eines Grundkörpers des Fluidverteilers (außerhalb des wenigstens einen Mündungsbereiches) und/oder Wandstärken der wenigstens einen Verteilerleitung tendenziell reduziert werden können.
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Mit der Erfindung kann der Mündungsbereich der Verteilerleitung in das Innere des Druckspeichers vorteilhaft spannungsoptimiert ausgelegt werden. Beispielsweise bei einem durch eine additive Fertigung hergestellten Fluidverteiler kann in dieser Weise eine Bohrungsverschneidung zwischen einer „Hauptspeicherbohrung“ und einer bzw. jeder „Verteilerbohrung“ spannungsoptimiert ausgelegt werden.
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Die bei der Erfindung vorgesehene Materialanhäufung kann insbesondere z. B. eine domartige Formgestaltung besitzen.
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Durch eine geschickte Verteilung von Material im Mündungsbereich der Verteilerleitung kann die Krafteinleitung optimiert und können somit die Bauteilspannungen im Betrieb des Fluidverteilers reduziert werden, was wiederum dessen Lebensdauer erhöht.
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Eine entsprechende Verteilung des Materials kann insbesondere durch Einsatz eines additiven Fertigungsverfahrens oder aber z. B. durch Löten von separat vorgefertigten Einzelbauteilen erreicht werden.
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In einer Ausführungsform weist der Druckspeicher einen rohrförmigen Grundkörper auf, der bevorzugt eine zumindest annähernd zylindrische Form besitzt, wobei ein derartiger Grundkörper (mit geradem oder gekrümmtem Verlauf einer Grundkörper-Mittelachse) an einem Ende ein Anschlusselement (z. B. mit Gewinde versehen) zum Anschluss einer Fluidzulaufleitung aufweisen kann, wohingegen das andere Ende z. B. verschlossen sein kann.
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Bevorzugt besitzt der Druckspeicher oder ein zur Ausbildung desselben vorgesehener rohrförmiger Grundkörper - abgesehen von der einen oder den mehreren Stellen, an der bzw. an denen die Materialanhäufung ausgebildet ist, eine wenigstens annähernd einheitliche Wandstärke.
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Der Druckspeicher oder ein zur Ausbildung desselben vorgesehener rohrförmiger Grundkörper können insbesondere einen kreisrunden Querschnitt und/oder einen über die Länge betrachtet wenigstens annähernd einheitlichen Querschnitt besitzen. Abweichend davon kann jedoch auch z. B. ein ovaler Querschnitt vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform ist eine Größe einer Querschnittsfläche der Verteilerleitung kleiner als eine Größe einer Querschnittsfläche des rohrförmigen Grundkörpers, beispielsweise mindestens um einen Faktor 2, insbesondere mindestens um einen Faktor 4.
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Die Begriffe „Querschnittsfläche der Verteilerleitung“ und „Querschnittsfläche des rohrförmigen Grundkörpers“ sind hierbei jeweils als Gesamtquerschnittsfläche der betreffenden Wandung und des davon umschlossenen (in Verwendungssituation fluidgefüllten) Bereiches zu verstehen. Falls die betreffenden Querschnittsflächen entlang des Grundkörpers bzw. entlang der Verteilerleitung variieren, so bezieht sich die vorstehende Bemessungsregel auf die in unmittelbarer Nähe des Mündungsbereiches vorliegenden Querschnittsflächen.
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In einer Ausführungsform ist eine Mittelachse der Verteilerleitung radial zu einer Mittelachse des rohrförmigen Grundkörpers orientiert.
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In einer Ausführungsform beträgt eine Größe einer Querschnittsfläche der Materialanhäufung mindestens das 0,5-fache, insbesondere mindestens das 0,8-fache, einer Größe einer Querschnittsfläche einer Wandung der Verteilerleitung. Andererseits ist es in den meisten Anwendungsfällen zweckmäßig, wenn die Größe der Querschnittsfläche der Materialanhäufung maximal das 4-fache, insbesondere maximal das 3-fache, der Größe der Querschnittsfläche dieser Wandung beträgt.
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Die Begriffe „Querschnittsfläche der Materialanhäufung“ und „Querschnittsfläche einer Wandung“ sind hierbei jeweils als Querschnittsfläche des Materials der Materialanhäufung bzw. der betreffenden Wandung zu verstehen, also ohne den jeweiligen davon umschlossenen (in Verwendungssituation fluidgefüllten) Bereich.
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Falls die betreffenden Querschnittsflächen entlang der Höhe der Materialanhäufung bzw. entlang der Verteilerleitung variieren, so bezieht sich die vorstehende Bemessungsregel auf die maximale Querschnittsfläche der Materialanhäufung bzw. die in unmittelbarer Nähe des Mündungsbereiches vorliegende Querschnittsfläche der Verteilerleitungswandung.
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Die bei der Erfindung vorgesehene ringförmige Materialanhäufung kann insbesondere zumindest annähernd eine kreisringförmige Gestalt besitzen und/oder wenigstens annähernd rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse der Verteilerleitung (nahe am bzw. im Mündungsbereich) ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung kommt jedoch auch eine von einer Kreisringform abweichende Gestalt der Materialanhäufung in Betracht, insbesondere z. B. eine ovale oder eine wenigstens annähernd elliptische Gestalt.
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In einer Ausführungsform verjüngt sich die Materialanhäufung in Richtung in das Innere des Druckspeichers betrachtet (d. h. in Richtung der Höhe der Materialanhäufung).
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In einer Ausführungsform beträgt eine Höhe der Materialanhäufung mindestens das 0, 1-fache, insbesondere mindestens das 0, 2-fache, einer Querabmessung der Verteilerleitung. Andererseits ist es in den meisten Anwendungsfällen zweckmäßig, wenn die Höhe der Materialanhäufung maximal das 1,2-fache, insbesondere maximal das 0,8-fache, der Querabmessung der Verteilerleitung beträgt.
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Unter „Querabmessung der Verteilerleitung“ ist im Falle eineer im Querschnitt (am Übergang in den Druckspeicher) kreisrunden Verteilerleitung der Außendurchmesser der Verteilerleitung zu verstehen. Falls die Verteilerleitung keinen kreisrunden Querschnitt besitzt, so bezieht sich Querabmessung auf die maximale Querabmessung.
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In einer Ausführungsform beträgt eine Höhe der Materialanhäufung mindestens das 0,5-fache, insbesondere mindestens das 1-fache, einer Wandstärke der Verteilerleitung (am Übergang in den Druckspeicher). Andererseits ist es in den meisten Anwendungsfällen zweckmäßig, wenn die Höhe der Materialanhäufung maximal das 3-fache, insbesondere maximal das 2-fache, der Wandstärke der Verteilerleitung beträgt.
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In einer Ausführungsform beträgt eine Höhe der Materialanhäufung mindestens das 0,5-fache, insbesondere mindestens das 1-fache, einer Wandstärke des Druckspeichers (in der Nähe der Einmündung der betreffenden Verteilerleitung). Andererseits ist es in den meisten Anwendungsfällen zweckmäßig, wenn die Höhe der Materialanhäufung maximal das 3-fache, insbesondere maximal das 2-fache, der Wandstärke des Druckspeichers beträgt.
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In einer Ausführungsform sind der Druckspeicher und die wenigstens eine Verteilerleitung einstückig gefertigt. Als Material hierfür ist ein metallisches Material bevorzugt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante dieser Ausführungsform sind der Druckspeicher und die wenigstens eine Verteilerleitung mittels eines so genannten additiven Fertigungsverfahrens gefertigt.
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Hinsichtlich der konkreten Gestaltung des additiven Fertigungsverfahrens kann vorteilhaft auf diesbezüglich an sich bekannten Stand der Technik zurückgegriffen werden (z. B. selektives Laserschmelzen (SLM), selektives Lasersintern (SLS), und sonstige „3D-Druck“-Verfahren).
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Mittels eines additiven Fertigungsverfahrens kann vorteilhaft eine Geometrie des Fluidverteilers, insbesondere eine Geometrie im Bereich der ringförmigen Materialanhäufung vorgesehen werden, durch welche die mechanischen Spannungen im Bereich der Mündung jeder Verteilerleitung in den Druckspeicher minimiert werden.
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In einer anderen Ausführungsform sind der Druckspeicher und die wenigstens eine Verteilerleitung als separate Bauteile gefertigt und am fertigen Fluidverteiler zusammengefügt, insbesondere stoffschlüssig, z. B. mittels einer Verlötung.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante dieser Ausführungsform ragt ein Ende einer separat gefertigten Verteilerleitung durch eine geeignet bemessene Öffnung der Wandung des Druckspeichers in das Innere des Druckspeichers hinein, so dass der von der Wandung des Druckspeichers in das Innere des Druckspeichers vorstehende Teil einer Wandung der Verteilerleitung die ringförmige Materialanhäufung darstellt, oder zumindest einen Teil der ringförmigen Materialanhäufung darstellt. In letzterem Fall kann ein weiterer Teil der ringförmigen Materialanhäufung insbesondere durch einen in das Innere des Druckspeichers vorstehenden (z. B. entsprechend ausgebildeten oder umgebogenen bzw. gebördelten) Öffnungsrand der Öffnung in der Wandung des Druckspeichers gebildet sein.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe bei einem Verfahren zur Herstellung eines Fluidverteilers der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Herstellung derart erfolgt, dass beim fertigen Fluidverteiler in einem Mündungsbereich der Verteilerleitung auf einer Innenseite einer Wandung des Druckspeichers eine in das Innere des Druckspeichers vorstehende ringförmige Materialanhäufung ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens umfasst dieses den Schritt einer einstückigen Fertigung des Druckspeichers und der wenigstens einen Verteilerleitung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens (z. B. SLM, SLS oder ähnliches).
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Der Einsatz eines additiven Fertigungsverfahrens im Rahmen einer erfindungsgemäßen Herstellung schließt keineswegs aus, dass zur Fertigstellung des Fluidverteilers noch eine oder mehrere Komponenten (z. B. Anschlusselemente, Befestigungslaschen bzw. -einrichtungen etc.) nachträglich an einen additiv gefertigten Körper (z. B. erwähnter rohrförmiger Grundkörper samt Verteilerleitung(en)) angebunden werden, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung wie z. B. Verschweißung oder Verlötung, oder z. B. durch eine Verschraubung.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren den Schritt einer separaten Fertigung des Druckspeichers und der wenigstens einen Verteilerleitung und den Schritt einer Zusammenfügung des derart gefertigten Druckspeichers und der derart gefertigten wenigstens einen Verteilerleitung derart, dass ein Ende der Verteilerleitung am fertigen Fluidverteiler in das Innere des Druckspeichers hineinragt.
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Die für den erfindungsgemäßen Fluidverteiler hier beschriebenen Ausführungsformen und besonderen Ausgestaltungen können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in analoger Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorgesehen sein.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Verwendung eines Fluidverteilers der hier beschriebenen Art als Kraftstoffverteiler in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Fahrzeuges vorgeschlagen.
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Alternativ kann eine Verwendung eines Fluidverteilers wie hier beschrieben auch z. B. als Hydraulikfluidverteiler in einem (stationären oder mobilen) Hydrauliksystem vorgesehen sein, insbesondere z. B. in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeuges zum Zwecke der Verteilung von Bremsflüssigkeit.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
- 1 einen Kraftstoffverteiler gemäß eines Ausführungsbeispiels nach herkömmlicher Bauart,
- 2 einen Kraftstoffverteiler gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
- 3 eine Schnittansicht eines Details eines Kraftstoffverteilers von herkömmlicher Bauart,
- 4 eine Schnittansicht eines Details des Kraftstoffverteilers von 2,
- 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in 4,
- 6 eine Schnittansicht eines Details eines Kraftstoffverteilers gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
- 7 eine Schnittansicht eines Details eines Kraftstoffverteilers gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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1 zeigt einen Kraftstoffverteiler 10 für ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Fahrzeuges von herkömmlicher Bauart.
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Der Kraftstoffverteiler 10 weist einen Druckspeicher 20 zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Kraftstoffs und vier in den Druckspeicher 20 mündende Verteilerleitungen 30 zur Verteilung des gespeicherten Kraftstoffes zu (nicht dargestellten) Kraftstoffinjektoren einer Brennkraftmaschine auf.
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Im dargestellten Beispiel dient der Kraftstoffverteiler 10 zur Verteilung von unter einem Druck von ca. 350 bar stehenden Benzins zu vier (nicht dargestellten) Kraftstoffinjektoren eines Ottomotors. An den in 1 unteren Enden der Verteilerleitungen 30 erkennt man jeweilige Injektoranschlusselemente zum Anschluss der Kraftstoffinjektoren.
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Der Druckspeicher 20 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem rohrförmigen Grundkörper 22, der an einem (in 1 linken) Ende mit einem Anschlusselement 24 für eine Kraftstoffzufuhrleitung ausgestattet ist und am anderen (in 1 rechten) Ende durch einen Verschlussstopfen 26 verschlossen ist. Das Anschlusselement 24 kann einstückig mit dem Grundkörper 22 ausgebildet oder aber z. B. separat vorgefertigt und nachträglich mit dem Grundkörper verbunden (z. B. verlötet) sein.
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Ferner ist der Grundkörper 22 mit einem Anschlussstutzen 27 zum Anschluss eines Drucksensors und mit einer Befestigungslasche 28 zur Befestigung des Kraftstoffverteilers 10 an der betreffenden Brennkraftmaschine bzw. in einem betreffenden Fahrzeug ausgestattet.
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In diesem Beispiel wurden der Druckspeicher 20 und die Verteilerleitungen 30 als separate Bauteile aus einem metallischen Werkstoff (z. B. Stahl) gefertigt und zur Bildung des in 1 dargestellten fertigen Kraftstoffverteilers 10 zusammengefügt und unter Zwischenfügung von Rohrmuffen 32 verlötet.
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Zur Vereinfachung des Lötvorganges und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Lötverbindung zwischen dem Grundkörper 22 und den Verteilerleitungen 30 sind die Rohrmuffen 32 vorgesehen, innerhalb derer sich jeweils, die jeweilige Verteilerleitung 30 ringförmig geschlossen umgebend, ein Hartlot befindet, welches eine Außenumfangsfläche der Verteilerleitung 30 mit einer Innenumfangsfläche der Rohrmuffe 32 verbindet. Ein weiteres Hartlot befindet sich an einer Stirnseite der Rohrmuffe 32 und verbindet diese dort mit einem Bereich auf der Außenseite des Grundkörpers 22.
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Insbesondere im Falle einer Fertigung des Druckspeichers 20 und der Verteilerleitungen 30 aus Stahl (z. B. rostfreiem Stahl) kann als Hartlotmaterial z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung vorgesehen sein.
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Beabstandet von dem durch die Rohrmuffe 32 überdeckten Teil jeder Verteilerleitung 30 (in 1 unten) ist jede Verteilerleitung 30 mit einer jeweiligen Befestigungseinrichtung 34 versehen. Diese Befestigungseinrichtungen 34 dienen wie die Befestigungslasche 28 zur Befestigung des Kraftstoffverteilers 10 in dessen Verwendungssituation.
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Problematisch sind bei herkömmlichen Fluidverteilern wie z. B. dem in 1 dargestellten Kraftstoffverteiler 10 mechanische Spannungen in einem Mündungsbereich 40 (vgl. 3) einer jeweiligen Verteilerleitung 30, in welchem diese in den Druckspeicher 20 mündet.
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3 zeigt schematisch ein Detail eines Fluidverteilers 10, nämlich einen Bereich eines Druckspeichers 20, in dem eine Verteilerleitung 30 an dem Druckspeicher 20 angebunden ist. Gestrichelt eingezeichnet ist ein Mündungsbereich 40, in welchem die Verteilerleitung 30 in den Druckspeicher 20 mündet.
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3 veranschaulicht (schematisiert) die bei herkömmlichen Fluidverteilern üblicherweise vorliegende Geometrie sowohl für die in 1 gezeigte „verlötete“ Ausführung des Kraftstoffverteilers 10, bei der die Verteilerleitung 30 bzw. deren durch das Material der Rohrmuffe 32 und/oder der Wandung 23 des Druckspeichers 20 fortgesetzter Verlauf eine in der Druckspeicherwandung 23 ausgebildete Öffnung durchsetzt und auf einer Innenseite 42 der Wandung 23 bündig mit derselben abschließt, als auch für eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bereits bekannte „geschmiedete“ Ausführung, bei welcher der Druckspeicher 20 und jede Verteilerleitung 30 einstückig durch Schmieden eines Grundkörpers 22 und nachträgliche spanende Bearbeitung gefertigt werden, so dass der Grundkörper 22 eine „Hauptspeicherbohrung“ 44 und eine oder mehrere „Verteilerbohrungen“ 36 erhält.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
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2 zeigt einen Kraftstoffverteiler 10a gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Der Kraftstoffverteiler 10a weist einen Druckspeicher 20a und in diesem Beispiel drei in den Druckspeicher 20a mündende Verteilerleitungen 30a auf.
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Eine Besonderheit des Kraftstoffverteilers 10a besteht darin, dass der Druckspeicher 20a und die Verteilerleitungen 30a einstückig mittels eines additiven Fertigungsverfahrens (z. B. aus einem metallischen Werkstoff) gefertigt sind, wobei in diesem Beispiel bei Durchführung des additiven Fertigungsverfahrens vorteilhaft insbesondere auch Befestigungseinrichtungen 34a sowie (z. B. anstatt eines separat gefertigten „Verschlussstopfens“ 26) ein verschlossenes Ende 26a ausgebildet wurden.
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Eine weitere Besonderheit des Kraftstoffverteilers 10a besteht darin, dass für jede der Verteilerleitungen 30a ein Mündungsbereich 40a (4 und 5) vorgesehen ist, der eine neuartige „Geometrie“ besitzt und mithin anders als der oben mit Bezug auf die 3 beschriebene Mündungsbereich 40 ausgebildet ist. Diese Besonderheit wird nachfolgend mit Bezug auf die 4 und 5 näher erläutert.
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4 zeigt eine Schnittansicht eines den Druckspeicher 20a bildenden Grundkörpers 22a an einer Stelle, an der eine der Verteilerleitungen 30a in den Druckspeicher 20a mündet. 5 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie V-V in 4.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, ist in dem Mündungsbereich 40a der Verteilerleitung 30a auf einer Innenseite 42a einer Wandung 23a des Druckspeichers 20a (Grundkörper 22a) eine in das Innere des Druckspeichers 20a vorstehende ringförmige „Materialanhäufung“ 46a ausgebildet.
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Die Materialanhäufung 46a besitzt in diesem Beispiel eine domartige Formgestaltung. Im dargestellten Beispiel ist vorgesehen, dass ein Außenradius der Materialanhäufung 46a in Richtung von der Wandung 23a weg in das Innere des Druckspeichers 20a zunächst stark und dann zunehmend weniger stark abnimmt (so dass sich die in 4 ersichtliche konkave Außenkontur ergibt) , wobei in diesem Beispiel am freien Ende der Materialanhäufung 46a eine ringförmige ebene Plateaufläche vorgesehen ist.
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Abweichend von dem Beispiel gemäß der 4 und 5 könnte der Außenradius der Materialanhäufung ausgehend von der Wandung 23a auch zunächst wenig und sodann zunehmend stärker abnehmen (so dass sich in der Schnittebene von 4 eine konvexe Außenkontur ergeben würde).
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Abweichend von dem Beispiel gemäß der 4 und 5 könnte der Außenradius der Materialanhäufung ausgehend von der Wandung 23a auch gleichförmig abnehmen (so dass sich in der Schnittebene von 4 eine Außenkontur mit geradlinigen Flanken ergeben würde), also die Materialanhäufung eine kegelstumpfförmige Formgestaltung besitzen würde.
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In dem dargestellten Beispiel ist eine Größe einer Querschnittsfläche der Verteilerleitung 30a etwa um einen Faktor 2,5 kleiner als eine Größe einer Querschnittsfläche des rohrförmigen Grundkörpers 22a.
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Eine Mittelachse der Verteilerleitung 30a im Mündungsbereich 40a ist in diesem Beispiel radial zu einer Mittelachse des rohrförmigen Grundkörpers 22a orientiert.
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Eine Größe einer Querschnittsfläche der Materialanhäufung 46a beträgt in diesem Beispiel etwa das 0,6-fache einer Größe einer Querschnittsfläche der Wandung 31a der Verteilerleitung 30a.
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Vorteilhaft ist in diesem Beispiel eine die mechanische Stabilität der Anbindung der Verteilerleitung 30a an die Wandung 23a des Druckspeichers 20a vergrößernde Rundung 48a ausgebildet.
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Die Materialanhäufung 46a verjüngt sich in Richtung in das Innere des Druckspeichers 20a. Die Höhe der Materialanhäufung 46a beträgt in diesem Beispiel etwa das 0, 3-fache einer Querabmessung der Verteilerleitung 30a, und ist etwa so groß wie eine Wandstärke der Verteilerleitung 30a.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilern erläutert, bei denen der Druckspeicher und die wenigstens eine Verteilerleitung nicht einstückig gefertigt sind, sondern als separate Bauteile gefertigt und am fertigen Kraftstoffverteiler zusammengefügt und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die 6 und 7 zeigen in jeweiligen Schnittansichten ähnlich der Schnittansicht von 4 lediglich ein Detail eines jeweiligen Kraftstoffverteilers 10b (6) bzw. 10c (7), d. h. jeweilige Bereiche der Einmündung einer Verteilerleitung 30b bzw. 30c in den Druckspeicher 20b bzw. 20c.
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Hinsichtlich des Gesamtaufbaus können die Kraftstoffverteiler 10b und 10c im Wesentlichen etwa so wie in 1 dargestellt und mit Bezug auf 1 bereits beschrieben gestaltet sein. Die wesentliche Modifikation gegenüber der Ausführungsform von 1 ist in 6 bzw. 7 ersichtlich und wird nachfolgend näher beschrieben.
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6 zeigt ein Detail des Kraftstoffverteilers 10b, aufweisend den Druckspeicher 20b und die wenigstens eine in den Druckspeicher 20b mündende Verteilerleitung 30b.
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Der Druckspeicher 20b ist im Wesentlichen von einem rohrförmigen Grundkörper 22b aus einem metallischen Werkstoff (z. B. Stahl) gebildet, welcher separat von der ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff (z. B. Stahl) gebildeten Verteilerleitung 30b gefertigt wurde.
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Nach Fertigung dieser Komponenten 22b, 30b wurden diese zusammengefügt und zur Bildung des in 6 dargestellten fertigen Kraftstoffverteilers 10b miteinander verlötet.
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Zu diesem Zweck wird bei der Vorfertigung des Druckspeichers 20b passend zur (z. B. kreisförmigen) Querschnittsfläche der vorgefertigten Verteilerleitung 30b eine Öffnung in der Wandung 23b ausgebildet (z. B. durch spanende Bearbeitung wie z. B. Bohren oder z. B. Stanzen).
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Die Verteilerleitung 30b wird mit einer Rohrmuffe 32b und einem Lotmaterialring 50b versehen und die Verteilerleitung 30b wird sodann durch diese Öffnung in der Wandung 23b in den Druckspeicher 20b eingeschoben, bis ein Endbereich der Verteilerleitung 30b auf der Innenseite der Wandung 23b in das Innere des Druckspeichers 20b (in einem gewünschten Ausmaß) vorsteht.
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In diesem Zustand (und mit wie in 6 dargestellter Positionierung der Rohrmuffe 32b samt Lotmaterialring 50b) wird schließlich durch eine Wärmebehandlung z. B. in einem Ofen der Lotmaterialring 50b aufgeschmolzen, um damit eine Verlötung der Komponenten 22b, 30b, 32b zu bewerkstelligen.
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Bei dem fertigen Kraftstoffverteiler 10b, wie in 6 dargestellt, steht im Mündungsbereich 40b der Verteilerleitung 30b somit eine ringförmige Materialanhäufung 46b in das Innere des Druckspeichers 22b vor, wobei die Materialanhäufung 46b in diesem Beispiel von dem in das Innere des Druckspeichers 20b hineinragenden Endbereich der Verteilerleitung 30b gebildet ist.
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7 veranschaulicht in einer der 6 entsprechenden Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der Kraftstoffverteiler 10c, der gegenüber dem Beispiel von 6 dadurch modifiziert ist, dass eine Materialanhäufung 46c nicht nur aus einem in das Innere eines Druckspeichers 20c ragenden Endbereich der Verteilerleitung 30c gebildet ist, sondern teilweise auch durch einen in das Innere des Druckspeichers 20c vorstehenden (z. B. entsprechend ausgebildeten oder ungebogenen bzw. gebördelten) Öffnungsrand einer Öffnung in einer Wandung 23c des Druckspeichers 20c. Insbesondere kann dieser Öffnungsrand z. B. als ein Stanzeinzug ausgebildet sein.
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Dementsprechend ist bei dem Beispiel von 7 eine Größe einer Querschnittsfläche der Materialanhäufung 46c insofern größer als bei dem Beispiel von 6, weil die Querschnittsfläche der Materialanhäufung 46c (7) sich aus den Querschnittsflächen einerseits einer Wandung 31c der Verteilerleitung 30c und andererseits einer Querschnittsfläche des in das Innere des Druckspeichers 20c ragenden Öffnungsrandes zusammensetzt, wohingegen die Querschnittsfläche der Materialanhäufung 46b (6) der Querschnittsfläche einer Wandung 31b der Verteilerleitung 30b entspricht.
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Zur Herstellung des in 7 gezeigten Kraftstoffverteilers 10c kann das vorstehend bereits für den Kraftstoffverteiler 10b beschriebene Verfahren vorgesehen sein, mit der Modifikation, dass bei der Vorfertigung des Druckspeichers 20c die zum Einschieben der Verteilerleitung 30c vorgesehene Öffnung mit dem erwähnten, in das Innere des Druckspeichers 20c vorstehenden Öffnungsrand ausgebildet wird (sei es z. B. durch eine spanende Bearbeitung oder z. B. durch ein Umformen in diesem Bereich).
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Zusammenfassend kann bei der erfindungsgemäßen Gestaltung eines Fluidverteilers bzw. dessen Herstellungsverfahrens gezielt an jedem Mündungsbereich Material ergänzt werden (im Bereich der Innenseite der Wandung des Druckspeichers), so dass der erfindungsgemäße Fluidverteiler im Vergleich zu einem herkömmlichen Fluidverteiler (ohne die Materialanhäufung) eine höhere Betriebsfestigkeit und/oder ein geringeres Gewicht aufweisen kann. Durch geringere mechanische Spannungen in jedem Mündungsbereich kann gegebenenfalls außerdem vorteilhaft auf eine spanende Nachbearbeitung zur Verbesserung der Oberflächengüte verzichtet werden. Der Einsatz der Erfindung ist insbesondere für Fluidverteiler interessant, bei denen das Fluid (z. B. Kraftstoff, Hydraulikflüssigkeit etc.) betriebsmäßig unter einem Druck von mehr als 100 bar steht. Beispielsweise bei Kraftstoffverteilern kann dieser Druck typischerweise mehr als 200 bar (z. B. für Benzinverteiler) bzw. sogar mehr als 1000 bar (z. B. für Dieselverteiler) betragen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftstoffverteiler
- 20
- Druckspeicher
- 22
- Grundkörper
- 23
- Wandung des Druckspeichers
- 24
- Anschlusselement
- 26
- Verschlussstopfen bzw. verschlossenes Ende
- 27
- Anschlussstutzen
- 28
- Befestigungslasche
- 30
- Verteilerleitung
- 31
- Wandung der Verteilerleitung
- 32
- Rohrmuffe
- 34
- Befestigungseinrichtung
- 36
- Verteilerbohrung
- 40
- Mündungsbereich
- 42
- Innenseite der Wandung
- 44
- Hauptspeicherbohrung
- 46
- Materialanhäufung
- 48
- Rundung
- 50
- Lotmaterialring