WO2016193451A1 - Kraftstoffverteiler - Google Patents

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WO2016193451A1
WO2016193451A1 PCT/EP2016/062686 EP2016062686W WO2016193451A1 WO 2016193451 A1 WO2016193451 A1 WO 2016193451A1 EP 2016062686 W EP2016062686 W EP 2016062686W WO 2016193451 A1 WO2016193451 A1 WO 2016193451A1
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fuel
distributor
fuel distributor
fabric
matrix
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Alexander VON NIESSEN
André Wilksen
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Hornlein Umformtechnik GmbH
Original Assignee
Hornlein Umformtechnik GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel rail for supplying fuel to injectors of an internal combustion engine.
  • fuel manifolds are also referred to as "fuel rails" and are commonly used in automotive engineering to direct fuel to individual injection glands of an internal combustion engine.
  • pressurized fuel flows from an inlet port through a distribution flow to be directed to the individual injectors through branch ports provided at the manifold flow.
  • a known fuel rail is connected to a fuel supply line and therefore arranged between the fuel supply line and the engine.
  • a high-pressure fuel distributor is known, for example, from DE 197 16 659 A1.
  • This fuel distributor is designed for high internal pressures of at least 200 bar.
  • the fuel distributor known from DE 197 16 659 A1 has a double-tube structure with an inner tube with a small wall thickness and an outer tube enclosing the inner tube with a thicker wall thickness.
  • the two tubes are made of high strength steel.
  • the fuel distributor known from DE 197 16 659 A1 is difficult to manufacture and the compressive strength is not ideal. In addition, this fuel raw r is relatively heavy.
  • the manifold flow is surrounded by a fiber composite element.
  • the distributor flow is here an area of the fuel distributor through which or space in the fuel distributor, through which the fuel is passed.
  • the fiber composite element includes a fabric tube embedded in a matrix. In particular, this is therefore constructed from a fabric tube embedded in a matrix.
  • a fiber composite element preferably contains a base body, made of a braided or woven fiber material. This main body is preferably by means of a machine braided. or weave. Respectively. Knitting method in which a fiber material is braided into a tubular structure, or knitted or woven, is produced.
  • fiber fibers and / or carbon fibers carbon fibers and / or aramid fibers and / or basalt fibers
  • fiber materials can be used as fiber materials.
  • the fabric hose is embedded in a matrix.
  • a fiber composite element containing a fabric tube embedded in a matrix can be produced, for example, as follows.
  • the fabric hose is made of a fiber material.
  • a material serving as a matrix (in the following matrix) is applied so that a fiber composite material is formed from the matrix and the fiber material.
  • the matrix should be chosen such that the fabric tube has a corresponding density and at the same time increased stability.
  • a fabric hose can be inserted into a type of injection mold, in particular into a cavity of an injection mold formed between two mold halves.
  • Cores for example displaceable cores, may be provided in a manner known per se on the mold halves or in the cavity, e.g. in areas of the cavity in which later, for example, the branch openings or the distributor flow are provided.
  • the fabric hose can for example be mounted on such a core or such a core is "woven" directly by means of a weaving weaving process.
  • the matrix in particular a plastic, is injected into the mold cavity with the ensemble of fabric tube and core contained therein, preferably under high pressure. As a result, a fiber composite material is formed in a manner known per se. After curing, the fuel distributor is obtained.
  • the cavity or and / or the cores may be formed so that during manufacture in one step, the connecting pieces and / or the final shape of the fuel distributor are formed simultaneously with inlet connection and connection piece.
  • the inserted core (s) can either be removed later, for example, simply by melting it, or, if the corresponding geometry of the resulting fiber composite element permits, it can be pulled out of it again so that the distributor flow rate and the flow rate are increased corresponding branch openings are released again.
  • the fabric hose made from the fiber material can also be mounted on a molding template or the manifold, or braided around it and impregnated and / or coated and / or coated with a suitable matrix. After this application of the matrix, in a further process step, e.g. formed by heating the corresponding fiber composite material.
  • a pressure-resistant fuel rail can be provided, which is at the same time weight-reduced and easy to manufacture.
  • thermoplastic or thermosetting matrix can be used.
  • thermoplastic matrix in particular PEEK (polyetheretherketone), PP (polypropylene), PA 6 (polyamide 6), PA 6.6 (polyamide 6.6), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), PVC (polyvinyl chloride), PC (polycarbonate) or a mixture used the same.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PP polypropylene
  • PA 6 polyamide 6
  • PA 6.6 polyamide 6.6
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PC polycarbonate
  • thermosets are used as matrix polyester (PES), formaldehyde resins, epoxy resins, polyurethanes can be used.
  • a subsequent "baking step" should be performed in the autoclave which ensures a particularly high stability and hardness of the formed fiber composite fabric hose.
  • the matrix may be provided with or fillers and / or reinforcing materials such as GF (glass fibers) or GK (glass beads).
  • this matrix can also be designed to be free and / or free of reinforcing material.
  • the matrix can be applied by injection molding. This process has already been described by way of example.
  • the fabric hose in the region of at least one of the branch openings may have a fabric hose branch which goes away from the fabric hose.
  • the fuel introduced into the fuel distributor in this development flows through the distributor flow via the branch openings into corresponding tube regions which are formed in branch nozzles which are attached to the branch openings and from these tube regions into the corresponding injectors. It is advantageous in this case, if not only the fabric tube is formed as a tube-like structure, but also in the region of the respective branch opening, at least one of the branch openings, a hose-like trained branching is provided on the fabric tube.
  • this fabric hose branch can be provided integrally with the fabric hose, so that the fabric hose branches are part of the fabric hose.
  • the fabric hose branch is in particular in a single process step in the manufacture of the fabric tube by means of the previously described braiding / weaving method, e.g. made with a wicker tool. Providing such fabric structure from a fabric tube having at least one corresponding branch provides an easy way to provide complex geometries of fiber composite elements.
  • such a described fabric hose branch can be provided in the region of each individual branch opening of the fuel distributor.
  • the fabric structure has an elongated basic structure from the finger-shaped fabric hose branches depart.
  • the fabric hose may be formed at one of its longitudinal ends dead-end.
  • This bag-tail configuration ensures that the manifold flow is substantially completely enclosed by the fabric tube, except for one inlet and with the exception of the areas where the branch openings are provided.
  • the fabric tube advantageously has an elongated configuration with a dead longitudinal end. At such a dead longitudinal end
  • a possibility can also be provided, for example, a small opening in relation to the tube dimensions, by means of which a sensor connection is provided.
  • the fabric hose forms a fuel distributor housing which surrounds a distributor pipe delimiting the distributor flow.
  • a manifold is therefore provided as a separate element and hooked in a formed in the fabric tube receiving space.
  • the fabric hose is located close to the distributor tube, particularly preferably over the whole area.
  • Such a manifold can be made individually or in sections or elements of different materials, in particular fiber composite material, plastic, metal, especially steel.
  • the manifold should have a minimum wall thickness of at least 5 millimeters to allow the fuel rail to withstand the pressure from the fuel being passed.
  • the wall thickness can be reduced compared to conventional manifolds.
  • the following wall thicknesses are preferred for the following materials. For metal, especially steel, a wall thickness of 2 to 5 mm, in particular 2.2 to 3.6 mm is advantageous.
  • the distributor tube can be pushed into the already prepared receiving space of the fabric tube.
  • the distributor tube simultaneously acts as a type of template, in the manner of a "stopper ice.”
  • the distributor tube is preferably introduced into a braiding device and preferably braided by means of an automated method.
  • the fabric hose forms a distributor pipe delimiting the distributor flow.
  • the fuel Accordingly, flows directly through the fabric tube along the inner peripheral wall along.
  • On a separate manifold is therefore dispensed with.
  • Such a sealing film may also be provided as a separate element within the receiving space.
  • the fabric hose thus forms both the fuel rail housing and the manifold flow.
  • the fabric hose may be at least partially surrounded by a housing shell.
  • a housing may be obtained by means of the method described in utility model application number DE 202015102888.1, e.g. from at least two crimped fiber composite half shells, be constructed.
  • these housing shells can meanwhile have connection flanges which are crimped together.
  • the above-described method and such a housing are hereby incorporated by reference to the aforementioned utility model application in the disclosure of the present application.
  • other housing materials are also conceivable.
  • the fabric hose branch can form a connecting piece for connection to the internal combustion engine.
  • Such formed as a connecting piece fabric hose branches can be used independently for connection to the engine, without, for example, provided further provided in this piece of fabric pipe sockets. Accordingly, these connecting pieces directly form the connection lines.
  • the fabric tube can be seamless.
  • this hose is braided as a whole that not several parts must be sewn together later in a further process step.
  • the fabric hose branches are designed to be seamless and are also connected seamlessly to the fabric hose.
  • the fuel distributor at least in the region of an opening with a reinforcement in particular a reinforcing element be provided.
  • an opening may be a branch opening, an inlet opening, an outlet opening.
  • Such reinforcement can be achieved, on the one hand, by closer weaving at the corresponding points of the fabric tube or by the use of a multi-layered fabric at the corresponding points.
  • such a reinforcement can also be provided by the fact that in the areas to be reinforced fiber composite material elements are applied, which are produced in a so-called Tapelegebacter.
  • the fabric hose and / or, if present, also the distributor pipe is provided with a fiber composite reinforcement which is wrapped in the tape laying method.
  • a tape containing a fiber material which may contain a matrix or be matrix-free, is wound around the respective areas.
  • a mutually entangled, preferably cross-type tape winding may be provided in the region of a connecting piece, wherein the tapes intersect in such a way that they receive the corresponding connecting piece between them.
  • a motor vehicle is specified with an internal combustion engine to which a fuel distributor as previously described has been connected.
  • the invention also relates to the corresponding previously described method for producing a fuel rail using a fabric tube.
  • FIG. 1 a shows a fuel distributor according to the invention in a schematic view obliquely from below
  • Figure 1 b is a longitudinal section of the fuel distributor shown in Figure 1 and
  • Figure 2 shows an example of a braided fabric tube for producing a fuel distributor according to the invention.
  • FIG. 1 a shows a fuel distributor provided with reference number 1.
  • This has a manifold 2 (see Figure 1 b) which is covered by a fabric tube 3.
  • the fabric hose is formed from a fiber material which is conveyed by means of a matrix. is soaked and thus forms a fiber composite fabric hose.
  • the fiber composite fabric hose 3 simultaneously forms a housing of the fuel rail, in which the manifold 2 is received.
  • the manifold 2 has an inlet port 4 with an inlet port through which pressurized fuel is introduced into a manifold flow formed within the manifold 2 and three manifolds 5 with exhaust ports projecting substantially perpendicularly from the manifold to which pressurized fuel from the manifold flow is supplied not shown injection valves is passed.
  • the fiber composite fabric tube 3 is in the present example, an elongated cylindrical Sackgassenförmig ausgestaltetes element, so that ultimately 5 openings in the fabric tube 3 are provided only in the region of the inlet nozzle 4 and in the region of the connecting piece.
  • the fabric hose is braided directly around the distributor tube 2 by means of a braiding technique and thus also abuts longitudinally provided shoulders 6, 6 'of the distributor tube 2 so that it can not be pulled out of a receiving space of the fabric tube 3 again.
  • the finished fabric tube 3 can be drawn onto the distributor tube 2 even before it is impregnated with the matrix.
  • fiber fibers and / or carbon fibers can be used as fiber materials.
  • Other common fiber materials can also be used.
  • fiber composite material can be chosen between the different fiber types or a mixture thereof.
  • these fiber materials are embedded in a matrix.
  • the matrix is in particular a thermoplastic or thermoset matrix.
  • thermoplastic matrix in particular PEEK (polyetheretherketone), PP (polypropylene), PA 6 (polyamide 6), PA 6.6 (polyamide 6.6), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), PVC (polyvinyl chloride), PC (polycarbonate) or a mixture used the same.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PP polypropylene
  • PA 6 polyamide 6
  • PA 6.6 polyamide 6.6
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PC polycarbonate
  • thermosets are used as a matrix
  • polyesters (PES) formaldehyde resins
  • epoxy resins polyurethanes
  • thermosets in particular a subsequent “baking step” should be carried out in an autoclave which has a special ensures high stability and hardness of the formed fiber composite fabric hose.
  • the fiber composite material may contain further reinforcing or fillers.
  • the matrix may be coated with or fillers and / or reinforcing materials, e.g. GF (glass fibers) or GK (glass beads) be provided.
  • this matrix can also be designed to be filled and / or free of reinforcing material.
  • the fibers have a length such that they can be woven into a fabric tube by means of a braiding technique.
  • the woven fiber material may have a uniform weave pattern and / or at least in some areas a different weave pattern or a different weaving density.
  • reinforcing elements 7 are produced in the longitudinal direction of the fuel distributor by means of the tape laying method. These are opposite each other, wherein one of the two reinforcing elements is provided in extension of the row of connecting pieces.
  • the reinforcing elements are therefore also made of fiber composite material.
  • the connecting pieces 5 are not surrounded by fabric hose branches which depart from the fabric hose.
  • the fabric hose can also be woven in such a way that the connecting pieces 5 are provided integrally thereon and seamlessly corresponding fabric hose branches at the corresponding points.
  • the fuel rail may be made as a whole of a fiber composite fabric hose, so that can be dispensed with a separate manifold.
  • FIG. 2 shows an example of a hose of a pre-woven fiber material which is provided as a jacket of the distributor pipe 2 shown in FIGS. 1a and 1b. Due to the view shown in FIG. 2, the openings are where later the connection rods zen 5 in the embodiment in Figure 1 a and 1 b are provided, not visible, because they lie on the back of the view of Figure 2.

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Abstract

Kraftstoffverteiler (1) zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors mit einem Verteilerdurchfluss zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff und mit Abzweigöffnungen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kraftstoffverteiler anzugeben, welcher einfacher herstellbar ist und trotzdem den entsprechenden Anforderungen an einen Kraftstoffverteiler gerecht wird. Hierfür ist der Verteilerdurchfluss von einem Faserverbundwerkstoffelement umgeben, welches einen in einer Matrix eingebetteten Gewebeschlauch (3) enthält, umgeben ist.

Description

Kraftstoffvertei ler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors. Solche Kraftstoffverteiler werden auch als„Fuelrail" bezeichnet und werden in der Kraftfahrzeugtechnik üblicherweise benutzt um Kraftstoff zu einzelnen Einspritzdrüsen eines Verbrennungsmotors zu leiten.
Hierbei fließt von einer Einlassöffnung durch einen Verteilerdurchfluss unter Druck stehender Kraftstoff um durch an dem Verteilerdurchfluss vorgesehene Abzweigöffnungen zu den einzelnen Einspritzdüsen geleitet zu werden. Ein solcher an sich bekannter Kraftstoffverteiler ist an eine Kraftstoffversorgungsleitung angeschlossen und demnach zwischen der Kraftstoffversorgungsleitung und dem Motor angeordnet.
Ein Hochdruckkraftstoffverteiler ist beispielsweise aus der DE 197 16 659 A1 bekannt. Dieser Kraftstoffverteiler ist ausgelegt um hohen Innendrücken von zumindest 200 bar. Hierzu weist das aus der DE 197 16 659 A1 bekannte Kraftstoffverteiler eine Doppelrohrstruktur mit einem Innenrohr mit einer geringen Wandstärke und einem das Innenrohr umschließende Außenrohr mit einer dickeren Wandstärke auf. Die beiden Rohre sind aus hochfestem Stahl hergestellt. Der aus der DE 197 16 659 A1 bekannte Kraftstoffverteiler ist schwierig herzustellen und die Druckfestigkeit ist nicht ideal. Zudem ist dieses Kraftstoff roh r relativ schwer.
Im Lichte des aus der DE 197 16 659 A1 bekannten Kraftstoffverteilers ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kraftstoffverteiler anzugeben, welcher einfacher herstellbar ist und trotzdem den entsprechenden Anforderungen an einen Kraftstoffverteiler gerecht wird.
Das zuvor beschriebene Problem wird mit einem Kraftstoffverteiler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Demnach ist der Verteilerdurchfluss von einem Faserverbundwerkstoffelement umgeben.
Der Verteilerdurchfluss ist hierbei ein Bereich des Kraftstoffverteilers durch welchen bzw. Raum in dem Kraftstoffverteiler, durch welchen der Kraftstoff geleitet wird.
Das Faserverbundwerkstoffelement enthält einen in einer Matrix eingebetteten Gewebeschlauch. Insbesondere ist dieses demnach aus einem in einer Matrix eingebetteten Gewebeschlauch aufgebaut. Ein solcher Faserverbundwerkstoffelement enthält vorzugsweise einen Grundkörper, aus einen geflochtenen bzw. gestrickten, bzw. gewebtem Faserwerkstoff. Dieser Grundkörper wird vorzugsweise mittels eines maschinellen Flecht-. bzw. Webe-. Bzw. Strickverfahrens, in welchem ein Fasermaterial zu einem schlauchartigen Gebilde geflochten, bzw. gestrickt bzw. gewebt, wird, hergestellt. Vorzugsweise können als Fasermaterialien Glasfaser und/oder Kohlenstofffasern (Carbonfasern und/oder Aramidfasern und/oder Basaltfasern) verwendet werden.
Der Gewebeschlauch ist in einer Matrix eingebettet. Ein solches Faserverbundwerkstoffelement, welches einen in einer Matrix eingebetteten Gewebeschlauch enthält, kann zum Beispiel wie folgt hergestellt werden.
Zunächst wird der Gewebeschlauch aus einem Faserwerkstoff hergestellt. Hiernach wird ein als Matrix dienender Werkstoff (im Folgenden Matrix) appliziert so dass sich aus der Matrix und dem Faserwerkstoff ein Faserverbundwerkstoff bildet. Die Matrix sollte derart gewählt werden, dass der Gewebeschlauch eine entsprechende Dichtigkeit und gleichzeitig erhöhte Stabilität aufweist.
Für die Herstellung des Kraftstoffverteilers mit dem Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch bieten sich verschiedene Möglichkeiten, von den in einige als Beispiel nachfolgend erörtert werden.
Zum einen kann ein Gewebeschlauch in eine Art Spritzgussform, insbesondere in eine zwischen zwei Formhälften ausgebildete Kavität einer Spritzgussform, eingelegt werden. An den Formhälften bzw. in der Kavität können in an sich bekannter weise Kerne, beispielsweise verschiebbare Kerne, vorgesehen sein, z.B. in Bereichen der Kavität in welchen später beispielsweise die Abzweigöffnungen oder der Verteilerdurchfluss vorgesehen sind.
Der Gewebeschlauch kann beispielsweise auf einen solchen Kern aufgezogen werden oder ein solcher Kern wird unmittelbar mittels eines Web- Flechtverfahrens„umwebt".
In die Formkavität mit dem darin enthaltene Ensemble aus Gewebeschlauch und Kern wird die Matrix, insbesondere ein Kunststoff eingespritzt, und zwar vorzugsweise unter hohem Druck. Hierdurch bildet sich in an sich bekannter Weise ein Faserverbundwerkstoff aus. Nach Aushärten wird der Kraftstoffverteiler erhalten.
Die Kavität beziehungsweise und/oder die Kerne können so ausgebildet sein dass bei der Herstellung in einem Schritt auch gleichzeitig die Anschlussstutzen und/oder die endgültige Form des Kraftstoffverteilers mit Einlassstutzen und Anschlussstutzen ausgebildet werden. Die der/die eingesetzte(n) Kern(e) kann/können entweder beispielsweise später einfach durch Aufschmelzen desselben/derselben entfernt werden oder aber, sollte es die entsprechende Geometrie des so erhaltenen Faserverbundwerkstoffelementes zulassen aus diesem wieder rausgezogen werden, sodass der Verteilerdurchfluss und die entsprechenden Abzweigöffnungen wieder freigegeben werden.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Herstellungsart in einem Spritzgussverfahren kann der Gewebeschlauch aus dem Faserwerkstoff auch auf eine Formschablone oder das Verteilerrohr aufgezogen werden, beziehungsweise um diese geflochten werden und mit einer entsprechenden Matrix getränkt und/oder bestrichen und/oder beschichtet werden. Nach dieser Applikation der Matrix wird dann in einem weiteren Verfahrensschritt, z.B. durch Erwärmen der entsprechende Faserverbundwerkstoff gebildet.
Als Beispiels sind hier die sogenannte Prepreg-Methode oder anderen bekannten Tränkungs- /Aushärtungs-Methoden zu nennen.
Es hat sich bemerkenswerterweise herausgestellt, dass auch sehr starke Krümmungen, wie Sie bei den relativ kleinen Dimensionen eines Kraftstoffverteilers auftreten mittels des entsprechenden Flecht- bzw. Webeverfahrens hergestellt werden können.
Durch die Verwendung des beschriebenen Verbundwerkstoffelementes kann ein druckfester Kraftstoffverteiler bereitgestellt werden, welcher gleichzeitig gewichtsreduziert ist und leicht herzustellen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 kann eine thermoplastische oder duromere Matrix verwendet werden.
Als thermoplastische Matrix können insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), PP (Polypropylen), PA 6 (Polyamid 6), PA 6.6 (Polyamid 6.6), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PC (Polycarbonat) oder eine Mischung derselben verwendet werden.
Soweit Duroplaste als Matrix verwendet werden können Polyester (PES), Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane Verwendung finden. Bei der Verwendung von Duromeren sollte insbesondere ein nachfolgender„Backschritt" im Autoklaven durchgeführt werden der eine besonders hohe Stabilität und Härte des gebildeten Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch gewährleistet. Die Matrix kann mit oder Füll-und/oder Verstärkungsstoffe wie z.B. GF (Glasfasern) oder GK (Glaskugeln) versehen sein. Alternativ kann diese Matrix auch Füll und/oder Verstärkungsstoff- frei ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3 kann die Matrix im Spritzgussverfahren aufgebracht werden. Dieses Verfahren wurde beispielhaft zuvor schon beschrieben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 4 kann der Gewebeschlauch im Bereich von zumindest einer der Abzweigöffnungen eine Gewebeschlauchabzweigung aufweisen welche von dem Gewebeschlauch abgeht. Üblicherweise fließt der in den Kraftstoffverteiler bei dieser Weiterbildung eingeleitete Kraftstoff durch den Verteilerdurchfluss über die Abzweigöffnungen in entsprechende Rohrbereiche, welche in Abzweigstutzen ausgebildet sind, welche an den Abzweigöffnungen angebracht sind und von diesen Rohrbereichen in die entsprechenden Injektoren. Vorteilhaft ist es in diesem Fall, wenn nicht nur der Gewebeschlauch als tubenartiges Gebilde ausgebildet ist, sondern auch im Bereich der jeweiligen Abzweigöffnung, zumindest einer der Abzweigöffnungen, eine für sich schlauchartig ausgebildete Abzweigung an dem Gewebeschlauch vorgesehen ist. Diese Gewebeschlauchabzweigung kann insbesondere integral an den Gewebeschlauch vorgesehen sein, so dass die Gewebeschlauchabzweigungen Teil des Gewebeschlauches ist. Die Gewebeschlauchabzweigung wird insbesondere in einem einzigen Verfahrensschritt bei der Herstellung des Gewebeschlauches mittels des zuvor beschriebenen Flecht.-/ Webeverfahrens z.B. mit einem Flechtwerkzeug hergestellt. Durch die Bereitstellung eines solchen Gewebegebildes aus einem Gewebeschlauch mit zumindest einer entsprechenden Abzweigung wird eine einfache Möglichkeit bereitgestellt, komplexe Geometrien von Faserverbundwerkstoffelementen bereitzustellen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 5 können im Bereich von jeder einzelnen Abzweigöffnung des Kraftstoffverteilers eine solche beschriebene Gewebeschlauchabzweigung vorgesehen sein. In diesem Fall weist das Gewebegebilde eine längliche Grundstruktur auf von der fingerförmig Gewebeschlauchabzweigungen abgehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 kann der Gewebeschlauch an einem seiner Längsenden sackgassenartig ausgebildet sein. Diese sackgassenartige Ausgestaltung gewährleistet dass der Verteilerdurchfluss mit Ausnahme eines Einlasses und mit Ausnahme der Bereiche in denen die Abzweigöffnungen vorgesehen sind im Wesentlichen vollständig von dem Gewebeschlauch umschlossen ist. Demnach hat der Gewebeschlauch vorteilhafterweise eine längliche Ausbildung mit einem toten Längsende. An einem solchen toten Längsende kann jedoch auch eine Möglichkeit z.B. eine im Verhältnis zu den Schlauchdimensionen, kleine Öffnung bereitgestellt werden, mittels welcher ein Sensoranschluss bereitgestellt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 7 bildet der Gewebeschlauch ein Kraftstoffverteilergehäuse aus, welches ein den Verteilerdurchfluss begrenzendes Verteilerrohr umgibt. Ein solches Verteilerrohr ist demnach als separates Element vorgesehen und in einem in dem Gewebeschlauch ausgebildeten Aufnahmeraum gehakten. Insbesondere liegt der Gewebeschlauch in einem Endzustand des Kraftstoffverteilers, in welchem er Verwendung findet (nach dem der Herstellungsprozess beendet ist) eng an dem Verteilerrohr an, besonders bevorzugt sogar vollflächig.
Ein solches Verteilerrohr kann für sich oder auch abschnitts- bzw. elementeweise aus verschiedenen Materialen hergestellt sein, insbesondere aus Faserverbundwerkstoff, Kunststoff, Metall, insbesondere aus Stahl.
Dadurch dass der Gewebeschlauch an das Verteilerrohr, welches ein längliches im Wesentlichen zylinderförmiges Teil ist, umgibt oder sogar an diesem anliegt kann die Druckfestigkeit des Kraftstoffverteilers weiter erhöht werden. In konventionellen Kraftstoffverteilern sollte das Verteilerrohr eine gewisse Mindestwanddicke von mindestens 5 Millimetern aufweisen, damit der Kraftstoffverteiler dem von dem durchgeleiteten Kraftstoff ausgehenden Druck Stand hält. Durch den Gewebeschlauch in Verbindung mit dem Verteilerrohr kann die Wanddicke im Vergleich mit konventionellen Verteilern reduziert werden. In Abhängigkeit der unterschiedlichen Materialeigenschaften sind für folgende Materialien folgende Wanddicken bevorzugt. Für Metall, insbesondere Stahl ist eine Wanddicke von 2 bis 5 mm, insbesondere 2,2 bis 3,6mm vorteilhaft.
Verfahrensmäßig um das Ensemble aus Verteilerrohr mit dem dieses umgebenden Schlauch herzustellen sind hier beispielsweise folgende Methoden denkbar.
Zum einen kann das Verteilerrohr in den schon fertig hergestellten Aufnahmeraum des Gewebeschlauchs eingeschoben werden. Alternativ und je nach Geometrie des Gewebeschlauchs bzw. dessen weiteren angewebten Elementen, wie Abzweigungen, ist es alternativ bevorzugt, den Gewebeschlauch um das Verteilerrohr zu flechten. So wirkt das Verteilerrohr gleichzeitig als eine Art Schablone, nach Art eines„Stopfeis". Hierbei wird vorzugsweise das Verteilerrohr in eine Flechtvorrichtung eingebracht und vorzugsweise mittels einem automatisierten Verfahren umflochten.
Alternativ zu der zuvor diskutierten vorteilhaften Weiterbildung kann gemäß Anspruch 8 der Gewebeschlauch ein den Verteilerdurchfluss begrenzendes Verteilerrohr bildet. Der Kraftstoff fließt demnach unmittelbar durch den Gewebeschlauch an dessen Innenumfangswandung entlang. Auf ein separates Verteilerrohr wird demnach verzichtet. Für eine einfachere Abdichtung ist bei dieser Ausgestaltung jedoch nicht ausgeschlossen, dass beispielsweise die Innenwandung des Gewebeschlauches z:b. in einem ersten Schritt beschichtet ist, z.B. mit einer Folie. Eine solche Dichtfolie kann auch als separates Element innerhalb des Aufnahmeraums vorgesehen sein. Insbesondere sollte bei der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 darauf geachtet werden, dass der Gewebeschlauch eine entsprechende Dichtigkeit aufweist. Insbesondere bildet der Gewebeschlauch demnach sowohl das Kraftstoffverteilergehäuse als auch den Verteilerdurchfluss aus.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 9 kann der Gewebeschlauch zumindest teilweise von einer Gehäuseschale umgeben sein. Vorteilhafterweise kann hiernach der Gewebeschlauch in einem Gehäuse vollständig aufgenommen sein. Ein solches Gehäuse kann mittels des in der Gebrauchsmusteranmeldung mit der Anmeldenummer DE 202015102888.1 beschriebenen Verfahrens, z.B. aus zumindest zwei miteinander verbördelten Faserverbundwerkstoffhalbschalen, aufgebaut sein. Soweit es sich um ein Gehäuse mit zumindest zwei Gehäuseschalen handelt können diese Gehäuseschalen indes Verbindungsflansche aufweisen, die miteinander verbördelt sind. Das zuvor beschriebene Verfahren und ein solches Gehäuse ist hiermit durch Bezugnahme auf die zuvor genannte Gebrauchsmusteranmeldung in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen. Andere Gehäusematerialien sind indes auch denkbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 10 kann die Gewebeschlauchabzweigung einen Anschlussstutzen zum Anschluss an den Verbrennungsmotor ausbilden. Solche als Anschlussstutzen ausgebildete Gewebeschlauchabzweigungen können für sich selbstständig zum Anschluss an den Verbrennungsmotors dienen, ohne dass beispielsweise weitere in diesen Gewebestutzen vorgesehene Rohrstutzen vorgesehen sind. Diese Anschlussstutzen bilden demnach unmittelbar die Anschlussleitungen aus.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 1 1 kann der Gewebeschlauch nahtlos ausgebildet sein. Hierbei ist bei dem Flechten darauf zu achten dass dieser Schlauch als Ganzes geflochten wird das nicht mehrere Teile später in einem weiteren Verfahrensschritt erst zusammengenäht werden müssen. Insbesondere sind auch die Gewebeschlauchabzweigungen, soweit solche vorhanden sind für sich nahtlos ausgebildet und auch nahtlos an dem Gewebeschlauch angebunden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 12 kann der Kraftstoffverteiler zumindest im Bereich einer Öffnung mit einer Verstärkung insbesondere ein Verstärkungselement vorgesehen sein. Eine solche Öffnung kann eine Abzweigöffnung, eine Einlassöffnung, Eine Auslassöffnung sein.
Eine solche Verstärkung kann zum Einen durch ein engeres Weben an den entsprechenden Stellen des Gewebeschlauches erreicht werden oder auch durch die Verwendung eines mehrlagigen Gewebes an den entsprechenden Stellen.
Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Verstärkung auch dadurch bereitgestellt werden, dass in den zu verstärkenden Bereichen Faserverbundwerkstoffelemente aufgebracht sind, welche in einem sogenannten Tapelegeverfahren hergestellt sind. In einigen Bereichen oder auch vollständig ist, der Gewebeschlauch und/oder soweit vorhanden auch das Verteilerrohr mit einer Faserverbundwerkstoffverstärkung versehen, welche im Tapelegeverfahren umwickelt ist.
Bei einem solchen Tape-Legeverfahren wird ein ein Faserwerkstoff enthaltendes Tape, welches eine Matrix enthalten kann oder Matrixfrei ist, um die entsprechenden Bereiche gewickelt. Insbesondere kann im Bereich eines Anschlussstutzens eine gegeneinander verschränkte, vorzugsweise kreuzartige Tape-Wicklung vorgesehen sein wobei sich die Tapes derart kreuzen dass diese zwischen sich den entsprechenden Stutzen aufnehmen.
Gemäß eines nebengeordneten Aspekts der Erfindung nach Anspruch 13 wird ein Kraftfahrzeug angegeben mit einem Verbrennungsmotor an welchem ein Kraftstoffverteiler wie er zuvor beschrieben wurde angeschlossen ist.
Zudem betrifft die Erfindung auch das entsprechendes zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffverteilers unter Verwendung eines Gewebeschlauches.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 a einen erfindungsgemäßen Kraftstoffverteiler in einer schematischen Ansicht schräg von unten,
Figur 1 b einen Längsschnitt des in Figur 1 dargestellten Kraftstoffverteiler sowie
Figur 2 ein Beispiel eines geflochtenen Gewebeschlauches zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilers.
In Figur 1 a ist ein mit Bezugszeichen 1 versehener Kraftstoffverteiler dargestellt. Dieser weist ein Verteilerrohr 2 auf (vergleiche Figur 1 b) welches von einem Gewebeschlauch 3 ummantelt ist. Der Gewebeschlauch ist aus einem Faserwerkstoff gebildet welcher mittels einer Matrix ge- tränkt ist und somit einen Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch bildet. Der Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch 3 bildet gleichzeitig ein Gehäuse des Kraftstoffverteilers, in welchem das Verteilerrohr 2 aufgenommen ist. Das Verteilerrohr 2 weist einen Eingangsstutzen 4 auf mit einer Einlassöffnung durch welche unter Druck stehender Kraftstoff in einen innerhalb des Verteilerrohrs 2 gebildeten Verteilerdurchfluss eingeleitet wird sowie drei im Wesentlichen senkrecht von dem Verteilerrohr abragende Anschlussstutzen 5 mit Auslassöffnungen über welche unter Druck stehender Kraftstoff von dem Verteilerdurchfluss zu nicht dargestellten Einspritzventilen geleitet wird.
Der Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch 3 ist im vorliegenden Beispiel ein längliches zylindrisches sackgassenförmig ausgestaltetes Element, sodass letztendlich nur im Bereich des Eingangsstutzens 4 und im Bereich der Anschlussstutzen 5 Öffnungen in dem Gewebeschlauch 3 vorgesehen sind.
Im vorliegenden Fall ist der Gewebeschlauch unmittelbar um das Verteilerrohr 2 mittels einer Flechttechnik geflochten und liegt somit auch an in Längsrichtung vorgesehen Schultern 6, 6' des Verteilerrohrs 2 an sodass dieses nicht wieder aus einem Aufnahmeraum des Gewebeschlauchs 3 herausgezogen werden kann.
Alternativ jedoch kann auch der fertige Gewebeschlauch 3 noch bevor er mit der Matrix getränkt wird, auf das Verteilerrohr 2 aufgezogen werden.
Vorzugsweise können als Fasermaterialien Glasfaser und/oder Kohlenstofffasern (Carbonfasern und/oder Aramidfasern und/oder Basaltfasern) verwendet werden. Weitere übliche Fasermaterialen können auch verwendet werden. In Abhängigkeit der Anforderung an den Faserverbundwerkstoff kann zwischen den verschiedenen Faserarten oder einer Mischung derselben gewählt werden.
Üblicherweise sind diese Fasermaterialien in einer Matrix eingebettet. Die Matrix ist insbesondere eine thermoplaste oder duromere Matrix.
Als thermoplaste Matrix können insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), PP (Polypropylen), PA 6 (Polyamid 6), PA 6.6 (Polyamid 6.6), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PC (Polycarbonat) oder eine Mischung derselben verwendet werden.
Soweit Duroplasten als Matrix verwendet werden, können Polyester (PES), Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane Verwendung finden. Bei der Verwendung von Duromeren sollte insbesondere ein nachfolgender„Backschritt" im Autoklaven durchgeführt werden der eine beson- ders hohe Stabilität und Härte des gebildeten Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch gewährleistet.
Zusätzlich kann der Faserverbundwerkstoff weitere Verstärkungs- oder Füllstoffe enthalten. Die Matrix kann mit oder Füll-und/oder Verstärkungsstoffe wie z.B. GF (Glasfasern) oder GK (Glaskugeln) versehen sein. Alternativ kann diese Matrix auch Füll und/oder Verstärkungsstofffrei ausgebildet sein.
Die Fasern weisen insbesondere eine derartige Länge auf dass diese mittels einer Flechttechnik zu einem Gewebeschlauch gewebt werden können.
Insbesondere an Stellen an denen bei den Kraftstoffverteiler 1 eine höhere Druckbelastung zu erwarten ist zum Beispiel an Öffnungen die in dem Gewebeschlauch vorgesehen sind und/oder an Stellen an denen die Anschlussstutzen 5 von dem Verteilerrohr abragen, kann entsprechend die Webdichte und/oder auch das Webmuster entsprechend adaptiert werden.
So kann der verwebte Faserwerkstoff ein einheitliches Webmuster aufweisen und/oder auch zumindest in einigen Bereichen ein unterschiedliches Webmuster beziehungsweise eine unterschiedliche Webdichte.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in Längsrichtung des Kraftstoffverteilers mittels Tapelegeverfahrens hergestellte Verstärkungselemente 7 vorgesehen. Diese liegen einander gegenüber, wobei eines der beiden Verstärkungselemente in Verlängerung der Reihe der Anschlussstutzen vorgesehen ist. Die Verstärkungselemente sind demnach ebenso aus Faserverbundmaterial hergestellt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Anschlussstutzen 5 nicht von Gewebeschlauchabzweigungen umgeben die von dem Gewebeschlauch abgehen. Alternativ zu dieser Ausgestaltung kann der Gewebeschlauch auch derart gewebt sein, dass integral an diesem und nahtlos entsprechende Gewebeschlauchabzweigungen an den entsprechenden Stellen der Anschlussstutzen 5 vorgesehen sind.
In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Kraftstoffverteilerrohr als Ganzes aus einem Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch hergestellt sein, sodass auf ein separates Verteilerrohr verzichtet werden kann.
In Figur 2 ist ein Beispiel eines Schlauches eines vorgewebten Fasermaterials zu sehen welches als Ummantelung des in Figur 1 a und 1 b dargestellten Verteilerrohres 2 vorgesehen ist. Aufgrund der in Figur 2 dargestellten Ansicht sind die Öffnungen wo später die Anschlussstut- zen 5 in dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 a und 1 b vorgesehen sind, nicht zu sehen, denn sie liegen auf der Rückseite der Ansicht aus Figur 2.
Durch eine in Figur 2 mit Bezugszeichen 8 versehene Einschuböffnung die deutlich größer ist als der Querschnitt des Verteilerrohrs mitsamt den davon abragenden Anschlussstutzen 5 wird das Verteilerrohrgebilde in den sackgassenförmigen Gewebeschlauch 3 eingeschoben und die Anschlussstutzen 5 werden an den entsprechenden in Figur 2 nicht sichtbaren Öffnungen des Schlauches 3 herausgeführt.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffverteiler (1 ) zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors mit
einem Verteilerdurchfluss zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff und mit
Abzweigöffnungen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilerdurchfluss von einem Faserverbundwerkstoffelement, welches einen in einer Matrix eingebetteten Gewebeschlauch (3) enthält, umgeben ist.
2. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine thermoplastische oder duromere Matrix ist.
3. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Spritzgussverfahren applizierte Matrix.
4. Kraftstoffverteiler (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch (3) im Bereich von zumindest einer der Abzweigöffnungen eine Gewebeschlauchabzweigung aufweist, welche von dem Gewebeschlauch (3) abgeht.
5. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von allen Abzweigöffnungen Gewebeschlauchabzweigung vorgesehen sind, welche von dem Gewebeschlauch (3) abgehen.
6. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch (3) an einem seiner Längsenden sackgassenartig ausgebildet ist.
7. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch ein Kraftstoffverteilergehäuse bildet, welches ein den Verteilerdurchfluss begrenzendes Verteilerrohr (2) umgibt.
8. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch ein den Verteilerdurchfluss begrenzendes Verteilerrohr (2) bildet.
9. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch zumindest teilweise von einer Gehäuseschale umgeben ist.
10. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeschlauchabzweigung einen Anschlussstutzen zum Anschluss an den Verbrennungsmotor ausbildet.
1 1. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebeschlauch nahtlos ausgebildet ist.
12. Kraftstoffverteiler (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Verstärkung, welche zumindest im Bereich von zumindest einer der Abzweigöffnungen vorgesehen ist.
13. Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor an welchen ein Kraftstoffverteiler nach einem der vorgehenden Ansprüche angeschlossen ist.
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