[发明专利]用于提高空心体疲劳强度的方法和与之相关的空心体

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分所述的一种用于提高空心体的针对内压力的疲劳强度的方法。本发明还涉及根据独立权利要求8的前序部分所述的一种空心体，尤其是一种燃料分配器轨道（Kraftstoffverteilerleiste）。

背景技术

燃料向内燃机的各个汽缸中的分配通常是借助于分配器轨道来进行的，该分配器轨道安排在汽缸头的附近。在常规的内燃机中，对于所要求的不大于10巴的低压，对分配器轨道使用不大于1mm的壁厚，其中优选使用高级的钢。目前，尤其在具有最高达150巴以上燃料压力的直接注入式的奥托发动机（Ottomotoren）中，出于耐用性的原因，由于温度和压力负载并由于燃料造成的化学负担（尤其是当使用生物源燃料时），使用了此类型的厚壁的分配器轨道，这些轨道是由厚壁的、部分焊接的部件制成。这产生了重量和成本方面的缺点并且还有在变化性、附件整体性或附加功能方面的缺点。

在通过在柴油发动机的情况下将注入压力提高到超过2000巴来优化内燃机的过程中，便利地是执行部件强化，这造成了提高的负载能力。在此，优选将残余压缩应力施加到有待强化的部件中，由此可以提高该部件的疲劳强度。在此，使该部件在生产之后经受高于后续工作压力且高于屈服强度的内压力，该内压力造成内壁的多个区域增塑，由此在所述区域中引入残余压缩应力。这样的后续处理是昂贵且耗时的。

发明内容

因此上述这些缺点导致了本发明的目的，即提供并进一步开发一种开篇所述类型的分配器轨道，即使在相对现有技术具有重量和成本优点的情况下，该分配器轨道的疲劳强度也得以改进。

用于实现上述目的的方法具有独立权利要求1的特征。根据所述权利要求，提出了一种用于提高空心体、尤其是至少一个金属管的残余压缩应力的方法，其中在该空心体的内侧上导入一个压缩应力，并且将一个压力施加在该空心体的外圆周表面的至少一部分上，并且其中，该空心体用塑料包裹，以便将压力施加到该外圆周表面上。由于用塑料包裹空心体，尤其能够实现相对于现有技术的重量节省，这是因为首先该金属管与分配器轨道的单壳变体的情况相比是更薄的，并且其次塑料自身比可比较的金属材料更轻。此外，通过将塑料施加到空心体上和与之相关的该空心体的更薄形式，可以实现在变化性方面的优点。通过该塑料将压力施加到空心体的外圆周表面上，能够省略如在现有技术中描述的、在部件生产之后的增塑，其中该塑料自身将压力施加到外圆周表面上。

在本发明的另一个优选的示例性实施例中，该塑料可以被喷涂和/或以类似方式施加到该空心体上的，或者可以将一个塑料管或塑料导管套置到该空心体上。相应地，在包裹该金属管的塑料的形状方面存在很大程度的变化性。在此，本发明提供了若干施用形式，其中塑料一方面可以被喷涂、或者另一方面还可以挤出在该金属管上，并且此外该塑料还可以按条带的方式缠绕在该金属管周围。另外，根据本发明的方法还提供了将塑料管或塑料导管套置到该空心体上，这样使得该空心体至少部分地在其整个面积上、优选在其整个面积上被该塑料包围。

在本发明的一个优选改进方案中，该塑料层或该塑料管或该塑料导管在套置于该空心体上之后进行固化或硬化。在根据本发明的方法中，尤其提出将塑料以聚结态施加到该空心体上，这允许在施加之后进行固化或硬化。取决于所选的塑料（可以使用热塑性塑料或热固性塑料），该塑料在该空心体上固化或硬化。有利地在此提出，在塑料管或导管的情况下，这些塑料管或导管被提供为略大于该金属管的外圆周，这样使得塑料包套可以容易地施加到金属管上。

在本发明的一个改进方案中，在固化或硬化过程中，该塑料层或该塑料管或该塑料导管收缩，并且随后至少部分地以摩擦配合方式、或者以部分地强制锁定的方式靠置在该空心体的外圆周表面上。以此方式，该塑料层或该塑料管或该塑料导管以过盈配合被安置在该金属管上，结果是它支承在该外圆周表面的全部面积上。另外地或替代地，所用的塑料还可以在硬化或固化过程中经受体积上的减小。

在本发明的一个具体实施例中，通过该固化或硬化的塑料层或塑料管或塑料导管，可以在该空心体的外圆周表面上施加一个压力、尤其是一个均匀的压力。以过盈配合而安置在该空心体上的该塑料对金属管施加一个压力，该压力造成该空心体的残余压缩应力增大。以此方式，尤其能够提高在内压力负载下该部件的疲劳强度。紧密施加在空心体外圆周表面上的塑料尤其在金属管的金属层中导入一个压缩应力，该压缩应力类似于在纯金属部件的情况下的自紧（Autofrettage）效应。