塑料油軌的端蓋、油軌本體及兩者的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的塑料油軌。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用共軌(common rail)技術(shù)，由油泵將燃油輸送到公共油軌(簡稱為油軌)?，F(xiàn)有的油軌通常采用金屬材料制成，其制造成本高、重量大。由于塑料的成本低、重量輕，因此塑料油軌一直是熱門研究課題。
[0003]授權(quán)公告號(hào)為CN202991313U、授權(quán)公告日為2013年6月12日的中國實(shí)用新型專利公開了一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)塑料油軌，用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。在油軌本體的兩端分別設(shè)置有進(jìn)油彎管和堵頭，這些零部件均采用工程塑料注塑成型。
[0004]授權(quán)公告號(hào)為CN203594540U、授權(quán)公告日為2014年5月14日的中國實(shí)用新型專利公開了一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的塑料進(jìn)油軌，用于阻止生產(chǎn)過程中的焊接溢料進(jìn)入進(jìn)油軌內(nèi)部。油軌本體的一端為密封端，在密封端處的油軌本體的管道內(nèi)壁設(shè)有隔套，焊接堵頭通過摩擦焊與密封端實(shí)現(xiàn)固定。授權(quán)公告號(hào)為CN203604090U、授權(quán)公告日為2014年5月21日的中國實(shí)用新型專利公開的技術(shù)方案與此類似，只是在油軌本體的管道內(nèi)壁與隔套之間再增加密封圈。
[0005]塑料油軌必須要確保端蓋(也稱堵頭)與油軌本體之間的良好密封，因此焊接技術(shù)非常關(guān)鍵。一旦因端蓋焊接質(zhì)量不好導(dǎo)致燃油泄露，則可能發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是提供一種塑料油軌的端蓋與油軌本體，通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得兩者之間的焊接質(zhì)量與穩(wěn)定性得到充分保證。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)塑料油軌的端蓋包括用于焊接油軌本體的凸起結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，該裝配結(jié)構(gòu)僅在凸起結(jié)構(gòu)的一側(cè)向外延展而使該端蓋不對(duì)稱；該凸起結(jié)構(gòu)在該裝配結(jié)構(gòu)上為自下而上逐層縮小的三層，分別是端蓋有效焊接區(qū)、端蓋導(dǎo)向區(qū)、預(yù)導(dǎo)向區(qū)；該端蓋有效焊接區(qū)的端面與端蓋導(dǎo)向區(qū)的側(cè)壁之間為銳角連接；在端蓋導(dǎo)向區(qū)的側(cè)壁上具有一根或多根凸起的導(dǎo)向筋；在預(yù)導(dǎo)向區(qū)的端面上具有凹陷結(jié)構(gòu)，該凹陷結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁具有使該端蓋的重心盡量回到凸起結(jié)構(gòu)中心的配重塊。
[0008]本申請(qǐng)塑料油軌的油軌本體，其內(nèi)具有通孔，該通孔的一端為用于焊接端蓋的密封端；該密封端具有自外而內(nèi)逐層縮小的四層通孔結(jié)構(gòu)，分別是溢料槽、油軌本體有效焊接區(qū)、油軌本體導(dǎo)向區(qū)、禁止溢料區(qū)；溢料槽的內(nèi)輪廓尺寸大于端蓋有效焊接區(qū)的外輪廓尺寸；油軌本體有效焊接區(qū)的內(nèi)輪廓尺寸小于端蓋有效焊接區(qū)的外輪廓尺寸；油軌本體導(dǎo)向區(qū)的內(nèi)輪廓尺寸大于或等于端蓋導(dǎo)向區(qū)外輪廓尺寸；禁止溢料區(qū)的內(nèi)輪廓尺寸大于或等于預(yù)導(dǎo)向區(qū)的外輪廓尺寸；溢料槽、油軌本體有效焊接區(qū)與油軌本體導(dǎo)向區(qū)的三者深度之和大于端蓋有效焊接區(qū)與端蓋導(dǎo)向區(qū)的兩者高度之和；油軌本體有效焊接區(qū)的深度小于端蓋導(dǎo)向區(qū)的高度。
[0009]本申請(qǐng)塑料油軌的端蓋與油軌本體的焊接方法包括開始焊接階段和焊接完成階段；
[0010]在開始焊接階段，端蓋有效焊接區(qū)端面與油軌本體的溢料槽端面相接觸；超聲波焊接設(shè)備沿著凸起結(jié)構(gòu)的中軸線，頂在裝配結(jié)構(gòu)，促使端蓋的凸起結(jié)構(gòu)與油軌本體的密封端相接觸的部分熔化，并推動(dòng)端蓋的凸起結(jié)構(gòu)伸入到油軌本體的密封端的更深處；
[0011]在焊接完成階段，端蓋有效焊接區(qū)與油軌本體有效焊接區(qū)的部分或全部熔為一體形成了熔化結(jié)構(gòu)，該熔化結(jié)構(gòu)360度地將端蓋的凸起結(jié)構(gòu)與油軌本體的密封端之間進(jìn)行固定連接且密封；
[0012]從開始焊接階段到焊接完成階段的過程中，溢料槽的內(nèi)壁與端蓋有效焊接區(qū)的外壁之間形成有第一溢料區(qū)，油軌本體有效焊接區(qū)的內(nèi)壁和端蓋導(dǎo)向區(qū)的外壁之間形成有第二溢料區(qū)，均用于容納熔化的塑料。
[0013]本申請(qǐng)塑料油軌的端蓋、油軌本體及兩者的焊接方法可以使塑料油軌的端蓋與油軌本體之間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠地焊接密封，從而有利于塑料油軌真正應(yīng)用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中。
【附圖說明】
[0014]圖1是本申請(qǐng)的塑料油軌的局部分解示意圖；
[0015]圖2a是本申請(qǐng)的塑料油軌的端蓋的局部示意圖；
[0016]圖2b是圖2a中A-A向剖面示意圖；
[0017]圖2c是圖2b中L區(qū)域局部放大示意圖；
[0018]圖3是本申請(qǐng)的塑料油軌的油軌本體的局部剖面示意圖；
[0019]圖4a是本申請(qǐng)的塑料油軌的端蓋與油軌本體之間剛開始焊接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4b是圖4a中M區(qū)域局部放大示意圖；
[0021]圖5a是本申請(qǐng)的塑料油軌的端蓋與油軌本體之間焊接完畢后的結(jié)構(gòu)示意圖；‘
[0022]圖5b是圖5a中N區(qū)域局部放大示意圖。
[0023]圖中附圖標(biāo)記說明:
[0024]I為端蓋；10為凸起結(jié)構(gòu)；11為端蓋有效焊接區(qū)；110為端蓋有效焊接區(qū)端面；12為端蓋導(dǎo)向區(qū)；120為端蓋導(dǎo)向區(qū)端面；125為導(dǎo)向筋；13為預(yù)導(dǎo)向區(qū)；130為預(yù)導(dǎo)向區(qū)端面；135為凹陷結(jié)構(gòu)；136為配重塊；19為裝配結(jié)構(gòu)；190為裝配結(jié)構(gòu)端面；2為油軌本體；20為密封端；200為密封端端面；21為溢料槽；210為溢料槽端面；22為油軌本體有效焊接區(qū)；220為油軌本體有效焊接區(qū)端面；23為油軌本體導(dǎo)向區(qū)；230為油軌本體導(dǎo)向區(qū)端面；24為禁止溢料區(qū)；30為熔化結(jié)構(gòu)；31為第一溢料區(qū)；32為第二溢料區(qū)；33為避讓區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]請(qǐng)參閱圖1，這是本申請(qǐng)的塑料油軌的局部分解示意圖。該塑料油軌包括端蓋I和油軌本體2。在油軌本體2內(nèi)部具有通孔，通孔例如大致呈橢圓形。該通孔的一端為密封端20，用于焊接端蓋I。端蓋I具有凸起結(jié)構(gòu)10，與油軌本體2的內(nèi)部通孔形狀大致對(duì)應(yīng)，用于焊接到密封端20上。端蓋I還具有裝配結(jié)構(gòu)19，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)的其余零部件進(jìn)行裝配。該裝配結(jié)構(gòu)19僅在凸起結(jié)構(gòu)10的一側(cè)向外延展而使得該端蓋I的重心偏離凸起結(jié)構(gòu)10的中心，因此該端蓋I為不對(duì)稱端蓋。
[0026]端蓋I呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使得其重心偏離了凸起結(jié)構(gòu)10的中心。當(dāng)凸起結(jié)構(gòu)10大致為橢圓形時(shí)，還使得其與油軌本體2的對(duì)中性較差。偏移的中心與較差的對(duì)中性為端蓋I與油軌本體2之間的焊接工藝帶來了很大的技術(shù)困難。為了克服這個(gè)技術(shù)困難，本申請(qǐng)對(duì)端蓋I的凸起結(jié)構(gòu)10、油軌本體2的密封端20進(jìn)行了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0027]請(qǐng)參閱圖2a，這是本申請(qǐng)的塑料油軌的端蓋的凸起結(jié)構(gòu)的示意圖。在裝配結(jié)構(gòu)19的端面190上具有自下而上逐層縮小的三層，分別是端蓋有效焊接區(qū)11、端蓋導(dǎo)向區(qū)12、預(yù)導(dǎo)向區(qū)13，它們構(gòu)成了端蓋I的凸起結(jié)構(gòu)10。在端蓋導(dǎo)向區(qū)12的側(cè)壁上具有一根或多根凸起的導(dǎo)向筋125，用來增強(qiáng)端蓋I的凸起結(jié)構(gòu)10與油軌本體2的密封端20之間的對(duì)中性。例如，導(dǎo)向筋125為四根，呈中心對(duì)稱地分布。在預(yù)導(dǎo)向區(qū)13的端面130上具有凹陷結(jié)構(gòu)135，該凹陷結(jié)構(gòu)135的底部例如為裝配結(jié)構(gòu)19的端面190。該凹陷結(jié)構(gòu)135的內(nèi)壁具有配重塊136，用來使不對(duì)稱的端蓋I的重心盡量回到凸起結(jié)構(gòu)10的中心。因此配重塊136設(shè)置在凹陷結(jié)構(gòu)135遠(yuǎn)離裝配結(jié)構(gòu)19 一側(cè)的內(nèi)壁上?？蛇x地，在預(yù)導(dǎo)向區(qū)13的端面130的外緣還具有倒角。
[0028]請(qǐng)參閱圖2b和圖2c，端蓋有效焊接區(qū)11的端面110與端蓋導(dǎo)向區(qū)12的側(cè)壁之間為銳角連接，該銳角結(jié)構(gòu)是在端蓋有效焊接區(qū)11的端面I1的內(nèi)緣向下斜切深度Q而形成的。其余各層凸起結(jié)構(gòu)之間例如均為直角連接，也可為銳角連接、鈍角連接、斜面過渡、曲面過渡等。從裝配結(jié)構(gòu)19的端面190到端蓋有效焊接區(qū)11的端面110的距離稱為端蓋有效焊接區(qū)11的高度W。從端蓋有效焊接區(qū)11的端面110到端蓋導(dǎo)向區(qū)12的端面120的距離稱為端蓋導(dǎo)向區(qū)12的高度P。
[0029]請(qǐng)參閱圖3，這是本申請(qǐng)的塑料油軌的油軌本體的密封端的剖面示意圖。在密封端20的端面200上具有自外而內(nèi)逐層縮小的四層通孔結(jié)構(gòu)，分別是溢料槽21、油軌本體有效焊接區(qū)22、油軌本體導(dǎo)向區(qū)23、禁止溢料區(qū)24。各層通孔結(jié)構(gòu)之間例如均為直角連接，也可為銳角連接、鈍角連接、斜面過渡、曲面過渡等。溢料槽21的內(nèi)輪廓尺寸大于端蓋有效焊接區(qū)11的外輪廓尺寸。油軌本體有效焊接區(qū)22的內(nèi)輪廓尺寸小于端蓋有效焊接區(qū)11的外輪廓尺寸。油軌本體導(dǎo)向區(qū)23的內(nèi)輪廓尺寸大于或等于端蓋導(dǎo)向區(qū)12(算上所有導(dǎo)向筋125)的外輪廓尺寸，優(yōu)選為略大于。油軌本體有效焊接區(qū)22的內(nèi)輪廓尺寸大于油軌本體導(dǎo)向區(qū)23的內(nèi)輪廓尺寸，因此也大于端蓋導(dǎo)向區(qū)12 (算上所有導(dǎo)向筋125)的外輪廓尺寸。禁止溢料區(qū)24的內(nèi)輪廓尺寸大于或等于預(yù)導(dǎo)向區(qū)13的外輪廓尺寸，優(yōu)選為略大于。溢料槽21的深度記為G，油軌本體有效焊接區(qū)22的深度記為R。油