塑料油轨的端盖、油轨本体及两者的焊接方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种汽油发动机的塑料油轨。
【背景技术】
[0002]车辆的汽油发动机通常采用共轨(common rail)技术，由油泵将燃油输送到公共油轨(简称为油轨)。现有的油轨通常采用金属材料制成，其制造成本高、重量大。由于塑料的成本低、重量轻，因此塑料油轨一直是热门研究课题。
[0003]授权公告号为CN202991313U、授权公告日为2013年6月12日的中国实用新型专利公开了一种汽油发动机塑料油轨，用于降低发动机噪音。在油轨本体的两端分别设置有进油弯管和堵头，这些零部件均采用工程塑料注塑成型。
[0004]授权公告号为CN203594540U、授权公告日为2014年5月14日的中国实用新型专利公开了一种汽车发动机的塑料进油轨，用于阻止生产过程中的焊接溢料进入进油轨内部。油轨本体的一端为密封端，在密封端处的油轨本体的管道内壁设有隔套，焊接堵头通过摩擦焊与密封端实现固定。授权公告号为CN203604090U、授权公告日为2014年5月21日的中国实用新型专利公开的技术方案与此类似，只是在油轨本体的管道内壁与隔套之间再增加密封圈。
[0005]塑料油轨必须要确保端盖(也称堵头)与油轨本体之间的良好密封，因此焊接技术非常关键。一旦因端盖焊接质量不好导致燃油泄露，则可能发生严重的安全事故。
【发明内容】
[0006]本申请所要解决的技术问题是提供一种塑料油轨的端盖与油轨本体，通过优化的结构设计，使得两者之间的焊接质量与稳定性得到充分保证。
[0007]为解决上述技术问题，本申请塑料油轨的端盖包括用于焊接油轨本体的凸起结构和装配结构，该装配结构仅在凸起结构的一侧向外延展而使该端盖不对称；该凸起结构在该装配结构上为自下而上逐层缩小的三层，分别是端盖有效焊接区、端盖导向区、预导向区；该端盖有效焊接区的端面与端盖导向区的侧壁之间为锐角连接；在端盖导向区的侧壁上具有一根或多根凸起的导向筋；在预导向区的端面上具有凹陷结构，该凹陷结构的内壁具有使该端盖的重心尽量回到凸起结构中心的配重块。
[0008]本申请塑料油轨的油轨本体，其内具有通孔，该通孔的一端为用于焊接端盖的密封端；该密封端具有自外而内逐层缩小的四层通孔结构，分别是溢料槽、油轨本体有效焊接区、油轨本体导向区、禁止溢料区；溢料槽的内轮廓尺寸大于端盖有效焊接区的外轮廓尺寸；油轨本体有效焊接区的内轮廓尺寸小于端盖有效焊接区的外轮廓尺寸；油轨本体导向区的内轮廓尺寸大于或等于端盖导向区外轮廓尺寸；禁止溢料区的内轮廓尺寸大于或等于预导向区的外轮廓尺寸；溢料槽、油轨本体有效焊接区与油轨本体导向区的三者深度之和大于端盖有效焊接区与端盖导向区的两者高度之和；油轨本体有效焊接区的深度小于端盖导向区的高度。
[0009]本申请塑料油轨的端盖与油轨本体的焊接方法包括开始焊接阶段和焊接完成阶段；
[0010]在开始焊接阶段，端盖有效焊接区端面与油轨本体的溢料槽端面相接触；超声波焊接设备沿着凸起结构的中轴线，顶在装配结构，促使端盖的凸起结构与油轨本体的密封端相接触的部分熔化，并推动端盖的凸起结构伸入到油轨本体的密封端的更深处；
[0011]在焊接完成阶段，端盖有效焊接区与油轨本体有效焊接区的部分或全部熔为一体形成了熔化结构，该熔化结构360度地将端盖的凸起结构与油轨本体的密封端之间进行固定连接且密封；
[0012]从开始焊接阶段到焊接完成阶段的过程中，溢料槽的内壁与端盖有效焊接区的外壁之间形成有第一溢料区，油轨本体有效焊接区的内壁和端盖导向区的外壁之间形成有第二溢料区，均用于容纳熔化的塑料。
[0013]本申请塑料油轨的端盖、油轨本体及两者的焊接方法可以使塑料油轨的端盖与油轨本体之间实现稳定、可靠地焊接密封，从而有利于塑料油轨真正应用于车辆发动机中。
【附图说明】
[0014]图1是本申请的塑料油轨的局部分解示意图；
[0015]图2a是本申请的塑料油轨的端盖的局部示意图；
[0016]图2b是图2a中A-A向剖面示意图；
[0017]图2c是图2b中L区域局部放大示意图；
[0018]图3是本申请的塑料油轨的油轨本体的局部剖面示意图；
[0019]图4a是本申请的塑料油轨的端盖与油轨本体之间刚开始焊接的结构示意图；
[0020]图4b是图4a中M区域局部放大示意图；
[0021]图5a是本申请的塑料油轨的端盖与油轨本体之间焊接完毕后的结构示意图；‘
[0022]图5b是图5a中N区域局部放大示意图。
[0023]图中附图标记说明:
[0024]I为端盖；10为凸起结构；11为端盖有效焊接区；110为端盖有效焊接区端面；12为端盖导向区；120为端盖导向区端面；125为导向筋；13为预导向区；130为预导向区端面；135为凹陷结构；136为配重块；19为装配结构；190为装配结构端面；2为油轨本体；20为密封端；200为密封端端面；21为溢料槽；210为溢料槽端面；22为油轨本体有效焊接区；220为油轨本体有效焊接区端面；23为油轨本体导向区；230为油轨本体导向区端面；24为禁止溢料区；30为熔化结构；31为第一溢料区；32为第二溢料区；33为避让区。
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1，这是本申请的塑料油轨的局部分解示意图。该塑料油轨包括端盖I和油轨本体2。在油轨本体2内部具有通孔，通孔例如大致呈椭圆形。该通孔的一端为密封端20，用于焊接端盖I。端盖I具有凸起结构10，与油轨本体2的内部通孔形状大致对应，用于焊接到密封端20上。端盖I还具有装配结构19，用于与发动机的其余零部件进行装配。该装配结构19仅在凸起结构10的一侧向外延展而使得该端盖I的重心偏离凸起结构10的中心，因此该端盖I为不对称端盖。
[0026]端盖I呈不对称结构，使得其重心偏离了凸起结构10的中心。当凸起结构10大致为椭圆形时，还使得其与油轨本体2的对中性较差。偏移的中心与较差的对中性为端盖I与油轨本体2之间的焊接工艺带来了很大的技术困难。为了克服这个技术困难，本申请对端盖I的凸起结构10、油轨本体2的密封端20进行了独特的结构设计。
[0027]请参阅图2a，这是本申请的塑料油轨的端盖的凸起结构的示意图。在装配结构19的端面190上具有自下而上逐层缩小的三层，分别是端盖有效焊接区11、端盖导向区12、预导向区13，它们构成了端盖I的凸起结构10。在端盖导向区12的侧壁上具有一根或多根凸起的导向筋125，用来增强端盖I的凸起结构10与油轨本体2的密封端20之间的对中性。例如，导向筋125为四根，呈中心对称地分布。在预导向区13的端面130上具有凹陷结构135，该凹陷结构135的底部例如为装配结构19的端面190。该凹陷结构135的内壁具有配重块136，用来使不对称的端盖I的重心尽量回到凸起结构10的中心。因此配重块136设置在凹陷结构135远离装配结构19 一侧的内壁上。可选地，在预导向区13的端面130的外缘还具有倒角。
[0028]请参阅图2b和图2c，端盖有效焊接区11的端面110与端盖导向区12的侧壁之间为锐角连接，该锐角结构是在端盖有效焊接区11的端面I1的内缘向下斜切深度Q而形成的。其余各层凸起结构之间例如均为直角连接，也可为锐角连接、钝角连接、斜面过渡、曲面过渡等。从装配结构19的端面190到端盖有效焊接区11的端面110的距离称为端盖有效焊接区11的高度W。从端盖有效焊接区11的端面110到端盖导向区12的端面120的距离称为端盖导向区12的高度P。
[0029]请参阅图3，这是本申请的塑料油轨的油轨本体的密封端的剖面示意图。在密封端20的端面200上具有自外而内逐层缩小的四层通孔结构，分别是溢料槽21、油轨本体有效焊接区22、油轨本体导向区23、禁止溢料区24。各层通孔结构之间例如均为直角连接，也可为锐角连接、钝角连接、斜面过渡、曲面过渡等。溢料槽21的内轮廓尺寸大于端盖有效焊接区11的外轮廓尺寸。油轨本体有效焊接区22的内轮廓尺寸小于端盖有效焊接区11的外轮廓尺寸。油轨本体导向区23的内轮廓尺寸大于或等于端盖导向区12(算上所有导向筋125)的外轮廓尺寸，优选为略大于。油轨本体有效焊接区22的内轮廓尺寸大于油轨本体导向区23的内轮廓尺寸，因此也大于端盖导向区12 (算上所有导向筋125)的外轮廓尺寸。禁止溢料区24的内轮廓尺寸大于或等于预导向区13的外轮廓尺寸，优选为略大于。溢料槽21的深度记为G，油轨本体有效焊接区22的深度记为R。油