Titel

Hochdruckpumpe für ein Kraftstoff system einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Aus der DE 102016 212 458 A1 ist eine Hochdruckpumpe bekannt, die ein Pumpengehäuse aufweist und einen in dem Pumpengehäuse angeordneten Förderraum aufweist, die einen Pumpenkolben aufweist, der in einer Längsrichtung verschiebbar ist, um ein Fluid im Förderraum zu verdichten, wobei die Hochdruckpumpe ein Einlassventil aufweist, das von einem Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe zum Förderraum hin öffnet, und ein Auslassventil aufweist, das vom Förderraum weg in Richtung zu einem Hochdruckbereich der Hochdruckpumpe hin öffnet, wobei das Pumpengehäuse einen Pumpenkörper und einen Pumpendeckel umfasst, die miteinander verbunden sind, wobei von dem Pumpenkörper und dem Pumpendeckel ein Dämpferraum begrenzt wird, in dem zumindest ein Membrandämpfer angeordnet ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung basiert auf dem Wunsch, eine derartige Hochdruckpumpe sicher zu fertigen bzw. derart weiterzubilden, dass sie sicher fertigbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies in einem die Pumpe als Vorrichtung betreffenden Aspekt dadurch erreicht, dass der Pumpendeckel einen um seinen Außenumfang umlaufenden, in die Längsrichtung weisenden Absatz aufweist, dass der Pumpenkörper mit dem Pumpendeckel entlang einer um den Außenumfang des Pumpenkörpers umlaufenden Linie verschweißt ist, und dass die Linie gegenüber dem Absatz in Längsrichtung versetzt ist oder auf gleicher Höhe ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Pumpendeckel einen zum Pumpengehäuse weisenden Rand aufweist und ein Absatzmaß durch den Abstand zwischen dem Rand und dem Absatz in Längsrichtung gegeben ist und ein Kontaktmaß durch den Abstand zwischen dem Rand und der Linie in Längsrichtung gegeben ist, wobei das Kontaktmaß größer als das Absatzmaß ist oder wobei das Kontaktmaß gleich dem Absatzmaß ist.

Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren zur Herstellung einer Hochdruckpumpe erfolgt in folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines Pumpenkörpers;

- Bereitstellen eines Membrandämpfer;

- Bereitstellen eines Pumpendeckels, der einen Rand aufweist und insbesondere einen um seinen Außenumfang umlaufenden von dem Rand wegweisenden Absatz aufweist;

- Auflegen des Pumpendeckels auf den Pumpenkörper entlang einer Auflagelinie, die insbesondere auf der vom Rand weg weisenden Seite des Absatzes oder auf der gleichen Höhe in Längsrichtung mit dem Absatz angeordnet ist; sodass sich nach dem Auflegen der Membrandämpfer zwischen dem Pumpenkörper und dem Pumpendeckel befindet;

- Aufschieben einer Schweißzange auf den Pumpendeckel, über die Auflagelinie hinaus,

- Ausüben einer radial einwärts und/oder entgegen der Längsrichtung wirkenden Kraft durch die Schweißzange über den Pumpendeckel auf das Pumpengehäuse;

- Einleiten eines elektrischen Strompulses ausgehend von der Schweißzange über den Pumpendeckel in das Pumpengehäuse, sodass sich entlang der Auflagelinie die Verschweißung zwischen dem Pumpendeckel und dem Pumpenkörper ausbildet.

In dem das Fertigungsverfahren betreffenden Aspekt der Erfindung ist das Vorhandensein eines Absatzes an dem Pumpendeckel also nur optional vorgesehen.

Dadurch, dass die Schweißzange die Auflagelinie in Längsrichtung übergreift, vermag sie während des Schweißvorgangs eine ausreichend große Kraft in die Fügestelle zwischen Pumpendeckel und Pumpengehäuse einzuleiten. Auf diese Weise lässt sich ein derartiger Schweißprozess, insbesondere als sogenanntes Kondensatorentladungs-Einpressschweißen (KEEP), prozesssicher durchführen.

Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Pumpenkörper im Bereich der Linie bzw. Auflagelinie eine scharfe oder abgerundete Kante aufweist und dass der Pumpendeckel im Bereich der Linie bzw. Auflagelinie eine Kante mit einer Fase aufweist, sodass die Kante des Pumpenkörpers auf der Fase der Kante des Pumpendeckels entlang der Linie zu liegen kommt. Auf diese Weise ist zunächst eine linienartige Auflage des Pumpendeckels an dem Pumpenkörper gewährleistet. Bei der nachfolgenden Schweißung geht die linienartige Auflagelinie dann prozesssicher in die Schweißverbindung über.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Pumpendeckel im Bereich der Linie bzw. Auflagelinie eine scharfe oder abgerundete Kante aufweist und dass der Pumpenkörper im Bereich der Linie bzw. Auflagelinie eine Kante mit einer Fase aufweist, sodass die Kante des Pumpenkörpers auf der Fase der Kante des Pumpenkörpers entlang der Linie zu liegen kommt.

Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl der Pumpendeckel als auch der Pumpenkörper im Bereich der Linie bzw. Auflagelinie eine Kante mit einer Fase aufweist. Die beiden Fasen kommen dann aufeinander zu liegen.

Neben völlig geraden Fasen sind vorliegend auch leicht konvexe und leicht konkave Fasen von dem Begriff Fase umfasst, etwa im Rahmen von Fasen, wie sie gewöhnlich aus Tiefziehprozessen resultieren.

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe im Überblick;

Figur 2 eine Vergrößerung des Bereichs II aus Figur 1 ;

Figur 3 eine Darstellung eines Fertigungsschrittes.

In Figur 1 und in Figur 2 trägt eine Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es handelt sich beispielsweise um eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, beispielsweise für einen Kraftstoff wie Benzin, wenngleich die Pumpe grundsätzlich auch andere Fluide zu fördern vermag, zum Beispiel Wasser. Die Hochdruckpumpe 10 weist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse 12 auf, in oder an dem die wesentlichen Komponenten der Hochdruckpumpe 10 angeordnet sind. So weist die Hochdruckpumpe 10 ein Einlass-/Mengensteuerventil 14, einen den Förderraum 16 begrenzenden, durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung versetzbaren Kolben 18, ein Auslassventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 22 auf.

In dem Gehäuse 12 ist ein erster Kanal 24 vorhanden, der sich koaxial zum Förderraum 16 und zum Kolben 18 erstreckt und der vom Förderraum 16 zu einem zweiten und durch eine Ausnehmung gebildeten Kanal 26 führt, der in einem Winkel von 90° zum ersten Kanal 24 angeordnet ist und in dem das Druckbegrenzungsventil 22 aufgenommen ist. Das Pumpengehäuses 12 weist eine Längsachse auf, entlang der der Kolben 18 verschiebbar ist. Die Längsrichtung 28 ist dabei die in der Figur 1 nach oben weisende Richtung, also die Richtung in die sich der Kolben bewegt, wenn er im Förderraum befindliches Fluid verdichtet.

Im Betrieb wird vom Kolben 18 bei einem Saughub Kraftstoff über das Einlass- und Mengensteuerventil 14 aus einem Niederdruckbereich 31 der Hochdruckpumpe 10 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff verdichtet und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 32, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Der Hochdruckbereich 32 ist über einen Auslassstutzen 34 mit der Hochdruckpumpe 10 verbunden. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass- und Mengensteuerventil 14 eingestellt. Bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich 32 öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 32 in den Förderraum 16 strömen kann.

Es ist im Beispiel ferner vorgesehen, dass der Kolben 18 als Stufenkolben ausgebildet ist mit einem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich mit kleinerem Durchmesser 18c, wobei zwischen dem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a und dem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c eine Ringschulter 18b ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum 16 abgewandte Bereich 18c zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse 12 herausragt, wobei an dem Pumpengehäuse 12 ein hülsenförmiger Dichtungsträger 64 montiert ist, der eine hülsenförmige Dichtung 62 fixiert, in der der vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c dichtend verschiebbar ist, wobei in dem hülsenförmigen Dichtungsträger 64 ein hülsenförmiges Anschlagteil 66 fixiert ist, an dem die Ringschulter 18b zur Anlage kommt, wenn der Kolben 18 maximal aus dem Förderraum 16 heraus verschoben ist (also in der Figur 1 maximal nach unten verschoben ist), was beispielsweise bei der Handhabung der Hochdruckpumpe 10 vor der Montage in einer Brennkraftmaschine der Fall sein kann. Das Anschlagteil 66 verhindert in dieser Situation, dass der Kolben 18 aus dem Pumpengehäuse 12 herausfallen kann bzw. die Dichtung 62 beschädigt.

In einer umlaufenden Nut 64a des Dichtungsträgers 64 ist ferner die Kolbenfeder 75 abgestützt und in einem Aufnahmebereich F2 teilweise aufgenommen. Die Kolbenfeder 75 beaufschlagt ferner den Kolben 18 über einen am Kolben 18 fixierten Federteller 77 in die vom Förderraum 16 weg gerichtete Richtung (in der Figur 1 nach unten).

In Figur 1 oben ist in dem Pumpengehäuse 12 zwischen dem Pumpendeckel 12b einerseits und dem Pumpenkörper 12a andererseits ein Druckdämpfer in Form eines Membrandämpfers 55 in einem zum Niederdruckbereich 31 gehörenden Dämpferraum 30 angeordnet.

Der Pumpenkörper 12a ist mit dem Pumpendeckel 12b entlang einer um den Außenumfang des Pumpenkörpers 12a umlaufenden Linie verschweißt. Der Querschnitt der Figur 1 bildet diese im Beispiel kreisförmige Linie auf die beiden Punkte mit dem Bezugszeichen 44 ab.

Der Pumpendeckel 12b weist einen um seinen Außenumfang 46 umlaufenden, in die Längsrichtung 28 weisenden Absatz 48 auf, siehe Figur 2. Dabei ist im Beispiel vorgesehen, dass die Linie 44 gegenüber dem Absatz 48 in Längsrichtung 28 versetzt ist, also auf der in der Längsrichtung 28 liegenden Seite des Absatzes 48 liegt. Alternativ könnte es auch vorgesehen sein, dass die Linie 44 mit dem Absatz 48 in Längsrichtung 28 gesehen auf gleicher Höhe ist. Mit der Definition, dass ein Absatzmaß XAb durch den Abstand zwischen einem Rand 51 des Pumpendeckels 12b und dem Absatz in Längsrichtung 28 gegeben ist, und der Definition, dass ein Kontaktmaß XKO durch den Abstand zwischen dem Rand 51 und der Linie 44 in Längsrichtung 28 gegeben ist, kommt der gleiche Sachverhalt durch die Bedingung zum Ausdruck, dass das Kontaktmaß XKO größer oder gleich dem Absatzmaß XAb ist, also — < 1,00. xKo

Im Beispiel weist der Pumpenkörper 12a im Bereich der Linie 44 eine abgerundete Kante 50 auf und der Pumpendeckel 12b weist im Bereich der Linie 44 eine Kante 52 mit einer Fase 54 auf, sodass die Kante 50 des Pumpenkörpers 12a auf der Fase 54 entlang der Linie 44 zu liegen kommt.

In der Figur 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft und schematisch dargestellt. Dabei ist beispielhaft vorgesehen, dass das Verfahren in folgenden Schritten erfolgt:

- Bereitstellen eines Pumpenkörpers 12a,

- Bereitstellen eines Membrandämpfer 55 und

- Bereitstellen eines Pumpendeckels 12b, der einen Rand 51 aufweist und einen von dem Rand 51 wegweisenden umlaufenden Absatz 48 aufweist; dann

- Auflegen des Pumpendeckels 12b auf den Pumpenkörper 12a entlang einer Auflagelinie 44‘, die auf der vom Rand 51 weg weisenden Seite des Absatzes 48 angeordnet ist; sodass sich nach dem Auflegen der Membrandämpfer 55 zwischen dem Pumpenkörper 12a und dem Pumpendeckel 12b befindet, dann

- Aufschieben einer Schweißzange 100 auf den Pumpendeckel 12b über die Auflagelinie 44‘ hinaus, dann

- Ausüben einer radial einwärts und/oder entgegen der Längsrichtung 28 wirkenden Kraft durch die Schweißzange 100 über den Pumpendeckel 12b auf das Pumpengehäuse12a und

- Einleiten eines elektrischen Strompulses ausgehend von der Schweißzange 100 über den Pumpendeckel 12b in das Pumpengehäuse 12a, sodass sich entlang der Auflagelinie 44‘ die Verschweißung zwischen dem Pumpendeckel 12b und dem Pumpenkörper 12a ausbildet.

Wenngleich vorgesehen ist, dass die Schweißzange 100 auf den Pumpendeckel 12b über die Auflagelinie 44‘ hinaus aufgeschoben wird, wird ein Anschlägen der Schweißzange 100 auf dem Absatz 48 vorzugsweise vermieden. Es kann hingegen vorgesehen sein, dass die Schweißzange 100 durch das Aufschieben in dem in der Figur 3 obersten Punkt des Pumpendeckels 12b an diesem in Anlage kommt.

Es ist im Beispiel also mit anderen Worten vorgesehen, dass der Pumpendeckel 12b einen Rand 51 aufweist, der im Rahmen des Fertigungsverfahrens zum Pumpengehäuse 12a (in der Figur 3 nach unten) weist und ein Absatzmaß XAb durch den Abstand zwischen dem Rand 51 und dem Absatz 48 in Längsrichtung 28 gegeben ist und ein Auflagemaß XAU nach dem Auflegen durch den Abstand zwischen dem Rand 51 und der Auflagelinie 44‘ in Längsrichtung 28 gegeben ist, wobei nach dem Auflegen das Auflagemaß XAU größer als das Absatzmaß XAb ist oder wobei nach dem Auflegen das Auflagemaß XAU gleich dem Absatzmaß XAb ist, siehe Figur 3.