Titel

Hochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein Kraftstoffsvstem für eine Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des

Anspruchs 1 , sowie ein Flanschteil nach den nebengeordneten

Patentansprüchen.

Vom Markt her bekannt sind Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen, welche u.a. eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe aufweisen, beispielsweise für eine

Benzindirekteinspritzung (BDE). Damit kann eine jeweils benötigte

Kraftstoffmenge in einen Kraftstoffspeicher bzw. Kraftstoffverteiler unter einem jeweils gewünschten Druck gefördert werden. Beispielsweise sind solche Kraftstoff-Hochdruckpumpen als Steckpumpen ausgeführt. Dabei wird ein Gehäuse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe über einen Flansch ("Pumpenflansch") mit einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verschraubt.

Konstruktionsbedingt ist die Verbindung zwischen Flansch und Gehäuse starken mechanischen Belastungen als Folge von Druckkräften, Vibrationen und Schraubenklemmkräften ausgesetzt.

Offenbarung der Erfindung

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 , sowie durch ein Flanschteil nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Flansch an einem Gehäuse einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe ("Hochdruckpumpe") mittels Verstemmen

formschlüssig bzw. mittels Einpressen kraftschlüssig statt jeweils stoffschlüssig angeordnet werden kann. Eine Schweißverbindung zwischen dem Flansch und dem Gehäuse ist nicht erforderlich. Durch den Wegfall des Schweißens entfallen ein Einbringen von thermischer Energie und eine daraus resultierende

Gefügeänderung in einem Werkstoff der Schweißpartner. Dadurch reduzieren sich zugleich ungewollte Verformungen des Flansches bzw. des Gehäuses in Folge der Gefügeänderungen. Zudem kann eine Reihenfolge von

Montageschritten bei der Herstellung der Hochdruckpumpe flexibler gestaltet werden, wodurch sich Vereinfachungen in der Herstellung sowie

Kosteneinsparungen ergeben können. Weiterhin wird durch das

erfindungsgemäße Verstemmen bzw. Einpressen von Flanschteilen an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe ein Schmutzeintrag vermieden, wie dies beispielsweise bei einem Schweißvorgang in Folge von Schweißspritzern und Schmauch möglich ist. Außerdem kann, ebenfalls wegen des Entfalls der Schweißverbindung, der Flansch kostengünstig und mit vergleichsweise geringer

Masse aus einem anderen Werkstoff statt aus Edelstahl hergestellt werden.

Weiterhin hat der erfindungsgemäße mindestens zweiteilige Flansch in Bezug auf eine einteilige Ausführung den Vorteil, dass bei der Herstellung der

Flanschteile mittels Stanzen ein vergleichsweise geringer Materialverschnitt erreichbar ist. Dies ist deshalb möglich, weil bei dem erfindungsgemäßen mindestens zweiteiligen Flansch jedes der Flanschteile lediglich eine zum Beispiel halbkreisförmige Aussparung aufweist. Dadurch ist eine optimale Anordnung einer Flanschkontur auf einem Materialband beim Stanzen möglich. Weiterhin sind keine zusätzlichen Verbindungselemente zur Anordnung der

Flanschteile an dem Gehäuse der Hochdruckpumpe erforderlich. Solche

Verbindungselemente wären beispielsweise Stifte. Entsprechend ist eine erforderliche Positioniergenauigkeit zwischen den Flanschteilen und dem

Gehäuse der Hochdruckpumpe vergleichsweise gering, da keine Bohrungen zum Einpressen der besagten Stifte zueinander fluchten müssen. Ebenso können zusätzliche Bohrungen am Gehäuse zum Einpressen der Stifte entfallen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Flanschteile vor dem Verstemmen mit dem Gehäuse mit Spiel angelegt werden können, wodurch gegebenenfalls Bauteiletoleranzen ausgleichbar sind. Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere Steckpumpe, für ein

Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe ein Gehäuse und einen starr an dem Gehäuse angeordneten Flansch umfasst. Erfindungsgemäß ist der Flansch mindestens zweiteilig ausgeführt, wobei die Hochdruckpumpe einen nutartigen Aufnahmebereich ("Nut") aufweist, in welchem ein radial einwärtiger Bereich der Flanschteile aufgenommen ist. Dabei sind die Flanschteile an dem Gehäuse durch eine Stemmverbindung und/oder eine Pressverbindung gehalten. Insbesondere ist eine Schweißverbindung zur Anordnung der Flanschteile an dem Gehäuse entbehrlich, wodurch die dafür spezifischen Nachteile entfallen.

In einer Ausgestaltung der Hochdruckpumpe weisen die Flanschteile

Aussparungen auf, welche derart an den Flanschteilen angeordnet sind, dass die Aussparungen der Flanschteile in deren Einbaulage teilweise von der Nut überdeckt sind, wobei ein Material des Gehäuses in den Aussparungen verstemmt ist. Dadurch wird auf eine einfache und zugleich kostengünstige

Weise Platz für die durch das Verstemmen erfolgten Materialveränderungen geschaffen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen als kreisförmige Löcher ausgeführt sind. Kreisförmige Löcher können besonders einfach und

kostengünstig im Verlauf eines Stanzprozesses hergestellt werden, wodurch die Herstellung der Hochdruckpumpe verbilligt werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Hochdruckpumpe weisen die radial einwärtigen Bereiche der Flanschteile Abschnitte auf, welche eine größere

Materialstärke und/oder eine andersartige Prägung als von ihnen seitlich liegende Bereiche aufweisen. Mittels dieser Abschnitte sind die Flanschteile in die Nut eingepresst. Durch diese Abschnitte können die Einpresskräfte stark reduziert werden, da die Kontaktfläche zwischen den Flanschteilen einerseits und dem Gehäuse andererseits reduziert oder sogar minimiert wird und zudem die Flanschteile im Bereich der besagten Abschnitte wesentlich elastischer sind. Somit kann auf ein kostenintensives Feinbearbeiten, wie beispielsweise

Schleifen, verzichtet werden. Form, Lage und Anzahl der Abschnitte ist situativ wählbar. Das Gehäuse der Hochdruckpumpe ist im Allgemeinen wegen eines

ausreichenden Korrosionsschutzes für einen Kontakt mit ethanolhaltigem

Kraftstoff aus Edelstahl ausgeführt. Weil eine Verbindung zwischen dem Flansch und dem Gehäuse erfindungsgemäß ohne eine Schweißverbindung auskommt, kann daher der Flansch vorteilhaft aus einem zu dem Gehäuse unterschiedlichen Material hergestellt sein.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse und der Flansch aus unterschiedlichen Edelstählen hergestellt sind. Insbesondere kann für das Flanschteil ein kostengünstigerer Edelstahl verwendet werden, wodurch

Materialkosten entsprechend gesenkt werden können. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Edelstahl die Eigenschaft der Verschweißbarkeit aufweist.

Au ßerdem betrifft die Erfindung ein Flanschteil für die Hochdruckpumpe, welches wenigstens eines der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale aufweist. Entsprechend weist das bzw. weisen die Flanschteil(e) die oben beschriebenen Vorteile auf.

In einer Ausgestaltung des Flanschteils ist vorgesehen, dass es aus Aluminium oder aus einer Aluminiumverbindung oder aus Stahl hergestellt ist. Dadurch werden Alternativen zum Edelstahl für das Material des Flanschteils beschrieben, wodurch die Herstellung der Hochdruckpumpe vereinfacht und Kosten gesenkt werden können. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil der Flansch nicht mittels einer Schweißverbindung mit dem Gehäuse verbunden ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Flanschteil durch Stanzen und/oder Prägen hergestellt ist. Vorbekannte Ausführungsformen von Flanschen sind im Allgemeinen einteilig ausgeführt und weisen daher in ihrer Mitte ein kreisförmiges Loch auf, welches zur Verbindung des Flansches mit dem Gehäuse der

Hochdruckpumpe dient. Bei der erfindungsgemäßen mindestens zweiteiligen

Ausführung des Flansches weist jedes Flanschteil nur eine beispielsweise halbkreisförmige Aussparung auf. Dadurch können die Flanschteile auf dem Materialband für den Stanzprozess besonders günstig angeordnet werden, wodurch sich ein geringerer Materialverschnitt ergibt. Dies ermöglicht entsprechende Kosteneinsparungen.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 A eine erste Ausführungsform einer Hochdruckpumpe in einer

Ansicht von unten;

Figur 1 B die erste Ausführungsform der Hochdruckpumpe von Figur 1 A in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figur 2A ein Flanschteil für eine zweite Ausführungsform der

Hochdruckpumpe in einer perspektivischen Darstellung;

Figur 2B die zweite Ausführungsform der Hochdruckpumpe mit

Flanschteilen entsprechend der Figur 2A in einer geschnittenen Seitenansicht; und

Figur 3 eine schematische Draufsicht auf ein Materialband zur

Herstellung von Flanschteilen mit darin angeordneten fertigen Flanschteilen.

Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Die Figuren 1 A und 1 B zeigen eine als Steckpumpe ausgeführte

Hochdruckpumpe 10 für ein Kraftstoffsystem für eine (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine in einer ersten und zweiten Ansicht. Dargestellt ist in Figur 1 A eine "untere" Seite der Hochdruckpumpe 10, welche in einem montierten Zustand der Hochdruckpumpe 10 einer Anbaustruktur 12 (siehe Figur 1 B) der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Die Hochdruckpumpe 10 weist ein Gehäuse 14 und vorliegend zwei gleichartige Flanschteile 16a und 16b auf. Die beiden Flanschteile 16a und 16b bilden zusammen einen starr an dem Gehäuse 14 angeordneten Flansch 16 der Hochdruckpumpe 10. Dazu weist die Hochdruckpumpe 10 einen nutartigen Aufnahmebereich 18 ("Nut") auf (siehe Figur 1 B). In dem nutartigen Aufnahmebereich 18 ist ein jeweiliger radial einwärtiger Bereich der Flanschteile 16a bzw. 16b aufgenommen. Die

Flanschteile 16a und 16b weisen jeweils zwei Aussparungen 20 auf, welche vorliegend als kreisförmige Löcher ausgeführt sind. Die Aussparungen 20 sind derart an den Flanschteilen 16a und 16b angeordnet, dass die Aussparungen 20 der Flanschteile 16a und 16b in deren Einbaulage teilweise von der Nut überdeckt sind. Dabei ist ein Material des Gehäuses 14 in den Aussparungen 20 verstemmt ("Stemmverbindung").

Die Flanschteile 16a und 16b der Figuren 1 A und 1 B sind zueinander gleichartig ausgeführt, und zwar spiegelsymmetrisch zu einer in den Figuren 1 A und 1 B nicht dargestellten vertikalen Mittellinie. Die Flanschteile 16a und 16b sind vorliegend mittels Stanzen und Prägen hergestellt. An in den Figuren 1 A und 1 B linken bzw. rechten Bereichen weisen die Flanschteile 16a und 16b

Randabschnitte 22 auf, welche mittels eines Prägevorgangs von übrigen Bereichen der Flanschteile 16a und 16b abgehoben sind, und somit eine dreidimensionale Geometrie der Flanschteile 16a und 16b ermöglichen.

Insbesondere werden die Flanschteile 16a und 16b durch die Randabschnitte 22 versteift, wodurch sich eine größere Festigkeit ergibt. Vorliegend weist jeder der Flanschteile 16a und 16b ein kreisrundes Befestigungsloch 24 auf. Mittels der Befestigungslöcher 24 können die Flanschteile 16a und 16b, und damit die Hochdruckpumpe 10, an der Anbaustruktur 12 angeschraubt werden. Dazu erforderliche Schrauben sind in der Figur 1 A und der Figur 1 B jedoch nicht mit dargestellt.

Die Figur 1 B zeigt die Anordnung der Hochdruckpumpe 10 nach der Figur 1 A in einer dazu um 90 ° gekippten teilweisen Schnittansicht. Insbesondere sind in der Figur 1 B die Anbaustruktur 12, sowie der nutartige Aufnahmebereich 18 zu erkennen. Der nutartige Aufnahmebereich 18 ist radial umlaufend an einem radial äu ßeren Bereich des Gehäuses 14 angeordnet. Man erkennt, wie der radial einwärtige Bereich der Flanschteile 16a und 16b in dem nutartigen Aufnahmebereich 18 aufgenommen ist. Dadurch, dass

Materialabschnitte des Gehäuses 14, welche den nutartigen Aufnahmebereich 18 in einem Bereich der Aussparungen 20 umschließen, in die Aussparungen 20 verstemmt werden, kann der Flansch 16 bzw. die beiden Flanschteile 16a und

16b mit dem nutartigen Aufnahmebereich 18 bzw. mit dem Gehäuse 14 starr verbunden werden. Es versteht sich, dass die Aussparungen 20, abweichend von dem Beispiel der Figuren 1 A und 1 B, in nahezu beliebiger Anzahl,

Anordnung und Form an den Flanschteilen 16a bzw. 16b angeordnet sein können.

In der Figur 1 B ist das Gehäuse 14 der Hochdruckpumpe 10 nur in einem Bereich der Flanschteile 16a und 16b dargestellt. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform der Hochdruckpumpe 10 nach den Figuren 1 A und 1 B jedoch üblichen Ausführungsformen von Kraftstoff-Hochdruckpumpen, welche als

Kolbenpumpen, insbesondere als Steckpumpen, ausgeführt sind.

Eine Montage der Flanschteile 16a und 16b an dem Gehäuse 14 erfolgt beispielsweise mittels der folgenden Schritte: In einem ersten Schritt werden die beiden Flanschteile 16a und 16b an dem nutartigen Aufnahmebereich 18 in einer definierten Position angelegt. In einem zweiten Schritt wird ein Material des Gehäuses 14 mittels Kreisverstemmungen in die dafür vorgesehenen

Aussparungen 20 verstemmt. Vorzugsweise werden mindestens zwei

Aussparungen 20 je Flanschteil 16a bzw. 16b verwendet, um eine radiale Verschiebung und/oder eine tangentiale Verdrehung der Flanschteile 16a bzw.

16b relativ zu dem Gehäuse 14 zu verhindern. Dabei weisen die Aussparungen 20 nur eine partielle Überdeckung mit dem nutartigen Aufnahmebereich 18 auf. Dadurch kann der nutartige Aufnahmebereich 18 mit einer vergleichsweise geringen radialen Tiefe ausgeführt werden, wodurch eine zur Herstellung des Gehäuses 14 erforderliche spanende Bearbeitung erleichtert wird. Die Figuren

1 A und 1 B beschreiben eine im Wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 14 und den Flanschteilen 16a bzw. 16b.

Die Figuren 2A und 2B zeigen eine zu den Figuren 1 A und 1 B alternative Ausführungsform der Flanschteile 16a und 16b bzw. der Hochdruckpumpe 10. In der Figur 2A ist das Flanschteil 16b in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Flanschteil 16b weist in einem radial einwärtigen Bereich vorliegend drei Abschnitte 26 auf, welche eine größere Materialstärke bzw. eine andersartige Prägung als von ihnen seitlich liegende Bereiche aufweisen. Die beiden

Flanschteile 16a und 16b sind auch in den Figuren 2A und 2B gleichartig ausgeführt.

Mittels der Abschnitte 26 sind die beiden Flanschteile 16a und 16b in dem radial umlaufenden nutartigen Aufnahmebereich 18 eingepresst ("Pressverbindung"). Entsprechend ergeben sich jeweils mindestens drei radial einwärtige Bereiche, mittels welchen die Flanschteile 16a und 16b an dem Gehäuse 14 gehalten sind.

Eine Schweißverbindung zur Befestigung der Flanschteile 16a und 16b an dem Gehäuse 14 ist in den Figuren 2A und 2B und ebenso in den Figuren 1 A und 1 B nicht erforderlich. Es versteht sich, dass die Abschnitte 26, abweichend von dem Beispiel der

Figuren 2A und 2B, in nahezu beliebiger Anzahl, Anordnung und Form an den Flanschteilen 16a bzw. 16b angeordnet sein können. Darüber hinaus ist es denkbar, zu den Abschnitten 26 vergleichbare Elemente in einem Bereich des nutartigen Aufnahmebereichs 18 des Gehäuses 14 statt an den Flanschteilen 16a und 16b anzuordnen. Dies ist in den Figuren 2A und 2B jedoch nicht dargestellt.

Vorliegend ist das Gehäuse 14 der Hochdruckpumpe 10 aus einem

vergleichsweise hochwertigen Edelstahl hergestellt, welcher es ermöglicht, dass die Hochdruckpumpe 10 ohne Korrosion mit einem ethanolhaltigen Kraftstoff betrieben werden kann. Im Unterschied dazu sind die beiden Flanschteile 16a und 16b aus einem unterschiedlichen und vergleichsweise kostengünstigen Edelstahl hergestellt. Alternativ ist es möglich, die Flanschteile 16a und 16b auch aus Aluminium oder aus einer Aluminiumverbindung oder auch aus Stahl herzustellen. Ebenso wie in den Figuren 1 A und 1 B sind auch die Flanschteile

16a und 16b gemäß den Figuren 2A und 2B durch Stanzen und/oder Prägen hergestellt.

Die Montage der Flanschteile 16a und 16b an dem Gehäuse 14 erfolgt für die Ausführungsform der Hochdruckpumpe 10 nach den Figuren 2A und 2B mittels

Einpressen, und zwar insbesondere unter Beteiligung der oben beschriebenen Abschnitte 26. Dazu erforderliche Einpresskräfte sind vergleichsweise gering, weil eine Summe von Kontaktflächen (Presszonen) zwischen den Flanschteilen 16a und 16b bzw. den Abschnitten 26 und dem Gehäuse 14 der

Hochdruckpumpe 10 ebenfalls vergleichsweise klein ist. Zudem sind die Flanschteile 16a und 16b konstruktionsbedingt im Bereich der Abschnitte 26 vergleichsweise elastisch. Durch eine derartige Reduzierung der Einpresskräfte kann eine aufwändige Nachbearbeitung, beispielsweise mittels Schleifen gegebenenfalls entbehrlich sein. Die Figuren 2A und 2B beschreiben eine im Wesentlichen kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 14 und den Flanschteilen 16a bzw. 16b.

Die Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem schematisch dargestellten Materialband 28 zur Herstellung von Flanschteilen 16a und 16b mit darin angeordneten fertig gestanzten und geprägten Flanschteilen 16a bzw. 16b. Aus dem Materialband 28 können Flanschteile 16a und 16b fortlaufend durch Stanzen und Prägen hergestellt werden. Vorliegend sind zwei Flanschteile 16a und 16b vollständig dargestellt.

Man erkennt, dass die Flanschteile 16a und 16b fortlaufend auf dem

Materialband 28 angeordnet sind, wobei die Anordnung besonders optimal ist. Insbesondere können die Randabschnitte 22 eines jeweiligen Flanschteiles 16a bzw. 16b vergleichsweise eng benachbart zu einer halbkreisförmigen

Aussparung 30 eines benachbart auf dem Materialband 28 angeordneten Flanschteiles 16b bzw. 16a angeordnet werden. Dadurch wird ein besonders geringer Materialverschnitt ermöglicht, wodurch Herstellkosten der Flanschteile 16a und 16b bzw. der Hochdruckpumpe 10 gesenkt werden können.