Verfahren zur Bildung eines Kerns, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe bestimmt ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Kerns, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe bestimmt ist.

In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Com- mon-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Eine gattungsgemäße Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluides, insbesondere von Kraftstoff, z. B. Diesel oder Benzin, um- fasst ein Gehäuse, eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken oder Exzenter, wenigstens einen Kolben zum Fördern von Kraftstoff, wenigstens einen Zylinder zur Lagerung des wenigstens einen Kolbens, wobei sich der wenigstens eine Kolben mittelbar auf der Antriebswelle mit dem wenigstens einen Nocken oder Exzenter abstützt, so dass von dem wenigstens einen Kolben eine Translationsbewegung aufgrund einer Rotationsbewegung der Antriebswelle ausführbar ist.

Die DE 10 2006 045 933 A1 zeigt eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoffhochdruckförderung. Die Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle mit Nocken auf. Zylindrische Rollen sind von Rollenschuhen gelagert und liegen auf den Nocken auf. Die Rollenschuhe sind mittels einer Stößelbaugruppe in einer Bohrung eines Teils des Gehäuses gelagert. Die Pumpenelemente sind an der Stößelbaugruppe befestigt. Eine Schraubenfeder drückt die Stößelbaugruppe auf die Nocken. Aus der DE 103 56 262 A1 ist eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdrucker- zeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen bekannt. In einem Pumpengehäuse ist eine Antriebswelle gelagert. Kolben stützen sich an der Antriebswelle ab, so dass durch Drehen der Antriebswelle die Kolben hin und her bewegt werden. Zwischen den Kolben und der Antriebswelle sind Stößel angeordnet.

Der für die Baugruppen erforderliche Hohlraum innerhalb des durch Gießen hergestellten Gehäuses gattungsgemäßer Hochdruckpumpen wird üblicherweise mittels eines Sandkernpakets ausgebildet. Hierzu werden einzelne Sandkerne so auf- bzw. übereinander gelagert und gegebenenfalls miteinander verklebt, dass ein entsprechendes den Hohlraum abbildendes Sandkernpaket entsteht. Die Herstellung eines solchen Sandkernpakets ist nachteilig sehr aufwendig, anfällig für Beschädigungen und damit sehr kostenintensiv.

Zur Herstellung eines Kerns wird bekanntermaßen ein Kernformwerkzeug benötigt. Weitgehend automatisierte auch erfindungsgemäß eingesetzte Kernformmaschinen sind dem Fachmann bekannt. Dabei ist das so genannte Kernschießen die Grundfunktion jeder Anlage zur Kernherstellung. Beim Kernschießen befindet sich der Kernformstoff in einem Vorratszylinder und wird üblicherweise mit Druckluft beaufschlagt und dadurch mit einem Schlag in das Kernformwerkzeug gebracht. Neben der Funktion der Kernformstoffeinbringung wird durch das Schießen auch eine gleichmäßige Verdichtung des Kernform Stoffs erreicht. Die endgültige Festigkeit des Kerns wird nach dem Härten erreicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bildung eines Kerns, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe bestimmt ist, zu verbessern, wobei insbesondere die oben genannten Nachteile vermieden werden sollen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bildung eines Kerns, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe bestimmt ist, erfindungsgemäß unter Verwendung zweier Formhälften gelöst, die im zusammengesetzten Zustand ein Kernformwerkzeug mit einem Formhohlraum ausbilden, in den ein Kernformstoff eingebracht wird, der sich im Formhohlraum zu einem den Hohlraum des herzustellenden Gehäuses nachbildenden Kerns verfestigt, wobei der Kernformstoff über zwei Einschussöffnungen des Kernformwerkzeugs in den Formhohlraum eingebracht wird.

Erfindungsgemäß lässt sich so ein einstückiger Kern herstellen, der für sich zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe geeignet ist. Das aufwendige Erzeugen von Kernpaketen ist mithin nicht mehr erforderlich.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der Kern aus einem Kernformstoff geformt wird, der ein anorganisches Bindemittel umfasst. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Kern geeignet ist, einen komplex ausgebildeten Hohlraum eines Gehäuses einer Hochdruckpumpe abzubilden, der sich durch eine verbesserte Oberfläche auszeichnet. Es sind in der Oberfläche des Hohlraums also vorteilhaft keine bis allenfalls vereinzelnde, vom Kern verursachte Fehler, wie Poren, Lunker oder Blattrippen zu finden. So lassen sich komplexe und gleichzeitig hoch qualitative Gehäuse einer Hochdruckpumpe gießen, wobei gleichzeitig eine Verringerung der kostenintensiven Nach- bzw. Fertigbearbeitung bzw. -behandlung erreicht wird. Letztere bilden üblicherweise die Hauptengpässe in der Gussproduktion. Putz- und Kontrollkosten können mithin eingespart werden. Als vorteilhaft hat sich zudem die Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen. So werden Emissionen bei der späteren Gussteilherstellung vermieden bzw. verringert. Zweckmäßigerweise wird als Kernformstoff Sand bzw. Quarzsand verwendet. Dieser ist nach einem Gießprozess quasi als Prozessrückstand besonders gut dem Recycling zugänglich. Es kann für einige Anwendungsfälle allerdings auch vorteilhaft sein, wenn der Kern ein Salzkern ist, der vorteilhaft wasserlöslich ist. Solche Salzkerne können vorteilhaft aus Natriumchlorid und gegebenenfalls chemischen Zuschlagsstoffen bestehen.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kernformwerkzeug eine horizontale Teilung aufweist. Es kann vorteilhaft sein, wenn bei der Kontur des Kerns zumindest ein Hinterschnitt vorgesehen ist, der vorzugsweise durch zumindest einen Schieber am Kernformwerkzeug erzeugt wird, der vor dem Entformen des Kerns zurückgefahren wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn jede Einschussöffnung den Anfang je eines zylinderförmigen Kanals des Formhohlraums darstellt, wodurch zwei zylinderförmige Teile des Kerns gebildet werden, die in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe je einen Arbeitszylinder abbilden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die zylinderförmigen Kanäle des Formhohlraums und/oder die Einschussöffnungen des Kernformwerkzeugs durch Zusammenbringen der Formhälften ausgebildet werden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die zylinderförmigen Kanäle des Formhohlraums in einem Winkel zueinander angeordnet werden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die zylinderförmigen Kanäle des Formhohlraums in einem Winkel zur Lotrichtung angeordnet werden, wobei die Einschussöffnungen nach oben weisen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die zylinderförmigen Kanäle des Formhohlraums in horizontaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die zylinderförmigen Kanäle des Formhohlraums in eine zentral angeordnete Aufnahme des Formhohlraums übergehen, wobei durch die zentrale Aufnahme ein zentral angeordneter Körper des Sandkerns gebildet wird, der in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe eine zentrale Aufnahme für eine Antriebswelle abbildet.

Es kann vorteilhaft sein, wenn von jedem zylinderförmigen Kanal des Formhohlraums eine henkelartige Nebenleitung in die zentral angeordnete Aufnahme des Formhohlraums übergeht, wodurch ein Nebenleitung des Sandkerns gebildet wird, die in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe eine henkelartige Nebenleitung abbildet.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Nebenleitung eines zylinderförmigen Kanals auf Höhe des anderen in die zentral angeordnete Aufnahme übergehenden zylinderförmigen Kanals in die Aufnahme einmündet.

Die Erfindung betrifft auch ein Kernformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 sowie einen Kern, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bestimmt zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung ergeben. In dieser zeigt

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäß gebildeten Sandkern, Fig. 2 schematisch ein geöffnetes erfindungsgemäße Kernformwerkzeug aus unterer und oberer Formhälfte und

Fig. 3 schematisch eine Schnittansicht durch das geschl

findungsgemäße Kernformwerkzeug.

Werden in den Fig. 1 bis 3 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese gleiche Teile, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht bei jeder Figurenbeschreibung auf ein bereits beschriebenes Bauteil erneut eingegangen wird

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung eines - wie in Fig 1 gezeigt - Kerns 10, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer hier nicht gezeigten Hochdruckpumpe bestimmt ist, erfolgt erfindungsgemäß - wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt - unter Verwendung zweier Formhälften 12, 14, die im zusammengesetzten Zustand ein Kernformwerkzeug 16 mit einem Formhohlraum 18 ausbilden, in den ein hier nicht gezeigter Kernformstoff eingebracht wird, der sich im Formhohlraum 18 zu einem den Hohlraum des herzustellenden Gehäuses nachbildenden Kerns 10 verfestigt, wobei der Kernformstoff über zwei nur zwei Einschussöffnungen 20, 22 des Kernformwerkzeugs 16 in den Formhohlraum 18 eingebracht wird.

Das Kernformwerkzeug 16 weist im seinem zentralen Bereich eine horizontale Teilung 24 auf.

Jede Einschussöffnung 20, 22 stellt den Anfang je eines zylinderförmigen Kanals 26, 28 des Formhohlraums 18 dar, wodurch zwei zylinderförmige Teile 30, 32 des Kerns 10 gebildet werden, die in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe je einen Arbeitszylinder für einen Kolben abbilden. Die zylinderförmigen Kanäle 26, 28 des Formhohlraums 16 und/oder die Einschussöffnungen 20, 22 des Kernformwerkzeugs 16 werden durch Zusammenbringen der Formhälften 12, 14 ausgebildet, wobei die Teilung in diesem Bereich - wie dargestellt - schräg verläuft.

Die zylinderförmigen Kanäle 26, 28 des Formhohlraums 18 sind in einem Winkel α zueinander angeordnet werden. Die zylinderförmigen Kanäle 26, 28 des Formhohlraums 18 sind in einem Winkel α1 , a2 zur Lotrichtung 34 angeordnet, wobei die Einschussöffnungen 20, 22 nach oben.

Zudem sind die zylinderförmigen Kanäle 26, 28 des Formhohlraums 18 - wie aus Fig. 2 und abgeleitet aus Fig. 1 deutlich wird - in horizontaler Richtung beabstandet, insbesondere versetzt zueinander angeordnet.

Die zylinderförmigen Kanäle 26, 28 des Formhohlraums 18 gehen in eine zentral angeordnete Aufnahme 36 des Formhohlraums 18 über, wobei durch die zentrale Aufnahme 36 ein zentral angeordneter Körper 38 des Kerns 10 gebildet wird, der in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe eine zentrale Aufnahme für eine Antriebswelle abbildet.

Von jedem zylinderförmigen Kanal 26, 28 des Formhohlraums 18 geht eine henkelartige Nebenleitung 40, 42 in die zentral angeordnete Aufnahme 36 des Formhohlraums 18 über, wodurch jeweils eine henkelartige Nebenleitung 44, 46 am Kern 10 gebildet wird, die in dem durch Gießen hergestellten Gehäuse der Hochdruckpumpe eine henkelartige Nebenleitung abbildet. Die Nebenleitung 40, 42 eines zylinderförmigen Kanals 26, 28 mündet auf Höhe des anderen in die zentral angeordnete Aufnahme 36 übergehenden zylinderförmigen Kanals 28, 26 in die Aufnahme 36 ein. 

Kern

untere Formhälfte

obere Formhälfte

Kernformwerkzeug

Formhohlraum

Einschussöffnung

Einschussöffnung

horizontale Teilung

zylinderförmiger Kanal zylinderförmiger Kanal zylinderförmiges Teil

zylinderförmiges Teil

Lotrichtung

zentral angeordnete Aufnahme zentral angeordneter Körper henkelartige Nebenleitung henkelartige Nebenleitung henkelartige Nebenleitung (Kern) henkelartige Nebenleitung (Kern)