DE102005007806A1

DE102005007806A1 - Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005007806A1
Application number: DE102005007806A
Authority: DE
Inventors: Heinz Siegel; Siamend Flo; Andreas Utler; Ruthard Bonn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-07-06
Also published as: EP1834090B1; WO2006069913A1; ES2701345T3; EP1834090A1

Abstract

Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (10) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Pumpengehäuse (12) und einen Befestigungsflansch (22). Dieser ist am Pumpengehäuse (12) befestigt und weist mindestens einen Verbindungsbereich (36) auf, an dem in Einbaulage ein Verbindungselement (42) angreift. Über dieses kann die Kolbenpumpe (10) an einem Haltekörper (20) befestigt werden. Es wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsbereich (36) in Einbaulage vom Haltekörper (20) beabstandet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Kolbenpumpe ist aus der DE 103 22 599 A1 in Form einer Einzylinder-Kolbenpumpe bekannt, die mittels eines Befestigungsflansches an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine befestigt werden kann. Der Befestigungsflansch ist an einem Pumpengehäuse der Kolbenpumpe angeschweißt und liegt in Einbaulage vollflächig am Zylinderkopf an.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie über eine lange Zeit sicher beispielsweise an einem Zylinderkopf befestigt werden kann, klein baut, leicht ist, und geringe Herstellkosten hat.

Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in Unteransprüchen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäß vorgesehene Abstand zwischen Verbindungsbereich und Haltekörper ermöglicht die Realisierung einer vergrößerten Verspannungslänge des Verbindungselements. Insbesondere dann, wenn als Verbindungselement eine Schraube beziehungsweise ein Schraubbolzen verwendet wird, wird durch diese Maßnahme verhindert, dass sich das Verbindungselement durch Setzvorgänge lockert. Auf diese Weise kann eine gute Verbindung der Kolbenpumpe mit dem Haltekörper über einen langen Zeitraum gewährleistet werden.

Dabei ist für den Befestigungsflansch eine deutlich verringerte Wandstärke erforderlich, da die für eine sichere Verbindung erforderliche Verspannungslänge nicht über die Materialdicke, sondern durch einen Abstand zwischen Verbindungsbereicht und Haltekörper realisiert wird. Darüber hinaus werden die Herstellkosten gesenkt, da durch die Vermeidung eines flächig anliegenden Befestigungsflansches am Haltekörper die ansonsten sehr hohen Anforderungen an die Ebenheit einer entsprechenden Kontaktfläche reduziert werden.

Ist der Verbindungsbereich als Ausbuchtung ausgebildet, wird bereits durch die Formgebung eine erhöhte Steifigkeit im Verbindungsbereich erzielt. Vor der Montage in unterschiedlichen Ebenen liegende Kontaktflächen führen bei der Montage zu einer Verspannung des Befestigungsflansches, indem dieser sich an den Haltekörper zumindest bereichsweise anlegt und dabei verformt. Dies führt zu einer zusätzlichen Spannkraft am Verbindungselement. Die in verschiedenen Ebenen angeordneten Kontaktflächen formen sich darüber hinaus in den Haltekörper geringfügig ein, was zu einer erhöhten Reibung zwischen dem Befestigungsflansch der Kolbenpumpe und dem Haltekörper führt. Hierdurch wird verhindert, dass sich die Kolbenpumpe durch Querbeschleunigungen bewegt und hierdurch die Verbindung des Verbindungselements gelockert wird. Da durch die erhöhte Reibung eine geringere Vorspannkraft am Verbindungselement erforderlich ist, können, beispielsweise bei Verwendung von Schrauben als Verbindungselemente, handelsübliche Schrauben beispielsweise der Festigkeitsklasse 8.8 verwendet werden, die preiswert bezogen werden können. Erfindungsgemäß vorgesehene Verkrallkanten können die Reibung zwischen Befestigungsflansch und Haltekörper nochmals erhöhen, was ebenfalls die Festigkeitsanforderungen an das Verbindungselement reduziert.

Eine durchgeschweißte Schweißnaht sorgt vor allem in Verbindung mit Laserschweißtechnik für eine gute Schweißverbindung zwischen Befestigungsflansch und Pumpengehäuse, die eine hohe dynamische Festigkeit aufweist. Um einerseits mit einer vergleichsweise geringen Schweißleistung die Schweißnaht herstellen zu können, was die Herstellkosten senkt, und gleichzeitig eine ausreichende Wandstärke des Befestigungsflansches insgesamt sicherzustellen, kann der Flansch im Bereich der Schweißnaht beispielsweise durch Prägen in der Wandstärke auf Schweißnahttiefe reduziert werden. Die Grundsteifigkeit des Befestigungsflansches bleibt dennoch erhalten.

Zeichnung
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Kolbenpumpe mit einem Befestigungsflansch;
2 einen Schnitt durch den Befestigungsflansch und ein Pumpengehäuse der Kolbenpumpe von 1;
3 eine Ansicht von unten auf den Befestigungsflansch von 1;
4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV von 3;
5 ein Detail V von 4;
6 eine Darstellung ähnlich 5 einer alternativen Ausführungsform;
7 eine Darstellung ähnlich 5 einer nochmals alternativen Ausführungsform;
8 ein Detail VIII aus 7; und
9 eine Darstellung ähnlich 3 einer alternativen Ausführungsform eines Befestigungsflansches.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Kolbenpumpe trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie wird als Hochdruck-Kraftstoffpumpe bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei die letztgenannten in der Figur nicht gezeigt sind.
Die Kolbenpumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 12 auf, welches in einem in 1 unteren Bereich 14 eine kreisförmige Außenkontur aufweist. In diesem unteren Bereich 14 ist auch ein Zentrierabschnitt 16 ausgebildet, der in eine Aufnahmeöffnung 18 (vergleiche 2) eines Haltekörpers, der vorliegend als nur schematisch dargestellter Zylinderkopf 20 ausgebildet ist, eingeführt werden kann.
In dem kreisrunden Bereich 14 des Pumpengehäuses 12 ist an dieses ein Befestigungsflansch 22 angeschweißt. Dieser weist einen Zentralabschnitt 24 (vergleiche 3 und 4) auf, in dem eine kreisrunde Öffnung 26 vorhanden ist, deren Randbereich als Schweißabschnitt 28 ausgebildet ist, der in 30 (2) mit dem Pumpengehäuse 12 verschweißt ist. Die Schweißnaht 30 ist dabei durchgeschweißt. Die Herstellung einer solchen Schweißnaht 30 wird durch eine unmittelbar oberhalb der Schweißnaht 30 am Pumpengehäuse 12 vorhandene umlaufende Ausnehmung 32, die beispielsweise durch einen Einstich hergestellt werden kann, erleichtert.
Der Befestigungsflansch 22 ist als Blechformteil aus Edelstahl durch Stanzen und Kaltumformung hergestellt. Er weist dabei fast überall eine im Wesentlichen gleiche Materialstärke beziehungsweise Blechdicke auf. Nur im Schweißabschnitt 28 ist die Dicke des Befestigungsflansches 22 deutlich reduziert.
An den Zentralabschnitt 24 des Befestigungsflansches 22 sind zwei entgegengesetzt angeordnete und radial abragende Flügelabschnitte 34a und 34b angeformt, die zueinander identisch ausgebildet sind. Nachfolgend wird daher der Einfachheit halber nur der in den 2 bis 4 linke Flügelabschnitt 34a im Detail beschrieben werden.
Wie aus den 2 bis 5 ersichtlich ist, ist in den Flügelabschnitt 34a eine in der Draufsicht kreisförmige Kontur aufweisende Ausbuchtung 36 eingeprägt. In dieser ist konzentrisch zur Außenkontur eine Durchgangsöffnung 37 vorhanden. An der Oberseite der Ausbuchtung 36 stützt sich über einen angeformten Bund 38 (oder wahlweise unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe) ein Schraubenkopf 40 einer handelsüblichen Schraube 42 (beispielsweise einer M6-Schraube der Festigkeitsklasse 8.8) ab. Ein Gewindeabschnitt 44 der Schraube 42 ist durch die Durchgangsöffnung 37 hindurchgeführt und im Zylinderkopf 20 verschraubt. Da sich die Schraube 42, die ein Verbindungselement zum Zylinderkopf 20 hin bildet, an der Ausbuchtung 36 abstützt bzw. an dieser angreift, wird die Ausbuchtung 36 auch als Verbindungsbereich bezeichnet. Durch die Ausgestaltung des Verbindungsbereiches als Ausbuchtung 36 weist dieser in der in 2 dargestellten Einbaulage gegenüber dem Zylinderkopf 20 einen Abstand D auf.
Die außerhalb der Ausbuchtung 36 liegenden Bereiche des Befestigungsflansches 22 können, mit Ausnahme des Schweißabschnitts 28, als Kontaktbereich 46 bezeichnet werden, da diese in Einbaulage wenigstens abschnittsweise am Zylinderkopf 20 anliegen, diesen also kontaktieren. Wie insbesondere aus den 3 und 5 ersichtlich ist, weist der Kontaktbereich 46 insgesamt zwei gepunktet ausgefüllt dargestellte Kontaktflächen 48 und 50 sowie eine Basisfläche 52 auf, die auf der in Einbaulage zum Zylinderkopf 20 weisenden Seite des Kontaktbereichs 46 des Befestigungsflansches 20 vorhanden sind.
Die erste Kontaktfläche 48 erstreckt sich konzentrisch um die Öffnung 26 im Zentralabschnitt 24 des Befestigungsflansches 22, zum Pumpengehäuse 12 unmittelbar benachbart. Insoweit ist bei diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein Bereich der ersten Kontaktfläche 48 zwischen der einen Verbindungsbereich bildenden Ausbuchtung 36 und dem Pumpengehäuse 12 angeordnet. Die zweite Kontaktfläche 50 befindet sich am äußeren Rand des Flügelabschnitts 34a, also vom Pumpengehäuse 12 aus gesehen hinter der Ausbuchtung 36, und sie hat in der Draufsicht die Kontur in etwa eines halben Kreisrings. Die Basisfläche 52 liegt in dem außerhalb der ersten beiden Kontaktflächen 48 und 50 und außerhalb der Ausbuchtung 36 und des Schweißabschnitts 28 liegenden Bereich des Befestigungsflansches 22.
Wie besonders gut aus 5 hervorgeht, liegen die Kontaktflächen 48 und 50 und die Basisfläche 52 in Richtung einer Längsachse 54 gesehen vor der Montage des Befestigungsflansches 22 am Zylinderkopf 20, also vor dem Festziehen der Schraube(n) 42, in unterschiedlichen Ebenen. Eine Bezugsebene 56 wird durch die Basisfläche 52 definiert. Eine Ebene 58, in der die erste Kontaktfläche 48 liegt, hat von der Bezugsebene 56 zum Zylinderkopf 20 hin gesehen einen größeren Abschnitt D₄₈ als eine Ebene 60, in der die Kontaktfläche 50 liegt und die von der Bezugsebene 56 nur einen Abstand D₅₀ aufweist.
Mit diesen unterschiedlichen Ebenen 56, 58 und 60, in denen die Kontaktflächen 48 und 50 und die Basisfläche 52 liegen, hat es folgendes auf sich: Wird die Schraube 42 festgedreht, verformt sich der Befestigungsflansch 22 (dies ist in der Zeichnung nicht dargestellt), so dass neben der ersten Kontaktfläche 48 auch die zweite Kontaktfläche 50 in Anlage an den Zylinderkopf 20 kommt. An den Kontaktflächen 48 und 50 ergibt sich so eine erhöhte Flächenpressung, die bei entsprechender Spannkraft durch die Schraube 42 sogar dazu führen kann, dass sich die erste Kontaktfläche 48 und die zweite Kontaktfläche 50 zumindest bereichsweise geringfügig in den Zylinderkopf 20 einformen bzw. eingraben. Hierdurch wird im Betrieb der Kolbenpumpe 10 und der Brennkraftmaschine ein Verschieben des Befestigungsflansches 22 in einer Richtung quer zur Längsachse 54 wirkungsvoll unterbunden.
Besonders hoch ist die Flächenpressung dabei in dem unmittelbar benachbart zur Ausbuchtung 36 liegenden Bereich der ersten Kontaktfläche 48, da dieser beim Verschrauben zuerst am Zylinderkopf 20 zum Anliegen kommt. Wie man aus 5 ferner erkennt, ist der Schweißabschnitt 28 gegenüber der zu ihm unmittelbar benachbarten ersten Kontaktfläche 48 vom Zylinderkopf 20 aus gesehen etwas zurückgesetzt. Hierdurch wird beim Herstellen der Schweißnaht 30 eine Beschädigung der ersten Kontaktfläche 48 verhindert.
In 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Befestigungsflansches 22 dargestellt. Dabei tragen hier und in nachfolgenden Ausführungsbeispielen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu zuvor beschriebenen Elementen und Bereichen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Der in 6 gezeigte Befestigungsflansch 22 weist am radial abragenden Rand der Flügelabschnitte (in 6 ist wieder nur der Flügelabschnitt 34a gezeigt) im Bereich der zweiten Kontaktfläche 50 eine scharfe und in Einbaulage in Richtung Zylinderkopf 20 vorstehende Kante auf, welche ein Verkrallkante 62 bildet. Hierdurch wird in Einbaulage und nach der Montage der Kolbenpumpe 10 am Zylinderkopf 20 der Reibschluss zwischen dem Befestigungsflansch 22 und dem Zylinderkopf 20 nochmals erhöht und ein Verschieben quer zur Längsachse 54 nochmals besser verhindert.
Wie aus 7 hervorgeht, können entsprechende Verkrallkanten 62 auch in der zweiten Kontaktfläche 50 durch kegelförmige Einprägungen 64 hergestellt werden. Durch eine entsprechende Anordnung dieser kegelförmigen Einprägungen 64 kann eine waffeleisenförmige Ausgestaltung der zweiten Kontaktfläche 50 erzeugt werden.
Eine nochmals andere Ausgestaltung des Befestigungsflansches ergibt sich aus 9: Danach kann die Kontaktfläche 48 im Bereich der Ausbuchtung 36 durch einen Abschnitt 66 unterbrochen sein, der gegenüber der ersten Ebene 58 zurückgesetzt ist, beispielsweise in der Bezugsebene 56 oder in der zweiten Ebene 60 liegt. Hierdurch werden zwei voneinander getrennte Abschnitte 48a und 48b der ersten Kontaktfläche 48 gebildet. Der Abschnitt 66 erstreckt sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Winkelbereich von 20° zu beiden Seiten einer Mittelachse 68 der Flügelabschnitte 34a und 34b (die Mittelachse 68 erstreckt sich durch die Mitten der beiden Ausbuchtungen 36 bzw. der Schraube(n) 42 hindurch). Denkbar ist aber auch eine Erstreckung von 10° zu beiden Seiten dieser Mittelachse 68 bis hin zu 45° zu beiden Seiten der Mittelachse 68.
Bei einem solchermaßen ausgestalteten Befestigungsflansch 22 zeigt dieser nach der Montage eine besonders hohe Stabilität gegen Kippen um die Achse 68. Dies rührt daher, dass bei der Montage eine erhöhte Verspannungskraft in die mittleren Bereiche der beiden Abschnitt 48a und 48b der ersten Kontaktfläche 48 geleitet wird.

Claims

Kolbenpumpe (10), insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Pumpengehäuse (12) und mit einem Befestigungsflansch (22), der am Pumpengehäuse (12) befestigt ist und der mindestens einen Verbindungsbereich (36) aufweist, an dem in Einbaulage ein Verbindungselement (42) angreift, über welches die Kolbenpumpe (10) an einem Haltekörper (20) befestigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (36) in Einbaulage vom Haltekörper (20) beabstandet ist.
Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich als Ausbuchtung (36) in oder an einem Kontaktbereich (46) ausgebildet, insbesondere eingeprägt ist, der in Einbaulage wenigstens abschnittsweise an dem Haltekörper (20) anliegt.
Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktbereich (46) mindestens zwei zum Haltekörper (20) hin weisende Kontaktflächen (48, 50) aufweist, die nach der Montage an dem Haltekörper (20) wenigstens abschnittsweise an diesem anliegen und die mindestens vor der Montage in Ebenen (58, 60) liegen, die von einer gemeinsamen Bezugsebene (56) unterschiedliche Abstände (D₄₈, D₅₀) haben, derart, dass der Befestigungsflansch (22) bei der Montage am Haltekörper (20) verspannt wird und/oder sich in den Haltekörper (20) eingräbt.
Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (46) eine zum Pumpengehäuse (12) benachbarte und vorzugsweise zu diesem konzentrische erste Kontaktfläche (48), eine vom Pumpengehäuse (12) aus gesehen hinter dem Verbindungsbereich (36) angeordnete zweite Kontaktfläche (50), und eine Basisfläche (52) umfasst, wobei die Basisfläche (52) in der Bezugsebene (56) liegt und vor der Montage die Ebene (58) der ersten Kontaktfläche (48) zum Haltekörper (20) hin gesehen von der Bezugsebene (56) einen größeren Abstand (D₄₈) aufweist als die Ebene (60) der zweiten Kontaktfläche (50).
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (48) in der Nähe des Verbindungsbereichs (36) durch einen Abschnitt (66) unterbrochen ist, der in einer gegenüber der Ebene (58) der ersten Kontaktfläche (48) zurückversetzten Ebene (56) liegt, und dass sich der Abschnitt (66) vorzugsweise über einen Winkelbereich von ungefähr 20° bis ungefähr 90° erstreckt.
Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Kontaktfläche (50) mindestens eine Verkrallkante (62), insbesondere eine Mehrzahl von sich kreuzenden oder waffeleisenförmigen Verkrallkanten (62), vorhanden ist.
Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verkrallkante (62) durch eine in Einbaulage zum Haltekörper (20) hin vorstehende, insbesondere eingeprägte Kante an einem Rand des Befestigungsflansches (22) gebildet wird.
Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (22) zum Pumpengehäuse (12) hin einen insbesondere durch Prägen hergestellten Schweißabschnitt (28) aufweist, der eine geringere Dicke aufweist als der restliche Befestigungsflansch (22), und dass eine Schweißnaht (30) zwischen Schweißabschnitt (28) und Pumpengehäuse (12) durchgeschweißt ist.
Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißabschnitt (28) gegenüber einer benachbarten und zum Haltekörper (20) hin weisenden Kontaktfläche (48) zurückgesetzt ist.
Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (22) aus einem Metallblech, vorzugsweise einem Edelstahlblech, durch Stanzen und Kaltumformung, insbesondere Prägen, hergestellt ist.
Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (22) außen um das Pumpengehäuse (12) herum angeordnet ist und mindestens zwei abragende Flügelabschnitte (34a, 34b) aufweist, in denen jeweils ein Verbindungsbereich (36) vorhanden ist.