DE102008043871A1

DE102008043871A1 - Brennstoffpumpe

Info

Publication number: DE102008043871A1
Application number: DE200810043871
Authority: DE
Inventors: Christian Langenbach; Armin Merz; Alexander Fuchs; Christian Lehenauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-05-20
Also published as: WO2010057702A2; WO2010057702A3

Abstract

Eine Brennstoffpumpe (1), die insbesondere als Außenzahnradpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, weist ein Gehäuseteil (7) und in dem Gehäuseteil (7) gelagert, miteinander kämmende Zahnräder (5, 6) auf. Dabei ist das Gehäuseteil (7) aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die auf AlSi12CuNiMg basiert, und einer T6-Wärmebehandlung unterzogen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffpumpe, insbesondere eine Außenzahnradpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 197 36 160 A1 ist eine Pumpenanordnung zur Brennstoffhochdruckversorgung bei Brennstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Pumpenanordnung eignet sich besonders für Common-Rail-Einspritzsysteme. Die bekannte Pumpenanordnung umfasst eine Radialkolbenpumpe mit einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle und eine der Radialkolbenpumpe vorgeschaltete, als Außenzahnradpumpe ausgestaltete Niederdruckpumpe.
Bei der aus der DE 197 36 160 A1 bekannten Pumpenanordnung besteht das Problem, dass es zu einem Verschleiß an der Niederdruckpumpe, insbesondere auf Grund der Radial- und Axiallagerung der Zahnräder, kommt.
Bei einer Außenzahnradpumpe ist es auch aus Kostengründen vorteilhaft, dass eine Radial- und/oder Axiallagerung der Zahnräder konstruktiv durch das Gehäuse gewährleistet ist.
Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung erheblich. Um einen Verschleißschutz in Bezug auf ein Grundmaterial des Gehäuses, das aus EN AC-AlSi12Cu1(Fe) gebildet sein kann, zu gewährleisten, ist eine Verschleißschutzschicht am Gehäuse, insbesondere im Bereich der Radial- und/oder Axiallagerung der Zahnräder, erforderlich. Um die Anforderungen über die Lebensdauer der Außenzahnradpumpe zu erfüllen, ergeben sich hierfür allerdings hohe Kosten.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung der Brennstoffpumpe möglich ist. Speziell kann eine Herstellung vereinfacht und ein Verschleiß verringert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffpumpe möglich.
In vorteilhafter Weise ist das aus der Aluminiumlegierung gebildete Gehäuseteil einer Wärmebehandlung unterzogen, die auf einer T6-Wärmebehandlung basiert. Eine solche Wärmebehandlung umfasst eine Lösungsglühung mit nachfolgendem Abschrecken und eine anschließende Warmauslagerung. Hierdurch wird eine hohe Duktilität erzielt und gegebenenfalls eine Schweißbarkeit ermöglicht. In vorteilhafter Weise kann das Gehäuseteil ferner als Druckgussbauteil oder als Kokillengussbauteil ausgestaltet sein. In vorteilhafter Weise ist das Gehäuseteil zumindest an einer einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Innenfläche unbeschichtet ausgeführt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Zahnräder an der Innenfläche axial gelagert sind. Hierdurch wird eine verschleißfeste Ausgestaltung der Lagerung ermöglicht. Durch den Entfall einer Verschleißschutzschicht kann von vornherein ein Abtragen oder auf andere Weise erfolgendes, gegebenenfalls teilweises Entfernen der Verschleißschutzschicht verhindert werden. Durch die Ausgestaltung des Gehäuseteils auf der auf AlSi12CuNiMg basierenden Aluminiumlegierung kann eine hohe Verschleißfestigkeit erzielt werden, die eine Verschleißfestigkeit einer Verschleißschutzschicht übersteigt. Hierdurch kann die Lebensdauer der Brennstoffpumpe erhöht werden.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das Gehäuseteil zumindest eine zylindrische Lagerfläche aufweist, an der ein Zahnrad radial gelagert ist und dass die Lagerfläche unbeschichtet ist. Hierdurch wird eine hohe Verschleißfestigkeit zur radialen Lagerung des Zahnrads erzielt. Die zylindrische Lagerfläche ist dabei in vorteilhafter Weise an einem Lagerzapfen oder einem Lagerdom ausgebildet. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Lagerzapfen oder der Lagerdom Teil des Gehäuseteils ist. Hierdurch kann die Ausgestaltung weiter vereinfacht werden. Allerdings ist es auch möglich, dass beispielsweise ein Lagerzapfen mit dem Gehäuseteil verschweißt oder auf andere Weise verbunden wird. Hierbei ist der Lagerzapfen entsprechend dem Gehäuseteil aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die auf AlSi12CuNiMg basiert. Somit kann eine zuverlässige, verschleißfeste Lagerung eines oder beider Zahnräder in dem Gehäuseteil erzielt werden.
Vorteilhaft ist es, dass ein weiteres Gehäuseteil vorgesehen ist, mit dem das Gehäuseteil verbunden ist, dass das weitere Gehäuseteil eine Außenfläche aufweist, die einen Pumpenarbeitsraum in dem Gehäuseteil begrenzt, in dem die Zahnräder angeordnet sind, und dass das weitere Gehäuseteil zumindest im Bereich der Außenfläche aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die auf AlSi12CuNiMg basiert. Hierdurch ist auch seitens des weiteren Gehäuseteils eine hohe Verschleißbeständigkeit gewährleistet. Das weitere Gehäuseteil kann beispielsweise Teil eines Gehäuses eines Hochdruckpumpenteils sein. Die Außenfläche des weiteren Gehäuseteils des Hochdruckpumpenteils ist vorzugsweise unbeschichtet ausgeführt. Somit ergibt sich eine hohe Verschleißbeständigkeit, die beispielsweise doppelt so groß wie die Verschleißbeständigkeit eines gewöhnlichen, mit einer Verschleißschutzschicht beschichteten Gehäuseteils aus EN AC-AlSi12Cu1(Fe) ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Brennstoffpumpe entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
2 einen auszugsweisen, schematischen Schnitt durch die in 1 gezeigte Brennstoffpumpe entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Brennstoffpumpe 1 in einer seitlichen Ansicht entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Brennstoffpumpe 1 kann insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz der Brennstoffpumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Brennstoffpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die Brennstoffpumpe 1 dieses Ausführungsbeispiels weist eine Außenzahnradpumpe 2 und ein Hochdruckpumpenteil 3 auf. Dabei liegt in der dargestellten seitlichen Ansicht der Hochdruckpumpenteil 3 hinter der Außenzahnradpumpe 2 und ist teilweise von der Außenzahnradpumpe 2 verdeckt. An dem Hochdruckpumpenteil 3 ist ein Ansaugstutzen 4 vorgesehen, über den Brennstoff aus einem Tank oder dergleichen zugeführt werden kann. Von dem Ansaugstutzen 4 gelangt der Brennstoff durch den Hochdruckpumpenteil 3 zunächst zu der Außenzahnradpumpe 2, die dem Hochdruckpumpenteil 3 vorgeschaltet ist. Die Außenzahnradpumpe 2 hat dabei die Funktion einer Niederdruckpumpe, die einen über den Ansaugstutzen 4 zugeführten Brennstoff zu einer Radialkolbenpumpe oder dergleichen des Hochdruckpumpenteils 3 fördert.
Die Außenzahnradpumpe 2 weist Zahnräder 5, 6 auf, deren Position in der 1 durch unterbrochen dargestellte Linien veranschaulicht ist. Die Zahnräder 5, 6 sind in einem Gehäuseteil 7 angeordnet, das in der Ansicht der 1 die Zahnräder 5, 6 verdeckt. Das Gehäuseteil 7 dient zum Abdecken der Zahnräder 5, 6, zum axialen und radialen Lagern der Zahnräder 5, 6, wie es im weiteren Detail anhand der 2 beschrieben ist, und zum Begrenzen eines Pumpenarbeitsraums 8 (2).
Das Gehäuseteil 7 ist durch Befestigungsmittel 9A, 9B, 9C, 9D mit einem weiteren Gehäuseteil 10 des Hochdruckpumpenteils 3 verbunden.
Die Brennstoffpumpe 1 des Ausführungsbeispiels ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 in weiterem Detail beschrieben.
2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte Brennstoffpumpe 1 entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Das Gehäuseteil 7 ist an eine Außenfläche 11 einer Wand 12 des weiteren Gehäuseteils 10 angefügt und durch das Befestigungsmittel 9 mit der Wand 12 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wand 12 ein Teil des Hochdruckpumpenteils 3. Allerdings kann die Wand 12 auch ein Bestandteil der Außenzahnradpumpe 2 sein.
Durch eine Innenfläche 13 des Gehäuseteils 7 und die Außenfläche 11 des weiteren Gehäuseteils 10 ist der Pumpenarbeitsraum 8 begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum 8 ist innerhalb des Gehäuseteils 7 vorgesehen. In dem Pumpenarbeitsraum 8 sind Zahnräder 5, 6 angeordnet, die miteinander kämmen. Durch die Zahnräder 5, 6 ist die Funktion einer Zahnradpumpe gewährleistet.
Die Wand 12 des weiteren Gehäuseteils 10 weist eine Öffnung 16 auf, durch die sich eine Pumpenwelle 17 erstreckt. Die Position der Pumpenwelle 17 ist auch in der 1 veranschaulicht.
Die Pumpenwelle 17 ist im Bereich der Wand 12 mittels eines Lagers 18 gelagert, wie es in der 2 schematisch veranschaulicht ist.
In dem Pumpenarbeitsraum 8 ist eine Kupplung 19 ausgestaltet, wobei ein Element der Kupplung 19 mit der Pumpenwelle 17 und ein anderes Element der Kupplung 19 mit dem Zahnrad 5 verbunden ist. Über die Kupplung 19 ist eine Wirkverbindung zwischen der Pumpenwelle 17 und dem Zahnrad 5 gebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseteil 7 Lagerzapfen 25, 26 auf. Dabei ist das Gehäuseteil 7 als Druckgussbauteil ausgestaltet. Anstelle der Lagerzapfen 25, 26 können auch Lagerdome vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass die Lagerzapfen 25, 26 zunächst als separate Bauteile hergestellt werden, die mit dem Gehäuseteil 7 verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen.
Der Lagerzapfen 25 weist eine zylindrische Lagerfläche 27 auf. Der Lagerzapfen 26 weist eine zylindrische Lagerfläche 28 auf. Auf der zylindrischen Lagerfläche 27 des Lagerzapfens 25 ist das Zahnrad 5 angeordnet, während das Zahnrad 6 auf der zylindrischen Lagerfläche 28 des Lagerzapfens 26 angeordnet ist. Durch die zylindrischen Lagerflächen 27, 28 der Lagerzapfen 25, 26 ist eine radiale Lagerung der Zahnräder 5, 6 gewährleistet. Ferner ist eine axiale Lagerung der Zahnräder 5, 6 gewährleistet, nämlich einerseits durch die Innenfläche 13 des Gehäuseteils 7 und andererseits durch die Außenfläche 11 des weiteren Gehäuseteils 10.
Das Gehäuseteil 7 ist aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die auf AlSi12CuNiMg basiert. Ferner ist auch das weitere Gehäuseteil 10 aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die auf AlSi12CuNiMg basiert. Außerdem sind die aus den Aluminiumlegierungen gebildeten Gehäuseteile 7, 10 einer T6-Wärmebehandlung unterzogen. Die Wärmebehandlung beinhaltet ein Lösungsglühen mit nachfolgendem Abschrecken und eine anschließende Warmauslagerung. Auf diese Weise sind das Gehäuseteil 7 und das weitere Gehäuseteil 10 aus einem Material gebildet, das eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweist.
Es ist anzumerken, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Lagerzapfen 25, 26 Bestandteil des Gehäuseteils 7 sind, wodurch auch diese aus der auf AlSi12CuNiMG basierenden Aluminiumlegierung gebildet sind. Sofern die Lagerzapfen 25, 26 als separate Bauteile hergestellt und anschließend mit dem Gehäuseteil 7 verbunden werden, werden die zylindrischen Lagerzapfen 25, 26 vorzugsweise auch aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die auf AlSi12CuNiMg basiert, und einer T6-Wärmebehandlung unterzogen.
Auf Grund der hohen Verschleißbeständigkeit der Gehäuseteile 7, 10, insbesondere der Lagerzapfen 25, 26, kann eine Verschleißschutzschicht an der Innenfläche 13 des Gehäuseteils 7 und eine Verschleißschutzschicht an der Außenseite 11 der Wand 12 entfallen. Speziell können Verschleißschutzschichten an den zylindrischen Lagerflächen 27, 28 der Lagerzapfen 25, 26 entfallen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Innenfläche 13 und die Außenfläche 11 sowie auch die zylindrischen Lagerflächen 27, 28 der Lagerzapfen 25, 26 vollständig unbeschichtet ausgeführt. Somit kann ein Verarbeitungsschritt entfallen. Ferner kann durch die hohe Verschleißbeständigkeit die Lebensdauer der Brennstoffpumpe 1 vergrößert werden. Ein Verschleiß an den Gehäuseteilen 7, 9 kann verringert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19736160 A1 [0002, 0003]

Claims

Brennstoffpumpe (1), insbesondere Außenzahnradpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuseteil (7) und in dem Gehäuseteil (7) gelagerten, miteinander kämmenden Zahnrädern (5, 6), wobei das Gehäuseteil (7) zumindest im Wesentlichen aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die auf AlSi12CuNiMg basiert.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Aluminiumlegierung gebildete Gehäuseteil (7) einer Wärmebehandlung unterzogen ist, die auf einer T6-Wärmebehandlung basiert.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) als Druckgussbauteil ausgestaltet. ist.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) als Kokillengussbauteil ausgestaltet ist.
Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) zumindest an einer einen Pumpenarbeitsraum (8) begrenzenden Innenfläche (13) unbeschichtet ist.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (5, 6) an der Innenfläche (13) axial gelagert sind.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) zumindest eine zylindrische Lagerfläche (27) aufweist, an der ein Zahnrad (5) radial gelagert ist, und dass die Lagerfläche (27) unbeschichtet ist.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Lagerfläche (27) an einem Lagerzapfen (25) oder einem Lagerdom ausgebildet ist.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (25) oder der Lagerdom und das Gehäuseteil (7) einstückig ausgestaltet sind.
Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) eine weitere zylindrische Lagerfläche (28) aufweist, an der ein weiteres Zahnrad (6) radial gelagert ist, und dass die weitere Lagerfläche (28) unbeschichtet ist.
Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Gehäuseteil (10) vorgesehen ist, mit dem das Gehäuseteil (7) verbunden ist, dass das weitere Gehäuseteil (10) eine Außenfläche (11) aufweist, die einen Pumpenarbeitsraum in dem Gehäuseteil (7) begrenzt, in dem die Zahnräder (5, 6) angeordnet sind, und dass das weitere Gehäuseteil (10) zumindest im Bereich der Außenfläche (11) aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die auf AlSi12CuNiMg basiert.
Brennstoffpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des weiteren Gehäuseteils (10) unbeschichtet ist.