DE102008000733A1

DE102008000733A1 - Gehäuse für eine Fluidpumpe sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102008000733A1
Application number: DE200810000733
Authority: DE
Inventors: Christian Langenbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Fluidpumpe, insbesondere für eine Zahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff, mit wenigstens einer Lagerbuchse (2) zur Aufnahme eines Zahnrads oder eines Rotors. Erfindungsgemäß ist die Lagerbuchse (2) einstückig mit dem Gehäuse (1) verbunden und besteht aus einem anderen Material als dem Material, aus dem das Gehäuse hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Fluidpumpe, insbesondere für eine Zahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff, mit wenigstens einer Lagerbuchse zur Aufnahme eines Zahnrads oder eines Rotors. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses.
Derartige Fluidpumpen werden im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. In modernen Common-Rail-, UPS- und UIS-Motoren dienen sie beispielsweise dazu, das Einspritzsystem kontinuierlich mit Kraftstoff zu versorgen. Am häufigsten findet hier die Zahnradpumpe als Vorfördersystem ihren Einsatz. Zahnradpumpen bestehen aus einem Gehäuse mit einer Zu- und Ableitung für den Kraftstoff sowie zwei hierin eingesetzten, miteinander kämmenden Zahnrädern, von denen eines angetrieben ist. Zur Lagerung der Zahnräder im Gehäuse werden die Wellen der Zahnräder in Lagerkörper eingesetzt, die einen Bestandteil des Gehäuses oder ein separates Bauteil bilden können. Alternativ oder zusätzlich können auch Lagerbuchsen zur Aufnahme der Zahnradwellen vorgesehen sein. Sämtliche Lagerbauteile sowie die ebenfalls durch Reibung beanspruchten Flächen der beweglichen Bauteile unterliegen dem Verschleiß, der in der Folge zum vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen kann. Um die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern ist es daher ein allgemeines Anliegen, einem vorzeitigen Verschleiß dieser Bauteile entgegen zu wirken.
Aus der DE 18 10 314 A1 ist daher eine Zahnradpumpe oder -motor bekannt, bei der an den besonders beanspruchten Stellen der Lagerkörper, hier der Lagerkörperseitenflächen, zusätzliche Verschleißscheiben eingesetzt sind. Hierzu weisen die Lagerkörperseitenflächen an jeder Lagerbohrung jeweils eine konzentrisch zur Lagerbohrung angeordnete, kreisförmige Ausnehmung auf, in die eine ringförmige Verschleißscheibe mit einem elastischen Dichtring als Zwischenlage eingelegt ist. Beim Einsetzen der Zahnräder wird der Dichtring derart zusammengedrückt, dass die Verschleißscheibe unter Vorspannung im Fußkreisbereich des Zahnrades anliegt und den durch Abrieb bedingten Verschleiß am Zahnrad durch Nachrücken ausgleichen kann. Nachteilig hieran ist jedoch die hohe Anzahl an Lagerbauteilen, die zudem exakt zusammengesetzt werden müssen, damit die gewünschte Wirkung, hier das Nachrücken der Verschleißscheibe, eintritt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse für eine Fluidpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen Verschleißschutz umfasst und dabei einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Das vorgeschlagene Gehäuse weist wenigstens eine Lagerbuchse zur Aufnahme eines Zahnrads oder eines Rotors auf, die erfindungsgemäß einstückig mit dem Gehäuse verbunden ist und aus einem anderen Material besteht, als dem Material, aus dem das Gehäuse hergestellt ist. Auf diese Weise kann bei der Wahl des Materials für das Gehäuse bzw. für die Lagerbuchse den konkreten Anforderungen an das jeweilige Bauteil Rechnung getragen werden (Funktionstrennung). Die Verbindung der Lagerbuchse mit dem Gehäuse zu einem Bauteil erleichtert zudem die Montage der Fluidpumpe.
Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, beispielsweise aus Norm EN AC-48000 oder EN AC-4710. Weiterhin bevorzugt ist das Gehäuse ein Gussbauteil und wird vorzugsweise im Aluminium-Druckgussverfahren hergestellt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Oberfläche des Gehäuses zumindest in einem Teilbereich eine verschleißhemmende Beschichtung auf. Als besonders vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang eine Nickel-Beschichtung oder eine Eloxal-Schicht, wobei unter einer Eloxal-Schicht eine sich im Wege der anodischen Oxidation bildende schützende Oxidschicht verstanden wird. Da entsprechende Oberflächenbehandlungen aufwendig und kostenintensiv sind, sollte die Nachbehandlung auf die Teilbereiche beschränkt werden, die besonders verschleißanfällig sind. Aus fertigungstechnischen Gründen wird jedoch in der Regel das ganze Werkstück der Beschichtung unterzogen.
Da vorliegend das Gehäuse und die der Aufnahme eines Zahnrads dienende Lagerbuchse aus unterschiedlichen Materialen bestehen und folglich getrennt hergestellt werden, kann bereits vor dem Einsetzen der Lagerbuchse in das Gehäuse, um beide zu einem einstückigen Bauteil zu verbinden, die Beschichtung des Gehäuses vorgenommen werden. Je nach Wahl des Werkstoffes für die Lagerbuchse bzw. die Lagerbuchsen, die erfindungsgemäß weitestgehend unabhängig von der Wahl des Werkstoffes für das Gehäuse getroffen werden kann, und in Abhängigkeit von der Anordnung der Lagerbuchsen im Gehäuse kann aber auch auf eine Oberflächenbeschichtung des Gehäuses gänzlich verzichtet werden. Dadurch können die Herstellungskosten verringert werden.
Vorteilhafterweise besteht die Lagerbuchse ebenfalls aus Metall. Als besonderes geeignet hat sich aufgrund guter korrosionschemischer Eigenschaften Messing als Werkstoff erwiesen. Bevorzugt besteht die Lagerbuchse daher aus Messing oder enthält Messing.
Aufgrund der besonderen Eignung des erfindungsgemäßen Gehäuses als Zahnradpumpengehäuse wird weiterhin eine Zahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff mit einem derartigen Gehäuse beansprucht.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses mit einer Lagerbuchse der vorstehend beschriebenen Art. Wesentlich ist dabei, dass das Gehäuse und die Laufbuchse zu einem einstückigen Bauteil verbunden werden. Erfindungsgemäß wird hierzu die Lagerbuchse vor dem Gießen in die Gussform des Gehäuses eingelegt oder nach dem Gießen in das Gussbauteil eingepresst. Besonders bevorzugt wird hier das Einlegen der Lagerbuchse in die Gussform. Denn Spannungen im Werkstück, wie sie beim nachträglichen Einpressen in das Werkstück eingebracht werden, können vermieden werden. Damit sinkt auch die Gefahr, dass sich das Werkstück aufgrund von Spannungen verzieht. Eingegossene Lagerbuchsen dagegen stellen die Maßhaltigkeit des Bauteils sicher.
Darüber hinaus lässt sich die Lagerbuchse beim Einlegen in die Gussform exakter platzieren als beim nachträglichen Einpressen. Die Festlegung der Zahnradposition ist somit genauer. Demzufolge kann auch der Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Zahnrads und der Innenwandfläche des Gehäuses auf ein Minimum reduziert werden. Dank der Maßhaltigkeit des Bauteils besteht zudem weniger die Gefahr, dass Leckagen auftreten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der einzigen Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Gehäuse bzw. ein Gehäuseteil 1 einer Außenzahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff. Außenzahnradpumpen weisen zwei nebeneinander liegende, miteinander kämmende Zahnräder auf (nicht dargestellt). Der Kraftstoff wird dabei in den Räumen zwischen den Zähnen und dem Gehäuse transportiert. Zur Lagerung der Zahnräder weist das dargestellte Gehäuseteil 1 zudem eine erste und eine zweite Lagerbuchse 2 am Boden 3 des Gehäuseteils 1 auf, die jeweils konzentrisch zu den sich überschneidenden, im Wesentlichen zylinderförmigen Kammern 4 des Gehäuseteils 1 angeordnet sind. Die Lagerbuchsen 2 dienen der Aufnahme der Wellen der Zahnräder (nicht dargestellt) und sind einstückig mit dem Gehäuse bzw. dem Gehäuseteil 1 verbunden.
Das Gehäuseteil 1 weist weiterhin eine erste und eine zweite Bohrung 5, 6 für die Zuleitung und die Ableitung des Kraftstoffs auf. Über einen Absatz 7 erfahren die Kammern 4 zumindest im Bereich der Bohrung 5 eine Aufweitung. Die Kammern 4 werden von einer Anlagefläche 8 des Gehäuseteils 1 eingefasst, das weitere Bohrungen 9 zur Befestigung eines Gehäusedeckels (nicht dargestellt) an dem Gehäuseteil 1 aufweist. In der Anlagefläche 8 des Gehäuseteils 1 ist ferner eine umlaufende Nut 10 ausgebildet, die der Aufnahme einer Dichtung dient (nicht dargestellt), um die Dichtheit der Kammern 4 zu gewährleisten.
Bei dem vorliegenden Gehäuseteil 1 handelt es sich um ein Aluminium-Druckgussbauteil. Die Lagerbuchsen 2 dagegen bestehen nicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, sondern aus einem Werkstoff, der wiederum der Funktion der Lagerbuchsen angepasst ist. Auf diese Weise lässt sich eine Funktionstrennung realisieren, das heißt eine auf die jeweilige Funktion des Bauteils abgestimmte Werkstoff- bzw. Materialwahl. Die dargestellten Lagerbuchsen 2 beispielsweise sind aus Messing.
Gleichwohl das Gehäuse 1 und die Lagerbuchsen 2 aus einem unterschiedlichen Material bestehen, sind sie dennoch fest miteinander, das heißt einstückig verbunden. Zur Herstellung eines solchen Gehäuseteils werden die Lagerbuchsen 2 vor dem Gießen in die Gussform des Gehäuseteils eingelegt. Danach wird die Aluminiumschmelze in die Form eingefüllt. Ist das fertige Gussbauteil abgekühlt, bedarf es keiner weiteren Maßnahmen, um Lagerbuchsen 2 und Gehäuseteil 1 fest miteinander zu verbinden.
Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Gehäuse nicht nur einen verbesserten Verschleißschutz aufweist, sondern zudem einfach in der Herstellung und damit kostengünstig ist. Die Verbesserung des Verschleißschutzes resultiert insbesondere aus der Möglichkeit, funktionsgerechte Materialien wählen und in einem einstückigen Bauteil vereinigen zu können.
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 1810314 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN AC-48000 [0007]
- EN AC-4710 [0007]

Claims

Gehäuse für eine Fluidpumpe, insbesondere für eine Zahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff, mit wenigstens einer Lagerbuchse (2) zur Aufnahme eines Zahnrads oder eines Rotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (2) einstückig mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und aus einem anderen Material besteht, als dem Material, aus dem das Gehäuse hergestellt ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, beispielsweise aus Norm EN AC-48000 oder EN AC-4710, besteht.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Gussbauteil ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Gehäuses (1) zumindest in einem Teilbereich eine verschleißhemmende Beschichtung aufweist, vorzugsweise eine Eloxal-Schicht oder eine Nickel-Beschichtung.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (2) aus Messing besteht oder Messing enthält.
Zahnradpumpe zur Förderung von Kraftstoff mit einem Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (2) zur einstückigen Verbindung mit dem Gehäuse (1) vor dem Gießen in die Gussform des Gehäuses eingelegt wird oder nach dem Gießen in das Gussbauteil eingepresst wird.