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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial-
oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet
der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von
luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus
der
DE 10 2005
046 670 A1 ist eine Hochdruckpumpe für eine Brennstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist
ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, in dem wenigstens ein
Pumpenelement angeordnet ist. Das Pumpenelement umfasst einen durch
eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben,
der in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses
verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum
begrenzt. Der Pumpenkolben stützt sich zumindest mittelbar über
einen hohlzylinderförmigen Stößel an
der Antriebswelle ab, wobei der Stößel in einer
Bohrung eines Teil des Pumpengehäuses in Richtung der Längsachse
des Pumpenkolbens verschiebbar geführt ist. Die Antriebswelle
ist über Lager in dem Pumpengehäuse gelagert.
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Die
aus der
DE 10
2005 046 670 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil,
dass die Ausgestaltung der Lager aufwändig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine zuverlässige
Lagerung der Antriebswelle geschaffen ist, die kostengünstig
hergestellt werden kann. Speziell besteht der Vorteil, dass das
in das Gehäuseteil eingespritzte Gleitlager bereits im Spritzarbeitsgang
mit einer hohen Genauigkeit ausgestaltet werden kann, wodurch insbesondere
ein gewünschter Lagerdurchmesser und ein genauer Rundlauf
erzielt werden können.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
Hochdruckpumpe möglich.
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Die
Hochdruckpumpe kann insbesondere als nockengetriebene Radialkolbenpumpe
mit einer oder mehreren Pumpenbaugruppen ausgestaltet sein. Hierbei
können ein oder mehrere Zylinderköpfe vorgesehen
sein. Bei solch einer Hochdruckpumpe ist für ein Rollen-Triebwerk
eine sehr gute Positionierung eines Nockens der Antriebswelle zu
einem Stößelkörper, der eine Laufrolle
aufnimmt, erforderlich. Hierfür ist eine sehr genaue Lagerung
der Antriebswelle, insbesondere der Nockenwelle, erforderlich. Dabei
ist es denkbar, dass ein ausgespindeltes Lager zum Einsatz kommt,
das beispielsweise aus einer Legierung von Blei und Bronze ausgebildet
ist. Bei solchen metallischen Lagerwerkstoffen kann das Lagermaterial
auf einer Metallbuchse sitzen, die in das Gehäuseteil eingepresst
und anschließend ausgespindelt wird. Hierbei ergibt sich
allerdings der Nachteil, dass eine zusätzliche Lagerbuchse
mit einer Metallbuchse erforderlich ist, so dass die Herstellung
aufwändig ist und Zusatzkosten entstehen. Außerdem ist
für die Fügestelle der Lagerbuchse zum Gehäuseteil über
die Lebensdauer ein Festsitz zu gewährleisten. Ferner ist
es möglich, dass das Lagermaterial durch eine aufgerauhte
Buchsenoberfläche bleibend verbunden wird. Dadurch ist
allerdings die maximale Dicke der Lagerschicht begrenzt, wodurch
für den Folgearbeitsgang des Ausspindelns gegebenenfalls zu
wenig Aufmass verbleibt.
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Vorteilhaft
ist es deshalb, dass das Material für das Lager, das heißt
das Lagermaterial, mittels eines Spritzgussarbeitsganges direkt
in das Gehäuseteil eingespritzt wird.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Gehäuseteil eine Bohrung aufweist und
dass das Gleitlager in die Bohrung des Gehäuseteils eingespritzt
ist. Hierbei kann durch den Spritzarbeitsgang eine sehr hohe Genauigkeit,
insbesondere bezüglich eines Durchmessers und eines Rundlaufs,
erzielt werden. Vorteilhaft ist es auch, dass das Gleitlager ohne
eine Nachbearbeitung ausgestaltet ist, bei der ein separates Ausspindeln
des Gleitlagers erfolgt. Durch die Gewährleistung einer
hohen Genauigkeit beim Spritzarbeitsgang ist es möglich,
das separate Einspindeln einzusparen, so dass sich die Herstellung
vereinfacht.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass das Gleitlager zumindest im Wesentlichen aus einem
Thermoplast gebildet ist und/oder dass das Gleitlager zumindest im
Wesentlichen aus einem Polyether-Etherketon (PEEK) gebildet ist.
Dies ermöglicht eine vorteilhafte Verarbeitung und die
Erzielung einer hohen Genauigkeit beim Spritzgießen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Gleitlager und dem Gehäuse
ein Formschluss gebildet ist. Speziell kann ein Formschluss in axialer
Richtung, das heißt entlang einer Drehachse der Antriebswelle,
erzielt werden. Hierdurch ist eine zuverlässige Verbindung
des Gleitlagers mit dem Gehäuseteil über die Lebensdauer
der Hochdruckpumpe möglich. Dabei kann auch die Haftung
bei Temperaturgang oder bei einem Schrumpfen des Materials des Gleitlagers
verbessert werden.
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Speziell
ist es hierbei vorteilhaft, dass das Gehäuseteil zumindest
eine Vertiefung aufweist, in die sich ein Werkstoff des Gleitlagers
zum formschlüssigen Verbinden des Gehäuseteils
mit dem Gleitlager zumindest teilweise erstreckt. Vorzugsweise füllt
der Werkstoff des Gleitlagers die Vertiefung vollständig
aus. Hierbei ist es auch vorteilhaft, dass die Vertiefung bezüglich
der Drehachse der Antriebswelle als zumindest abschnittsweise umlaufende Vertiefung
ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine zuverlässige Positionierung
des Gleitlagers bezüglich des Gehäuseteils gewährleistet.
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Vorteilhaft
ist es ferner, dass das Gehäuseteil zumindest einen Hinterstich
aufweist, in den sich ein Werkstoff des Gleitlagers zum formschlüssigen
Verbinden des Gehäuseteils mit dem Gleitlager zumindest
teilweise erstreckt. Speziell ist es vorteilhaft, dass das Gehäuseteil
zumindest einen weiteren Hinterstich aufweist, in dem sich der Werkstoff
des Gleitlagers zum formschlüssigen Verbinden des Gehäuseteils
mit dem Gleitlager zumindest teilweise erstreckt, und dass der Hinterstich
und der weitere Hinterstich bezüglich der Drehachse der
Antriebswelle axial entgegengesetzt zueinander orientiert sind. Durch
einen Hinterstich kann eine Verklammerung des Werkstoffs des Gleitlagers
in dem Gehäuseteil erzielt werden. Dies ist besonders bei
einer Ausgestaltung mit entgegengesetzten zueinander orientierten
Hinterstichen der Fall.
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In
vorteilhafter Weise sind zwei Gleitlager vorgesehen, die zum Lagern
der Antriebswelle in dem Gehäuse dienen, wobei die beiden
Gleitlager in das Gehäuseteil beziehungsweise in Gehäuseteile eingespritzt
sind. Beispielsweise kann ein Gleitlager in ein Gehäuseteil
eingespritzt sein, das ein Flansch ist, und das andere Gleitlager
kann in ein Gehäuseteil eingespritzt sein, das ein Grundkörper
der Hochdruckpumpe ist, an dem der Flansch befestigt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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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:
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1 eine
Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine
auszugsweise Darstellung des in 1 gezeigten,
mit II bezeichneten Ausschnitts der Hochdruckpumpe entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel und
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3 den
in 2 dargestellten Ausschnitt entsprechend einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als Radial- oder
Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden,
selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Speziell eignet sich
die Hochdruckpumpe 1 für eine Brennstoffeinspritzanlage
mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter
hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet
sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 2 aus
den Gehäuseteilen 3, 4, 5, wobei
das Gehäuseteil 3 einen Grundkörper,
das Gehäuseteil 4 einen Zylinderkopf und das Gehäuseteil 5 einen
an dem Grundkörper 3 befestigten Flansch darstellt.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 6 auf,
die an einem Lager 7 in dem Gehäuseteil 5 und
an einem weiteren Lager 8 in dem Gehäuseteil 3 gelagert
ist. Die Lager 7, 8 sind dabei als Gleitlager 7, 8 ausgestaltet.
Zwischen dem Gleitlager 7 und dem Gleitlager 8 weist
die Antriebswelle 6 einen Nocken 9 auf. Hierbei
kann auch ein Mehrfachnocken, ein exzentrischer Abschnitt der Antriebswelle 6 oder dergleichen
an der Antriebswelle 6 vorgesehen sein.
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Das
Gehäuseteil 3 der Hochdruckpumpe 1 weist
eine Führungsbohrung 12 auf, in der eine Pumpenbaugruppe 13 angeordnet
ist. Der Nocken 9 der Antriebswelle 6 ist der
Pumpenbaugruppe 13 zugeordnet und dient zum Antreiben der
Pumpenbaugruppe 13. Dadurch ist die Pumpenbaugruppe 13 über
die Antriebswelle 6 antreibbar. Je nach Ausgestaltung der
Hochdruckpumpe 1 können auch mehrere Pumpenbaugruppen
vorgesehen sein, die entsprechend der Pumpenbaugruppe 13 ausgestaltet sind.
Solche Pumpenbaugruppen können entsprechend der Pumpenbaugruppe 13 dem
Nocken 9 zugeordnet sein und/oder einem oder mehreren weiteren,
dem Nocken 9 entsprechenden Nocken zugeordnet sein. Je
nach Ausgestaltung kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe
verwirklicht werden.
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Das
als Zylinderkopf ausgestaltete Gehäuseteil 4 weist
einen Ansatz 14 auf, der sich in die Führungsbohrung 12 erstreckt.
Der Ansatz 14 weist eine Zylinderbohrung 15 auf,
in der ein Pumpenkolben 16 in Richtung einer Achse 17 der
Pumpenbaugruppe 13 verschiebbar geführt ist, wie
es durch den Doppelpfeil 18 veranschaulicht ist. Der Pumpenkolben 16 begrenzt
einen Pumpenarbeitsraum 19 in der Zylinderbohrung 15.
Ferner ist ein Einlassventil 20 vorgesehen, über
das Brennstoff aus einer Brennstoffleitung 21 während
eines Saughubs des Pumpenkolbens 16 in den Pumpenarbeitsraum 19 führbar
ist. Außerdem ist ein Auslassventil 22 vorgesehen, über das
unter hohem Druck stehender Brennstoff bei einem Förderhub
aus dem Pumpenarbeitsraum 19 über eine Brennstoffleitung 23 zu
einer Brennstoffverteilerleiste oder dergleichen führbar
ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Pumpenbaugruppe 13 außerdem
eine Rolle 25 auf, die in einem Rollenschuh 26 gelagert
ist. Ferner ist ein hohlzylinderförmiger Stößel 27 vorgesehen,
in den der Rollenschuh 26 eingesetzt ist. Der Stößelkörper 27 ist
mit einem scheibenförmigen Mitnahmeelement 28 verbunden,
das den Pumpenkolben 16 oberhalb eines Bundes 29 des
Pumpenkolbens 16 umgreift. Dadurch ist der Pumpenkolben 16 in
Anlage mit dem Rollenschuh 26 gehalten. Ferner ist eine Stößelfeder 30 vorgesehen,
die den Stößelkörper 27 und
damit auch den Pumpenkolben 16 in Richtung auf den Nocken 9 mit
einer Federkraft beaufschlagt. Dadurch liegen der Kolben 16 mit
seinem Bund 29, der Rollenschuh 26, die Rolle 25 und
eine Lauffläche des Nockens jeweils aneinander an, wobei
diese gegenseitige Anlage auch bei hohen Drehzahlen der Hochdruckpumpe 1 gewährleistet
ist.
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Im
Betrieb der Hochdruckpumpe 1 rotiert die Antriebswelle 6 um
ihre Drehachse 31. Hierbei läuft die Rolle 25 an
dem Nocken 9 entlang, so dass es entsprechend der Ausgestaltung
des Nockens 9 zu einer Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 16 kommt,
wie es durch den Doppelpfeil 18 veranschaulicht ist. Um
auch bei hohen Drehzahlen eine hohe Leistungsfähigkeit
zu erzielen, ist eine sehr gute Positionierung des Nockens 9 zum
Stößelkörper 27, in den der
Rollenschuh 26 mit der Rolle 25 eingesetzt ist,
erforderlich. Speziell ist ein Rundlauf der Antriebswelle 6 mit
hoher Güte erforderlich.
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Um
eine sehr gute Lagerung der Antriebswelle 6 zu erzielen,
sind die Gleitlager 7, 8 in die Gehäuseteile 3, 5 eingespritzt.
Hierbei wird der Werkstoff für das Gleitlager 7 direkt
in eine Bohrung 32 des Gehäuseteils 5 eingespritzt.
Die Bohrung 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel
eine Flanschbohrung 32. Entsprechend wird der Werkstoff
für das Gleitlager 8 direkt in eine Bohrung 33 des
Gehäuseteils 3 eingespritzt. Die Bohrung 33 ist
in diesem Ausführungsbeispiel eine Gehäusebohrung 33.
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Das
Gleitlager 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel
aus einem hülsenförmigen Grundkörper 34 gebildet.
Entsprechend ist das Gleitlager 8 aus einem hülsenförmigen
Grundkörper 35 gebildet. Die Grundkörper 34, 35 sind
vorzugsweise aus Polyether-Etherketon (PEEK) gebildet, wobei Polyether-Etherketon
als Grundwerkstoff zusammen mit Zusatzstoffen für das Material
der Gleitlager 7, 8 zum Einsatz kommen kann. Die
Grundkörper 34, 35 sind jeweils mittels
eines Spritzgussarbeitsgangs ausbildbar. Eine Nachbearbeitung kann
hierbei entfallen. Speziell können die Gleitlager 7, 8 ohne
eine Nachbearbeitung ausgestaltet werden, bei der ein separates
Ausspindeln erfolgt. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung
der Gleitlager 7, 8. Durch das Einspritzen kann
dabei eine zuverlässige Befestigung der Grundkörper 34, 35 an
den Gehäuseteilen 3, 5 erfolgen.
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2 zeigt
eine auszugsweise Darstellung des in 1 mit II bezeichneten
Ausschnitts der Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Hierbei ist die Antriebswelle 6 nicht dargestellt. In diesem
Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseteil 5 Vertiefungen 36, 37, 38 auf. Die
Vertiefungen 36, 37, 38 sind dabei bezüglich
der Drehachse 31 der Antriebswelle 6 als umlaufende Vertiefungen 36, 37, 38 ausgestaltet.
Die Vertiefungen 36, 37, 38 können
insbesondere als Ringnuten ausgestaltet sein. Die Vertiefungen 36, 37, 38 sind
in einem Bereich des Gehäuseteils 5 vorgesehen,
in den der Werkstoff für das Gleitlager 7 eingespritzt wird.
Beim Einspritzen des Werkstoffs für das Gleitlager 7 in
die Bohrung 32 werden die Vertiefungen 36, 37, 38 mit
dem Werkstoff des Gleitlagers 7 aufgefüllt. Das
Gleitlager 7 besteht dann aus dem hülsenförmigen
Grundkörper 34 und außenliegenden Halterippen 39, 40, 41.
Dadurch ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem
Gleitlager 7 und dem Gehäuseteil 5 gebildet.
Die Halterippen 39, 40, 41 erstrecken
sich in die Vertiefungen 36, 37, 38 des
Gehäuseteils 5. Dadurch ist eine zuverlässige
Verbindung zwischen dem Gleitlager 7 und dem Gehäuseteil 4 gegeben.
Diese Verbindung kann insbesondere hohe axiale Kräfte,
das heißt entlang der Drehachse 31 der Antriebswelle 6 wirkende
Kräfte, aufnehmen. Somit ist der Formschluss in axialer
Richtung verbessert. Zusätzlich wird die Haftung bei einem
Temperaturgang, einem Schrumpfen des Werkstoffs des Gleitlagers 7 oder
dergleichen verbessert.
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3 zeigt
den in 2 dargestellten Ausschnitt der Hochdruckpumpe 1 entsprechend
einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel
weist das Gehäuseteil 5 Hinterstiche 45, 46, 47, 48 auf.
Die Hinterstiche 45, 46, 47, 48 sind
in einem Bereich der Bohrung 32 vorgesehen, in den der Werkstoff
für das Gleitlager 7 beim Spritzgießen
eingespritzt wird. Beim Einspritzen des Werkstoffs in die Bohrung 32 bilden
sich beim Auffüllen der Hinterstiche 45, 46, 47, 48 Halterippen 39, 40, 41, 42 aus,
die über den hülsenförmigen Grundkörper 34 des
Gleitlagers 7 miteinander verbunden sind. Die Hinterstiche 45, 46, 47, 48 können
als radial umlaufende Hinterstiche 45, 46, 47, 48 ausgestaltet
sein. Hierbei sind die Hinterstiche 45, 47 beide
in einer axialen Richtung 49 entlang der Drehachse 31 der
Antriebswelle 6 orientiert. Die Hinterstiche 46, 48 sind
entgegen der axialen Richtung 49 orientiert. Dadurch sind
beispielsweise der Hinterstich 45 und der Hinterstich 46 bezüglich
der Drehachse 31 der Antriebswelle 6 axial entgegengesetzt
zueinander orientiert. Durch die Ausgestaltung wird der Formschluss
in axialer Richtung weiter verbessert. Außerdem wird die
Verbindung, insbesondere die Haftung, bei einem Temperaturgang,
einem Schrumpfen des Werkstoffs des Gleitlagers 7 oder
dergleichen weiter verbessert. Die Hinterstiche 45, 46, 47, 48 ermöglichen
eine gewisse Verklammerung des Gleitlagers 7 mit seinen
Halterippen 39, 40, 41, 42 in
dem Gehäuseteil 5.
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Entsprechend
den anhand der 2 und 3 beschriebenen
Ausgestaltungen des Gleitlagers 7 kann auch das Gleitlager 8 in
Bezug auf das Gehäuseteil 3 ausgestaltet sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005046670
A1 [0002, 0003]
