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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse, das in
einer Längsbohrung eine Antriebswelle aufnimmt, welche
zur Verdichtung eines Fluids auf Hochdruck mindestens ein Pumpenelement
antreibt, wobei im Bereich der Längsbohrung ein Flansch
unter Ausbildung eines Pressverbandes in das Gehäuse eingebracht
ist, der in einer Durchgangsbohrung eine Lagerstelle der Antriebswelle
trägt.
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Aus
der
DE 10 2006
041 673 A1 ist eine Hochdruckpumpe bekannt, bei welcher
eine Antriebswelle in einem Gehäuse rotiertbar gelagert
ist. Bei Rotation betreibt die Antriebswelle über einen Nocken
ein Pumpenelement in Form eines Pumpenkolbens, was aufgrund der
hierdurch hervorgerufenen, translatorischen Bewegung des Pumpenkolbens
für ein Verdichten von Fluid auf Hochdruck sorgt. Eine
Lagerung der Antriebswelle ist hierbei zum Einen im Endbereich einer
Längsbohrung des Gehäuses und zum Anderen in einem,
in das Gehäuse eingebrachten Flansch ausgebildet, welcher
diese Lagerstelle in einer Durchgangsbohrung trägt.
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Es
ist im Allgemeinen bekannt, dass der, in das Gehäuse eingebrachte
Flansch mit dem umliegenden Gehäusebereich einen Pressverband
ausbilden kann, um eine Rechtwinkligkeit zwischen der Nockenbahn
der Antriebswelle und einer Führung des jeweiligen Pumpenelements
zu gewährleisten. Denn durch die Pressverbindung werden
ansonsten auftretende Fügespiele zwischen Flansch und Gehäuse eliminiert,
wodurch sonst mögliche Rechtwinkligkeitsfehler entsprechend
entfallen. Des Weiteren hat eine Pressverbindung zwischen Gehäuse
und Flansch den Vorteil, dass Radialkräfte unmittelbar auf
das Flanschlager ohne zusätzliche Verbindungsmittel übertragen
werden können, sowie eine zuverlässige Abdichtung
eines Pumpeninnenraumes garantiert wird. Somit können Dichtungselemente
in diesem Bereich entfallen.
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Allerdings
tritt bei einer Hochdruckpumpe gemäß dem Stand
der Technik mit einer Pressverbindung zwischen Gehäuse
und Flansch das Problem auf, dass aufgrund des Pressmaßes
auftretende Verformungen in den Bereich der Lagerstelle der Antriebswelle übertragen
werden und dadurch die Maßhaltigkeit der Lagerstelle entsprechend
beeinträchtigen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckpumpe
zur Verfügung zu stellen, bei welcher zwischen einem Gehäuse
und einem eingebrachten Flansch ein Pressverband ausgebildet ist,
gleichzeitig aber aufgrund des Pressmaßes auftretende Verformungen
nicht in den Bereich einer, durch den Flansch aufgenommenen Lagerstelle
einer Antriebswelle übertragen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf
folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung umfasst die technische Lehre, dass im Bereich des Pressverbandes
zwischen Flansch und Gehäuse Mittel vorgesehen sind, durch welche
eine höhere Steifigkeit des Flansches gegenüber
einem umliegenden Bereich des Gehäuses erreichbar ist,
um aufgrund des Pressverbandes hervorgerufene Verformungen im Bereich
der Lagerstelle zu vermeiden.
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Vorteile der Erfindung
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Durch
eine Erhöhung der Steifigkeit des Flansches im Bereich
des Pressverbandes wirken sich Verformungen, welche aufgrund des
Pressmaßes auftreten, zum überwiegenden Teil nur
auf das Gehäuse aus. Dementsprechend werden Beeinträchtigungen
des Bereichs der Lagerstelle im Flansch vermieden, was die Maßhaltigkeit
dieser Lagerstelle deutlich verbessert.
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Entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung liegen die Mittel in
Form einer, im Bereich des Pressverbandes ausgeprägten,
größeren Wandstärke des Flansches gegenüber
dem umliegenden Bereich des Gehäuses vor. Durch die größere
Wandstärke kann die Steifigkeit des Flansches im Vergleich
zum Gehäuse auf einfache Art und Weise deutlich gesteigert
und somit die erfindungsgemäße Spannungsentlastung
des Lagerbereichs erzielt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Mittel
in Form eines höheren Elastizitätsmoduls eines
Materials des Flansches gegenüber einem Material des umliegenden
Bereichs des Gehäuses vor. Vorteilhafterweise besteht der Flansch
hierbei aus Stahl, während das Gehäuse aus Aluminium
gefertigt ist. Mittels eines höheren Elastizitätsmoduls
des Flanschmaterials wirken sich die, durch die Pressverbindung
hervorgerufenen Verformungen vorwiegend im Bereich des weicheren
Materials des Gehäuses aus. Dabei ist das Gehäuse
zumindest im Bereich der Pressverbindung mit diesem weicheren Material
ausgestattet.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Pressverband über den
Umfang nur partiell ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass durch
die somit nur Bereichsweise auftretenden Materialbelastungen die beteiligten
Bauteile im Fügedurchmesser unrund werden, was zu einer
Reduzierung des Pressmaßes führt und damit auch
geringere Materialspannungen und Verformungen des Pressverbandes
erzeugt. Dementsprechend werden schon allgemein geringere Verformungen
hervorgerufen.
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Es
ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, dass der Pressverband über
den Umfang nur noch an drei oder vier Stellen ausgeprägt
ist. Hierdurch treten nahezu punktuelle Belastungen auf, was in
einer weiteren Reduzierung der Bauteilbelastungen resultiert.
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Entsprechend
einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Durchmesser des Flansches durch, in radialer Richtung eingezogene Bereiche
partiell ausgespart, wobei nicht eingezogene Partien mit der Längsbohrung
des Gehäuses den Pressverband ausbilden. Vorteilhafterweise
lässt sich hierdurch der partiell ausgebildete Pressverband mit
niedrigem Herstellungsaufwand erreichen. Alternativ hierzu kann
allerdings auch der Durchmesser der Bohrung des Gehäuses
ausgespart sein, indem Bereich nach radial außen zurückgezogen
sind.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind Bereiche des partiell ausgebildeten
Pressverbandes nicht in der Nähe von Verschraubungen des
Flansches mit dem Gehäuse vorgesehen. Durch diese Maßnahme werden
die, durch die Verschraubungen hervorgerufenen Verformungen mittels
der, zwischen Gehäuse und Flansch ausgebildeten Zwischenräume
ebenfalls von der Lagerung ferngehalten.
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Besonders
vorteilhaft ist, die Lagerstelle der Antriebswelle als Gleitlagerung
auszubilden. Hierdurch kann eine sehr kompakte Lagerung der Antriebswelle
erreicht werden, welche relativ unempfindlich im Bezug auf Verformungen
im Lagerbereich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Es
zeigen
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1 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer ersten Ausführungsform, geschnitten
entlang einer Antriebswelle und im Bereich eines Flansches, und
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2 einen
Querschnitt der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer ersten Ausführungsform und
geschnitten entlang der Längsmittelachse einer Antriebswelle 1 und
im Bereich eines Flansches 2 dargestellt. Die Antriebswelle 1 wird
hierbei in einer Längsbohrung 3 eines Gehäuses 4 aufgenommen
und kann bezüglich des Gehäuses 4 eine
Rotation ausführen, um auf dem Fachmann bekannte Art und
Weise zumindest ein zugeordnetes Pumpenelement anzutreiben und hierüber Fluid
auf Hochdruck zu verdichten.
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Durch
den Flansch 2 wird eine der Lagerstellen der Antriebswelle 1 in
einer Durchgangsbohrung 5 aufgenommen, wobei die Lagerstelle
in diesem Fall als Gleitlagerung 6 ausgebildet ist. Da
es bei der Lagerung der Antriebswelle 1 insbesondere darauf
ankommt, eine möglichst genaue Führung der Antriebswelle 1 in
radialer Richtung zu gewährleisten, um einen radialen Versatz
der Antriebswelle 1 im Bereich des zumindest einen Pumpenelements
zu vermeiden, ist der Flansch 2 im Bereich der Längsbohrung 3 in
das Gehäuse 4 unter Ausbildung eines Pressverbandes 7 eingebracht.
Denn durch den Pressverband 7 werden Fügespiele,
welche aufgrund vorherrschender Bauteiletoleranzen des Außendurchmessers
des Flansches 2 und des Innendurchmessers der Längsbohrung 3 auftreten
können, vermieden. Um nun allerdings zu verhindern, dass
aufgrund des Pressmaßes auftretende Verformungen in den
Bereich der Gleitlagerung 6 übertragen werden,
was die Maßhaltigkeit der Lagerstelle wesentlich beeinträchtigen
würde, ist eine Wandstärke xF des
Flansches 2 im Bereich des Pressverbandes 7 größer
ausgebildet als eine Wandstärke xG des
umliegenden Bereichs des Gehäuses 4. Hierdurch
wird erreicht, dass der Flansch 2 im Bereich des Pressverbandes 7 eine
höhere Steifigkeit aufweist als der umliegende Bereich des
Gehäuses 4, so dass Verformungen aufgrund des
Pressmaßes zum überwiegenden Teil in das Gehäuse 4 eingeleitet
werden. Somit kann also eine Verformung im Bereich des Gleitlagers 6 vermindert werden.
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Um
den Flansch 2 neben dem Pressverband 7 zuverlässig
am Gehäuse 4 zu sichern, sind zudem mehrere Verschraubungen 8 vorgesehen,
durch welche über die Antriebswelle 1 in den Flansch 2 eingeleitete
Radialkräfte sicher in das Gehäuse 4 eingeleitet
werden können.
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In 2 ist
ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung ohne Antriebswelle und Lagerung dargestellt. Im Unterschied
zu der im Vorfeld beschriebenen Variante wird eine höhere Steifigkeit
des Flansches 2' gegenüber dem Gehäuse 4' dadurch
erreicht, dass der Flansch 2' aus einem Material mit einem
höheren Elastizitätsmodul gefertigt ist als das
Material des Gehäuses 4'. Hierbei handelt es sich
vorzugsweise um Stahl, während das Gehäuse 4' aus
Aluminium besteht. Mittels der hierdurch gewonnenen, höheren
Steifigkeit des Flansches 2 werden erneut geringere Verformungen
in den Bereich der Durchgangsbohrung 5 eingebracht. Als
weitere Besonderheit ist aber zudem ein, zwischen Flansch 2' und
Gehäuse 4' ausgebildeter Pressverband 7' über
den Umfang nur partiell, und zwar an vier Stellen ausgeprägt.
Dies wird dadurch erreicht, dass ein Durchmesser des Flansches 2' durch
in radialer Richtung eingezogene Bereiche 9a bis 9d bereichsweise
ausgespart ist, so dass sich der Pressverband 7' nur in
den übrigbleibenden Partien mit dem Gehäuse 4' ausbilden
kann. Als Folge hiervon treten Verformungen im Bereich der Durchgangsbohrung 5 des
Flansches 2' auch nur auf Höhe des jeweils wirksamen
Pressverbandes 7' auf, wie veranschaulicht durch den gestrichelt
dargestellten Verformungsverlauf 10. Es wird also neben
einer Verminderung des Verformungsausmaßes im Bereich der
Durchgangsbohrung 5 auch eine Beschränkung auf
bestimmte Bereiche erzielt. Schließlich sind die eingezogenen
Bereiche 9a bis 9d des Flansches 2' in der
Nähe von Verschraubungen 8 vorgesehen, so dass
durch die Verschraubungen 8 hervorgerufene Verformungen
nicht über die Längsbohrung 3 vom Gehäuse 4' auf
den Flansch 2' übertragen werden können.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe kann somit
ein Pressverband 7 oder 7' zwischen einem Flansch 2 bzw. 2' und
einem Gehäuse 4 bzw. 4' ausgebildet werden,
mit den Vorteilen, dass eine Rechtwinkligkeit zwischen einer Antriebswelle 1 und
einem zu betätigenden Pumpenelement gewährleistet
und zudem eine Dichtheit eines Innenraums der Hochdruckpumpe sichergestellt
wird. Gleichzeitig kann hierbei aber auch eine Beeinträchtigung
der Lagerung der Antriebswelle 1 im Flansch 2 bzw. 2' weitestgehend
ausgeschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006041673
A1 [0002]
