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Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit zur Übertragung einer mechanischen Betätigungskraft auf ein hydraulisches Medium eines hydraulischen Systems, insbesondere eines hydraulischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine. Eine derartige Pumpeneinheit wird meist, aber nicht ausschließlich in hydraulischen Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Grundsätzlich werden Pumpeneinheiten zur Übertragung einer mechanischen Betätigungskraft, die typischerweise von einer Nockenwelle herrührt oder einem ähnlichen betätigungskrafterzeugenden Element. Meist wird die Betätigungskraft mittelbar, beispielsweise über ein Schlepphebel oder Schwinghebel, auf die Pumpeneinheit übertragen bzw. auf den Teil der Pumpeneinheit, der gegenüber dem Gehäuse der Pumpeneinheit bewegbar ist.
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Die Pumpeneinheit stellt sicher, dass einerseits das hydraulische Medium, welches beispielsweise Öl oder dergleichen sein kann, nicht aus dem hydraulischen System entweicht, aber gleichzeitig die Betätigungskräfte über das hydraulische Medium weiter übertragen kann.
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In der Regel kommen Federelemente in derartigen Pumpeneinheiten zum Einsatz, die der Betätigungskraft entgegengerichtet sind und dafür sorgen, dass die Pumpeneinheit in eine Ausgangsstellung zurückversetzt wird, die auch vor einer Betätigung eingenommen wird.
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Pumpeneinheiten bestehen in der Regel aus mehreren Bauteilen, die in eine Gehäuseaufnahme eingesetzt werden, die in der Regel Teil des hydraulischen Systems ist. Dazu wird die Gehäuseaufnahme, genau so wie gegebenenfalls die Leitungen für das hydraulische Medium beispielsweise aus einem Metallblock gefertigt. Auf diese Weise kann die Dichtheit des hydraulischen Systems auch bei sehr hohen Drucken sichergestellt werden. Die Gehäuseaufnahme befindet sich dabei in einem Außenbereich, der insoweit zugänglich ist, dass die Pumpeneinheit Bauteil für Bauteil in die Gehäuseaufnahme eingesetzt bzw. darin installiert werden kann.
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Beispielsweise bieten sich Gehäuse für die Pumpeneinheit an, die ein Außengewinde besitzen und in die Gehäuseaufnahme eingeschraubt werden können.
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Diese Art der Installation birgt jedoch die Problematik, dass bei einem Installationsfehler die Pumpeneinheit in der Regel nicht mehr ausgetauscht werden kann, sodass das ganze hydraulische System als Ausschuss aussortiert werden muss. Damit ergibt sich ein sehr hoher Kostenfaktor, der über dem Produktpreis der funktionierenden Systeme abgefangen werden muss.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeneinheit anzugeben, die auf kostengünstige Weise herzustellen ist und auf ihre Funktionalität überprüfbar ist, bevor sie an oder in einem hydraulischen System installiert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Pumpeneinheit zur Übertragung einer mechanischen Betätigungskraft auf ein hydraulisches Medium eines hydraulischen Systems gelöst, wobei die Pumpeneinheit ein hülsenartiges Gehäuse zur Aufnahme eines Betätigungskolbens aufweist und der Betätigungskolben mittelbar oder unmittelbar gegenüber dem Gehäuse mittels eines Federelementes vorgespannt ist und wobei eine Außenseite des Gehäuses zum Einpressen in eine Befestigungsöffnung vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine vorinstallierte Pumpeneinheit außerhalb des hydraulischen Systems zusammengesetzt werden kann, um im vorinstallierten Zustand in die Gehäuseaufnahme eingepresst werden zu können.
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Vorteilhafterweise wird die Einpresskraft, die zum Einpressen der Pumpeneinheit in die Gehäuseaufnahme erforderlich ist, über eine Einpressfläche des Gehäuses geleitet, womit andere Bauteile der Pumpeneinheit, die größtenteils innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, nicht mit der Einpresskraft beaufschlagt werden.
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Während des Pumpenbetriebes erfolgt die mechanische Betätigungskraft meist periodisch und hat ihren Ursprung typischerweise in einer Nockenwelle, die von einer Brennkraftmaschine betrieben wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Pumpeneinheit ein hülsenartiges Gehäuse zur Aufnahme eines Betätigungskolbens aufweist. Der Betätigungskolben kann sich in Bezug zum Gehäuse in Richtung der Betätigungskraft und dieser entgegen gerichtet bewegen. Vorteilhafterweise bildet er zusammen mit der Innenwand des Gehäuses eine Spaltdichtung, die durch das hydraulische Medium, insbesondere Öl, nur in geringstem Maße durchdringbar ist (Leckage).
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Des Weiteren ist der Betätigungskolben mittelbar oder unmittelbar gegenüber dem Gehäuse der Pumpeneinheit mittels eines Federelements vorgespannt. Damit wirkt die Federkraft des Federelementes der Betätigungskraft entgegen und wirkt im Hinblick auf das hydraulische Medium entlastend.
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Die Außenseite des Gehäuses der Pumpeneinheit ist zum Einpressen in eine Befestigungsöffnung der Gehäuseaufnahme vorgesehen. Dabei kann ggf. eine elastische als auch plastische Verformung der Außenseite des Gehäuses in Kauf genommen werden, um die entsprechende Dichtheit zwischen der Gehäuseaufnahme und dem Gehäuse sicherzustellen. Die Dichtigkeit sollte die der Spaltdichtung zwischen dem Betätigungskolben und der Innenseite des Gehäuses übertreffen.
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Vorteilhafterweise ist der Betätigungskolben zur teilweisen Aufnahme des Federelementes vorgesehen. Auf diese Weise kann der Betätigungskolben das Federelement nach außen hin schützen. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass das Federelement sich dabei im Innenraum der Pumpeneinheit befindet, welcher mit dem hydraulischen Medium geflutet ist. In der Regel wirkt das hydraulische Medium auch als Schmierung und kann daher eine von außen herangeführte Schmierung vollständig ersetzen.
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Vorteilhafterweise umfasst oder enthält der Betätigungskolben das Federelement zumindest teilweise. Hiermit wird erreicht, dass beim Zusammensetzen der Pumpeneinheit das Federelement schlichtweg in den Betätigungskolben eingelegt werden kann. Die Vorspannung wird folglich durch die Einführung des Betätigungskolbens in das Gehäuse bewerkstelligt, ohne ein Herausfallen des Federelementes zu riskieren.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst oder enthält das Gehäuse das Federelement und/oder den Betätigungskolben zumindest teilweise. Auf diese Weise ist es möglich, eine vormontierte Pumpeneinheit zu realisieren, die vollständig im Gehäuse gehalten werden kann und somit transportierbar und sehr leicht handhabbar ist.
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Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn der Betätigungskolben in Betätigungsrichtung vom Gehäuse geführt wird. Dabei würde er in Betätigungsrichtung durch die Federkraft des Federelementes zurückgehalten und in die Gegenrichtung durch eine Rückhaltevorrichtung, die beispielsweise an der Außenseite des Betätigungskolbens ausgebildet werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bewegung des Betätigungskolbens entgegen der Betätigungsrichtung mittels einer radial außenseitigen Verjüngung des Betätigungskolbens begrenzt ist. Als Gegenstück kann das Gehäuse an dessen Innenseite eine Verjüngung oder einen anderen Anschlag ausbilden, was beispielsweise durch einen Haltering bewerkstelligt werden kann, der mit der Verjüngung des Betätigungskolbens wechselwirkt.
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Durch zwei radial außenseitig in Umfangsrichtung verlaufende radiale Erhebungen am Gehäuse kann eine sehr einfache Einpressbarkeit des Gehäuses begründet werden. Mittels der radialen Erhebungen kann eine bestimmte Art von Presssitz des Gehäuses in der Gehäuseaufnahme bewerkstelligt werden. Ferner ist es möglich, die Einpresskraft über die radiale Ausdehnung der Erhebungen als auch die axiale Ausdehnung derselben zu bestimmen. Des Weiteren mag es vorteilhaft sein, die radialen Erhebungen aus einem Material zu fertigen, welches plastisch sehr leicht zu verformen ist.
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Es sind zwei radiale Erhebungen besonders vorteilhaft, weil die Gehäuseaufnahme dann im Wesentlichen zylindrisch bzw. leicht konisch ausgeführt werden kann. Zumal bei der Verwendung von lediglich einer Erhebung ein fester Sitz der Pumpeneinheit in der Aufnahme nur unter Nachteilen bewerkstelligt werden könnte, wie zum Beispiel mit einer hohen Einpresskraft oder einem unzureichenden Sitz. Zumindest eine der beiden radialen Erhebungen muss auch die Dichtigkeit bewerkstelligen, damit kein hydraulisches Medium aus dem Innenraum herausgepresst werden kann.
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Es kann vorteilhafterweise eine Tasse eingesetzt werden, über die die Vorspannung des Federelementes vom Betätigungskolben auf das Gehäuse übertragbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedliche Vorspannungskräfte zu verwirklichen, wobei das gleiche Federelement verwendbar ist. Dazu ist lediglich die Dicke des Tassenbodens oder dessen Höhe derart zu variieren, dass die erforderliche Vorspannung gegeben ist.
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Vorteilhafterweise weist genau diese Tasse eine Öffnung auf, die den Innenraum des Betätigungselementes mit dem hydraulischen System verbindet. Damit liegt die Öffnung der Tasse einem Betätigungsstück des Betätigungskolbens in Betätigungsrichtung gegenüber. Alternativ kann die Tasse einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt werden, anstatt ein vom Gehäuse separates Bauteil zu bilden. Im einstückigen Fall stellt die Pumpeneinheit eine sehr kompakte Pumpeneinheit dar, die auch eine sehr geringe Bauteilanzahl aufweist und von daher sehr robust ist, jedoch für unterschiedliche Vorspannungen andere Federelemente erfordert.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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1 eine eingepresste Pumpeneinheit in unbetätigtem Zustand,
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2 die Pumpeneinheit aus 1 in betätigtem Zustand,
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3 eine Pumpeneinheit mit Tasse in unbetätigtem Zustand, und
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4 die Pumpeneinheit aus 3 in betätigtem Zustand.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine unbetätigte Pumpeneinheit, die in eine Gehäuseaufnahme 1 eingepresst worden ist, wobei die Gehäuseaufnahme 1 in einen hydraulischen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine integriert ist. Somit kann die Gehäuseaufnahme 1 aus einem Metallblock bestehen, welcher weitere Ölleitungen und Aufnahmen aufweist, die für andere Elemente eines Ventiltriebes vorgesehen sind. Diese können beispielsweise Schnellschaltventile, Nehmereinheiten oder dergleichen umfassen.
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Das Gehäuse 5 ist durch das Aufbringen einer in Betätigungsrichtung B wirkenden Einpresskraft auf die ringförmige Einpressfläche 15 in die Gehäuseaufnahme 1 eingepresst worden. Zum Zeitpunkt des Einpressens war die Pumpeneinheit bereits vorinstalliert, d. h. das Federelement 4, der Betätigungskolben 9 und der Haltering 7 waren bereits innerhalb des Gehäuses 5 in deren Betriebsstellung angeordnet.
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Die radialen Erhebungen 6, 12 bilden jeweils einen ringförmigen Presssitz innerhalb der Gehäuseaufnahme 1, womit sowohl eine gewisse Dichtheit hergestellt wird, als auch die Position der Pumpeneinheit innerhalb der Gehäuseaufnahme 1 gewährleistet ist. Dabei wird in Kauf genommen, dass die radialen Erhebungen 6, 12 elastisch und/oder plastisch durch den Einpressvorgang verformt werden. Axial zwischen den beiden Erhebungen 6, 12 und auch zwischen dem Gehäuse 5 und der Gehäuseaufnahme 1 ist ein Ausgleichsraum 40 ausgebildet, der zur Materialaufnahme vorgesehen ist, wenn eine plastische oder elastische Verformung der Erhebungen 6, 12 erfolgt.
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Es ist vorteilhaft, entweder Erhebung 6 oder Erhebung 12 ringförmig auszuführen, wobei eine der beiden in Umfangsrichtung unterbrochen sein kann, damit sowohl die Dichtheit gewährt ist, als auch der Presssitz möglichst optimal gestaltet werden kann.
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Der Betätigungskolben 9 ist über das Federelement 4 am Boden des Gehäuses 5 gegenüber denselben vorgespannt, womit ein Haltering 7 in der Nut 8 an der Innenseite des Gehäuses erforderlich ist, um die Rückstellkraft der Feder 4 über eine Verjüngung 11 des Betätigungskolbens an dessen radialer Außenseite zu gewährleisten. Der Haltering 7 kann dabei ein geschnittener Ring sein, der bei der Vorinstallation der Pumpeneinheit eingesetzt wird. Der Haltering 7 kann alternativ auch als Dichtring ausgeführt werden, auch wenn das vom Betätigungsstück 10 gegenüberliegende Ende des Betätigungskolbens 9 in Wechselwirkung mit der Innenseite des Gehäuses 5 bereits eine Spaltdichtung bildet.
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Das Gehäuse 5 weist am vom Befestigungsstück 10 gegenüberliegenden Ende eine Öffnung 3 auf, die eine Verbindung über das hydraulische Medium mit einer Ölleitung 2 gewährleistet, die den hydraulischen Druck weiter in das hydraulische System leitet.
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Die Einpresseigenschaft des Gehäuses 5 kann auf unterschiedliche Weise gewährleistet werden. Beispielsweise kann alternativ zu den in Umfangsrichtung ausgebildeten radialen Erhebungen auch Erhebungen eingesetzt werden, die in Betätigungsrichtung verlaufen und beim Einpressen entsprechend plastisch oder elastisch verformt werden. Aber auch hierbei bietet es sich an, zumindest an einer Stelle eine in Umfangsrichtung verlaufende Erhebung vorzusehen, weil damit die Dichtheit am besten gewährleistet werden kann.
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1 zeigt die Pumpeneinheit in einer betätigten Stellung, zumal die Feder 4 in Betätigungsrichtung beansprucht worden ist. Hierbei wurde mittels eines nicht abgebildeten Betätigungselementes, wie z. B. einem Schlepphebel, das Betätigungsstück 10 in Betätigungsrichtung bewegt, sodass der Betätigungskolben 9 die Feder 4 weiter beansprucht hat und somit der Innenraum 16 der Pumpeneinheit derart verkleinert wurde, dass durch die Öffnung 3 hydraulisches Medium in die Ölleitung 2 abfloss. Sobald die Betätigungskraft nachlässt, wird das Federelement 4 den Betätigungskolben 9 wieder in die Ausgangsstellung bewegen, wie sie in 1 gezeigt ist.
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3 und 4 zeigen eine mehrteilige Pumpeneinheit, die neben den bereits genannten Bauelementen auch noch eine separat ausgeführte Tasse 48 aufweist, die innerhalb des Gehäuses 41 durch die Federkraft der Feder 4 gehalten wird, indem diese über die Tasse 48 an einem Haltering 45 in der Nut 44 an das Gehäuse 41 abgegeben wird. Entsprechendes geschieht auf der Betätigungsseite, indem über die Verjüngung 11 und den dort in der Nut 8 eingelagerten Haltering 7 bewerkstelligt wird.
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Nunmehr kann die Tasse 48 als Bauteil dahingehend variiert werden, dass die Vorspanneigenschaften geändert und somit mit genau einer Type von Feder 4 gearbeitet bzw. verschiedene Produkte mit derselben Feder 4 gefertigt werden können. Die Variation der Tasse kann beispielsweise in der Tiefe der Tasse bestehen, als auch in der Dicke des Bodens, in welchem die Öffnung 47 ausgebildet ist. Alternativ können jedoch auch andere Mittel verwendet werden, um eine andere Vorspannung der Feder 4 zu erreichen.
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Auch diese Pumpeneinheit kann vorgefertigt werden und ist sehr leicht handhabbar, ohne Bauteile zu verlieren. Dies liegt insbesondere an der innenseitigen Anordnung der Feder 4, die zwar mit dem Medium des hydraulischen Systems in Kontakt steht, was jedoch als Vorteil gesehen wird, da die Feder 4 keiner weiteren Schmierung von außen bedarf.
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Ferner gilt für alle gezeigten Ausführungsbeispiele, dass die jeweiligen Pumpeneinheiten außerhalb der Gehäuseaufnahme 1 getestet bzw. vorinstalliert werden können, sodass zum Zeitpunkt der endgültigen Installation durch Einpressen über die Einpressfläche 15 Klarheit darüber besteht, ob die Pumpeneinheit operabel ist.
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Die Pumpeneinheit senkt aufgrund der Funktionalitätsprüfung, die vor der Endmontage stattfinden kann, die Herstellungskosten des hydraulischen Systems und kann darüber hinaus kompakter gefertigt werden, als es bislang der Fall war. Des Weiteren ist es möglich, eine Reparatur nicht durch den Austausch des gesamten hydraulischen Systems zu bewerkstelligen, sondern sie kann auch auf den Austausch der Pumpeneinheit beschränkt werden, die im Einsatz ausgefallen gegangen ist.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Pumpeneinheit zur Übertragung einer mechanischen Betätigungskraft auf ein hydraulisches Medium eines hydraulischen Systems. Ziel soll es sein, eine kompakte, vorinstallierbare und kostengünstige Pumpeneinheit anzugeben, die vor ihrer Endmontage auf ihre Funktion hin überprüfbar ist. Daher wird eine Pumpeneinheit vorgeschlagen, die ein hülsenartiges Gehäuse zur Aufnahme eines Betätigungskolbens 9 aufweist und der Betätigungskolben 9 mittelbar oder unmittelbar gegenüber dem Gehäuse 5 mittels eines Federelementes 4 vorgespannt ist, wobei eine Außenseite des Gehäuses zum Einpressen in eine Befestigungsöffnung vorgesehen ist. Somit kann das Gehäuse 5 zusammen mit allen restlichen Bauteilen in eine Gehäuseaufnahme 1 des hydraulischen Systems eingepresst werden, ohne Einpresskraft über die übrigen Bauteile der Pumpeneinheit zu leiten. Darüber hinaus ist die Pumpeneinheit leicht handhabbar und transportierbar, womit die Herstellung des hydraulischen Systems weiter vereinfacht wird bzw. dessen Gesamtkosten gesenkt werden.
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Bezugszeichenliste
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- B
- Betätigungsrichtung
- 1
- Gehäuseaufnahme
- 2
- Ölleitung
- 3
- Öffnung
- 4
- Federelement bzw. Feder
- 5
- Gehäuse
- 6
- Erhebung, radial
- 7
- Haltering
- 8
- Nut
- 9
- Betätigungskolben
- 10
- Betätigungsstück
- 11
- Verjüngung
- 12
- Erhebung, radial
- 13
- Spaltdichtung
- 15
- Einpressfläche
- 16
- Innenraum
- 40
- Ausgleichsraum
- 41
- Gehäuse
- 32
- Erhebung, radial
- 43
- Erhebung, radial
- 44
- Nut
- 45
- Haltering
- 46
- Tasse
- 47
- Öffnung
