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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Baugruppe umfassend ein Pumpelement und einen Befestigungsflansch zum Einbau in ein Gehäuse nach der Gattung des Patentanspruchs 1 und ferner von einem Gehäuse für eine derartige Baugruppe.
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Bei Pumpelementen von Hochdruckpumpen, die zum Einbau in ein Gehäuse, beispielsweise in einen Verbrennungsmotor, vorgesehen sind, ist ein Befestigungsflansch erforderlich, um ein derartiges Pumpelement mit dem Gehäuse dauerhaft zu verbinden. Dazu ist der Außenkörper des Pumpelements und der zugeordnete Befestigungsflansch einstückig als Schmiedeteil ausgeführt. Nachteilig dabei ist, dass die für das entsprechende Schmiedeteil anschließend erforderliche umformende Nachbearbeitung, beispielsweise durch Zerspanen, mit relativ hohen Fertigungskosten verbunden ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die Baugruppe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Außenkörper des Pumpelements und der Befestigungsflansch integriert ausgeführt sind, durch die erfindungsgemäß getrennt voneinander erfolgende Fertigung des Pumpelements und des zugeordneten Befestigungsflansches der Außenkörper des Pumpelements kostensenkend als Drehteil aus Stangenmaterial mit geringem Zerspannvolumen fertigbar ist und die Befestigung des Pumpelements mittels des getrennt von dem Außenkörper des Pumpelements ausgebildeten und am Pumpelement montierbaren Befestigungsflansches erfolgt. Vorteilhaft kann dabei der Befestigungsflansch aus einem kostengünstigen und aus einem für die im Betrieb auftretende mechanische Beanspruchung des Befestigungsflansches geeigneten Werkstoff gefertigt werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.
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Um das Pumpelement in dem Befestigungsflansch aufzunehmen, weist der Befestigungsflansch eine zentrale Durchgangsöffnung auf, welche im montierten Zustand der Baugruppe einen Kopfbereich des Pumpelements umschließt. Dabei ist bei einem im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Kopfbereich des Pumpelements die zentrale Durchgangsöffnung des Befestigungsflansches kreisförmig ausgebildet. Zum Befestigen der Baugruppe an einem Gehäuse weist der Befestigungsflansch wenigstens zwei einander symmetrisch bezüglich der zentralen Durchgangsöffnung gegenüberliegende Haltelaschen für Befestigungsmittel an dem Gehäuse auf.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass am Außenkörper des Pumpelements eine am Außenumfang umlaufende Schulter ausgebildet ist, welche durchmessergrößer als der Kopfbereich ist und den Kopfbereich axial nach unten begrenzt. Dadurch bietet die Schulter des Pumpelements eine Auflagefläche für den in bestimmungsgemäßer Position am Pumpelement montierten Befestigungsflansch.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Schulter des Pumpelements bei Einbau in ein Gehäuse mit einem Absatz des Gehäuses zusammenwirkt. In bestimmungsgemäßer Einbaulage der Baugruppe liegt die Schulter des Pumpelements auf dem im Mündungsbereich des Gehäuses ausgebildeten Absatz auf.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Pumpelement eine Feder aufweist, die einerseits an einem im unteren Bereich des Pumpelements ausgebildeten Absatz angreift und andererseits zur Abstützung an einem Anschlag innerhalb der Öffnung des Gehäuses vorgesehen ist. Die von der Feder erzeugte Axialkraft wirkt nach oben und presst das Pumpelement gegen den Befestigungsflansch.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass der Befestigungsflansch auf der Schulter des Pumpelements plan aufliegt. Dadurch fungiert der Befestigungsflansch als starres Element, welches das Pumpelement in axialer Richtung fixiert.
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Eine bevorzugte und besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung, bei welcher der Befestigungsflansch elastisch als Federelement oder Biegeelement ausgelegt ist, besteht hingegen darin, dass der Befestigungsflansch von der Schulter weggewölbt ist. Dabei ist die Wölbung zwischen der Mittelachse des Pumpelements und dem Ort der Befestigung des Befestigungsflansches am Gehäuse ausgebildet. Durch Verstellen der die Haltelaschen durchdringenden Befestigungsmittel ist eine Verbiegung der Wölbung bei damit korrespondierendem Verengen eines von der Verbiegung abhängigen axialen Abstands zwischen Haltelaschen und Gehäuse am Befestigungsort derart bewirkbar, dass der Befestigungsflansch eine einstellbare Vorspannkraft auf das Pumpelement ausübt. Die Vorspannkraft kann somit bei dieser Ausführungsvariante abhängig von dem Druck, den das Pumpelement im Betrieb erzeugt, eingestellt werden und zwar über die Biegung des Befestigungsflansches. Aufgrund der Biegung des Befestigungsflansches wird eine relativ einfache Montage der Baugruppe ermöglicht. Zudem übt der Befestigungsflansch als Federelement bzw. Biegeelement eine nach unten wirkende Axialkraft aus, so dass der Befestigungsflansch gegen die Schulter des Pumpelements drückt. Vorteilhaft lassen sich dadurch Bauteiltoleranzen in Axialrichtung ausgleichen. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Befestigungsflansch aus Bandmaterial gebildet, wobei einzelne Lamellen des Bandmaterials übereinander geschichtet sind.
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Um die Baugruppe an dem Gehäuse dauerhaft zu verankern, weist jede Haltelasche wenigstens eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines jeweils zugeordneten Befestigungsmittels auf. Zweckmäßigerweise sind die Befestigungsmittel als Schrauben ausgebildet und in entsprechenden Bohrungen in einer Außenseite des Gehäuses verankerbar.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist zur Abstützung des Pumpelements in der Gehäuseöffnung vorgesehen, dass die Schulter und der Absatz jeweils einen daran radial umlaufenden Dichtring tragen. Bauliche Toleranzen können dadurch ausgeglichen werden, so dass das Pumpelement dicht in der Gehäuseöffnung aufgenommen ist.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in schematisch gehaltenen Ansichten.
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1 einen Längsschnitt durch eine Baugruppe, welche ein Pumpelement und einen das Pumpelement aufnehmenden Befestigungsflansch umfasst, wobei der linksseitige Teil von 1 eine erste Ausführungsform des Befestigungsflansches zeigt, während der rechtsseitige Teil eine zweite Ausführungsform des Befestigungsflansches zeigt,
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2 einen Querschnitt durch einen Kopfbereich des Pumpelements von 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei eine angeschnittene Seite am Kopfbereich als Schlüsselfläche zum Festlegen einer Winkelposition des Pumpelements dient, und
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3 eine Draufsicht auf die in einem Gehäuse eingebaute Baugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt in einer Längsschnittansicht eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Baugruppe, welche ein Pumpelement 11 und einen das Pumpelement aufnehmenden Befestigungsflansch 12 umfasst. Dabei zeigt die linksseitige Hälfte von 1 eine erste Ausführungsform des Befestigungsflansches 12, der im Profil plan ausgebildet ist und somit plan auf der Außenseite eines Gehäuses 22 aufliegt, während die rechtsseitige Hälfte von 1 eine zweite Ausführungsform des Befestigungsflansches 12 zeigt, der im Profil gebogen bzw. gewölbt ausgebildet ist. Die Baugruppe 10 ist zum Einbau in ein Gehäuse geeignet. Im bestimmungsgemäß zusammengesetzten Zustand der Baugruppe 10 umgreift bei beiden Ausführungsformen der Befestigungsflansch 12 mit einer mittig ausgebildeten Durchgangsöffnung 50 den Kopfbereich 21 des Pumpelements 11, das in den Figuren im Wesentlichen anhand seines Außenkörpers dargestellt ist. Dazu ist die Durchgangsöffnung 50 des Befestigungsflansches 12 kreisförmig ausgebildet, wobei deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des zylinderförmigen Kopfbereichs 21 des Pumpelements 11 entspricht. Zur Befestigung des Befestigungsflansches 12 an einer Anlageseite 27 des Gehäuses 22 weist der Befestigungsflansch 12 zwei einander symmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 24 gegenüberliegend angeordnete Haltelaschen 37 mit zwei Durchgangsbohrungen 23 auf, welche symmetrisch zur Längsmittelachse 24 einander gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils eine Schraube 25 darin aufnehmen, mit denen der Befestigungsflansch 12 in zwei Sacklochbohrungen 26 verankerbar ist, welche korrespondierend zur Anordnung der Durchgangsbohrungen 23 an der Anlageseite 27 des Gehäuses 22 ausgebildet sind. Das Pumpelement 11 ist in einer Gehäuseöffnung 28 des Gehäuses 22 aufgenommen. Mittels eines am Außenumfang einer Schulter 30 des Pumpelements 11 umlaufenden Nut aufgenommenen Dichtrings 31 stützt sich das Pumpelement 11 im Mündungsbereich der Gehäuseöffnung 28 ab und mittels eines zweiten dazu axial beabstandeten Dichtrings 32 stützt sich das Pumpelement 11 mit seinem unteren Bereich in der Gehäuseöffnung 28 ab.
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Die erste Ausführungsform gemäß der linksseitigen Darstellung von 1 ist dadurch charakterisiert, dass der Befestigungsflansch 12 ein ebenes Profil aufweist und somit der Befestigungsflansch plan auf der Schulter 30 des Pumpelements 11 aufliegt, wobei die Durchgangsöffnung den sich von der Schulter 30 axial nach oben wegerstreckenden durchmesserkleineren Kopfbereich 21 umschließt. Dabei ist in bestimmungsgemäßer Einbaulage der Baugruppe 10 das Pumpelement 11 soweit in der Öffnung des Gehäuses 22 versenkt, dass bei dieser Ausführungsform die dem Kopfbereich 21 zugewandte Oberseite der Schulter 30 mit der Anlageseite 27 des Gehäuses 22 fluchtet. Um dem Pumpelement 11 axialen Halt gegenüber dem Befestigungsflansch 12 zu vermitteln, ist eine Feder 34 im unteren Bereich des Pumpelements 11 vorgesehen, welche sich einerseits am – in der Figur nicht dargestellten – Boden oder auch einem Absatz der Gehäuseöffnung und andererseits an einem den zweiten Dichtring tragenden Absatz 35 abstützt und dadurch eine axial nach oben wirkende Vertikalkraft erzeugt, mit der die Schulter 30 des Pumpelements 11 in Anschlag an die Unterseite des Befestigungsflansches 12 gestellt wird. In dieser Lage ist der Befestigungsflansch 12 mittels der in den Sacklochbohrungen 26 des Gehäuses 22 eingreifenden Schrauben 25 derart an der Anlageseite 27 des Gehäuses verankert, dass die Unterseite des Befestigungsflansches bündig an der Anlageseite 27 anliegt. Die von der Feder 34 erzeugte Vertikalkraft verhindert eine Axialverschiebung des Pumpelements nach unten innerhalb der Gehäuseöffnung.
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Die zweite Ausführungsform gemäß der rechtsseitigen Darstellung von 1 ist dadurch charakterisiert, dass der Befestigungsflansch 12 eine Wölbung bzw. ein gewölbtes Profil aufweist, das symmetrisch zur Längsmittelachse 24 der Baugruppe 10 verläuft. Dabei ist das Profil im Wesentlichen wannenartig gewölbt, wobei der zentrale Bereich mittig auf der Schulter 30 des Pumpelements 11 aufliegt, während der außermittige Bereich nach oben hochgewölbt ist und dadurch von der Schulter 30 und von der Anlageseite 27 axial wegsteht bzw. beabstandet ist. Die innenseitig des Befestigungsflansches 12 ausgebildete Durchgangsöffnung 50, mit welcher der Befestigungsflansch 12 den Kopfbereich 21 des Pumpelements 11 umschließt, folgt mithin dem gewölbten Profil, d.h. die Durchgangsöffnung des Befestigungsflansches 12 erstreckt sich nicht innerhalb einer definierbaren Ebene. Die einander symmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 24 und des zentralen Bereichs gegenüberliegend angeordneten Haltelaschen 37 bilden den außermittigen und hochgewölbte Randbereich des Befestigungsflansches 12 ist, wobei jede Haltelasche jeweils mit einer Durchgangsbohrung 23 zur Aufnahme einer jeweiligen Schraube 25 versehen ist, wodurch der Befestigungsflansch 12 in den entsprechenden Sacklochbohrungen 26 im Gehäuse 22 verankerbar ist. Aufgrund des gewölbten Profils und der diesem innewohnenden Federkraft ist es möglich, durch Verstellen der Schrauben 25 unter Überwindung der Federkraft eine entsprechend veränderbare Verbiegung des gewölbten Flanschprofils zu erzeugen, wodurch eine einstellbare und axial nach unten wirkende Vorspannkraft zwischen dem Befestigungsflansch 12, der Schulter 30 des Pumpelements 11 und dem Gehäuse 22 erzeugt wird. Indem die Schulter 30 des Pumpelements 11 gemäß der zweiten Ausführungsform einen größeren Durchmesser als jene der ersten Ausführungsform aufweist und der Mündungsbereich der Gehäuseöffnung durchmessergrößer als der axial darunterliegende Bereich ausgebildet ist, liegt die Unterseite der Schulter 30, welche gemäß der zweiten Ausführungsform als Durchmesserverbreiterung 33 ausgebildet ist, auf dem dadurch in der Nähe der Mündung gebildeten Absatz 38 in der Gehäuseöffnung auf. Dabei liegt der erste Dichtring 31 in der Schulter 30 dichtend am Innenumfang der Gehäuseöffnung im Bereich der Mündung oberhalb des Absatzes 38 an. Zusätzlich wird von der im unteren Bereich des Pumpelements 11 an dem dort ausgebildeten Absatz 35 mit ihrem einen Ende angreifenden Feder 34, welche sich mit ihrem anderen Ende in der Öffnung des Gehäuses an einem Wandungsabschnitt wie beispielsweise einem Boden oder einem Absatz oder an einem tiefer in der Gehäuseöffnung gelagerten und mit dem Pumpelement koppelbaren Bauteil wie beispielsweise einer Welle abstützt, eine axiale Vertikalkraft nach oben erzeugt, welche die Schulter 30 des Pumpelements 11 gegen die Unterseite des Befestigungsflansches 12 in dessen mittig an der Schulter 30 anliegenden zentralen Abschnitt presst. Indem der Befestigungsflansch bei dieser Ausführungsform als Biegeelement bzw. Biegebalken ausgeführt ist, sind axiale Bauteiltoleranzen ausgleichbar.
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Der Befestigungsflansch 12 ist bevorzugt aus Bandmaterial gebildet und kann aus lamellenartig übereinander geschichteten Einzelelementen gebildet sein, die jeweils aus dem Bandmaterial geformt sind, wobei die Einzelelemente kostengünstig als Stanzteile ausgeführt sein können.
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2 zeigt einen Querschnitt durch das Pumpelement 11 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei eine Schlüsselfläche 40 am Kopfbereich des Pumpelements 11 vorgesehen ist, die dazu dient, eine Winkelposition des Pumpelements 11 festzulegen.
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3 veranschaulicht in einer Draufsicht die in einem Gehäuse 22 eingebaute Baugruppe 10 gemäß der zweiten Ausführungsform. Dabei ragt der Kopfbereich 21 des Pumpelements 11 aus der zentralen Durchgangsöffnung 50 des Befestigungsflansches 12 heraus und die die Haltelaschen 37 durchgreifenden Schrauben 25 fixieren den Befestigungsflansch 12 an dem Gehäuse 22. Um Gewicht zu sparen, weist der Befestigungsflansch 12 mit den einander symmetrisch gegenüberliegenden Haltelaschen 37 eine ovale bzw. elliptische Form auf.
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Zusammenfassend ist bei einer Baugruppe 10, die ein Pumpelement 11 und einen Befestigungsflansch 12 zum Einbau in ein Gehäuse umfasst, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Pumpelement 11 und der Befestigungsflansch 12 der Baugruppe 10 getrennt voneinander ausgeführt sind. Der Befestigungsflansch 12 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 50 auf, welche im montierten Zustand der Baugruppe 10 einen Kopfbereich 21 des Pumpelements 11 umschließt und ferner wenigstens zwei einander symmetrisch bezüglich der zentralen Durchgangsöffnung gegenüberliegende Haltelaschen 37 für Befestigungsmittel an dem Gehäuse 22. Das Pumpelement 11 weist eine Feder 34 auf, die einerseits an einem unteren Bereich des Pumpelements 11 ausgebildeten Absatz 35 angreift und andererseits zur Abstützung an einem Anschlag innerhalb der Öffnung des Gehäuses 22 vorgesehen ist. Das Pumpelement 11 ist entweder mittels eines planen und somit starren oder mittels eines gewölbten und mithin elastisch ausgebildeten Profils des Befestigungsflanschs 12 in einer Öffnung des Gehäuses 22 aufgenommen und verankert.
