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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Antriebswelle, die einen Pumpennocken und ein freies Wellenende aufweist, wobei ein Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende mit Hilfe eines Flanschgleitlagers in einem Flanschbauteil drehbar gelagert ist.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 082 729 A1 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, umfassend wenigstens ein Pumpenelement mit einem hubbeweglichen Pumpenkolben, welcher an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle über eine Stößelbaugruppe abgestützt ist, wobei die Antriebswelle in wenigstens einem Wellenlager, das in einer Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe ausgebildet ist, drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle zumindest teilweise von einer im Wesentlichen axial verlaufenden Bohrung durchsetzt ist, von welcher im Bereich eines Wellenlagers wenigstens eine im Wesentlichen radial verlaufende Bohrung abzweigt, so dass dem Wellenlager über die Bohrungen eine vorzugsweise von einer Fördermenge einer geregelten Vorförderpumpe abgezweigte Schmier- und/oder Kühlmenge zuführbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Antriebswelle, die einen Pumpennocken und ein freies Wellenende aufweist, wobei ein Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende mit Hilfe eines Flanschgleitlagers in einem Flanschbauteil drehbar gelagert ist, zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Antriebswelle, die einen Pumpennocken und ein freies Wellenende aufweist, wobei ein Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende mit Hilfe eines Flanschgleitlagers in einem Flanschbauteil drehbar gelagert ist, dadurch gelöst, dass dem Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende ein zusätzliches Gleitlager zugeordnet ist. Der Begriff zugeordnet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Antriebswelle zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende mit Hilfe zweier Gleitlager gelagert ist. Ein drittes Gleitlager ist in bekannter Art und Weise zum Beispiel einem dem freien Wellenende abgewandten Wellenende in einem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe zugeordnet. Die Gleitlager dienen im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe dazu, innere und äußere Kräfte aufzunehmen. Als innere Kräfte werden in der Kraftstoffhochdruckpumpe auf die Antriebwelle, insbesondere den Pumpennocken, wirkende Kräfte bezeichnet. Als äußere Kräfte werden die an dem freien Wellenende auf die Antriebswelle wirkenden Kräfte bezeichnet. Wenn im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe die Einspritzdrücke zunehmen, dann führt das dazu, dass die äußeren Kräfte vom Antrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe ebenfalls deutlich zunehmen. Das kann in bestimmten Betriebspunkten zu unerwünschten Geräuschanregungen führen, wenn zum Beispiel der aus der Kraftstoffpumpe herausragende Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende zu radialen und/oder axialen Bewegungen angeregt wird. Dieser Effekt tritt insbesondere dann verstärkt auf, wenn die Antriebswelle an ihrem freien Wellenende mit einer Wellenverlängerung versehen wird, durch welche das freie Wellenende noch weiter von dem Pumpennocken entfernt angeordnet wird. Mit dem zusätzlichen Gleitlager kann das freie Wellenende der Antriebswelle besser abgestützt werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Gleitlager dem freien Wellenende zugeordnet ist, wobei das Flanschgleitlager dem Pumpennocken zugeordnet ist. Der Begriff zugeordnet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das zusätzliche Gleitlager näher an dem freien Wellenende angeordnet ist, wobei das Flanschgleitlager näher an dem Pumpennocken angeordnet ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine stabilere Abstützung der Antriebswelle sichergestellt werden, und zwar vorteilhaft gegenüber den inneren und den äußeren auf die Antriebswelle wirkenden Kräften.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschgleitlager und/oder das zusätzliche Gleitlager einen Kanal zum Zuführen von Schmier- und/oder Kühlmedium aufweisen/aufweist. Der Kanal zum Zuführen von Schmier- und/oder Kühlmedium ist vorteilhaft auf einer kraftabgewandten Seite des Gleitlagers angeordnet. Dadurch kann die Schmierung und/oder Kühlung des Gleitlagers wirksam verbessert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal zum Zuführen von Schmier- und/oder Kühlmedium in eine zentrale Ringnut in einer Lagerschale mündet. Dadurch kann das Gleitlager im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe immer ausreichend mit Kühl- und/oder Schmiermedium versorgt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschgleitlager und das zusätzliche Gleitlager in dem Flanschbauteil angeordnet sind. Dadurch kann das Risiko einer unerwünschten Überbestimmung reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Gleitlager in einem Zusatzflanschbauteil angeordnet ist. Dadurch kann der Einfluss auf bestehende Fertigungskonzepte reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzflanschbauteil einen das Flanschbauteil umgreifenden Aufnahmeabschnitt und einen Lagerabschnitt für das zusätzliche Gleitlager umfasst. Der Lagerabschnitt für das zusätzliche Gleitlager ist, zum Beispiel durch einen Verbindungskörper, vorteilhaft einstückig, mit dem Aufnahmeabschnitt verbunden. Das Zusatzflanschbauteil kann bei der Montage fest mit dem Flanschbauteil verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Zusatzflanschbauteil bei der Montage zwischen dem Flanschbauteil und einem Motorgehäuse fest eingeklemmt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Gleitlager auf einer Wellenverlängerung angeordnet ist, die an dem freien Wellenende befestigt ist. Dadurch wird das freie Wellenende der Antriebswelle noch weiter entfernt von dem Pumpennocken angeordnet. Das zusätzliche Gleitlager wird dann vorteilhaft in einem Motorgehäuse einer Brennkraftmaschine abgestützt, die mit Hilfe der Kraftstoffhochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wellendichtring zwischen dem Flanschgleitlager und dem zusätzlichen Gleitlager angeordnet ist. Damit ist bei gleichem Bauraum ein größerer Lagerabstand möglich. Das zusätzliche Gleitlager ist vorteilhaft motorseitig angeordnet und kann dann motorseitig mit Kühl- und/oder Schmiermedium, insbesondere mit Öl, versorgt werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zusätzliches Gleitlager, ein Flanschbauteil, ein Zusatzflanschbauteil und/oder eine Wellenverlängerung für eine vorab beschriebene Kraftstoffhochdruckpumpe. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe, die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer vorab beschriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe liefert, die wiederum mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher liefert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Darstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer Antriebswelle, die einen Pumpennocken und ein freies Wellenende aufweist, wobei ein Wellenabschnitt zwischen dem Pumpennocken und dem freien Wellenende mit Hilfe eines Flanschgleitlagers und eines zusätzlichen Gleitlagers in einem Flanschbauteil drehbar gelagert ist, im Längsschnitt;
- 2 eines der Gleitlager aus 1 mit einem Kanal zum Zuführen von Schmier- und/oder Kühlmedium im Längsschnitt;
- 3 eine ähnliche Darstellung wie in 1 mit einem Zusatzflanschbauteil, in welchem das zusätzliche Gleitlager angeordnet ist, im Längsschnitt; und
- 4 eine ähnliche Darstellung wie in den 1 und 3, wobei das zusätzliche Gleitlager auf einer Wellenverlängerung angeordnet ist, die an dem freien Wellenende der Antriebswelle befestigt ist, im Längsschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Eine gattungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe ist schematisch in
1 dargestellt und zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 082 729 A1 beschrieben. Die verkürzt auch als Hochdruckpumpe bezeichnete Kraftstoffhochdruckpumpe
1 weist ein zum Beispiel mehrteiliges Pumpengehäuse auf, in welchem eine durch eine Brennkraftmaschine rotierend angetriebene Antriebswelle
2 angeordnet ist.
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Die Antriebswelle 2 ist beispielsweise über zwei in Richtung einer Drehachse 11 der Antriebswelle 2 voneinander beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Die Lagerstellen können in verschiedenen Teilen des Pumpengehäuses angeordnet sein, beispielsweise kann eine erste Lagerstelle in einem Grundkörper des Pumpengehäuses und eine zweite Lagerstelle in einem mit dem Grundkörper verbundenen Flanschbauteil 6 angeordnet sein.
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In einem zwischen den Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle 2 einen Pumpennocken 3 auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist wenigstens ein in dem Gehäuse angeordnetes Pumpenelement mit jeweils einem Pumpenkolben auf, der durch den Pumpennocken 3 der Antriebswelle 2 in eine Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 11 der Antriebswelle 2 angetrieben wird.
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Der Pumpenkolben begrenzt mit seiner der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseite in einer Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenarbeitsraum weist über einen im Pumpengehäuse verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe, auf.
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An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals in den Pumpenarbeitsraum ist ein in den Pumpenarbeitsraum öffnendes Einlassventil angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum weist außerdem über einen im Pumpengehäuse verlaufenden Kraftstoffablaufkanal eine Verbindung mit einem Auslass auf, die beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher verbunden ist.
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Mit dem Hochdruckspeicher sind ein oder mehrere an Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals in den Pumpenarbeitsraum ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum öffnendes Auslassventil angeordnet.
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Beim Saughub des Pumpenkolbens, bei dem sich dieser radial nach innen bewegt, wird der Pumpenarbeitsraum durch den Kraftstoffzulaufkanal bei geöffnetem Einlassventil mit Kraftstoff befüllt, wobei das Auslassventil geschlossen ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens, bei dem sich dieser radial nach außen bewegt, wird durch den Pumpenkolben Kraftstoff unter Hochdruck durch den Kraftstoffablaufkanal bei geöffnetem Auslassventil zum Hochdruckspeicher gefördert, wobei das Einlassventil geschlossen ist.
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Zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpennocken 3 der Antriebswelle 2 ist ein Stößel angeordnet, über den sich der Pumpenkolben zumindest mittelbar am Pumpennocken 3 der Antriebswelle 2 abstützt. Die Längsachse des Stößels ist zumindest im Wesentlichen identisch mit der Längsachse des Pumpenkolbens.
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Im Stößel ist in dessen der Antriebswelle 2 zugewandten Endbereich ein Stützelement eingesetzt, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist, die auf dem Pumpennocken 3 der Antriebswelle 2 abrollt. Die Drehachse der Rolle ist zumindest annähernd parallel zur Drehachse 11 der Antriebswelle 2.
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In den 1 bis 4 ist jeweils nur die motorseitige Lagerstelle der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Zwischen dem Pumpennocken 3 und einem motorseitig angeordneten freien Wellenende 4 umfasst die Antriebswelle 2 einen Wellenabschnitt 5. Der Wellenabschnitt 5 ist mit Hilfe eines Flanschgleitlagers 7 in dem Flanschbauteil 6 drehbar gelagert.
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Das Flanschbauteil 6 umfasst einen Grundkörper 8, von dem sich ein Flanschkörper 9 radial nach außen erstreckt. In dem Grundkörper 8 ist radial außen ein O-Ring 10 in einer Ringnut angeordnet. Der O-Ring 10 dient zur Abdichtung, wenn die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 mit dem Flanschbauteil 6 in einer entsprechenden Montageöffnung eines Motorgehäuses der Brennkraftmaschine montiert wird.
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In 1 ist der Wellenabschnitt 5 mit Hilfe eines zusätzlichen Gleitlagers 12 zweifach in dem Grundkörper 8 des Flanschbauteils 6 gelagert. Das zusätzliche Gleitlager 12 stellt, im Vergleich mit herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen, ein drittes Gleitlager dar.
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Das Flanschgleitlager 7 ist in der Nähe des Pumpennockens 3 angeordnet. Das zusätzliche Gleitlager 12 ist in der Nähe des freien Endes 4 der Antriebswelle 2 angeordnet. Ein Wellendichtring 14 ist in axialer Richtung zwischen dem zusätzlichen Gleitlager 12 und dem freien Wellenende 4 der Antriebswelle 2 angeordnet.
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Der Begriff axial bezieht sich auf die Drehachse 11 der Antriebswelle 2. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 11. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse 11.
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Der Grundkörper 8 des Flanschbauteils 6 ist in axialer Richtung vorteilhaft so verlängert, dass zwei Lagerschalen der beiden Gleitlager 7 und 12 verbaut werden können. Die Lagerschalen der Gleitlager 7, 12 können gegenüber herkömmlichen Gleitlagern von Kraftstoffhochdruckpumpen verkürzt ausgeführt sein.
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Die Verwendung der beiden Gleitlager 7, 12 vergrößert vorteilhaft den Abstand der Krafteinleitung im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1. Das liefert den Vorteil, dass das freie Wellenende 4 besser unterstützt beziehungsweise abgestützt wird. Eine unerwünschte radiale Auslenkung des freien Wellenendes der Antriebswelle wird reduziert.
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Die beiden Gleitlager 7 und 12 können mit Kraftstoff geschmiert werden. Die axiale Verkürzung der Lagerschalen der Gleitlager 7, 12 liefert unter anderem den Vorteil, dass der Summendruckabfall sich gegenüber einer einzigen Lagerung nicht oder nur wenig erhöht, wobei eine ausreichende Wärmeabfuhr nach wie vor möglich ist.
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Eine optionale Verbesserung hinsichtlich der Lagerkühlung kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Es ist beispielsweise möglich, parallel zu dem Flanschgleitlager 7 eine Drosselbohrung vorzusehen. Die Drosselbohrung führt zu einer leichten Druckerhöhung vor dem zusätzlichen Gleitlager 12 und bringt vorteilhaft noch nicht aufgeheizten, kühleren Kraftstoff zu dem zusätzlichen Gleitlager 12.
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In 2 ist am Beispiel einer Lagerschale 20 dargestellt, dass eines oder beide der Gleitlager (7 und 12 in 1) zur Verbesserung der Schmierung und/oder Kühlung auch mit einem Kanal 21 ausgeführt werden können. Der Kanal 21 mündet in eine Ringnut 22, die zentral in der Lagerschale 20 radial innen angeordnet ist.
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Über den Kanal 21 kann Schmier- und/oder Kühlmedium zugeführt werden, das über die Ringnut 22 gleichmäßig in der Lagerschale 20 verteilt wird. Der Kanal 21 mündet vorteilhaft auf einer kraftabgewandten Seite der Lagerschale 20.
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In den 3 und 4 ist ein Wellendichtring 38 vorteilhaft zwischen dem Flanschgleitlager 7 und dem zusätzlichen Gleitlager 12 angeordnet. Dadurch wird bei gleichem Bauraum vorteilhaft ein größerer Lagerabstand zwischen den Gleitlagern 7 und 12 ermöglicht. Das zusätzliche Gleitlager 12 wird bei der mittigen Anordnung des Wellendichtrings 38 vorteilhaft motorseitig mit Schmier- und/oder Kühlmedium, insbesondere mit Öl, versorgt.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zusätzliche Gleitlager 12 in einem Zusatzflanschbauteil 30 angeordnet. Das Zusatzflanschbauteil 30 umfasst einen Aufnahmeabschnitt 31 für den Grundkörper 8 des Flanschbauteils 6.
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Das Zusatzflanschbauteil 30 umfasst des Weiteren einen Lagerabschnitt 32 für das zusätzliche Gleitlager 12. Der Lagerabschnitt 32 ist durch einen Verbindungskörper 33 einstückig mit dem Aufnahmeabschnitt 31 des Zusatzflanschbauteils 30 verbunden.
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Ein O-Ring 34 ist zur Abdichtung zwischen dem Flanschbauteil 6 und dem Zusatzflanschbauteil 30 in einer Ringnut des Zusatzflanschbauteils 30 aufgenommen. Ein weiterer O-Ring 35 ist radial außen in einer Ringnut des Verbindungskörpers 33 des Zusatzflanschbauteils 30 angeordnet. Der O-Ring 35 übt die gleiche Funktion wie der O-Ring 10 bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus.
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Der Verbindungskörper 33 des Zusatzflanschbauteils 30 stellt einen Zwischenring dar, der außenseitig an dem Grundkörper 8 des Flanschbauteils 6 zentriert wird. Das Zusatzflanschbauteil 30 wird vorzugsweise am Ende der Montage der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 in einem Komplettierungsarbeitsgang montiert. Das liefert den Vorteil, dass alle vorhergehenden Montagen und Prüfungen unbeeinflusst bleiben.
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Gemäß einem weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel ist das Zusatzflanschbauteil 30 an einer Innenkontur des Grundkörpers 8 des Flanschbauteils 6 zentriert. Dadurch kann gegebenenfalls eine weitere Verbesserung der Koaxialität erreicht werden.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 2 mit einer Wellenverlängerung 40 ausgestattet. Die Wellenverlängerung 40 ist mit Hilfe einer Schraube 42 an dem freien Ende 4 der Antriebswelle 2 befestigt. Dadurch wird das freie Wellenende von 4 nach 44 verlagert.
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Das zusätzliche Gleitlager 12 ist auf der Wellenverlängerung 40 angeordnet. Die Wellenverlängerung 40 kann auf das freie Ende 4 des Wellenabschnitts 5 aufgepresst werden. Eine Lagerschale des zusätzlichen Gleitlagers 12 wird an einem pumpenexternen Bauteil befestigt, zum Beispiel an oder in einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011082729 A1 [0002, 0017]
