DE102018216582A1 - Pump arrangement for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine weist auf:- ein Pumpengehäuse (101) mit einer Längsachse (102), das mit der Brennkraftmaschine (103) koppelbar ist, wobei das Pumpengehäuse (101) eine Auflagefläche (131) aufweist zum Auflegen des Pumpengehäuses (101) auf die Brennkraftmaschine (103) und zum Ausrichten des Pumpengehäuses (101) relativ zu der Brennkraftmaschine (103),- einen Flansch (105), der einen Befestigungsbereich (106) aufweist zum Befestigen des Flansches (105) an dem Pumpengehäuse (101) und der einen Koppelbereich (107) aufweist zum Koppeln der Pumpenanordnung (100) an der Brennkraftmaschine (103), wobei sich eine Haupterstreckungsrichtung (108) des Koppelbereichs (107) quer zur Längsachse (102) erstreckt und der Befestigungsbereich (106) entlang der Längsachse (102) über den Koppelbereich (107) vorspringt.A pump arrangement for an internal combustion engine has: - a pump housing (101) with a longitudinal axis (102) which can be coupled to the internal combustion engine (103), the pump housing (101) having a bearing surface (131) for placing the pump housing (101) on the internal combustion engine (103) and for aligning the pump housing (101) relative to the internal combustion engine (103), - a flange (105) which has a fastening region (106) for fastening the flange (105) to the pump housing (101) and which has a coupling region (107) for coupling the pump arrangement (100) to the internal combustion engine (103), a main direction of extension (108) of the coupling region (107) extending transversely to the longitudinal axis (102) and the fastening region (106) along the longitudinal axis ( 102) projects over the coupling area (107).
Description
Es wird eine Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine angegeben, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.A pump arrangement for an internal combustion engine is specified, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine of a motor vehicle.
Pumpenanordnungen beziehungsweise Pumpen werden in Kraftfahrzeugen beispielsweise eingesetzt, um Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine mit hohem Druck einspritzen zu können. Derartige Pumpen sind eingerichtet, den Kraftstoff mit einem Druck zu beaufschlagen, der bei Benzin Brennkraftmaschinen beispielsweise in einem Bereich von 150 bar bis 600 bar liegt und bei Dieselbrennkraftmaschinen bis zu 3000 bar oder mehr betragen kann. Die Pumpe ist beispielsweise an der Brennkraftmaschine befestigt und wird von dieser angetrieben.Pump arrangements or pumps are used in motor vehicles, for example, in order to be able to inject fuel into combustion chambers of an internal combustion engine at high pressure. Pumps of this type are set up to apply a pressure to the fuel, which in gasoline internal combustion engines is, for example, in a range from 150 bar to 600 bar and can be up to 3000 bar or more in diesel internal combustion engines. The pump is attached to the internal combustion engine, for example, and is driven by it.
Es ist wünschenswert, eine Pumpenanordnung anzugeben, die zuverlässig und variabel ist.It is desirable to provide a pump arrangement that is reliable and variable.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine ein Pumpengehäuse mit einer Längsachse auf. Das Pumpengehäuse ist mit der Brennkraftmaschine koppelbar. Das Pumpengehäuse weist eine Auflagefläche auf zum Aufliegen des Pumpengehäuses auf die Brennkraftmaschine. Zudem dient die Auflagefläche zum Ausrichten des Pumpengehäuses relativ zu der Brennkraftmaschine. Die Pumpenanordnung weist einen Flansch auf. Der Flansch weist einen Befestigungsbereich zum Befestigen des Flansches an dem Pumpengehäuse auf. Der Flansch weist einen Koppelbereich auf zum Koppeln der Pumpenanordnung an der Brennkraftmaschine. Eine Haupterstreckungsrichtung des Koppelbereichs erstreckt sich quer zur Längsachse. Der Befestigungsbereich springt entlang der Längsachse über den Koppelbereich vor.According to one embodiment, a pump arrangement for an internal combustion engine has a pump housing with a longitudinal axis. The pump housing can be coupled to the internal combustion engine. The pump housing has a bearing surface for the pump housing to rest on the internal combustion engine. In addition, the support surface serves to align the pump housing relative to the internal combustion engine. The pump arrangement has a flange. The flange has a fastening area for fastening the flange to the pump housing. The flange has a coupling area for coupling the pump arrangement to the internal combustion engine. A main direction of extension of the coupling area extends transversely to the longitudinal axis. The fastening area protrudes along the longitudinal axis over the coupling area.
Mittels der Auflagefläche ist die Pumpenanordnung an der Brennkraftmaschine präzise und insbesondere senkrecht ausrichtbar. Die relative Ausrichtung zwischen dem Pumpengehäuse und der Brennkraftmaschine wird über das Pumpengehäuse bestimmt, das mit vergleichsweise geringen Toleranzen beispielsweise mittels eines Drehverfahrens hergestellt ist. Die relative Ausrichtung des Pumpengehäuses zu der Brennkraftmaschine wird insbesondere nicht mittels des Flansches bestimmt, der beispielsweise größere Herstellungstoleranzen aufweist als das Pumpengehäuse.By means of the contact surface, the pump arrangement on the internal combustion engine can be aligned precisely and in particular vertically. The relative alignment between the pump housing and the internal combustion engine is determined via the pump housing, which is manufactured with comparatively small tolerances, for example by means of a turning process. The relative orientation of the pump housing to the internal combustion engine is in particular not determined by means of the flange, which, for example, has greater manufacturing tolerances than the pump housing.
Der Flansch weist den vorspringenden Befestigungsbereich auf. Dieser weist bei der Herstellung und im Betrieb ein besseres Ausgleichsverhalten auf als ein flacher Flansch. Während der Herstellung und während des Betriebs auftretende Kräfte können gut von dem vorspringenden Befestigungsbereich ausgeglichen werden. Der zylinderförmige Befestigungsbereich kann entstehende Radialkräfte gut ausgleichen, da der Befestigungsbereich insbesondere quer zur Längsrichtung dünner ausgebildet ist als der Koppelbereich.The flange has the projecting fastening area. This has better balancing behavior during manufacture and operation than a flat flange. Forces occurring during manufacture and during operation can be well balanced by the projecting fastening area. The cylindrical fastening area can compensate for any radial forces that arise, since the fastening area is made thinner than the coupling area, in particular transversely to the longitudinal direction.
An dem umgeformten Metallblech, das den Flansch ausbildet, befindet sich an der Schnittstelle zum Pumpengehäuse der Befestigungsbereich, der nach Art eines hochgezogenen Kragens ausgebildet ist. Der Flansch wird um einige 10tel Millimeter versetzt zu der Auflagefläche befestigt, um eine Vorspannung der Pumpenanordnung auf der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Der beispielsweise zylinderförmige Befestigungsbereich ist ausgebildet, die entstehenden Radialkräfte besser auszugleichen, als ein flächig ausgedehnter Flansch. Radialkräfte entstehen beispielsweise beim Pressverband des Flansches auf das Pumpengehäuse und/oder beim Verschweißen. Auch thermische Effekte können Kräfte verursachen, die von dem Befestigungsbereich ausgeglichen werden können. Somit sind größere Durchmessertoleranzen beim Ausbilden der Ausnehmung möglich.The fastening area, which is designed in the manner of a raised collar, is located on the deformed metal sheet which forms the flange, at the interface to the pump housing. The flange is attached offset to the support surface by a few tenths of a millimeter in order to enable the pump arrangement to be preloaded on the internal combustion engine. The, for example, cylindrical fastening area is designed to better compensate for the radial forces that arise than a flat flange. Radial forces arise, for example, when the flange is pressed onto the pump housing and / or when welding. Thermal effects can also cause forces that can be compensated for by the fastening area. This allows larger diameter tolerances when forming the recess.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Pumpenanordnung eine Schweißverbindung zum Befestigen des Befestigungsbereichs an dem Pumpengehäuse auf. Die Schweißverbindung weist eine Schweißnaht auf. Die Schweißnaht erstreckt sich so quer zur Längsachse, dass ein Ende der Schweißnaht in dem Pumpengehäuse angeordnet ist. Die Schweißnaht erstreckt sich radial durch den Befestigungsbereich hindurch in das Pumpengehäuse hinein. Die Schweißnaht erstreckt sich durch den Befestigungsbereich oberhalb des Koppelbereichs. Somit ist die Schweißnaht beabstandet von den Kontaktflächen der Pumpenanordnung
Beispielsweise weist die Schweißverbindung zwei Schweißnähte auf. Die zwei Schweißnähte sind entlang der Längsachse voneinander beabstandet. Somit ist eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Flansch in dem Pumpengehäuse ausbildbar. Der Abstand zwischen den zwei Schweißnähten vermeidet eine Doppelschweißung und somit eine Reduzierung des Anbindequerschnitts.For example, the welded joint has two welds. The two welds are spaced apart along the longitudinal axis. A reliable connection can thus be formed between the flange in the pump housing. The distance between the two weld seams avoids double welding and thus a reduction in the cross-section of the connection.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Flansch eine Ausnehmung auf, die von dem Befestigungsbereich und dem Koppelbereich umgeben ist. Der Befestigungsbereich umgibt die Ausnehmung mit einem ersten Innendurchmesser. Der Koppelbereich umgibt die Ausnehmung mit einem zweiten Innendurchmesser. Der erste Innendurchmesser ist kleiner als der zweite Innendurchmesser. Somit ist der Flansch lediglich am Befestigungsbereich in Kontakt mit dem Pumpengehäuse.According to one embodiment, the flange has a recess which is surrounded by the fastening region and the coupling region. The fastening area surrounds the recess with a first inner diameter. The coupling area surrounds the recess with a second inner diameter. The first inside diameter is smaller than the second inside diameter. Thus the Flange only in contact with the pump housing at the fastening area.
Der Koppelbereich ist von dem Pumpengehäuse beabstandet. Somit werden Kräfte zwischen dem Pumpengehäuse und dem Flansch an dem Befestigungsbereich übertragen, der diese gut ausgleichen kann. Insbesondere Radialkräfte lassen sich definiert in dem Befestigungsbereich oberhalb des Koppelbereichs einleiten.The coupling area is spaced from the pump housing. Forces are thus transmitted between the pump housing and the flange at the fastening area, which can compensate for them well. Radial forces in particular can be introduced in a defined manner in the fastening area above the coupling area.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Blechstärke des Befestigungsbereichs dünner als die Blechstärke des Koppelbereichs. Dadurch ist die Schweißverbindung einfach und zuverlässig ausbildbar und gleichzeitig eine Kopplung mit der Brennkraftmaschine verlässlich realisierbar.According to one embodiment, the sheet thickness of the fastening area is thinner than the sheet thickness of the coupling area. As a result, the welded connection can be formed simply and reliably and, at the same time, a coupling with the internal combustion engine can be implemented reliably.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Flansch ausgebildet, in einem befestigten Zustand das Pumpengehäuse gegen die Brennkraftmaschine vorzuspannen. Beispielsweise schließen der Befestigungsbereich und der Koppelbereich einen Winkel von kleiner als 90° ein. Der Winkel ist beispielsweise kleiner als 90° und größer als 80°. Alternativ oder zusätzlich weist der Koppelbereich eine Wölbung nach innen auf.According to one embodiment, the flange is designed to pretension the pump housing against the internal combustion engine in a fastened state. For example, the fastening area and the coupling area enclose an angle of less than 90 °. For example, the angle is less than 90 ° and greater than 80 °. Alternatively or additionally, the coupling area has an inward curvature.
Beim Befestigen des Flansches an dem Pumpengehäuse wird der Befestigungsbereich in Richtung des Pumpengehäuses gedrückt. Dadurch ist das Pumpengehäuse gegen die Brennkraftmaschine vorgespannt.When attaching the flange to the pump housing, the fastening area is pressed in the direction of the pump housing. As a result, the pump housing is biased against the internal combustion engine.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Kontaktfläche des Koppelbereichs zum Kontakt mit der Brennkraftmaschine zumindest bereichsweise entlang der Längsachse versetzt zu der Auflagefläche angeordnet. Beim Befestigen des Pumpengehäuses an der Brennkraftmaschine ist der Koppelbereich zunächst beabstandet zu der Brennkraftmaschine und wird dann gegen die Brennkraftmaschine gedrückt. Dadurch ist das Pumpengehäuse gegen die Brennkraftmaschine vorgespannt. Außerdem wird durch die versetzte Anordnung gewährleistet, dass die Pumpenanordnung
Gemäß einer Ausführungsform weist das Pumpengehäuse benachbart zu der Auflagefläche eine schräge Flanke auf, sodass der Koppelbereich beabstandet zu dem Pumpengehäuse ist. Die schräge Flanke ist alternativ oder zusätzlich zu dem größeren zweiten Innendurchmesser am Koppelbereich vorgesehen. Die schräge Flanke realisiert ähnlich wie der größere zweite Innendurchmesser einen Abstand zwischen dem Flansch und dem Pumpengehäuse am Koppelbereich. Die schräge Flanke ist so ausgestaltet, dass ein Kontakt zwischen dem Flansch und dem Pumpengehäuse lediglich am Befestigungsbereich ausgebildet ist.According to one embodiment, the pump housing has an inclined flank adjacent to the support surface, so that the coupling area is spaced apart from the pump housing. The sloping flank is provided as an alternative or in addition to the larger second inner diameter on the coupling area. Similar to the larger second inner diameter, the sloping flank creates a distance between the flange and the pump housing at the coupling area. The inclined flank is designed such that a contact between the flange and the pump housing is only formed on the fastening area.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Flansch mittels nicht zerspanenden Verfahren hergestellt. Der Flansch ist insbesondere mittels Umformen, Pressen und Stanzen hergestellt. Dadurch ist der Flansch einfach, kostengünstig, materialsparend und flexibel herstellbar. Auch eine hohe Stabilität des Flansches ist somit erzielbar.According to one embodiment, the flange is produced by means of a non-machining process. The flange is made in particular by means of forming, pressing and stamping. This makes the flange simple, inexpensive, material-saving and flexible to manufacture. A high stability of the flange can also be achieved.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and further developments result from the following examples explained in connection with the figures. Identical, identical and identically acting elements are provided with the same reference symbols in all figures.
Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
3 bis6 Schritte zur Herstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
7 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
8 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
9 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
10 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
11 verschiedene Ausgestaltungen des Flansches gemäß Ausführungsbeispielen, -
12 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
13 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und -
14 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 1 shows a schematic illustration of a pump arrangement according to an exemplary embodiment, -
2nd 2 shows a schematic sectional view of a pump arrangement according to an exemplary embodiment, -
3rd to6 Steps for producing a flange according to an embodiment, -
7 1 shows a schematic representation of a flange according to an exemplary embodiment, -
8th 1 shows a schematic representation of a flange according to an exemplary embodiment, -
9 1 shows a schematic illustration of a pump arrangement according to an exemplary embodiment, -
10th 1 shows a schematic illustration of a pump arrangement according to an exemplary embodiment, -
11 different configurations of the flange according to exemplary embodiments, -
12th 1 shows a schematic illustration of a pump arrangement according to an exemplary embodiment, -
13 a schematic representation of a pump arrangement according to an embodiment, and -
14 is a schematic representation of a flange according to an embodiment.
Die Pumpenanordnung
Die Pumpenanordnung
Der Flansch
Der Befestigungsbereich
Der Flansch
Im Folgenden wird die Herstellung des Flansches
Zunächst wird ein Metallblech
Wie in
Nachfolgend wird das Metallblech
Wie in
Nach dem Entfernen des Vorsprungs
Zusätzlich werden die beiden Löcher
Das freie Ende des Befestigungsbereichs
Der Innendurchmesser
An dem Flansch
Das verfügbare Material in dem Umformbereich
Danach wird der Vorsprung
Durch den Umformprozess und den Ziehprozess zum Ausbilden des Befestigungsbereichs
Durch die Umformung des Metallblechs
Wie in
In dem vorspringenden Befestigungsbereich
Neben dem Kontaktbereich
Der Innendurchmesser
Der Befestigungsbereich
Das Pumpengehäuse
Der Auflagevorsprung
Das Pumpengehäuse
Der Flansch
Der Flansch
Wie detaillierter aus
Die Schweißnähte sind entlang der Längsrichtung
Aufgrund der möglichst weit entfernten Anordnung der Schweißnähte
Der gleiche Effekt wird erzielt durch das Anordnen der Enden
Die Schweißung zur Ausbildung der Schweißnähte
Bevorzugt werden zwei Schweißnähte
Die beiden Schweißnähte
Die Schweißnähte
Alternativ oder zusätzlich zum zurückgesetzten Bereich
Beispielsweise ist ein Unterschied zwischen den verschiedenen Ausgestaltungen des Flansches
Zudem kann der Durchmesser der Löcher
Es ist auch möglich, den Koppelbereich
Bei den unabhängigen Ausführungen des Flansches
Der Flansch
Durch den Versatz wird sichergestellt, dass die relative Position des Pumpengehäuses
Ebenenabweichungen entstehen beispielsweise herstellungsbedingt, wenn der Koppelbereich
Zudem ermöglicht der Versatz
Der Koppelbereich
Vergleichbar weist der Koppelbereich
Durch die Neigung oder Wölbung des Koppelbereichs nach oben ist die Vorspannkraft auf das Pumpengehäuse
Die Pumpenanordnung
Durch das Umformen ist der Befestigungsbereich
Der Presssitz an der beziehungsweise der Kontaktbereich
Die zwei Schweißnähte
Die Umformung des Umformbereichs
Verschiedene Außenkonturen des Flansches
Durch den Versatz
Die Pumpenanordnung
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