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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom Markt her bekannt sind Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen, bei denen Kraftstoff aus einem Kraftstofftank mittels einer Vorförderpumpe und einer mechanisch angetriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe unter hohem Druck in einen in einem Hochdruckbereich befindlichen Hochdruckspeicher („Rail“) gefördert wird. In einem Pumpengehäuse einer solchen Kraftstoffhochdruckpumpe ist üblicherweise ein Kolbenraum angeordnet, in dem der Kraftstoff durch einen Kolben auf den hohen Druck verdichtet wird. Der Kolbenraum ist dabei fluidisch mit einem Niederdruckbereich verbunden. Diese fluidische Verbindung umfasst üblicherweise einen an der Kraftstoffhochdruckpumpe vorgesehenen Anschlussstutzen, an dem ein Anschlussabschnitt einer Niederdruckleitung angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird gelöst durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Vorgeschlagen wird zunächst also eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem rohrförmigen Anschlussstutzen zur Verbindung mit einem Anschlussabschnitt einer Kraftstoffleitung. Dabei weist eine Außenwand des Anschlussstutzens mindestens eine nach radial einwärts gerichtete Vertiefung auf, in der ein nach radial außen abragendes Sicherungsmittel für den Anschlussabschnitt der Kraftstoffleitung angeordnet ist. An dem Sicherungsmittel ist folglich der Anschlussabschnitt der Kraftstoffleitung anordenbar. Die Vertiefung kann insbesondere nutartig ausgebildet sein.
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Die Herstellung eines Anschlussstutzens mit einer eine Vertiefung aufweisenden Außenwand ist vergleichsweise kostengünstig möglich. Ferner ist ein derart hergestellter Anschlussstutzen besonders langlebig. Die Gefahr eines unerwünschten frühzeitigen Bauteilversagens ist dabei insbesondere dadurch reduziert, dass keine oder nahezu keine Bauteilschwächung des Anschlussstutzens im Bereich der Vertiefung vorhanden ist. Dennoch kann der Anschlussabschnitt sicher am Anschlussstutzen befestigt werden. Dies dadurch, dass das Sicherungsmittel in der Vertiefung angeordnet ist. An diesem Sicherungsmittel kann wiederum der Anschlussabschnitt befestigt werden.
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In einer Ausgestaltung ist die Vertiefung in einer Umfangsrichtung vollständig umlaufend ausgebildet. Das Herstellen einer derart ausgebildeten Vertiefung ist besonders einfach, beispielsweise durch einen Umformprozess, insbesondere einen Tiefziehprozess, möglich. Ferner kann ein Sicherungsmittel an einer umlaufend vorgesehenen Vertiefung vergleichsweise einfach angeordnet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Sicherungsmittel einen Sicherungsring. Der Sicherungsring kann besonders einfach in der Vertiefung befestigt werden. Dabei kann der Sicherungsring insbesondere nicht vollständig geschlossen sein, sodass dieser, beispielsweise mittels einer Zange, etwas aufdehnbar ist, um den Sicherungsring sodann formschlüssig in der Vertiefung zu positionieren.
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Der Sicherungsring kann insbesondere als Kreisringabschnitt ausgebildet sein und somit im Querschnitt rechteckig ausgebildet sein. Dabei kann die Vertiefung insbesondere komplementär zum Sicherungsring ausgebildet sein, sodass der Sicherungsring spielfrei in der Vertiefung lagerbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, dass es sich bei dem Sicherungsring um einen Sprengring handelt. Der Sprengring kann insbesondere aus Federstahl hergestellt sein. Ferner weist der Sprengring insbesondere Enden auf, die im nicht angeordneten Zustand nicht zueinander fluchtend sind, so dass nach der Anordnung in der Vertiefung der Sprengring in der Vertiefung axial verspannt wird und damit verliersicher gelagert ist.
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Denkbar ist weiterhin, dass das Sicherungsmittel zur Anordnung eines als Quick-Connector-Anschlusses ausgebildeten Anschlussabschnitts ausgebildet ist. Folglich kann der Anschlussabschnitt insbesondere einen Schnappverschluss aufweisen, um den Anschlussabschnitt am Sicherungsmittel zu halten.
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In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass die Vertiefung im mittleren Bereich, vorzugsweise in der Mitte, der Außenwand vorgesehen ist.
Die für Quick-Connector-Verbindungen relevante Norm SAE J2044 verlangt im mittleren Bereich eines Anschlussstutzens einen Wulst, um daran einen Anschlussabschnitt zu halten. Dieser Wulst wird vorliegend durch das Sicherungsmittel realisiert, sodass ein als Quick-Connector-Anschluss ausgebildeter Anschlussabschnitt, ausgebildet gemäß der Norm SAE J2044, am Anschlussstutzen anordenbar ist.
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Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vertiefung an einen zylindrischen Abschnitt der Außenwand des Anschlussstutzens angrenzt, vorzugsweise zwischen zwei zylindrischen Abschnitten der Außenwand des Anschlussstutzens angeordnet ist und an diese angrenzt. Ein derart ausgebildeter Anschlussstutzen ist besonders einfach herstellbar.
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Die Außenwand kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Ferner kann diese insbesondere eine konstante Wanddicke aufweisen. Somit ist insbesondere denkbar, dass der Innendurchmesser der Außenwand im Bereich der Vertiefung geringer ist als der Innendurchmesser der Außenwand im Bereich der angrenzenden zylindrischen Abschnitte.
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In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, dass die Außenwand des Anschlussstutzens wenigstens einen Abschnitt, der durch einen Umformprozess, insbesondere einen Tiefziehprozess, hergestellt ist, umfasst. Vorzugsweise ist die gesamte Außenwand des Anschlussstutzens durch einen Umformprozess, insbesondere einen Tiefziehprozess, hergestellt. Eine Herstellung mittels eines Tiefziehprozesses ist vergleichsweise kostengünstig möglich. Ferner kann der Anschlussstutzen insbesondere mit vergleichsweise geringem Umformgrad hergestellt werden. Dies dadurch, dass die Ausbildung einer Vertiefung im Tiefziehprozess lediglich einen vergleichsweise geringen Umformgrad benötigt, sodass in der Außenwand durchgehend eine hohe Festigkeit bereitgestellt werden kann. Dadurch, dass insbesondere an keiner Stelle ein hoher Umformgrad in der Außenwand vorhanden ist, ist auch keine durch das Herstellungsverfahren eingebrachte bzw. dadurch bedingte Festigkeitsschwachstelle vorhanden, sodass die Langlebigkeit des Anschlussstutzens erhöht ist und somit die Gefahr eines frühzeitigen Anschlussstutzenversagens reduziert ist.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe kann insbesondere einen Kolbenraum aufweisen, wobei der Kolbenraum über den Anschlussstutzen und den daran angeordneten Anschlussabschnitt mit einem Niederdruckbereich oder einem Hochdruckbereich eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine verbindbar ist. Folglich kann insbesondere eine Niederdruckleitung oder eine Hochdruckleitung den Anschlussabschnitt aufweisen. Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist vergleichsweise kostengünstig realisierbar. Ferner ist die Gefahr eines frühzeitigen Versagens des Anschlussstutzens der Kraftstoffhochdruckpumpe reduziert.
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In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass der Anschlussstutzen an einem Pumpengehäuse angeordnet, insbesondere an das Pumpengehäuse angelötet oder angeschweißt, ist. Insbesondere kann der Niederdruckbereich fluidisch mit dem Kolbenraum verbunden sein, sodass zu fördernder Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über den Anschlussstutzen in den Kolbenraum gelangen kann.
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Denkbar ist auch, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe eine Druckdämpfervorrichtung mit einem Deckelelement umfasst. Dabei kann der Anschlussstutzen an das Deckelelement angeordnet, insbesondere an das Deckelelement angelötet oder angeschweißt, sein. Insbesondere kann der Niederdruckbereich fluidisch mit dem Kolbenraum verbunden sein, sodass zu fördernder Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich über den Anschlussstutzen in die Druckdämpfervorrichtung und von dort in den Kolbenraum gelangen kann.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnung erläutert wird.
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Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte schematisierte Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe umfassend einen Anschlussstutzen mit daran angeordnetem Sicherungsmittel;
- 3 eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Kraftstoffhochdruckpumpe aus 2;
- 4 eine Schnittdarstellung wie in 3 ohne Sicherungsmittel; und
- 5 eine schematische Draufsicht auf das Sicherungsmittel gemäß 2.
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Funktionsäquivalente Elemente und Bereiche tragen in den nachfolgenden Figuren die gleichen Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail erläutert.
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1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird im Betrieb des Kraftstoffsystems 10 Kraftstoff über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16 und einer Niederdruckleitung 18 umfassend einen Anschlussabschnitt 20 einer als Kolbenpumpe ausgeführten Kraftstoffhochdruckpumpe 22 zugeführt.
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In der Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist ein Einlassventil 24 angeordnet. Über den Anschlussabschnitt 20 und das Einlassventil 24 ist ein Kolbenraum 26 mit einem Niederdruckbereich 28, der die Vorförderpumpe 16, die Saugleitung 14, und den Kraftstofftank 12 umfasst, fluidisch verbindbar. Das Einlassventil 24 kann über eine Betätigungseinrichtung 30 zwangsweise geöffnet werden. Die Betätigungseinrichtung 30 und damit das Einlassventil 24 sind über eine Steuereinheit 32 ansteuerbar. Über gezieltes Öffnen und Schließen des Einlassventils 24 zu bestimmten Zeitpunkten während eines Saughubs der Kraftstoffhochdruckpumpe 22 lässt sich die geförderte Menge an Kraftstoff einstellen.
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Ein Kolben 34 der Kraftstoffhochdruckpumpe 22 kann mittels eines vorliegend als Nockenscheibe ausgeführten Antriebs 36 entlang einer Kolbenlängsachse 38 auf- und abbewegt werden, was durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 40 schematisch dargestellt ist. Hydraulisch zwischen dem Kolbenraum 26 und einem Auslass 42 der Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist ein Auslassventil 44 angeordnet, das zu einem Hochdruckbereich 45, der einen Hochdruckspeicher 46 („Rail“) umfasst, hin öffnen kann. Über ein Druckbegrenzungsventil 48, das bei Überschreiten eines Grenzdrucks im Hochdruckspeicher 46 öffnet, sind der Hochdruckspeicher 46 und der Kolbenraum 26 fluidisch verbindbar.
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Ein oberer Teil der Kraftstoffhochdruckpumpe 22 ist in 2 perspektivisch gezeigt. Dabei umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpe 22 zunächst ein Pumpengehäuse 52. In einer Aussparung 54 des Pumpengehäuses 52 ist ein Anschlussstutzen 56 befestigt (vgl. 3). Über den Anschlussstutzen 56 ist der Kolbenraum 26 fluidisch mit dem Niederdruckbereich 28 verbunden. Zu fördernder Kraftstoff gelangt also aus dem Niederdruckbereich 28 über den Anschlussstutzen 56 in den Kolbenraum 26. Am oberen Ende des Pumpengehäuses 52 ist ein Verbindungsbereich 58 vorgesehen. An dem Verbindungsbereich 58 ist eine nicht gezeigte Druckdämpfervorrichtung, welche ein topfartiges Deckelelement umfasst, befestigbar.
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Der Anschlussstutzen 56 weist eine Längsachse 62 auf. Ferner umfasst der Anschlussstutzen 56 eine um die Längsachse 62 rotationssymmetrisch verlaufende rohrförmige Außenwand 60. Die Außenwand 60 des Anschlussstutzens 56 ist durch einen Tiefziehprozess hergestellt. Damit bildet die gesamte Außenwand 60 einen Abschnitt 64, der in einem Tiefziehprozess hergestellt ist. Im Sinne der Erfindung ist jedoch auch, wenn lediglich ein einzelner Teil des Anschlussstutzens 56 den Abschnitt 64, der in einem Tiefziehprozess hergestellt ist, bildet.
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Die Außenwand 60 des Anschlussstutzens 56 weist einen ersten kreiszylindrischen Abschnitt 66 und einen zweiten kreiszylindrischen Abschnitt 68 auf. Dabei ist denkbar, dass der erste kreiszylindrische Abschnitt 66 und der zweite kreiszylindrische Abschnitt 68 gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind. Wie aus der 3 und 4 hervorgeht, ist zwischen den beiden kreiszylindrischen Abschnitten 66 und 68 eine in Umfangsrichtung vollständig umlaufende, nutartige und radial einwärts gerichtete Vertiefung 70 angeordnet, die an die beiden kreiszylindrischen Abschnitte 66 und 68 jeweils angrenzt. Die Vertiefung 70 ist im mittleren Bereich des Anschlussstutzens 56 angeordnet. Die Vertiefung 70 ist dabei während des Herstellungsprozesses des Anschlussstutzens 56 im Tiefziehverfahren durch eine entsprechende Umformung hergestellt.
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Die Außenwand 60 ist folglich einstückig ausgebildet. Ferner weist diese eine konstante Wanddicke d auf (vgl. 4). Somit ist der Innendurchmesser D2 der Außenwand 60 im Bereich der Vertiefung 70 geringer ist als der Innendurchmesser D1 der Außenwand 60 im Bereich der angrenzenden zylindrischen Abschnitte 66, 68 (vgl. 4). Die Vertiefung 70 ist folglich allein durch eine entsprechende Umformung während des Tiefziehverfahrens in den Anschlussstutzen 56 eingebracht, wobei der notwendige Umformgrad zur Ausbildung der Vertiefung 70 vergleichsweise gering ist.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist in der Vertiefung 70 ein als Sprengring 78 ausgebildetes Sicherungsmittel angeordnet, welches nach radial außen abragt. Der Sprengring 78 kann dabei in bekannter Weise ausgebildet sein und somit insbesondere nicht vollständig umlaufend, sondern wie in 5 streng schematisch gezeigt ist, als Kreisringabschnitt ausgebildet sein. Ferner weist der Sprengring 78 insbesondere Enden 77, 79 auf, die im nicht angeordneten Zustand nicht zueinander fluchtend sind, sodass nach der Anordnung in der Vertiefung 70 der Sprengring 78 in der Vertiefung 70 axial verspannt angeordnet ist und damit verliersicher gelagert ist. Insbesondere kann der Sprengring 78 dabei mittels einer nicht gezeigten Sprengringzange in der Vertiefung 70 angeordnet werden.
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In radialer Richtung, also senkrecht zur Längsachse 62, steht der Sprengring 78 im an der Vertiefung 70 angeordneten Zustand über die Außenseite 61 der Außenwand 60 über (vgl. 2 und 3). Am Sprengring 78 ist der nicht näher gezeigte Anschlussabschnitt 20 der Niederdruckleitung 18 befestigbar. Der Anschlussabschnitt 20 kann insbesondere als Quick-Connector-Anschluss mit einem Schnappverschluss ausgebildet sein, sodass der Anschlussabschnitt 20 am Sprengring 78 verriegelbar und lösbar anordenbar ist. Der Anschlussstutzen 56 kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass ein gemäß der Norm SAE J2044 ausgebildeter Anschlussabschnitt 20 daran anordenbar ist.
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An den ersten kreiszylindrischen Abschnitt 66 angrenzend weist die Außenwand 60 des Anschlussstutzens 56 einen Übergangsbereich 72 auf (vgl. 3 & 4). In Richtung der Längsachse 62 des Anschlussstutzens 56 gesehen, folgt auf den Übergangsbereich 72 ein Befestigungsabschnitt 74. Über den Befestigungsabschnitt 74 ist der Anschlussstutzen 56 am Pumpengehäuse 52 befestigt, wobei vorliegend der Anschlussstutzen 56 am Pumpengehäuse 52 angeschweißt ist. Der Anschlussstutzen 56 weist eine Einlassöffnung 76 auf, die an dem dem Befestigungsabschnitt 74 gegenüberliegenden Ende des Anschlussstutzens 56 angeordnet ist.
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Insgesamt ist vorliegend die gesamte einstückig ausgebildete Außenwand 60 des Anschlussstutzens 56 in einem Tiefziehprozess hergestellt. Folglich kann der Anschlussstutzen 56 kostengünstig realisiert werden. Weiterhin weist der Anschlussstutzen 56 ausschließlich Stellen mit vergleichsweise geringem Umformgrad auf, sodass durchgehend eine hohe Festigkeit und keine prädestinierte Festigkeitsschwachstelle vorhanden sind. Dadurch kann die Robustheit und Langlebigkeit des Anschlussstutzens 56 erhöht werden.
