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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom Markt her sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen bekannt, die zu einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gehören. Diese Kraftstoff-Hochdruckpumpen umfassen einen meist in etwa zylindrischen Gehäusekörper, in dem ein Förderkolben beweglich geführt ist. Stirnseitig ist an dem Gehäusekörper ein haubenartiger Gehäusedeckel befestigt, unter dem ein Druckdämpfer, meist ein Membrandämpfer, angeordnet ist. Der Gehäusedeckel ist als dünnwandiges Blechformteil ausgebildet, welches beispielsweise durch einen Tiefzieh-/Umformprozess hergestellt ist. Die Zuführung des Kraftstoffs zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erfolgt über einen Einlassstutzen, der beispielsweise an dem Gehäusedeckel beispielsweise durch Verlöten befestigt sein kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe zu schaffen, welche im Betrieb robust ist, kostengünstig hergestellt werden kann und einen möglichst geringen Einbauraum beansprucht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wesentliche Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung und in der beigefügten Zeichnung.
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Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird in einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt, wobei sowohl eine Dieselals auch eine Benzin-Brennkraftmaschine als auch jede andere Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck-Kraftstoffsystemen in Frage kommt. Sie ist als Kolbenpumpe ausgeführt und umfasst ein meist in etwa zylindrisches Pumpengehäuse, welches auf einer Stirnseite einen Gehäusedeckel umfasst. Unter diesem Gehäusedeckel ist ein Fluidraum vorhanden, in dem ein Funktionsteil angeordnet sein kann, beispielsweise ein Druckdämpfer zum Dämpfen von Druckpulsationen. Anders als beim Stand der Technik ist der Gehäusedeckel bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe ein Gussteil, also ein primär durch ein Gießverfahren hergestelltes Werkstück. Dies schließt selbst verständlich nicht aus, dass dieses Werkstück noch weitere Bearbeitungsschritte erfahren hat, bevor es an der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbaut werden kann.
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Der Gehäusedeckel bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe erfüllt weiterhin die Anforderungen nach einer Abdichtung eines Kraftstoffraumes der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zu einer Außenumgebung hin. Außerdem kann weiterhin in dem von dem Gehäuse Deckel begrenzten Fluidraum ein Funktionsteil angeordnet sein, beispielsweise eine Dämpfungsvorrichtung zur Reduzierung von Niederdruckpulsationen. Zusätzlich wird bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Hochdruckpumpe jedoch noch das sogenannte „Packaging“ optimiert (die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kann also kompakter gestaltet werden), wodurch die Bauhöhe der Kraftstoff-Hochdruckpumpe reduziert werden kann. Außerdem erhält man mehr Freiheiten bei der Formgestaltung des Gehäusedeckels, so dass je nach Anforderung der Gehäusedeckel auch eine komplexere Form bzw. eine sehr komplexe Form aufweisen kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel ein Stahlgussteil ist. Dies ist ein preiswertes Material mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, so dass insgesamt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kostengünstig hergestellt werden kann und gleichzeitig dauerhaft zuverlässig betrieben werden kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel eine insgesamt nicht-rotationssymmetrische Form aufweist. Eine solche nicht-rotationssymmetrische Form gestattet eine Rücksichtnahme auf individuelle Einbau-Erfordernisse.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel mindestens eine Ausformung beispielsweise in Form einer Auswölbung oder Ausbuchtung mit einer insbesondere seitlichen Anlagefläche aufweist, an der ein Anschlussstutzen, insbesondere ein Einlassstutzen, befestigbar ist. Durch eine solche Anlagefläche wird eine für einen Lötvorgang notwendige Fläche am Gehäusedeckel sehr platzsparend realisiert. Mittels eines solchen Lötvorgangs kann der Anschlussstutzen preiswert und dauerhaft sicher am Gehäusedeckel befestigt werden. Bei einer seitlichen Anlagefläche kann die Höhe des dann radial abragenden Anschlussstutzens (gemessen von einer Pumpenauflage) deutlich kleiner ausgeführt werden, wodurch insgesamt die Abmessungen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe gesenkt werden.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anlagefläche flach oder gekrümmt ist. Eine flache Anlagefläche ist aufwändiger herzustellen, gestattet jedoch die Verwendung einfacherer und somit preiswerter Einlassstutzen. Eine gekrümmte Anlagefläche, die beispielsweise den gleichen Außenradius hat wie eine Umfangswand des Gehäusedeckels, ist sehr einfach herzustellen. Beispielsweise kann die Auswölbung bzw. Ausbuchtung einfach die zylindrische Länge des Gehäusedeckels lokal erhöhen , wodurch die (seitliche) Anlagefläche für den Einlassstutzen bereitgestellt werden kann. Maßgeblich ist, dass an der radialen Außenseite eine in vertikaler Richtung platzsparende Anordnung des Einlassstutzens möglich wird.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausformung sowohl in einen Bereich einer Umfangswand des Gehäusedeckels als auch in einen Bereich einer Stirnwand des Gehäusedeckels hinein verläuft. Durch eine solche Gleisweise komplexe Formgebung kann die erforderliche Höhe des Gehäusedeckels gering gehalten werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein höchster Bereich der seitlichen Anlagefläche ungefähr auf gleicher Höhe liegt wie ein höchster Bereich der Stirnwand. Hierdurch wird eine minimale Bauhöhe des Gehäusedeckels realisiert.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlagefläche in der Draufsicht länglich ist, insbesondere eine in etwa länglich viereckige oder ovale Grundform hat. Hierdurch wird eine große Fläche geschaffen, welche eine sichere und einfache Befestigung des Anschlussstutzens gestattet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die seitliche Anlagefläche in der Draufsicht in einer seitlichen Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in einer axialen Richtung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Auf diese Weise wird die oben erwähnte große Fläche bei gleichzeitig geringer Höhe des Gehäusedeckels geschaffen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussstutzen mit der Anlagefläche verlötet ist. Dies ist eine einfache, preiswerte und sichere Befestigungsart des Anschlussstutzens an der Anlagefläche.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussstutzen insbesondere einen in axialer Richtung des Anschlussstutzens gesehen sich nach radial außen erstreckenden Flansch aufweist, der vorzugsweise eine ähnliche Grundform wie die Anlagefläche aufweist. Hierdurch wird die Sicherheit und Dauerzuverlässigkeit der Befestigung des Anschlussstutzens an dem Gehäusedeckel nochmals verbessert.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen teilweisen Schnitt durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einer ersten Ausführungsform eines Gehäusedeckels und einem Anschlussstutzen;
- 2 eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels und des Anschlussstutzens von 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung nur des Gehäusedeckels von 1
- 4 eine Seitenansicht auf eine zweite Ausführungsform eines Gehäusedeckels; und
- 5 eine Draufsicht auf den Gehäusedeckel von 4.
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Funktionsäquivalente Bereiche und Elemente tragen in den nachfolgenden Figuren auch in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen.
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In 1 trägt eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 weist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse 12 auf, in oder an dem die wesentlichen Komponenten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 angeordnet sind. So weist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ein Einlass-/Mengensteuerventil 14, einen in einen Förderraum 16 hineinragenden, durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung versetzbaren Förderkolben 18, ein Auslassventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 22 auf.
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Das Pumpengehäuse 12 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 24 und einen stirnseitig auf diesen aufgesetzten und mit diesem fluiddicht verbundenen Gehäusedeckel 26. Der Gehäusekörper 24 und der Gehäusedeckel 26 sind aus Metall hergestellt, der Gehäusedeckel 26 aus Stahlguss, wobei grundsätzlich auch andere Gussmaterialien denkbar sind. In dem zwischen dem Gehäusedeckel 26 und dem Gehäusekörper 24 gebildeten Raum (ohne Bezugszeichen) ist ein vorliegend beispielhaft als Membrandämpfer ausgebildeter Druckdämpfer 28 angeordnet, und an dem Gehäusedeckel 26 ist ein zylindrischer und rohrförmiger Anschlussstutzen, nämlich ein Einlassstutzen 30 befestigt, der vorliegend beispielhaft radial zur Seite hin abragt. Der Einlassstutzen 30 ist mit einem Niederdruckbereich (nicht dargestellt) verbunden, beispielsweise dem Auslass einer elektrischen Vorförderpumpe.
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Im Betrieb wird vom Förderkolben 18 bei einem Saughub Kraftstoff - vorliegend beispielhaft Benzin - über den Einlassstutzen 30 und das Einlass- und Mengensteuerventil 14 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff gefördert und unter einen hohen Druck gesetzt und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 32, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Der Hochdruckbereich 32 ist über einen Auslassstutzen 34 mit der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 verbunden. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass- und Mengensteuerventil 14 eingestellt.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist der Gehäusedeckel 26 eine insgesamt hauben- oder topfartige Gestalt auf mit einer Umfangswand 36 und einer Stirnwand 38. Am Gehäusekörper 24 ist der Gehäusedeckel 26 über den abragenden Rand (ohne Bezugszeichen) der Umfangswand 36 befestigt, beispielsweise verschweißt. Wie man aus den Figuren ohne weiteres erkennen kann, ist die Form des Gehäusedeckels 26 relativ zu einer Längsachse 40 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 nicht rotationssymmetrische.
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Stattdessen weist der Gehäusedeckel 26 eine insgesamt „organische“ Ausformung 42 in Form einer Auswölbung bzw. Ausbuchtung auf, welche sich beispielhaft in Längsrichtung aber auch in radialer Richtung des Gehäusedeckels 26 erstreckt und welche wiederum eine vorliegend beispielhaft seitliche und in den 1-3 beispielhaft ebene bzw. flache Anlagefläche 44, die insoweit auch als „Abflachung“ bezeichnet werden könnte, aufweist, an der der Einlassstutzen 30 befestigt, nämlich vorliegend beispielhaft verlötet ist. Alternativ könnte der Einlassstutzen 30 auch mit dem Gehäusedeckel 26 verschweißt oder verklebt sein. Bei der alternativen Ausführungsform der 4 und 5 ist die Anlagefläche 44 gekrümmt, und zwar beispielhaft mit genau dem gleichen Außendurchmesser wie die Umfangswand 36, so dass sie in radialer Richtung nicht über die Umfangswand 36 übersteht.
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Die Anlagefläche 44 kann, um die Befestigung des Einlassstutzens 30 zu erleichtern, bearbeitet sein, beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung. Beispielsweise kann die flache Anlagefläche 44 der Ausführungsform der 1-3 gefräst sein, um die für eine zuverlässige und flüssigkeitsdichte Befestigung des Einlassstutzens 30 erforderliche Ebenheit zu gewährleisten, und die gekrümmte Anlagefläche 44 der Ausführungsform der 4 und 5 kann zur Erreichung des gleichen Ziels abgedreht sein. Ebenso kann der abragende Rand der Umfangswand 36 bearbeitet sein, um eine zuverlässige Befestigung am Gehäusekörper 24 sicherzustellen.
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Die Ausformung 42 verläuft bei der in den 1-3 gezeigten Ausführungsform sowohl in einen Bereich der Umfangswand 36 hinein, was durch einen Pfeil 46 angedeutet ist, als auch in einen Bereich der Stirnwand 38 hinein, was durch einen Pfeil 48 angedeutet ist (2 und 3). Dabei ist ein in Richtung der Längsachse 40 gesehen höchster Bereich 50 der seitlichen Anlagefläche 44 ungefähr auf gleicher Höhe angeordnet wie ein höchster Bereich 52 der Stirnwand 38 (1). Insbesondere aus 3 ist ersichtlich, dass die seitliche Anlagefläche 44 in der Draufsicht (also längs zu einer nicht gezeichneten Längsachse des Einlassstutzens 30) eine längliche Grundform aufweist, vorliegend nämlich eine insgesamt in etwa 4-eckige Grundform. Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform könnte die Anlagefläche auch eine ovale oder im wesentlichen kreisrunde Grundform aufweisen, oder eine Grundform mit einer kreisrunden Fläche, die an irgendeiner Sehne abgeschnitten ist. Dabei kann die Anlagefläche 44 in einer seitlichen Richtung größer sein als in einer axialen Richtung, also die Form eines flachen Rechtecks haben, wie dies beispielhaft aus 3 ersichtlich ist.
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Der Einlassstutzen 30 der 1-3 weist einen in einer axialen Richtung des Einlassstutzens 30 gesehen sich nach radial außen erstreckenden Flansch 54 auf, der vorliegend beispielhaft eine ähnliche Grundform wie die Anlagefläche 44 aufweist, nämlich in etwa die Form eines flachen Rechtecks. Er kann aber auch jede andere zur Form der Anlagefläche 44 konforme Form aufweisen. Um den Einlassstutzen 30 mit dem Inneren des Gehäusedeckels 26 zu verbinden, ist in der seitlichen Anlagefläche 44 ein relativ zu der seitlichen Anlagefläche 44 zentrische Loch 56 vorhanden.
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Die Ausformung 42 verläuft bei der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform im Grunde nur in den Bereich 48 der Stirnwand 38 hinein, wohingegen sie, wie bereits erwähnt wurde, in radialer Richtung nicht über die Umfangswand 36 hinausragt und somit die Anlagefläche 44 die gleiche Krümmung aufweist wie diese Umfangswand 36, in axialer Richtung, also in Richtung der Längsachse 40, jedoch gerade ist. Die entsprechende Gegenfläche am Flansch 54 des Einlassstutzens 30 ist hierzu komplementär, also ebenfalls gekrümmt ausgebildet.
