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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2017 212 498 A1 offenbart eine Kolbenpumpe, die beispielsweise bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung zum Einsatz kommen kann. Derartige Kolbenpumpen verfügen über eine Dichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben. Als Dichtung kommt ein gegenüber dem Pumpengehäuse stationärer hülsenförmiger Dichtring zum Einsatz, der aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Der Dichtring ist zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben so angeordnet, dass er von dem aus dem Förderraum wirkenden Druck wenigstens bereichsweise nach radial innen gegen den Pumpenkolben und axial gegen eine dem Pumpengehäuse zugeordnete Gegenfläche beaufschlagt wird. Er wird somit quasi durch den vom Förderraum her wirkenden Druck „aktiviert“. Darüber hinaus wird er von einer Federeinrichtung in einer axialen Richtung gegen die dem Pumpengehäuse zugeordnete Gegenfläche beaufschlagt. Die Federeinrichtung greift typischerweise an dem von der Gegenfläche entfernt angeordneten Ende des Dichtrings an. Als Federeinrichtung kommt dabei eine Wellenfeder zum Einsatz.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe hat den Vorteil, dass bei ihr der in axialer Richtung verlaufende Bauraum, der bisher für die oft als Wellenfeder oder Spiralfeder ausgebildete Federeinrichtung notwendig war, reduziert wird bzw. komplett entfallen kann. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Dichtung in axialer Richtung länger auszubilden, wodurch deren Dichtwirkung zum Pumpenkolben hin verbessert wird, oder dazu genutzt werden, die Gesamtlänge der Kolbenpumpe zu reduzieren.
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Konkret wird dies erreicht durch eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine. Eine solche Kraftstoff-Hochdruckpumpe kommt sowohl bei Diesel- als auch bei Benzin-Brennkraftmaschinen zum Einsatz. Üblicherweise verdichtet sie den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn in eine Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“), von wo aus der Kraftstoff mittels Injektoren direkt in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse und einen Pumpenkolben. Der Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse durch eine Kolbenführung geführt. Diese kann beispielsweise als in axialer Richtung voneinander beabstandete Führungsringe ausgestaltet sein, die in einer Ausnehmung im Pumpengehäuse gehalten sind.
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Zwischen dem Pumpenkolben und der Innenwand einer Aufnahmeöffnung in dem Pumpengehäuse ist ein radialer Spalt vorhanden, der durch eine hülsenförmige Dichtung abgedichtet wird („radial“ wird hier und nachfolgend als eine Richtung verstanden, die wenigstens in etwa orthogonal zur Längsachse der Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse ist, in der der Pumpenkolben und die Dichtung aufgenommen sind; „axial“ wird hier und nachfolgend als eine Richtung verstanden, die in etwa parallel zur Längsachse der Aufnahmeöffnung und somit auch zum Pumpenkolben und zur Dichtung ist). Die Dichtung ist also funktional zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben im Wesentlichen koaxial zum Pumpenkolben angeordnet.
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Eine radiale Innenfläche der Dichtung liegt im Betrieb wenigstens bereichsweise an einer radialen Außenfläche des Pumpenkolbens an. Mindestens mit einem Bereich einer Stirnfläche liegt die Dichtung im Betrieb axial an einer dem Pumpengehäuse zugeordneten Gegenfläche an. Die Dichtung dichtet auf diese Weise zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben ab. Unter anderem wird die Dichtung mittels einer Federeinrichtung in axialer Richtung gegen diese Gegenfläche beaufschlagt. Diese Gegenfläche kann beispielsweise durch eine ringförmige Stirnfläche eines ringförmigen Halteelements geschaffen werden, das in einer Ausnehmung im Pumpengehäuse aufgenommen ist, beispielsweise in diese eingepresst und/oder mit dem Pumpengehäuse verschweißt ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Federeinrichtung einerseits an der Dichtung in der axialen Richtung gesehen an einer ersten axialen Position angreift und sich andererseits wenigstens mittelbar am Pumpengehäuse in der axialen Richtung gesehen an einer zweiten axialen Position abstützt. Die zweite axiale Position liegt entweder ungefähr auf gleicher Höhe wie die erste axiale Position, oder die zweite axiale Position ist von der ersten Position in Richtung Gegenfläche oder darüber hinaus beabstandet. Im letztgenannten Fall ist die zweite Position also beispielsweise näher zu der Gegenfläche als die erste axiale Position, sie kann aber auch jenseits von der Gegenfläche sein.
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Somit ist die Federeinrichtung nicht mehr wie bisher im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der Dichtung und dem Pumpengehäuse verspannt und wird auf Druck beansprucht, sondern greift von seitlich außen her an der Dichtung an, und ist relativ zur Dichtung typischerweise radial außen von dieser am Pumpengehäuse abgestützt. Anders als bei einer Wellenfeder oder einer Spiralfeder bedeutet dies für die hier erfindungsgemäß vorgesehene Federeinrichtung, dass diese stärker durch eine Zug- und/oder Biegeelastizität und weniger durch eine Torsionselastizität wirkt. Eine solche Federeinrichtung ist darüber hinaus vergleichsweise preiswert. Typischerweise ist die Federeinrichtung eine sternförmige Feder bzw. eine sog. „Sternfeder“.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Dichtung einen sich axial erstreckenden ersten Abschnitt und einen sich nach radial außen erstreckenden zweiten Abschnitt aufweist, dass die Dichtung mit dem zweiten Abschnitt gegen die Gegenfläche beaufschlagt wird, und dass die Federeinrichtung auf einer von der Gegenfläche abgewandten Fläche des zweiten Abschnitts angreift. Der sich axial erstreckende erste Abschnitt bildet somit einen im Wesentlichen zylindrischen hülsenartigen Abschnitt, der im Betrieb dichtend mit dem Pumpenkolben zusammenwirkt. Der der sich nach radial außen erstreckende zweite Abschnitt bildet dagegen eine Art Ringbund, der im Betrieb dichtend mit dem Pumpengehäuse zusammenwirkt. Bei dieser Weiterbildung wirkt die Federeinrichtung somit genau dort, wo die Abdichtung zum Pumpengehäuse hin erfolgt und wo die Dichtung besonders robust ist.
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Der Weg des Kraftflusses wird bei dieser Weiterbildung im Grunde auf die Dicke des zweiten Abschnitts der Dichtung reduziert. Verformungen an einem Rand des ersten Abschnitts aufgrund der Krafteinleitung durch die Federeinrichtung werden somit vermieden. Auch wird das Hindurchleiten der Federkraft durch den ersten Abschnitt vermieden, wodurch Verformungen (bspw. ein Ausbeulen) des ersten Abschnitts vermieden werden und die Dichtfunktion zwischen dem ersten Abschnitt und dem Pumpenkolben optimal beibehalten wird. Auch wird die Toleranzkette, die für die Auslegung der Federeinrichtung zu berücksichtigen ist, reduziert, was sich potenziell kostensenkend auf die Federeinrichtung auswirkt, weil der durch die Federeinrichtung zu kompensierende Toleranzeinfluss geringer wird.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Gegenfläche an einem ringförmigen Halteelement angeordnet ist und sich die Federeinrichtung dadurch wenigstens mittelbar am Pumpengehäuse abstützt, dass ein Befestigungsabschnitt der Federeinrichtung zwischen dem Halteelement und einem Gehäusekörper des Pumpengehäuses verklemmt ist. Dies ist eine äußerst einfache und zuverlässige Befestigung der Federeinrichtung, und darüber hinaus ist die Montage einfach und daher kostengünstig.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Federeinrichtung einen im Wesentlichen ringförmigen Befestigungsabschnitt, mit dem sich die Federeinrichtung wenigstens mittelbar am Gehäuse abstützt, und mindestens einen sich mindestens auch nach radial einwärts erstreckenden Federabschnitt aufweist, der die Dichtung gegen die Gegenfläche beaufschlagt. Eine solche Federeinrichtung wird gemeinhin auch als „Sternfeder“ bezeichnet. Sie ist in der Herstellung kostengünstig und benötigt wenig Bauraum. Der Kraftfluss benötigt lediglich einen sehr kurzen Weg. Der ringförmige Befestigungsabschnitt, auch als „Ringkörper“ bezeichnet, ist dabei äußerst stabil.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass sie eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Dichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Federabschnitten aufweist. Dies bedeutet, dass die einzelnen Federabschnitte „parallel“ geschaltet sind, d.h., dass jeder Federabschnitt nur einen Teil der Federkraft aufbringen muss. Dies gestattet es, die Federabschnitte vergleichsweise dünn auszubilden. Werden beispielsweise vier Federabschnitte verwendet, muss jeder Federabschnitt nur ungefähr 25 % der Federkraft aufbringen. Je mehr Federabschnitte eingesetzt werden, desto dünner kann das Material gewählt werden, und desto einfacher und kostengünstiger kann die Federeinrichtung hergestellt werden.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zwischen dem ringförmigen Befestigungsabschnitt und dem Federabschnitt ein Verbindungsabschnitt vorhanden ist, dessen Längsachse entweder im Wesentlichen in der axialen Richtung oder schräg zu der axialen Richtung mit einer radialen Richtungskomponente verläuft. Durch den Verbindungsabschnitt ist es möglich, den Befestigungsabschnitt und den Federabschnitt in axialer Richtung gesehen in einem Abstand voneinander anzuordnen. Hierdurch werden die Freiheiten bei der Auslegung erhöht. Verläuft die Längsachse im Wesentlichen in der axialen Richtung, ist die Steifigkeit der Federeinrichtung größer, verläuft der Verbindungsabschnitt dagegen schräg zu der axialen Richtung mit einer radialen Richtungskomponente, ist die Steifigkeit der Federeinrichtung insgesamt geringer. Man erhält durch diese geometrische Ausgestaltung somit eine zusätzliche Möglichkeit, die Steifigkeit der Federeinrichtung zu beeinflussen und an die spezifischen Notwendigkeiten der Kolbenpumpe anzupassen. Bei einer im Wesentlichen axialen Erstreckung wird nur wenig Raum für den Verbindungsabschnitt benötigt, wodurch das Totvolumen reduziert wird und der Liefergrad der Kolbenpumpe optimal ist.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Längsachse eines Verbindungsabschnitts auch eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung aufweist. Man erhält auf diese Weise einen Verbindungsabschnitt, der sich in der Art einer Spirale oder Schraubenlinie erstreckt. Auch hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die Steifigkeit zu beeinflussen (nämlich in Richtung „weich“), ohne dass die radiale Baugröße der Federeinrichtung erheblich zunimmt. Man erkennt, dass ganz unterschiedliche Gestaltungen der Verbindungsabschnitte möglich sind, die abhängig vom zur Verfügung stehenden Bauraum und von der gewünschten Federrate bzw. Federsteifigkeit sind. Dabei ist zu bedenken, dass der für die Verbindungsabschnitte notwendige Bauraum zu dem für den Liefergrad der Kolbenpumpe relevanten Totvolumen zählt, und daher sollte dieser Bauraum möglichst gering sein.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsabschnitt einen Positionierabschnitt aufweist, durch den er in radialer Richtung gegenüber dem Pumpengehäuse positioniert ist. Der Positionierabschnitt kann bei einem ringförmigen Befestigungsabschnitt beispielsweise einfach der radial äußere Rand des Befestigungsabschnitts sein, der beispielsweise an einer entsprechenden Innenwand der Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse anliegt. Auf diese Weise werden der Befestigungsabschnitt und mit diesem die gesamte Federeinrichtung koaxial zur Dichtung und zum Pumpenkolben zentriert. Denkbar ist aber auch, dass der Positionierabschnitt durch einen Zentrierbund am radial inneren Rand des Befestigungsabschnitts gebildet wird, der mit einer entsprechenden Gegenfläche am Pumpengehäuse kooperiert.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Federeinrichtung aus einem Federstahl hergestellt und vorzugsweise mit einer reibungsarmen Beschichtung versehen ist. Durch die reibungsarme Beschichtung wird sichergestellt, dass an jenen Stellen, an denen die Federeinrichtung beispielsweise an der Dichtung anliegt, die Bewegung der Dichtung beispielsweise in radialer Richtung nicht behindert wird. Zwar ist, wie oben genannt, Federstahl zur Herstellung der Federeinrichtung bevorzugt. Keinesfalls ausgeschlossen ist aber auch die Herstellung aus einem Kunststoffmaterial.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Federeinrichtung zumindest auch durch Stanzen hergestellt ist. Gerade eine Sternfeder kann als Stanz-Biegeteil sehr kostengünstig hergestellt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse, einer Dichtung und einer ersten Ausführungsform einer Federeinrichtung, welche die Dichtung beaufschlagt;
- 2 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Bereichs der Kolbenpumpe von 1;
- 3 eine schematische perspektivische Darstellung der Federeinrichtung der 1 und 2;
- 4 eine Draufsicht auf die Federeinrichtung der 1-3 zu einem Zeitpunkt während der Herstellung;
- 5 eine Darstellung ähnlich zu 2 mit einer alternativen Ausführungsform einer Federeinrichtung; und
- 6 eine Darstellung ähnlich zu 2 mit einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Federeinrichtung.
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Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Sie werden im Normalfall nur bei der ersten Erwähnung im Detail erläutert.
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Eine Kolbenpumpe in Form einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Kolbenpumpe 10 gehört zu einem nicht weiter gezeichneten Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine. Sie fördert den Kraftstoff üblicherweise zu einem Kraftstoffrail, an welches mehrere Injektoren angeschlossen sind, die den Kraftstoff im Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
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Die Kolbenpumpe 10 umfasst ein steuerbares Einlassventil 12 und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 14, sowie ein Pumpengehäuse 16. In diesem ist eine Aufnahmeöffnung 18 für einen Pumpenkolben 20 vorhanden.
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Der Pumpenkolben 20 kann in der Aufnahmeöffnung 18 parallel zu einer Längsachse 22 („axiale Richtung“) der Aufnahmeöffnung 18 bewegt werden. Hierzu dient ein in der Zeichnung nicht dargestellter Antrieb. Bei diesem kann es sich beispielsweise um eine Nockenwelle oder eine Exzenterwelle der Brennkraftmaschine handeln.
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Der Pumpenkolben 20 ist vorliegend beispielhaft als Stufenkolben ausgebildet mit einem Abschnitt 24 mit kleinerem Durchmesser und einem Abschnitt 26 mit größerem Durchmesser. Der Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 mit größerem Durchmesser begrenzt zusammen mit dem Pumpengehäuse 16 einen Förderraum 28. Dieser ist über nicht weiter bezeichnete Kanäle fluidisch mit dem Einlassventil 12 und dem Auslassventil 14 verbunden. Das Pumpengehäuse 16 kann als ein insgesamt in etwa rotationssymmetrisches bzw. mehreckiges Teil ausgebildet sein. Der Pumpenkolben 20 ist im Pumpengehäuse 16 in der Aufnahmeöffnung 18 aufgenommen, die als eine gestufte Sacklochbohrung ausgebildet ist mit Abschnitten, die jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Zwischen dem Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 und einer inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 ist eine insgesamt hülsenförmige Dichtung 32 aus einem Kunststoffmaterial angeordnet, die auch als Hochdruckdichtring („HDR“) bezeichnet wird. Diese dichtet, wie weiter unten noch stärker im Detail dargelegt werden wird, unmittelbar zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem Pumpengehäuse 16, und dichtet somit den sich in 1 oberhalb von der ringförmigen Dichtung 32 befindenden Förderraum 28 („Hochdruckbereich“) gegenüber dem in 1 unterhalb von der ringförmigen Dichtung 32 angeordneten Bereich („Niederdruckbereich“) ab.
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Zwischen dem Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 und der inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 ist ein von der hülsenförmigen Dichtung 32 separates und in 1 oberhalb von der Dichtung 32 angeordnetes hülsen- bzw. ringförmiges Führungselement 34 angeordnet. Es dient zur radialen Führung des Pumpenkolbens 20. In 1 unterhalb von der Dichtung 32 ist ein ebenfalls hülsen- bzw. ringförmiges Halteelement 36 vorhanden, welches im in 1 unteren Bereich der Aufnahmeöffnung 18 angeordnet ist. Die hülsenförmige Dichtung 32 liegt am Halteelement 36 derart an, dass dort eine statische Dichtstelle gebildet wird, welche die Dichtung 32 gegenüber dem Halteelement 36 und somit insgesamt gegenüber dem Pumpengehäuse 16 abdichtet.
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Das Halteelement 36 kann in das Pumpengehäuse 12 eingepresst sein, oder es kann in der Aufnahmeöffnung 18 verstemmt oder mit dem Pumpengehäuse 16 verschweißt sein. Insoweit wird das Halteelement 36 als „dem Pumpengehäuse 16 zugeordnet“ bezeichnet. Die Kolbenpumpe 10 weist ein weiteres Führungselement 38 auf, welches ebenfalls ein hülsen- bzw. ringförmiges Teil und in einem Träger (ohne Bezugszeichen) angeordnet ist, der vom Pumpengehäuse 16 in 1 nach unten abragt. Auch das Führungselement 38 dient zur Führung des Pumpenkolbens 20 relativ zum Pumpengehäuse 16.
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Die Dichtung 32 wird gegen das Halteelement 36 beaufschlagt. Hierzu dient eine Federeinrichtung 46, die vorliegend als zur Dichtung 32 in etwa koaxiale Sternfeder ausgebildet ist. Die genaue Ausgestaltung von Dichtung 32 und Federeinrichtung 46 wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 stärker im Detail erläutert:
- Die Dichtung 32 weist einen ersten Abschnitt 48 auf, der sich in axialer Richtung 22 erstreckt und der somit insgesamt hülsenförmig bzw. zylindrisch ist und der, wie oben bereits erwähnt, die Dichtfunktion zum Pumpenkolben 20 hin erfüllt. Von dem in 2 unteren, also dem Halteelement 36 zugewandten Rand des ersten Abschnitts 48 der Dichtung 32 erstreckt sich nach radial außen ein umlaufender zweiter Abschnitt 50 in der Art eines umlaufenden Ringbunds. Eine in 2 untere Stirnfläche 52 der Dichtung 32 bzw. des sich radial erstreckenden zweiten Abschnitts 50 kontaktiert eine in 1 nach oben weisende Gegenfläche 54 des Halteelements 36. Der zweite Abschnitt 50 erfüllt somit die Dichtfunktion zum Pumpengehäuse 16 hin.
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Wie bereits oben erwähnt wurde, handelt es sich bei der Federeinrichtung 46 um eine sogenannte „Sternfeder“. Diese weist einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Befestigungsabschnitt 56 auf, der zwischen dem Halteelement 36 und einem Absatz 58 eines Gehäusekörpers 60 des Pumpengehäuses 16 verklemmt ist. Ein radial äußerer Rand 62 des Befestigungsabschnitts 56 liegt an einer radial inneren Wandfläche 64 der Aufnahmeöffnung 18 an. Auf diese Weise sind der Befestigungsabschnitt 56 und mit ihm die gesamte Federeinrichtung 46 zur Längsachse 22 und damit zur Dichtung 32 und dem Pumpenkolben 20 koaxial zentriert. Der radial äußere Rand 62 des Befestigungsabschnitts 56 bildet insoweit einen Positionierabschnitt.
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Von einem radial inneren Rand (ohne Bezugszeichen) des Befestigungsabschnitts 56 erstrecken sich vorliegend beispielhaft vier Verbindungsabschnitte 66 (vergleiche 3) auch in axialer Richtung in 2 nach oben, also von der Gegenfläche 54 des Halteelements 36 weg. Der Platz für die Verbindungsabschnitte 66 wird geschaffen durch einen Spalt zwischen einem radial äußeren Rand (ohne Bezugszeichen) des zweiten Abschnitts 50 der Dichtung 32 und der inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18.
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Dieser Spalt ist so bemessen, dass er mit deutlichem Spiel im Wesentlichen der Wandstärke des jeweiligen Verbindungsabschnitts 66 entspricht. Die Größe des Spalts ist also nur geringfügig größer als die Wandstärke der Verbindungsabschnitte 66. Hierdurch wird die Beweglichkeit sowohl der Verbindungsabschnitte 66 als auch der Dichtung 32 sichergestellt. Da die Größe des Spalts jedoch nur geringfügig größer ist als die Wandstärke der Verbindungsabschnitte 66, wird das Totvolumen gering gehalten, sodass der Liefergrad der Kolbenpumpe 10 fast nicht beeinträchtigt wird.
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Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, verlaufen die Verbindungsabschnitte 66 jedoch nicht nur in axialer Richtung nach oben, also parallel zur Längsachse 22, sondern eine Längsachse 68 eines Verbindungsabschnitts 66 weist auch eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung (Pfeil 70 in 3) auf. Gegenüber der Ebene des Befestigungsabschnitts 56 verlaufen die Verbindungsabschnitte 66 also schräg, vorliegend beispielhaft in einem Winkel von ungefähr 45°. Grundsätzlich sind aber auch größere oder kleinere Winkel denkbar. Die Verbindungsabschnitte 66 verlaufen somit jeweils helixartig längs einer Schraubenlinie. Die Verbindungsabschnitte 66 sind im Übrigen in Umfangsrichtung 70 gleichmäßig verteilt angeordnet. Grundsätzlich denkbar wäre aber auch beispielsweise eine gruppierte Anordnung. Außerdem sind auch mehr oder weniger als die vorliegend beispielhaft vier Verbindungsabschnitte 66 denkbar. Durch eine höhere Anzahl von Verbindungsabschnitten 66 kann schlussendlich eine höhere Vorspannung bzw. eine höhere Kraft, die die Dichtung 32 gegen die Gegenfläche 54 beaufschlagt, realisiert werden.
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An den abragenden Enden der Verbindungsabschnitte 66 ist an diese jeweils ein Federabschnitt 72 angeformt. Dieser erstreckt sich von dem Ende eines Verbindungsabschnitts 66 im Wesentlichen nach radial einwärts. Auch die Federabschnitte 72 sind somit in Umfangsrichtung 70 gesehen gleichmäßig verteilt angeordnet. In 3 sind die Federabschnitte 72 zur zeichnerischen Vereinfachung flach dargestellt. Wie jedoch aus den 1 und 2 hervorgeht, verläuft ein Federabschnitt 72 in der Art einer Welle oder eines U, wobei ein Wellental bzw. eine Basis des U unter einer federnden Vorspannung an einer von der Gegenfläche 54 abgewandten ringförmigen Stirnfläche 74 des zweiten Abschnitts 50 der Dichtung 32 anliegt. Hierdurch wird der zweite Abschnitt 50 der Dichtung 32 in axialer Richtung, also parallel zur Längsachse 22, gegen die Gegenfläche 54 am Halteelement 36 beaufschlagt.
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Man erkennt ferner aus 2, dass einerseits der Federabschnitt 72 ungefähr auf Höhe der Stirnfläche 74, also in der axialen Richtung 22 gesehen an einer ersten axialen Position 75 angreift, und andererseits sich mit dem Befestigungsabschnitt 56 am Pumpengehäuse 16 in der axialen Richtung 22 gesehen an einer zweiten axialen Position 77 abstützt. Die zweite axiale Position ist bei der vorliegend gezeigten Ausführungsform in Richtung Gegenfläche 54 um den Abstand 76 beabstandet, der vorliegend beispielhaft ungefähr der Dicke des zweiten Abschnitts 50 der Dichtung 32 entspricht. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform wäre denkbar, dass die zweite axiale Position, also die Position des Befestigungsabschnitts 56, ungefähr auf gleicher Höhe liegt wie die Stirnfläche 74, oder von der Stirnfläche 74 sogar noch über die Gegenfläche 54 hinaus (in 2 also noch weiter unten als die Gegenfläche 54) beabstandet ist.
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Die durch die oben beschriebene Sternfeder gebildete Federeinrichtung 46 kann in einem ersten Schritt durch Stanzen hergestellt werden. Ein entsprechendes Halbzeug 46' unmittelbar nach dem Stanzvorgang und noch vor dem nachfolgenden Biegevorgang ist in 4 gezeigt. Grundsätzlich sind aber auch andere Herstellungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise Schneiden, Sägen, Fräsen, Ätzen, etc.
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Vorliegend beispielhaft ist die Federeinrichtung 46 aus einem Federstahl hergestellt. Sie kann ferner mit einer reibungsarmen Beschichtung versehen sein, wodurch beispielsweise die Reibung zwischen den Federabschnitten 72 und der Stirnfläche 74 verringert wird. Dies erleichtert es, dass sich die Dichtung 32 in radialer Richtung zum Pumpenkolben 20 zentriert ist und bei dieser Zentrierbewegung durch die Federeinrichtung 46 nicht oder zumindest nicht wesentlich behindert wird. Dabei ist es auch hilfreich, wenn zwischen dem radial äußeren Rand des zweiten Abschnitts 50 Dichtung 32 und den Verbindungsabschnitten 68 der Federeinrichtung 46 ein gewisses Spiel vorhanden ist, welches die besagte Zentrierbewegung ermöglicht. Alternativ ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Federeinrichtung 46 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
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Eine alternative Variante einer Federeinrichtung 46 in einer Kolbenpumpe 10 ist in 5 gezeigt. Bei dieser ist in axialer Richtung 22 gesehen ungefähr auf Höhe des zweiten Abschnitts 50 der Dichtung 32 eine umlaufende Ausnehmung 78 in der inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 vorhanden, wodurch ein markanter Freiraum 80 zwischen dem radial äußeren Rand des zweiten Abschnitts 50 und der inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 geschaffen wird. Dies gestattet es, dass die Verbindungsabschnitte 66 nicht, wie bei der Ausführungsform der 1-3, im Wesentlichen in der axialen Richtung 22 verlaufen, sondern dass deren Längsachse 68 gegenüber der Längsachse 22 bei der Ausführungsform der 5 ganz leicht schräg, nämlich mit einer radialen Richtungskomponente verläuft. Auch kann in diesem Fall auf die Richtungskomponente der Verbindungsabschnitte 66 in Umfangsrichtung 70 und die sich hieraus ergebende schräge Stellung der Längsachse 68 der Verbindungsabschnitte 68 entsprechend einer Schraubenlinie verzichtet werden. Dies gestattet es, dass auch die Verbindungsabschnitte 66 zur Federwirkung der Federeinrichtung 46 beitragen. Grundsätzlich denkbar sind aber auch beliebige Mischformen von Ausgestaltungen und Ausrichtungen der Verbindungsabschnitte.
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Die Variante einer Federeinrichtung 46 in einer Kolbenpumpe 10 der 6 ist ähnlich zu jener von 5, allerdings ist die Schrägstellung der Längsachse 68 der Verbindungsabschnitte 66 gegenüber der axialen Richtung 22 noch deutlicher ausgeprägt. Bei der Variante der 5 ist die Gesamt-Steifigkeit der Federeinrichtung 46 größer als bei der Variante der 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017212498 A1 [0002]
