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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
mit einem Gehäuse
und mit mindestens einer seitlich an dem Gehäuse angebrachten Komponente.
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Eine
Kolbenpumpe der eingangs genannten Art ist vom Markt her bekannt.
Sie kommt beispielsweise bei Kraftstoffsystemen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
zum Einsatz. Bei derartigen Systemen wird der Kraftstoff von einer
Hochdruckpumpe auf einen sehr hohen Druck komprimiert und zu einer
Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") gefördert. Die
Hochdruck-Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder, in dem ein Kolben
hin- und herbeweglich aufgenommen ist. Bei dieser Bewegung des Kolbens
wird in einem Arbeitsraum aufgenommener Kraftstoff komprimiert. Der
Kraftstoff gelangt in den Arbeitsraum über einen Einlassstutzen, und
von der Hochdruck-Kolbenpumpe zur Kraftstoff-Sammelleitung über einen
Auslassstutzen. Die beiden Stutzen sind an dem Zylinder, weicher
einen runden Außenquerschnitt
aufweist, in seitliche Bohrungen eingeschraubt. Die Mantelfläche des
Zylinders ist im Bereich der Bohrungen plan abgedreht.
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Das
Gehäuse
bei der bekannten Hochdruck-Kolbenpumpe ist aus Stahl hergestellt.
Dies ist erforderlich, um die Hechdruck-Kolbenpumpe auch bei solchen Kraftstoffen
einsetzen zu können,
welche ethanolhaltig sind. Ausgehend von einer solchen Hochdruck-Kolbenpumpe
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, deren Herstellkosten
zu senken.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass das Gehäuse
eine mehreckige Querschnittsform mit wenigstens abschnittsweise
geraden Seitenflächen
aufweist, und dass mindestens eine Komponente im Bereich einer geraden
Seitenfläche
angeordnet ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Durch
die mehreckige Querschnittsform mit geraden, ebenen Seitenflächen kann
eine am Gehäuse
anzubringende Komponente einfach angeordnet werden. Die geraden
Seitenflächen
bieten für
die meisten Arten von anzubringenden Komponenten ideale Schnittstellen.
Eine zusätzliche
Bearbeitung der Seitenflächen
für die
Integration einer Komponente kann entfallen. Dies senkt die Herstellkosten des
Gehäuses.
Ferner können
Werkzeuge, welche radial verlaufende Bohrungen in das Gehäuse einbringen
oder dort vorhandene Bohrungen bearbeiten sollen, an den geraden
Seitenflächen
exakter und schneller positioniert werden, was die Fertigungsqualität der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
erhöht.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Zunächst wird
vorgeschlagen, dass die Seitenflächen
wenigstens in etwa gleich groß sind.
Dies erhöht
die Flexibilität
des Gehäuses,
da im Grunde jede Komponente an jeder Seitenfläche angeordnet werden kann.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse im Querschnitt
die Form eines symmetrischen Mehrecks, insbesondere eines Sechsecks,
aufweist. Bei einem symmetrischen Mehreck sind die einander gegenüberliegenden
Seitenflächen
parallel zueinander angeordnet. Dies erleichtert die Positionierung
des Gehäuses
während der
Bearbeitung. Insbesondere die Abstützung von Kräften, die
während
der Bearbeitung beziehungsweise während des Anbringens von Komponenten an
einer Seitenfläche
auf diese aufgebracht werden müssen,
wird bei dieser Ausgestaltung der Kolbenpumpe vereinfacht. Ein Sechseck
bietet mit sechs Seitenflächen
eine ausreichende Anzahl von möglichen
Anbindungsstellen für
Komponenten, bei gleichzeitig noch niedrigen Herstellkosten.
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Besonders
vorteilhaft wirkt sich die Erfindung dann aus, wenn das Gehäuse aus
Edelstahl hergestellt ist. Die Bearbeitung von Edelstahl ist vergleichsweise
teuer und aufwendig sowie zeitintensiv. Da bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
aufwendige Bearbeitungsschritte entfallen können, werden besonders beim
Einsatz von Edelstahl die Kosten deutlich gesenkt.
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Möglich ist,
dass das Gehäuse
aus einem Rundprofil hergestellt ist, aus dem die geraden Seitenflächen herausgearbeitet
sind. Rundprofile stehen in den unterschiedlichsten Durchmessern
und Materialqualitäten
zur Verfügung,
was die Herstellung einer Kolbenpumpe erleichtert, welche genau
auf die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalles
zugeschnitten ist.
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Alternativ
hierzu ist es aber auch möglich, dass
das Gehäuse
aus einem Standard-Mehrkantprofil hergestellt ist. Derartige, üblicherweise
gezogene Ausgangsmaterialien sind preisgünstig, so dass bei dieser Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
die Herstellkosten niedrig sind.
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Außerdem ist
in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
vorgesehen, dass mindestens eine an einer Seitenfläche angeordnete
Komponente ein Drucksensor ist. Die geraden Seitenflächen der
erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
eignen sich besonders gut zur Anbringung eines handelsüblichen
Drucksensors. Bereits dies reduziert die Kosten erheblich. Darüber hinaus
kann auf eine separate Verrohrung mit einem entsprechenden Anschluss,
an den der Drucksensor angebunden ist, verzichtet werden. Auch dies
senkt die Kosten und vereinfacht den Aufbau des gesamten Kraftstoffsystems.
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Dabei
können
solche Komponenten, welche einen Fluidanschluss aufweisen, und solche
Komponenten, welche einen elektrischen Anschluss aufweisen, einander
wenigstens in etwa gegenüberliegen. Dies
erleichtert die Montage sowie die sinnvolle Anordnung der Fluid-
beziehungsweise der elektrischen Leitungen.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugsnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher
erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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2 einen Teilschnitt durch
die Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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3 einen Schnitt längs der
Linie III-III von 2;
und
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4 eine Darstellung ähnlich 2 einer alternativen Ausführungsform
einer Hochdruck-Kolbenpumpe.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 trägt eine Brennkraftmaschine
insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 12,
zu dem ein Kraftstoffbehälter 14 gehört. Aus
diesem fördert
eine Vorförderpumpe 16 zu eine
Hochdruck-Kolbenpumpe 18. Hierzu weist diese einen Einlassstutzen 20 auf. Über einen
Auslassstutzen 22 ist die Hochdruck-Kolbenpumpe 18 mit einer Kraftstoff-Sammelleitung 24 verbunden,
in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. An sie sind
mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 26 angeschlossen,
die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 28 einspritzen.
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Die
Hochdruck-Kolbenpumpe 18 wird direkt auf in 1 nicht näher dargestellte
Art und Weise von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 angetrieben.
Zur Einstellung der von der Hochdruck-Kolbenpumpe 18 in
die Kraftstoff-Sammelleitung 24 geförderten Fluidmenge ist bei
der Hochdruck-Kolbenpumpe 18 eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 30 vorhanden,
welche auf ein in 1 nicht
sichtbares Einlassventil der Hochdruck-Kolbenpumpe 18 wirkt. Die Gesamtheit
aus elektromagnetischer Betätigungseinrichtung 30 und Einlassventil
der Hochdruckpumpe-Kolbenpumpe 18 wird auch als Mengensteuerventil
bezeichnet.
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Der
genaue Aufbau der Hochdruck-Kolbenpumpe 18 geht aus den 2 und 3 hervor. Die Hochdruck-Kolbenpumpe 18 umfasst
ein längliches Gehäuse 34,
das aus Edelstahl hergestellt ist und in dem eine Zylinderbuchse 36 und
ein in dieser hin- und herbeweglicher Kolben 38 aufgenommen
sind. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich
ist, ist das Gehäuse 34 aus
einem handelsüblichen
gezogenen Sechskantprofil 39 hergestellt, welches insgesamt sechs
im Wesentlichen gerade Seitenflächen 40a bis 40f aufweist.
Alternativ könnten
die geraden Seitenflächen
auch durch Drehen hergestellt werden. Die Zylinderbuchse 36 und
der Kolben 38 sind in einer Sackbohrung 42 angeordnet,
die in der Mittelachse des Sechskantprofils 39 verläuft. Die
Sackbohrung 42 und der Kolben 38 begrenzen einen
Arbeitsraum 44.
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In
die Seitenfläche 40a ist
eine Stufenbohrung 46 eingebracht, welche über ein
nicht dargestelltes Einlassventil mit dem Arbeitsraum 44 kommunizieren
kann und in die der Einlassstutzen 20 eingesetzt ist. Er
ist mit dem Gehäuse 34 in 48 verschweißt. In der
in 2 entgegen dem Urzeigersinn übernächsten Seitenfläche 40c des
Sechskantprofils 39 ist ebenfalls eine Stufenbohrung 50 vorhanden,
in die der Auslassstutzen 22 eingesetzt ist. Er ist mit
einer Schweißnaht 52 mit
dem Gehäuse 34 verschweißt. In die
Stufenbohrung 50 ist auch ein Auslassventil 54 eingepresst.
Die Stufenbohrung 50 kann ebenfalls mit dem Arbeitsraum 44 kommunizieren.
In die nochmals im Uhrzeigersinn übernächste Seitenfläche 40e ist
nochmals eine Stufenbohrung 56 eingebracht, in welche die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 30 und
(nicht sichtbar) das Einlassventil eingesetzt sind.
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Aus
den 2 und 3 ist ohne weiteres ersichtlich,
dass durch die Form des Gehäuses 34 als Sechskantprofil 39 mit
den geraden Seitenflächen 40a bis 40f die
Anbindung von Komponenten, wie beispielsweise der beiden Stutzen 20 und 22 sowie der
elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 30, erheblich
vereinfacht wird. Auch die Einbringung der entsprechenden Stufenbohrungen 46, 50,
und 56 ist in die geraden Seitenflächen 40a, 40c,
und 40e einfach und mit hoher Präzision möglich.
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Durch
den symmetrischen Aufbau des Sechskantprofils 39 sind ferner
die der Seitenfläche 40a gegenüberliegende
Seitenfläche 40d,
die der Seitenfläche 40c gegenüberliegende
Seitenfläche 40f,
und die der Seitenfläche 40e gegenüberliegende Seitenfläche 40b frei,
so dass die bei der Einbringung der Stufenbohrungen 46, 50 und 56 sowie
beim Einbau der Komponenten 20, 22, und 30 erforderlichen Abstützkräfte gut
aufgenommen werden können.
An den geraden Seitenflächen 40a bis 40f können darüber hinaus
einfach roch weitere Bohrungen vorhanden sein, welche der Befestigung
weiterer Anbaukomponenten dienen. Hierzu gehören beispielsweise auch Schlauchhalterungen
oder sonstige Zusatzkomponenten.
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Möglich ist
aber auch die Anordnung der Komponenten 20, 22,
und 30 an anderen Seitenflächen 40a bis 40f als
in den 2 und 3 dargestellt, ohne dass
komplexe Bearbeitungen der Außenfläche des
Gehäuses 34 erforderlich
sind. Hingewiesen sei auch auf die Möglichkeit, anstelle eines Sechskantprofils
auch nur ein Dreikantprofil, ein Vierkantprofil, oder ein Achtkantprofil
einzusetzen. Ein Dreikantprofil baut klein und leicht, wohingegen
ein Achtkantprofil eine große
Anzahl gerader Seitenflächen
zur Anbindung unterschiedlichster Komponenten aufweist.
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Eine
alternative Ausführungsform
einer Hochdruck-Kolbenpumpe 18 ist
in 4 gezeigt. Dabei
tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen
und Bereichen des im Zusammenhang mit den 2 und 3 erläuterten
Ausführungsbeispieles
aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im
Detail erläutert.
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Bei
der in 4 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 18 ist
der Einlassstutzen 20 nicht an der Seitenfläche 40a,
sondern an der Seitenfläche 40b, also
unmittelbar benachbart zum Auslassstutzen 22, angeordnet.
Ferner ist in die Seitenfläche 40f eine Gewindebohrung 58 eingebracht,
in die ein Drucksensor 60 eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung 58 kommuniziert
mit der Stufenbohrung 46, in der der Einlassstutzen 20 befestigt
ist. Durch den Drucksensor 60 kann also der Druck in einem
Niederdruckbereich (ohne Bezugszeichen) des Kraftstoffsystems 12 erfasst
werden.
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Bei
dem Drucksensor 60 handelt es sich um ein handelsübliches
Teil, welches aufgrund des Vorhandenseins der geraden Seitenfläche 40f problemlos
am Gehäuse 34 der
Hochdruck-Kolbenpumpe 18 befestigt und beispielsweise über einen
O-Ring 61 abgedichtet werden kann. Durch die direkte Befestigung
des Drucksensors 60 an der Hochdruck-Kolbenpumpe 18 sind zusätzliche
Installationen im Leitungsbereich zwischen der Vorförderpumpe 16 und der
Hochdruck-Kolbenpumpe 18 nicht erforderlich.
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Darüber hinaus
kann eine elektrische Leitung, welche an eine Steckbuchse 62 des
Drucksensors 60 angeschlossen ist, gemeinsam mit einer
ohnehin vorhandenen elektrischen Leitung geführt werden, welche an eine
Steckbuchse 64 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 30 angeschlossen
ist. Aus 4 geht sehr
gut hervor, dass bei der Verwendung eines Sechskantprofils 39 für das Gehäuse 34 einerseits
die elektrischen Komponenten 30 und 60 und andererseits
die mit Fluidleitungen verbundenen Komponenten 20 und 22 auf
einfache Weise gegenüberliegend
gruppiert werden können. Dies
vereinfacht nochmals die entsprechende Leitungsführung.