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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse, welches mindestens einen Teilbereich umfasst, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt.
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Eine derartige Kraftstoffpumpe ist aus der
DE 199 38 504 A1 bekannt. Diese zeigt eine Einzylinder-Hochdruck-Kolbenpumpe zur Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen. Die Pumpe umfasst ein Pumpengehäuse aus Aluminium, in welches eine Zylinderbuchse aus einem nichtrostenden Stahl eingesetzt ist. Ein Einlass- und ein Auslasskanal führen zum Teil durch das Pumpengehäuse und zum Teil durch die Zylinderbuchse.
JP 2003-042029 A1 beschreibt eine Impellerpumpe, wobei der Impeller und dessen eines Gehäuselager aus Kunststoff und das andere Gehäuselager aus rostfreiem Stahl hergestellt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine längere Lebensdauer aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe tritt Korrosion an den Kraftstoff führenden Bauteilen nicht mehr auf. Somit bleiben die wesentlichen Eigenschaften der Kolbenpumpe, insbesondere ihre Kraftstoffdichtheit, deutlich länger erhalten, was die Einsatzdauer der Kolbenpumpe verlängert.
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Grundlage hierfür ist die Erkenntnis, dass es bei alkoholhaltigem Kraftstoff an Aluminiumbauteilen, insbesondere im Hochdruckbereich einer Kolbenpumpe, zu Korrosion aufgrund von Alkoholatbildung kommen kann. Derartige alkoholhaltige Kraftstoffe sind zwar derzeit wenig gebräuchlich, mit einem verstärkten Einsatz muss jedoch in Zukunft gerechnet werden. Nicht rostender Stahl ist im Hinblick auf alkoholhaltige Kraftstoffe unempfindlich. Indem erfindungsgemäß ausschließlich nicht rostender Stahl im Kraftstoff führenden Bereich der Kolbenpumpe eingesetzt wird, kann eine solche Kolbenpumpe auch mit alkoholhaltigem Kraftstoff betrieben werden und dennoch eine lange Lebensdauer aufweisen.
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Erfindungsgemäß umfasst jener Teilbereich, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, eine Zylinderbuchse und einen Pumpenkopf, wobei die Zylinderbuchse in eine Öffnung im Pumpenkopf eingepresst und verstemmt ist. Die Abdichtung zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf erfolgt dabei ausschließlich ”metallisch”, was eine hohe Dichtheit garantiert und auch im Zusammenhang mit heute noch unüblichen Kraftstoffen korrosionsbeständig ist. Auch ein Ausgasen von Kraftstoff durch Diffusion, wie es beim Einsatz einer Kunststoffdichtung zu befürchten ist, wird durch diese Ausgestaltung verhindert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Eine erste, besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Teilbereich des Pumpengehäuses, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff nicht direkt in Kontakt kommt, aus Kunststoff hergestellt ist. Das Pumpengehäuse ist also mehrteilig ausgeführt, wobei ein Teil aus rostfreiem Stahl, und ein anderer Teil aus Kunststoff ist. Aufgrund des geringen Gewichts von Kunststoff bleibt das Gewicht der Kolbenpumpe insgesamt niedrig. Die geringen Herstellkosten von Kunststoffbauteilen gleichen darüber hinaus den Mehraufwand für die Teile aus Edelstahl wieder aus.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf ein Strangpressprofil, insbesondere ein Rund- oder Sechskantmaterial, umfasst. Hierdurch werden die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe gesenkt, da derartige Profile in Großserien hergestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sieht vor, dass sie ein Einlassventil aufweist, welches in eine Öffnung im Pumpenkopf eingepresst ist. Dies ermöglicht eine Vormontage des Einlassventils im Pumpenkopf und einen sicheren Halt des Einlassventils.
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Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Kolbenpumpe ein Einlassventil aufweist, welches zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf verspannt ist. Auch dies ermöglicht einen einfachen Zusammenbau und sorgt dennoch für einen sicheren Halt des Einlassventils.
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Besonders vorteilhaft ist jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, bei welcher eine Dichthülse vorgesehen ist, welche wenigstens bereichsweise um die Zylinderbuchse herum angeordnet und mit dem einen Endbereich mit dem Pumpenkopf fluiddicht verbunden ist und mit dem anderen Endbereich eine Kolbendichtung hält. Die fluiddichte Verbindung der Dichthülse am Pumpenkopf kann beispielsweise mittels einer Schweißnaht erfolgen. Auf diese Weise sind am Pumpenzylinder selbst keine komplexen Bearbeitungsschritte zur Halterung der Kolbendichtung erforderlich, was die Herstellkosten der Kolbenpumpe senkt.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Dichthülse an mindestens drei, vorzugsweise in der Nähe der Kolbendichtung liegenden Stellen, jeweils eine nach radial innen weisende Einbuchtung aufweist, mit der sie an der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse anliegt. Auf diese Weise wird die Dichthülse zusammen mit der Kolbendichtung auf einfache Weise gegenüber der Zylinderbuchse zentriert. Die hierdurch erreichte gleichmäßige Flächenpressung der Kolbendichtung am Kolben sorgt für eine zuverlässige Abdichtung und eine hohe Lebensdauer der Kolbendichtung.
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Vorgeschlagen wird auch, dass die Kolbenpumpe eine Fluidverbindung aufweist, welche einen zwischen der Dichthülse und der Zylinderbuchse gelegenen Raum mit einem Niederdruckbereich verbindet, wobei in der Fluidverbindung ein zu dem Raum hin sperrendes Rückschlagventil vorhanden ist. Somit kann Leckagefluid, welches durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinderbuchse hindurchtritt, ungehindert zum Einlass hin abfließen, was die Kolbendichtung entlastet. Andererseits werden Druckpulsationen, welche im Einlass der Kolbenpumpe auftreten können, zuverlässig von der Kolbendichtung ferngehalten.
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Eine weitere besonders günstige Ausführungsart der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit dem Einlassventil zusammenarbeitende Betätigungseinrichtung umfasst, welche koaxial zur Zylinderbuchse und zum Einlassventil angeordnet ist. Eine derartige koaxiale Anordnung der Komponenten Zylinderbuchse, Einlassventil und Betätigungseinrichtung hat Vorteile im Hinblick auf die Montage und gestattet eine sehr schmale Bauweise der Kolbenpumpe.
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Außerdem sollten ein Befestigungsbereich und ein Führungsbereich der Zylinderbuchse axial voneinander beabstandet sein. Hierdurch wird vor allem dann, wenn die Zylinderbuchse in den Pumpenkopf eingepresst ist, sichergestellt, dass der Führungsbereich durch die Pressverbindung nicht verformt und somit die leichte Bewegbarkeit des Kolbens nicht beeinträchtigt wird. Der Befestigungsbereich weist im Sinne eines Freistichs vorteilhafterweise einen größeren Innendurchmesser auf als der Führungsbereich.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse einen zu einem Antriebsbereich hin weisenden Absatz aufweist, an dem eine Spannschraube angreift, welche in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist. Dies gestattet die sichere Fixierung der Zylinderbuchse auch dann, wenn in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse (also der vom Antriebsbereich abgewandten Seite der Zylinderbuchse) kein Platz für eine derartige Spannschraube vorhanden ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Einlassventil und das Mengensteuerventil seitlich angeordnet sind und in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse ein Druckdämpfer vorhanden ist.
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Möglich ist auch, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse einen Absatz aufweist, an dem eine Verstemmung des Pumpengehäuses angreift. Diese unlösbare Verbindung ist einfach herzustellen und hat eine lange Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zur Folge.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass sich ein Bereich einer Stirnfläche der Zylinderbuchse wenigstens mittelbar am Pumpengehäuse abstützt, welcher radial innerhalb der Angriffsfläche der Spannschraube bzw. der Verstemmung am Absatz der Zylinderbuchse liegt. Hierdurch wird die Verformung der Zylinderbuchse in dem Führungsbereich der Innenbohrung, in dem der Kolben geführt ist, besonders zuverlässig vermieden.
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Die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse kann mindestens in einem dem Pumpengehäuse zugewandten Bereich ein Gewinde tragen, mit dem die Zylinderbuchse in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist. Dies ist eine besonders einfache Variante der Befestigung der Zylinderbuchse am Pumpengehäuse.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Gewinde in die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse gerollt ist und die Gewindegänge vorzugsweise gerundet sind. Dies vermindert die Rissbildungsgefahr insbesondere bei Verwendung von gehärtetem Edelstahl und erhöht in der Folge die Lebensdauer der Kolbenpumpe.
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Eine andere bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass ein einwärts von dem Angriff der Verschraubung bzw. der Verstemmung zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpengehäuse gebildeter Ringraum mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Hierdurch wird Leckagefluid bei einem Versagen der metallischen Abdichtung zwischen Zylinderbuchse und Pumpengehäuse sicher abgeführt. Diese Weiterbildung dient also der Verbesserung der Betriebssicherheit der Kolbenpumpe.
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Außerdem wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kolbenpumpe einen in Einbaulage in etwa U-förmigen metallischen Dichtring umfasst, welcher zwischen dem Pumpenkopf und der Zylinderbuchse verspannt ist und zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf abdichtet. Somit kann auf ein Einpressen der Zylinderbuchse in den Pumpenkopf verzichtet werden, so dass Verformungen der Führungsbohrung, mit der der Kolben in der Zylinderbuchse geführt wird, vermieden werden. Dennoch wird eine gute Abdichtung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich gewährleistet.
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Denkbar ist auch, dass die beiden Schenkel des U-förmigen Dichtrings radial nach innen weisen, und dass der einem Hochdruckbereich zugewandte Schenkel eine Ausnehmung aufweist, durch die der Innenraum des U-förmigen Dichtrings mit dem Hochdruckbereich verbunden ist. Auf diese Weise wird der Dichtring so mit dem im Hochdruckbereich herrschenden Druck beaufschlagt, dass die Dichtbereiche des Dichtrings noch stärker gegen eine entsprechende Gegenfläche gepresst werden. Die Dichtwirkung ist bei dieser Ausgestaltung also besonders gut.
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Vorteilhafte Wirkungen werden ferner dann erzielt, wenn an der Stirnfläche der Zylinderbuchse eine Zwischenhülse anliegt, welche von einer Spannschraube in Richtung Zylinderbuchse beaufschlagt wird. Dies ermöglicht die Verwendung einer normal langen Zylinderbuchse auch bei solchen Kolbenpumpen, welche besonderes hoch bauen bzw. einen langen Abstand der Antriebswelle vom Arbeitsraum aufweisen.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Zwischenhälse über einen Bereich in den Pumpenkopf eingepresst ist.
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Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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2 einen Teilschnitt durch die Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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3 eine perspektivische Darstellung eines Einlassventils der Hochdruck-Kolbenpumpe von 2;
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4 eine Seitenansicht des Einlassventils von 3;
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5 einen Schnitt längs der Linie V-V von 4;
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6 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer alternativen Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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7 einen Teilschnitt durch einen Bereich einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck Kolbenpumpe;
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8 einen Teilschnitt ähnlich 2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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9 einen Teilschnitt ähnlich 2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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10 einen Teilschnitt ähnlich 2 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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11 einen Teilschnitt ähnlich 2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
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12 eine Ansicht eines Details XII von 11; und,
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13 einen Teilschnitt ähnlich 2 einer weiteren 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. Dieses besteht unter anderem aus einem Kraftstoffbehälter 14, in dem ein alkoholhaltiger Kraftstoff bevorratet ist. Eine Vorförderpumpe 18 fördert den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 14 zu einer Hochdruck-Kolbenpumpe 20, welche an einem nur schematisch gezeigten Motorblock 22 der Brennkraftmaschine befestigt ist. Sie wird mechanisch von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 angetrieben.
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Die Hochdruck-Kolbenpumpe 20 fördert zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 24. Diese wird auch als ”Rail” bezeichnet. In der Kraftstoff-Sammelleitung 24 ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 in die Kraftstoff-Sammelleitung 24 geförderte Kraftstoffmenge wird von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 26 eingestellt, welche von einem Steuer- und Regelgerät 28 angesteuert wird. An die Kraftstoff-Sammelleitung 24 sind mehrere Kraftstoff Einspritzvorrichtungen 30 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 32 einspritzen.
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Bei der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 handelt es sich um eine Einzylinder-Kolbenpumpe. Ihr genauer Aufbau ist aus 2 ersichtlich: Die Hochdruck-Kolbenpumpe 20 umfasst ein Pumpengehäuse 34, welches wiederum einen Pumpenkopf 36, eine Zylinderbuchse 38 und ein Zwischenteil 40 umfasst. Der Pumpenkopf 36 und die Zylinderbuchse 38 sind aus nicht rostendem Stahl, das Zwischenteil 40 aus Kunststoff hergestellt.
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Der Pumpenkopf 36 ist aus einem Sechskant-Strangpressprofil hergestellt, dessen Längsachse koaxial zur Längsachse der Zylinderbuchse 38 ist. Im Pumpenkopf 36 ist eine Durchgangs-Stufenbohrung 42 vorhanden, in die in 2 von oben her die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 26 eingesetzt ist. In einen Gewindeabschnitt (ohne Bezugszeichen) der Durchgangsbohrung 42 ist eine Spannschraube 44 eingeschraubt, welche eine in 2 obere Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 in axialer Richtung beaufschlagt. Hierdurch wird ein Absatz 46, der einen Verbindungsbereich 47 der Zylinderbuchse 38 nach unten hin begrenzt, gegen einen entsprechenden Absatz (ohne Bezugszeichen) der Durchgangsbohrung 42 im Pumpenkopf 36 gedrückt.
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Zur Abdichtung ist der Verbindungsbereich 47 in den entsprechenden Abschnitt der Durchgangsbohrung 42 eingepresst. Alternativ wäre eine Befestigung der Zylinderbuchse 38 im Pumpenkopf 36 auch mit einer engen Spielpassung oder über eine Schrumpfverbindung möglich. Der Verbindungsbereich 47 der Zylinderbuchse 38 ist als verstärkter Bund ausgebildet, an dem seitlich ein Anschliff (nicht sichtbar) sowie eine Radialbohrung 48 vorhanden sind, über die ein Arbeitsraum 50 über ein Auslassventil 52 mit einem Auslass 54 verbunden werden kann.
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In die Spannschraube 44 ist ein Einlassventil 56 integriert. Dessen Ventilsitzteil 58 ist dabei in einen Bereich einer Stufenbohrung 60 in der Spannschraube 44 eingepresst. Der Aufbau des Einlassventils 56 geht aus den 3–5 hervor: Danach ist am Ventilsitzteil 58 eine käfigartige Haube 62 befestigt, an der sich eine Ventilfeder 64 abstützt, die wiederum ein Ventilelement 66 gegen das Ventilsitzteil 58 beaufschlagt. Das Ventilelement 66 kann von einer Betätigungsstange 68 (2) der Betätigungseinrichtung 26 zwangsweise in eine geöffnete Stellung gebracht werden.
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Radial außerhalb von der Zylinderbuchse 38 ist in geringem Abstand von ihrer äußeren Mantelfläche eine Dichthülse 70 angeordnet. Ihr in 2 oberer Endbereich 84 ist in 72 mit dem Pumpenkopf 36 verschweißt. An ihrem in 2 unteren Endbereich ist die Dichthülse 70 so ausgeformt, dass von ihr eine ringförmige Kolbendichtung 74 gehalten ist. Eine radial innen liegende Umfangsfläche der Kolbendichtung 74 liegt an einem Kolben 76 an, der in einer Führungsbohrung 77 der Zylinderbuchse 38 gleitend geführt ist. Er wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise beispielsweise über einen Tassenstößel von einer Antriebswelle in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt.
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In 2 unmittelbar oberhalb der Kolbendichtung 74 weist die Dichthülse 70 drei über ihren Umfang verteilt angeordnete Einbuchtungen 78 auf, mit denen die Dichthülse 70 an der radial außen liegenden Umfangsfläche der Zylinderbuchse 38 anliegt. Am Kolben 76 ist über einen Sprengring 80 eine Haltescheibe 82 axial gehalten. Zwischen der Haltescheibe 82 und dem sich nach radial außen erstreckenden Befestigungsbereich 84 der Dichthülse 70 ist eine Kolbenfeder 86 verspannt.
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An den Pumpenkopf 36 sind über den Umfang verteilt mehrere Befestigungswinkel 88 angeschweißt, welche zur Befestigung des Pumpenkopfs 36 am Motorblock 22 dienen. Das Zwischenteil 40 ist also zwischen dem Pumpenkopf 36 und dem Motorblock 22 verspannt. Dabei ist das Zwischenteil 40 einerseits zum Pumpenkopf 36 und andererseits zum Motorblock 22 über O-Ringe 90 abgedichtet. Ein Kanal 92 verbindet den zwischen der Dichthülse 70 und der Zylinderbuchse 38 vorhandenen Raum 94 mit einem Niederdruckbereich, vorliegend mit dem Einlass 96. In dem Kanal 92 ist ein Rückschlagventil 98 angeordnet, welches zu dem Raum 94 hin sperrt.
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Eine alternative Ausführungsform der Befestigung der Zylinderbuchse 38 an dem Pumpenkopf 36 ist in 6 gezeigt. Dabei tragen hier und auch bei allen nachfolgenden Figuren solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen aufweisen, die bereits im Zusammenhang mit vorhergehenden Figuren beschrieben worden sind, die gleichen Bezugszeichen. Sie werden im Allgemeinen nicht nochmals im Detail erläutert.
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Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform wird auf eine Spannschraube zur Befestigung der Zylinderbuchse 38 verzichtet. Stattdessen wird das Einlassventil 56 zunächst in 6 von unten her in die Durchgangsbohrung 42 im Pumpenkopf 36 eingeführt und gegen eine Anlagefläche 100 in den Pumpenkopf 36 eingepresst. Dann wird die Zylinderbuchse 38 ebenfalls von unten bis auf Anschlag an das Ventilsitzteil 58 des Einlassventils 56 eingepresst. Alternativ wäre auch eine Fixierung mittels einer Schrumpfverbindung im Pumpenkopf 36 möglich. Hierdurch kann der Befestigungsbereich der Zylinderbuchse 38 länger ausgeführt sein, was der Betriebsfestigkeit der Zylinderbuchse 38 zugute kommt.
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Zwischen dem Verbindungsbereich 47 der Zylinderbuchse 38, welcher einen größeren Innendurchmesser aufweist und in den Pumpenkopf 36 eingepresst ist, und dem Führungsbereich 77 der Zylinderbuchse 38, welcher einen kleineren Innendurchmesser aufweist und in dem der Kolben 76 geführt ist, ist ein Abstand a vorhanden, durch den sichergestellt wird, dass der Führungsbereich 77 beim Befestigen der Zylinderbuchse nicht in unzulässiger Weise deformiert wird. Dies gilt im Übrigen auch für die Ausführungsform von 2. In 6 sind die übrigen Komponenten der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 nicht dargestellt. Sie entsprechen jenen der Ausführungsform von 2. Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verbindung zwischen der Zylinderbuchse 38 und dem Pumpenkopf 36 auch durch eine Schweißnaht oder eine mechanische Verstemmung in Achsrichtung bewirkt bzw. verstärkt werden.
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Ein besonderer Vorteil der in den 2–6 gezeigten Ausführungsformen besteht darin, dass die Abdichtung des Kraftstoffweges nach außen rein ”metallisch” erfolgt. Dies führt zu einer nahezu absoluten Dichtheit. Die Verdunstungsemissionen des Kraftstoffs werden auf diese Weise im Betrieb der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 quasi auf null reduziert.
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Eine weitere Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe 20 ist in 7 gezeigt. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform wird auf eine Dichthülse verzichtet. Stattdessen wird die Kolbendichtung 74 direkt vom Zwischenteil 40 gehalten. Am Zwischenteil 40 stützt sich auch die Druckfeder 86 ab. Ferner wird der Pumpenkopf 36 direkt über nicht gezeigte Befestigungswinkel am Motorblock 22 verschraubt. Die Abdichtung der kraftstoffführenden Bereiche nach außen erfolgt in diesem Fall über einen O-Ring 102.
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Eine weitere Variante einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Hochdruck-Kolbenpumpe 20 zeigt 8. Anders als bei den oben gezeigten Ausführungsbeispielen ist in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse 38 im oberen Bereich der in 8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 20 kein Mengensteuerventil, sondern ein Druckdämpfer 104 vorhanden (nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Mengensteuerventil bei der in 8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 20 in eine seitliche Aufnahmeöffnung 106 im Pumpengehäuse 34 eingesetzt werden kann). Daher ist in diesem Bereich keine Möglichkeit zum Einschrauben einer Spannmutter für die Befestigung der Zylinderbuchse 38 vorhanden (die Bohrung 42 ist insoweit als Sackbohrung ausgebildet). Auf der der Aufnahmeöffnung 106 gegenüberliegenden Seite des Arbeitsraums 50 ist eine Aufnahmeöffnung 108 vorhanden, in die eine nicht dargestellte Buchse mit einem Auslassstutzen und einem Auslassventil eingesetzt werden kann.
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Die Spannschraube 44 ist radial außerhalb der Zylinderbuchse 38 angeordnet und in das Pumpengehäuse in 8 von unten her eingeschraubt. Sie beaufschlagt einen Absatz 46, der an der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse 38 vorhanden ist, wodurch die Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 gegen einen Absatz 110 der Sackbohrung 42 im Pumpengehäuse 34 gepresst wird. Hierzu ist an dem Absatz 110 an dessen radial innerem Rand ein zur Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 hin weisender umlaufender Kragen 112 vorhanden. Dieser liegt radial innerhalb des Absatzes 46 der Zylinderbuchse 38. Durch die radial innere Anordnung des Kragens 112 wird die durch hohen Druck beaufschlagte Fläche an der Zylinderbuchse 38 klein gehalten. Da der Kragen 112 einen kleineren Durchmesser hat als der Absatz 46 wird beim Verspannen ein nach außen drehendes Biegemoment erzeugt, das der aus der Stauchung resultierenden Verformung der Innenbohrung 77 der Zylinderbuchse 38, welche wiederum eine Folge der Beaufschlagung des Absatzes 46 durch die Spannschraube 44 ist, entgegenwirkt.
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Dies ermöglicht, dass ein Abschnitt 114 im in 8 oberen Bereich der Zylinderbuchse 38, der einen etwas größeren Innendurchmesser hat als die Führungsbohrung 77, und der dazu dient, die freie Beweglichkeit des Kolbens 76 auch bei in diesem Abschnitt 114 auftretenden Deformationen zu gewährleisten, in axialer Richtung nur sehr kurz ist. Ein radial außerhalb des Kragens 112 zwischen dem Pumpengehäuse 34 und der Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 vorhandener Ringraum 116 ist über eine nicht dargestellte Fluidverbindung mit einem einlassseitigen Fluidbereich, in dem nur ein geringer Druck herrscht, verbunden. Auch hierdurch wird die Druckbelastung der Zylinderbuchse 38 reduziert.
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Eine etwas abgewandelte Ausführungsform der in 8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 20 ist in 9 dargestellt. Bei dieser wird auf eine separate Spannschraube verzichtet, und stattdessen ist auf der äußeren Mantelfläche des Verbindungsbereichs 47 der Zylinderbuchse 38 ein Außengewinde 44 vorhanden. Über dieses ist die Zylinderbuchse 38 direkt in der Sackbohrung 42 des Pumpengehäuses 34 verschraubt. Um einen Verzug der Führungsbohrung 77 in der Zylinderbuchse 38 klein bzw. die axiale Länge des Abschnitts 114 kurz zu halten, ist in diesem Fall der Kragen 112 radial möglichst weit außen angeordnet. Die Zylinderbuchse 38 wird aus Verschleißgründen aus einem gehärteten Edelstahl hergestellt. Um Risse aufgrund des Gewindes 44 im Verbindungsbereich 47 der Zylinderbuchse 38 zu vermeiden, wird das Gewinde durch Rollen hergestellt, wobei die Gewindegänge gerundet sind. Zum Befestigen der Zylinderbuchse 38 sind im Verbindungsbereich 47 Flächen bzw. Ausnehmungen zum Ansetzen eines Spannschlüssels angebracht, die im Detail nicht dargestellt sind.
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Eine Ausführungsform gemäß der beanspruchten Erfindung zeigt 10: Bei dieser ist die Zylinderbuchse 38 am Pumpengehäuse 34 nicht verschraubt, sondern verstemmt. Hierzu ist an der Zylinderbuchse 38 ein umlaufender Bund 46 vorhanden, an dem das vom Rand der Sackbohrung 42 verstemmte Material 44 des Pumpengehäuses 34 angreift. Ferner ist der Verbindungsbereich 47 der Zylinderbuchse 38 in einen entsprechenden Abschnitt der Sackbohrung 42 im Pumpengehäuse 34 eingepresst. Um eine Deformation der Führungsbohrung 77 der Zylinderbuchse 38 zu verhindern, erstreckt sich der Abschnitt 114 der Innenbohrung der Zylinderbuchse 38, welcher einen größeren Durchmesser hat als der Führungsbereich 77, von der Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 deutlich über den mit dem Pumpengehäuse 34 verpressten Bereich hinaus. Um in den Ringraum 116, der zwischen dem Ringbund 46 und dem verpressten Bereich der Zylinderbuchse 38 vorhanden ist, eindringendes Leckagefluid ableiten zu können, ist dieser Ringraum 116 über eine Ausnehmung 117 am Bund 46 mit einem Niederdruckbereich (nicht dargestellt) verbunden.
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In 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe 20 gezeigt: Bei dieser ist die Bohrung 42 als Durchgangsbohrung ausgebildet, und die Zylinderbuchse 38 wird ähnlich wie bei der Pumpe von 2 von einer Spannschraube 44, die in Verlängerung der Zylinderbuchse 38 angeordnet ist, beaufschlagt. Die Zylinderbuchse 38 stützt sich über den Absatz 46 am Pumpenkopf 36 ab. Die Spannschraube greift an der Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 an.
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Für die Abdichtung des Arbeitsraums 50, der einen Hochdruckbereich bildet, zum einlassseitigen Niederdruckbereich hin sorgt jedoch nicht eine Einpressung der Zylinderbuchse 38 in einen Abschnitt der Durchgangsbohrung 42, sondern ein metallischer Dichtring 118 (12). Dieser ist in einem durch eine Ausnehmung in der Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38, zwischen der Zylinderbuchse 38, dem Pumpenkopf 36, und der Spannschraube 44 gebildeten Ringraum 120 aufgenommen. Der Dichtring 118 hat die Form eines liegende U, dessen Schenkel 122a und 122b nach radial innen zeigen. In dem an der Zylinderbuchse anliegenden Schenkel 122b ist eine Ausnehmung 124 vorhanden. Diese verbindet den zwischen den beiden Schenkeln gebildeten Raum mit dem Hochdruckbereich. Hierdurch werden der freie Rand des Schenkels 122a gegen die Spannschraube 44 und eine Basis des Dichtrings 118 gegen den Pumpenkopf 36 beaufschlagt, was die Dichtwirkung erhöht.
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13 zeigt eine nochmals abgewandelte Ausführungsform. Diese ähnelt jener von 11, bis auf folgende Unterschiede: Die Spannschraube 44 liegt nicht direkt an der Stirnfläche 45 der Zylinderbuchse 38 an, sondern zwischen Spannschraube 44 und Zylinderbuchse 38 ist eine Zwischenhülse 126 angeordnet. In deren Umfangswand sind entsprechende Öffnungen (ohne Bezugszeichen) vorhanden, durch die der Arbeitsraum 50 mit den Aufnahmeöffnungen 106 und 108 verbunden ist.
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Die Abdichtung zwischen dem Hochdruckbereich (Arbeitsraum 50) und dem Niederdruckbereich erfolgt mittels eines Kragens 112 an einem Absatz (ohne Bezugszeichen) der Spannschraube 44. Der Kragen 112 steht in axialer Richtung von diesem Absatz ab und liegt mit seinem abragenden Rand an einer Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) der Zwischenhülse 126 an. Radial ist der Kragen 112 soweit wie möglich außen positioniert. Ferner wird zum Niederdruckbereich hin über den Absatz 46 an der Zylinderbuchse 38 abgedichtet, der über die Spannschraube 44 und die Zwischenhülse 126 gegen einen entsprechenden Absatz der Durchgangsbohrung 42 im Pumpenkopf 36 gepresst wird. Die Abdichtung vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich (beispielsweise Arbeitsraum 50) an der äußeren Mantelfläche der Zwischenhülse 126 im Bereich von deren oberer Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) erfolgt durch eine Pressung über die Länge, welche in 13 mit dem Bezugszeichen 119 bezeichnet ist.
