DE10361573B4

DE10361573B4 - Pumpvorrichtung, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE10361573B4
Application number: DE2003161573
Authority: DE
Inventors: Heinz Siegel; Thomas Jakisch; Siamend Flo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: DE10361573A1

Abstract

Pumpvorrichtung (16), insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe, mit einem Gehäuse (24), an dem mindestens eine rohrförmige Komponente, beispielsweise ein Anschlussstutzen (40), befestigt ist, dessen Längsachse (42) einen Knick aufweist, wobei die rohrförmige Komponente (40) aus mindestens zwei im Wesentlichen geraden Rohrstücken (44, 46) mit jeweils mindestens einem Verbindungsbereich (50, 64) zusammengesetzt ist, deren Längsachsen (42a, 42b) einen Winkel < 180° einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Rohrstücke (44, 46) und/oder die rohrförmige Komponente (40) und das Gehäuse (24) im Wesentlichen linienhaft kontaktieren und mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung, insbesondere eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, mit einem Gehäuse, an dem mindestens eine rohrförmige Komponente, beispielsweise ein Anschlussstutzen befestigt ist, dessen Längsachse einen Knick aufweist.
Eine Pumpvorrichtung der eingangs genannten Art ist vom Markt her bekannt. Bei ihr handelt es sich beispielsweise um eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wie sie bei Kraftstoffsystemen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz kommt. Zum Anschluss einerseits an einen Niederdruckbereich und andererseits an einen Hochdruckbereich verfugt die Hochdruck-Kraftstoffpumpe über Anschlussstutzen, welche mit entsprechenden Rohr- oder Schlauchleitungen verbunden werden können.
Um diese Verbindungen auch unter beengten Einbauverhältnissen herstellen zu können, weisen die Längsachsen der Anschlussstutzen der bekannten Kraftstoff-Hochdruckpumpe einen Knick auf. Daher werden diese Anschlussstutzen auch als Winkelstutzen bezeichnet. Aus Korrosions- und Festigkeitsgründen müssen derartige Winkelstutzen bei modernen Hochdruck-Kraftstoffpumpen aus Edelstahl auf der Basis eines Schmiedeteilrohlings hergestellt werden. Alternativ ist die Herstellung des Rohlings auch als Gussteil möglich.
EP 1 103 722 A2 beschreibt eine Kolbenpumpe mit einem zweiteiligen Rohanschluss. DE 644 892 A betrifft die Herstellung von Rohrleitungen. EP 1 016 732 A1 beschäftigt sich mit dem Widerstandsschweißen von Rohren.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Pumpvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst preiswert hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei durch eine Pumpvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung wird die Herstellung der rohrförmigen Komponente deutlich vereinfacht: An Stelle eines als Ganzes hergestellten Schmiede- oder Gussteils werden einfach zwei zunächst separate gerade Rohrstücke verwendet, die unter einem gewünschten Winkel, der kleiner als 180° ist, miteinander verbunden sind. Bei derartigen geraden Rohrstücken handelt es sich üblicherweise um Standardteile aus Edelstahl, welche vergleichsweise preiswert sind.
Dabei wird vorgeschlagen, dass die Rohrstücke miteinander und/oder die rohrförmige Komponente mit dem Gehäuse durch Schweißen verbunden sind/ist. Hierdurch wird letztlich wieder ein einstückiges Bauteil geschaffen, welches einfach handzuhaben und stabil ist.
Indem sich die beiden Rohrstücke und/oder die rohrförmige Komponente und das Gehäuse im Wesentlichen linienhaft kontaktieren und mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden sind, wird die Herstellung der rohrförmigen Komponente vereinfacht und eine stabile und fluiddichte Verbindung zwischen den Komponenten geschaffen. Dabei ist es sogar möglich, dass sämtliche Schweißverbindungen, also jene zwischen den einzelnen Rohrstücken, und jene, welche die rohrförmige Komponente mit dem Gehäuse verbindet, in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden können. Hierdurch wird die Herstellung der Pumpvorrichtung insgesamt beschleunigt und es werden nochmals Kosten gespart.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Eine einfache Winkelausrichtung und Verschweißbarkeit werden dadurch gewährleistet, dass der eine Verbindungsbereich als konische Endfläche und der andere Verbindungsbereich als ringförmige Kante ausgebildet ist.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass das in Einbaulage am Gehäuse befestigte Rohrstück eine erste konische Endfläche und eine zweite konische Endfläche aufweist, wobei die erste konische Endfläche mit der ringförmigen Kante des zweiten Rohrstücks und die zweite konische Endfläche mit einer ringförmigen Kante einer gehäuseseitigen Einlassöffnung verschweißt ist. Ein solches in Einbaulage am Gehäuse befestigtes Rohrstück kann auch als ”Zwischenring” bezeichnet werden. Er kann einfach hergestellt werden und gestattet eine einfache und fluiddichte Montage der rohrförmigen Komponente an einer Öffnung im Gehäuse der Pumpvorrichtung. Besonders dann, wenn ein solcher Zwischenring symmetrisch mit identischen konischen Endflächen ausgebildet ist, wird die Montage nochmals vereinfacht, da auf eine besondere Ausrichtung dieses Zwischenrings nicht geachtet werden muss.
Eine Alternative zu der Ausbildung der Verbindungsbereiche als ringförmige Kante und konische Endfläche wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsbereich mindestens eines Rohrstücks als schräge Endfläche ausgebildet ist, an der der Verbindungsbereich des anderen Rohrstücks befestigt ist. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau der rohrförmigen Komponente geschaffen, was nochmals die Kosten reduziert.
Ebenfalls zur Senkung der Herstellkosten trägt bei, wenn die Rohrstücke aus einem handelsüblichen Stangen-, insbesondere einem Vierkant, Sechskant-, oder Rundmaterial hergestellt sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsbereich eines Rohrstücks an oder in dessen seitlicher Umfangswand angeordnet ist. Hierdurch können sehr leicht Winkel zwischen den Längsachsen der beiden Rohrstücke realisiert werden, die im Bereich von 90° liegen. Der Verbindungsbereich kann beispielsweise einfach durch eine seitliche Bohrung hergestellt werden.
Zeichnungen
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe;
2 einen Teilschnitt durch wesentliche Komponenten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe von 1; und
3 eine Darstellung ähnlich 2 einer abgewandelten Ausführungsform einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 trägt ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine Vorförderpumpe 14 Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 und weiter zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 18 (”rail”) fördert. An Letztere sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 20 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 22 einspritzen.
Eine erste mögliche Ausführungsform der in 1 gezeigten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 ist im Teilschnitt in 2 gezeigt. Sie umfasst ein insgesamt in etwa zylindrisches Pumpengehäuse 24, welches aus einem gut bearbeitbaren und schweißbaren Edelstahl hergestellt ist. In dem Gehäuse sind verschiedene Bohrungen 26, 28 und 30 vorhanden. In die bezüglich des Gehäuses 24 axiale Bohrung 26 ist eine Kolbenbuchse 32 eingesetzt, in der ein Kolben 34 gleitend und fluiddicht geführt ist. Die Bohrung 26 im Pumpengehäuse 24 und der Kolben 34 begrenzen einen Förderraum 36. Der Kolben 34 ist über in 2 nicht gezeigte Mittel in eine Hin- und Herbewegung versetzbar.
Die in 2 rechte und bezüglich des Gehäuses 24 radiale Bohrung 30 bildet einen Einlass, welcher die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 mit der Vorförderpumpe 14 verbindet. Die Einlassbohrung 30 ist über in der Figur nicht gezeigte Fluidwege unter Zwischenschaltung eines Einlassventils mit dem Förderraum 36 verbindbar. Sie ist ferner mit einem Druckdämpfer 38 verbunden, der auf das Pumpengehäuse 24 aufgesetzt ist.
Bei der in 2 linken und ebenfalls radialen Bohrung 28 handelt es sich um eine Auslassbohrung, welche zur Kraftstoff-Sammelleitung 18 hin führt. In sie ist ein in der Figur nicht dargestelltes Auslassventil einsetzbar. An der Auslassbohrung 28 ist ein gewinkelter Auslassstutzen 40 angeordnet. Auch an der Eingangsbohrung 30 ist ein solcher Stutzen angeordnet, welcher jedoch aus Darstellungsgründen nicht gezeigt ist.
Der Auslassstutzen 40 bildet eine rohrförmige Komponente, deren Längsachse 42 einen Knick und somit zwei gerade Abschnitte 42a und 42b umfasst, welche in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Der Auslassstutzen 40 besteht aus zwei ursprünglich separaten Rohrstücken 44 und 46, denen die Längsachsen 42a und 42b zugeordnet sind. Beide Rohrstücke 44 und 46 sind aus einem handelsüblichen Edelstahl-Stangenmaterial hergestellt, beispielsweise einem Vierkant-, Sechskant, oder Rundmaterial.
Das zu dem Pumpengehäuse 24 nächstliegende und von diesem in etwa senkrecht abstehende erste Rohrstück 44 weist an seinen beiden axialen Enden jeweils eine konische Endfläche 48 beziehungsweise 50 auf. Es wird von einer geraden und zu seiner Längsachse 42a koaxialen Durchgangsöffnung 52 durchsetzt. Das Rohrstück 44 ist insgesamt symmetrisch und vergleichsweise kurz, so dass man es auch als ”Zwischenring” bezeichnen kann.
Ein zur Längsachse 42b des zweiten Rohrstücks 46 koaxialer Fluidkanal 54 ist einseitig geschlossen. In eine Umfangswand 56 des zweiten Rohrstücks 46 ist eine zur Längsachse 42b in einem rechten Winkel stehende Öffnung 58 eingebracht, welche von einer Außenseite 60 des Rohrstücks 46 bis zu dem Fluidkanal 54 in seinem Inneren reicht. Der im Bereich der Außenseite 60 des Rohrstücks 46 liegende Rand der Öffnung 58 bildet eine umlaufende Ringkante 64. Analog hierzu bildet der außenliegende Rand der Einlassbohrung 28 eine umlaufende Ringkante 62.
Wie aus 2 ersichtlich ist, liegt in der dort gezeigten Einbaulage die eine konische Endfläche 48 des ersten Rohrstücks 44 an der Ringkante der Auslassöffnung 28 des Pumpengehäuses 24 an, wohingegen die andere konische Endfläche 50 des ersten Rohrstücks 44 an der Ringkante der Öffnung 58 in der Umfangswand 56 des Rohrstücks 46 anliegt. Das Rohrstück 44 berührt somit zum einen das Pumpengehäuse 24 und zum anderen das Rohrstück 46 im Wesentlichen linienhaft.
Zur Montage werden die beiden Rohrstücke 44 und 46 wie in 2 gezeigt positioniert. Dann werden an den linienförmigen Kontaktstellen 64, 50 und 62, 48 einerseits zwischen dem ersten Rohrstück 44 und dem Pumpengehäuse 24 und andererseits zwischen dem ersten Rohrstück 46 und dem zweiten Rohrstück 44 durch Widerstandsschweißen durchgehende und umlaufende Schweißnähte 66 und 68 herausgebildet. Dies geschieht in einem einzigen Arbeitsgang.
Auf diese Weise ist zum einen das erste Rohrstück 44 fluiddicht und fest mit dem Pumpengehäuse 24 und zum anderen das zweite Rohrstück 46 ebenso fest und fluiddicht mit dem ersten Rohrstück 44 verbunden. Da die Verbindung zwischen den genannten Elementen über die Ringkanten 62 und 64 an den Öffnungen 28 und 58 und die konischen Endflächen 48 und 50 erfolgt, werden diese Bereiche auch als ”Verbindungsbereiche” bezeichnet über die Durchgangsöffnung 52 im ersten Rohrstück 44 und den Fluidkanal 54 im zweiten Rohrstück 46 ist die Auslassbohrung 28 mit einem Anschlussbereich 70 des Winkel-Auslassstutzens 40 fluidisch verbunden.
In 2 ist die Längsachse 42b des Rohrstücks 46 parallel zur Längsachse des insgesamt zylindrischen Gehäuses 24 ausgerichtet. Aus der obigen Beschreibung geht jedoch ohne weiteres hervor, dass entweder nur das zweite Rohrstück 46 oder die aus den beiden Rohrstücken 44 und 46 bestehende Anordnung (Auslassstutzen 40) auch um die Längsachse 42a des ersten Rohrstücks 44 verschwenkt montiert werden können.
Eine abgewandelte Ausführungsform eines Auslassstutzens 40 ist in 3 gezeigt. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Bei der in 3 gezeigten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 ist der dem zweiten Rohrstück 46 zugewandete Verbindungsbereich des zu dem Pumpengehäuse 24 unmittelbar benachbarten ersten Rohrstücks 44 als schräge Endfläche 50 ausgebildet. Der dem ersten Rohrstück 44 zugewandte Verbindungsbereich des zweiten Rohrstücks 46 wiederum ist einfach als ebene Endfläche 64 ausgebildet. Die Verbindung des ersten Rohrstücks 44 mit dem zweiten Rohrstück 46 erfolgt in diesem Falle über eine Laserschweißnaht 68. Der Winkel, den die beiden Längsachsen 42a und 42b der beiden Rohrstücke 44 und 46 einschließen, beträgt in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ungefähr 145°.

Claims

Pumpvorrichtung (16), insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe, mit einem Gehäuse (24), an dem mindestens eine rohrförmige Komponente, beispielsweise ein Anschlussstutzen (40), befestigt ist, dessen Längsachse (42) einen Knick aufweist, wobei die rohrförmige Komponente (40) aus mindestens zwei im Wesentlichen geraden Rohrstücken (44, 46) mit jeweils mindestens einem Verbindungsbereich (50, 64) zusammengesetzt ist, deren Längsachsen (42a, 42b) einen Winkel < 180° einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Rohrstücke (44, 46) und/oder die rohrförmige Komponente (40) und das Gehäuse (24) im Wesentlichen linienhaft kontaktieren und mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden sind.
Pumpvorrichtung (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Verbindungsbereich als konische Endfläche (50) und der andere Verbindungsbereich als ringförmige Kante (64) ausgebildet ist.
Pumpvorrichtung (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in Einbaulage am Gehäuse (24) befestigte Rohrstück (44) eine erste konische Endfläche (50) und eine zweite konische Endfläche (48) aufweist, wobei die erste konische Endfläche (50) mit der ringförmigen Kante (64) des zweiten Rohrstücks (46) und die zweite konische Endfläche (48) mit einer ringförmigen Kante (62) einer gehäuseseitigen Öffnung (28) verschweißt ist.
Pumpvorrichtung (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindungen (66, 68) in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt sind.
Pumpvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich mindestens eines Rohrstücks (44) als schräge Endfläche (50) ausgebildet ist, an der der Verbindungsbereich (64) des anderen Rohrstücks (46) befestigt ist.
Pumpvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (44, 46) aus einem handelsüblichen Stangen-, insbesondere einem Vierkant-, Sechskant-, oder Rundmaterial hergestellt sind.
Pumpvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (64) eines Rohrstücks (46) an oder in dessen seitlicher Umfangswand (56) angeordnet ist.