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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft zunächst eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe, mit einem metallischen Gehäuse, an dem mindestens eine rohrförmige Komponente, beispielsweise eine Zylinderbuchse, ein Einlassstutzen, ein Auslassstutzen, und so weiter, befestigt ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe, bei dem eine rohrförmige Komponente aus Edelstahl, beispielsweise eine Zylinderbuchse, ein Einlassstutzen, ein Auslassstutzen, und so weiter, an einem Pumpengehäuse befestigt wird.
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Eine Kolbenpumpe und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus der
EP 1 162 365 A1 bekannt. Diese zeigt eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolben, der in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden kann und so einen in einem Förderraum eingeschlossenen Kraftstoff komprimiert. Der Kolben ist in einer Zylinderbuchse aus einem gehärteten Edelstahl gleitend geführt, welche zwischen einem Gehäuseteil und einer Verschlussschraube verspannt ist.
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Ein Nachteil der bekannten Kolbenpumpe ist darin zu sehen, dass die Herstellung von Schraubverbindungen kostenaufwendig ist, und dass sich die Abdichtung solcher Schraubverbindungen über die Lebensdauer der Kolbenpumpe verschlechtern kann. Schließlich hat eine Verschraubung einen gewissen Platzbedarf, der die Gesamtabmessungen der Kolbenpumpe erhöht. Der für eine solche Pumpe notwendige Einbauraum steht jedoch oft nur schwerlich zur Verfügung.
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DE 199 28 913 A1 beschreibt eine Kolbenpumpe mit einer Laufbuchse für den Kolben. Diese ist durch ein endseitig angeordnetes Klemmstück im Gehäuse gehalten.
DE 199 28 164 A1 offenbart ebenfalls eine Kolbenpumpe mit einer als ”Pumpenpatrone” bezeichneten Laufbuchse für den Kolben, die über einen endseitig angeordneten Deckel im Gehäuse gehalten ist.
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Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Kolbenpumpe und ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Kolbenpumpe preiswert hergestellt werden kann, eine lange Lebensdauer aufweist, und möglichst klein baut.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Mit derartigen unlösbaren Verbindungen, beispielsweise Schweißverbindungen oder Verstemmverbindungen, wird die Dichtheit der Verbindung über die gesamte Lebensdauer der Kolbenpumpe gewährleistet. Dies ist vor allem wichtig im Hinblick auf zukünftige gesetzliche Grenzwerte, welche bezüglich der Verdunstungsemission von Kraftstoff zu erwarten sind. Auch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist hoch, da aufgrund der unlösbaren Verbindung das Problem des Losdrehens der Klemmschraube im Betrieb durch Schüttelbelastungen nicht mehr auftreten kann. Ferner baut die erfindungsgemäße Kolbenpumpe vergleichsweise klein, da O-Ringe zur Abdichtung, sowie Stützringe und Gewinde, welche bei Verschraubungen erforderlich sind, nicht mehr benötigt werden. Ferner können die Herstellkosten bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe gesenkt werden, da Bauteile und Material eingespart werden, und da an die Toleranzen der verwendeten Bauteile beziehungsweise Komponenten geringere Anforderungen gestellt werden können.
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Erfindungsgemäß ist die rohrförmige Komponente mittels eines mit dem Gehäuse verschweißten oder verstemmten Halteelements, welches aus einem vergleichsweise weichen Metall hergestellt und radial außerhalb der Komponente angeordnet ist, am Gehäuse gehalten. Dies ist besonders bei einer rohrförmigen Komponente aus einem gehärteten Edelstahl von Vorteil, da hier das weiche Material des Halteelements die Herstellung der Verbindung besonders deutlich erleichtert. Die rohrförmige Komponente ist in diesem Fall also ”mittelbar” mit dem Gehäuse unlösbar verbunden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Um Verformungen an der rohrförmigen Komponente zu vermeiden und die Schweißstelle exakt positionieren zu können, wird ferner vorgeschlagen, dass in axialer Richtung der rohrförmigen Komponente gesehen auf Höhe der Verschweißung oder Verstemmung des Halteelements mit dem Gehäuse zwischen einer radial äußeren Mantelfläche der Komponente und einer radial inneren Mantelfläche des Halteelements ein Spalt vorhanden ist.
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Eine gute Abdichtung wird erreicht, wenn die rohrförmige Komponente in eine Öffnung im Gehäuse fluiddicht eingepresst ist. Darüber hinaus wird die rohrförmige Komponente auf diese Weise während der Herstellung der unlösbaren Verbindung sicher fixiert. In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung, bei welcher die Komponente durch das Halteelement gegen das Gehäuse verklemmt ist.
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Eine Möglichkeit besteht auch darin, dass die rohrförmige Komponente in das Halteelement fluiddicht eingepresst ist. In diesem Fall muss eine Abdichtung zum einen zwischen der rohrförmigen Komponente und dem Halteelement und zum anderen zwischen dem Halteelement und dem Gehäuse hergestellt werden. Da das Halteelement aus einem vergleichsweise weichen Material sein kann, ist dies jedoch fertigungstechnisch einfach und preiswert möglich.
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Die Dauerhaftigkeit der Fixierung wird nochmals verbessert, wenn das Halteelement und die rohrförmige Komponente formschlüssig miteinander verbunden sind.
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Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sieht vor, dass in mindestens einem der Bereiche des Halteelements und der rohrförmigen Komponente, welche gegeneinander beaufschlagt sind, mindestens ein verformbarer Materialwulst vorhanden ist. Diese Variante ermöglicht eine zusätzliche Pressung zwischen den beiden Elementen und verbessert die Ausrichtung beziehungsweise Zentrierung der Komponente vor deren eigentlichem Befestigungsvorgang, also vor dem Laserschweißen oder dem Bördeln beziehungsweise Verstemmen.
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Eine besonders bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Gehäuse zugewandten Stirnfläche des Halteelements etwas über eine dem Gehäuse zugewandte Stirnfläche der rohrförmigen Komponente übersteht, und dass die überstehende Stirnfläche des Halteelements mit dem Gehäuse verschweißt ist. Dies gestattet beispielsweise die Anwendung des Widerstandsschweißverfahrens, welches preisgünstig ist und die Herstellung von Schweißnähten an solchen Stellen ermöglicht, die an sich unzugänglich sind.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Absatz der rohrförmigen Komponente am Halteelement anliegt, und dass unmittelbar neben dem Absatz in der äußeren Mantelfläche der Komponente ein Freistich vorhanden ist. Durch einen solchen Freistich ist die Auflagefläche der rohrförmigen Komponente am Halteelement maximal, und durch den Absatz kann die Komponente vom Halteelement in axialer Richtung sicher gehalten werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die rohrförmige Komponente in jenem axialen Bereich, in dem sie befestigt ist, einen größeren Innendurchmesser aufweist als außerhalb dieses Bereichs. Handelt es sich bei der Komponente beispielsweise um eine Zylinderbuchse, in der ein Kolben gleitend aufgenommen werden soll, wird hierdurch erreicht, dass die eigentliche Führungsfläche des Kolbens von gegebenenfalls auftretenden Verformungen, welche beispielsweise von der Beaufschlagung durch das Halteelement, von der Verschweißung oder der Verstemmung, etc., herrühren, nicht beeinträchtigt wird. Die freie und leichtgängige Beweglichkeit des Kolbens liegt also auch ohne nachträgliche Bearbeitung der in der rohrförmigen Komponente vorhandenen Bohrung vor.
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Eine weitere Möglichkeit, eine gute Schweißverbindung beispielsweise mittels Widerstandsschweißens direkt zwischen der Komponente und dem Gehäuse herzustellen, besteht darin, dass die rohrförmige Komponente an einer dem Gehäuse zugewandten Stirnfläche einen umlaufenden, sich von der Stirnfläche axial erstreckenden Kragen aufweist, welcher an einer zum Kragen wenigstens in etwa orthogonalen Fläche am Gehäuse anliegt und mit dieser verschweißt ist.
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Sehr günstig ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, bei welcher einer der beiden miteinander zu verschweißenden Abschnitte konisch ausgebildet ist, und dass der andere Abschnitt durch eine ringförmige Kante einer Öffnung gebildet wird, welche an dem konischen Abschnitt anliegt. Hierdurch wird eine Selbstzentrierung bewirkt, was die Montage vereinfacht und die Prozesssicherheit bei der Herstellung der Schweißverbindung erhöht. Außerdem können so die Anforderungen an die Toleranzen der einzelnen Teile besonders gering gehalten werden, was die Herstellkosten senkt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die rohrförmige Komponente eine Dichteinrichtung aufweist, welche in Einbaulage in einer Öffnung des Gehäuses aufgenommen ist, und dass die Schweißnaht, mit der die Komponente wenigstens mittelbar am Gehäuse befestigt ist, von der Öffnung zur Komponente hin gesehen hinter der Dichteinrichtung angeordnet ist. Dies verhindert, dass während des Schweißvorgangs auftretende Spritzer in das Gehäuseinnere der Kolbenpumpe gelangen. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Dichteinrichtung können auch sehr kleine Spritzer sowie eventuell auch Schmauch vom Inneren des Pumpengehäuses ferngehalten werden. Wenn eine entsprechende Abschirmeinrichtung auch außen vorgesehen wird, können auch an den außen liegenden Komponenten keine Spritzer anhaften.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kolbenpumpe sieht vor, dass die rohrförmige Komponente zunächst mit einem Halteelement unlösbar verbunden und anschließend die innere Mantelfläche der Komponente feinbearbeitet wird. Eventuell durch die Verbindung der rohrförmigen Komponente mit dem Halteelement an der rohrförmigen Komponente auftretende Verformungen können so wieder eliminiert werden.
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Als Schweißverfahren werden bei der vorliegenden Erfindung insbesondere Widerstandsschweißen oder Laserschweißen vorgeschlagen. Das Widerstandsschweißen kann wiederum entweder in Form von Inverterschweißen oder in Form von Kondensator- und Entladungsschweißen erfolgen.
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Dabei wird besonders bevorzugt, wenn eine rohrförmige Komponente aus Messing mit einem Gehäuse aus Edelstahl mittels Widerstandsschweißen verschweißt wird.
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Zeichnung
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Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme 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-Kraftstoffpumpe;
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2 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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3 einen Schnitt durch einen Bereich einer zweiten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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4 eine Darstellung ähnlich 3 einer dritten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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5 eine Darstellung ähnlich 3 einer vierten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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6 eine Darstellung ähnlich 3 einer fünften Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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7 eine Darstellung ähnlich 3 einer sechsten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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8 eine Darstellung ähnlich 3 einer siebten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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9 einen Schnitt durch eine achte Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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10 eine Schnittansicht von oben durch eine neunte Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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11 eine Schnittdarstellung längs der Linie XI-XI von 10;
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12 eine Darstellung ähnlich 9 einer zehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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13 eine Darstellung ähnlich 9 einer elften Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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14 eine Darstellung ähnlich 9 einer zwölften Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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15 einen Schnitt durch einen Bereich einer dreizehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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16 eine Draufsicht längs der Richtung XVI von 15;
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17 eine Darstellung ähnlich 2 einer vierzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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18 eine Darstellung ähnlich 2 einer fünfzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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19 eine Darstellung ähnlich 2 einer sechzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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20 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs einer siebzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1;
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21 eine Darstellung ähnlich 20 einer achtzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1; und
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22 eine Darstellung ähnlich 20 einer neunzehnten Ausführungsform der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine Vorförderpumpe 14 Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kolbenpumpe 16 und weiter zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 18 (”Rail”) fördert. An sie sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 20 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 22 einspritzen.
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Eine erste mögliche Ausführungsform der in 1 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 16 ist im Teilschnitt in 2 dargestellt. Die Hochdruck-Kolbenpumpe 16 umfasst ein Pumpengehäuse 24, welches aus einem gut bearbeitbaren und schweißbaren Edelstahl hergestellt ist, und in dessen äußerer Mantelfläche verschiedene Bohrungen 26 und 28 zur Aufnahme eines in dieser Figur nicht gezeigten Einlassstutzens beziehungsweise Auslassstutzens vorhanden sind. In 2 oberhalb des Pumpengehäuses 24 ist an diesem ein Druckdämpfer 30 befestigt. In einer stufenförmigen Sackbohrung 32, die koaxial zu einer Längsachse 34 des Pumpengehäuses 24 verläuft, ist eine rohrförmige Komponente, nämlich eine Zylinderbuchse 36, aufgenommen, die aus einem gehärteten Edelstahl hergestellt ist. In einer Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36 ist ein Kolben 38 gleitend geführt. Der Innendurchmesser der Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36 ist über ihre Länge konstant. Ein Zwischenelement 40 aus Kunststoff, welches ebenfalls in einem Bereich der Sackbohrung 32 des Pumpengehäuses 24 angeordnet ist, trägt eine Kolbendichtung 42.
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Die Zylinderbuchse 36 weist einen in 2 oberen Abschnitt 44 mit größerem Außendurchmesser und einen in 2 unteren Abschnitt 46 mit geringerem Außendurchmesser auf, die durch einen Absatz 48 voneinander getrennt sind. Ein Bereich 50 der Sackbohrung 32 weist einen geringfügig kleineren Innendurchmesser auf als der Außendurchmesser des Bereichs 44 der Zylinderbuchse 36. Bei der Montage wird die Zylinderbuchse 36 mit ihrem Bereich 44 in den Bereich 50 der Sackbohrung 32 eingepresst. Sie ist auf diese Weise fluiddicht im Pumpengehäuse 24 fixiert. Die für die Montage erforderlichen hohen Anpresskräfte werden über den Absatz 48 in axialer Richtung eingeleitet. Hierdurch werden Verformungen im Bereich der Führungsbohrung 37 verhindert, ohne dass die Zylinderbuchse 36 eine große Wandstärke aufweisen muss. Eine dünnwandige Zylinderbuchse 36 hat jedoch den Vorteil, dass weniger Bauraum erforderlich ist.
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Dann wird ein Haltering 52, der aus einem gut bearbeitbaren und schweißbaren Stahl hergestellt ist, auf die Zylinderbuchse 36 aufgeschoben, und zwar derart, dass Letztere mit ihrer dem Pumpengehäuse 24 zugewandten Stirnfläche 54 gegen einen Absatz 56 der Sackbohrung 32 beaufschlagt wird. Dann wird der Haltering 52 am Pumpengehäuse 24 verschweißt (Bezugszeichen 58). Durch die Verwendung eines Halterings, der die Zylinderbuchse 36 unlösbar mit dem Gehäuse 24 verbindet, können Verbindungen aus unterschiedlichen Materialkombinationen realisiert werden. So ist es möglich, gehärteten Edelstahl mit nicht gehärtetem Edelstahl zu verbinden.
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Eine Alternative hierzu ist in 3 gezeigt. Für diese und alle nachfolgenden Figuren gilt, dass Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent zu Elementen und Bereichen sind, die in vorher beschriebenen Figuren erwähnt waren, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert werden.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform hat der Haltering 52 nicht, wie in 2, einen etwa rechteckigen Querschnitt, sondern er umfasst zwei Bereiche 60 und 62 mit unterschiedlichen Innendurchmessern. Zwischen den beiden Bereichen ist ein Absatz 64 vorhanden. Der Haltering 52 wird nun zunächst auf die Zylinderbuchse 36 fluiddicht aufgepresst. Aufgrund der erhöhten Steifigkeit der Zylinderbuchse in ihrem Bereich 44 und aufgrund der Tatsache, dass der Haltering 52 aus einem vergleichsweise weichen Edelstahl hergestellt ist, ist dies ohne Verformung der Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36 möglich. Ist dennoch eine Verformung der Führungsbohrung 37 nicht auszuschließen, kann diese auch erst nach dem Aufpressen des Halterings 52 auf die Zylinderbuchse 36 feinbearbeitet werden (beispielsweise durch Honen). Verformungen, welche durch das Aufpressen des Halterings 52 hervorgerufen werden, werden somit wieder entfernt.
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Nun wird die Zylinderbuchse 36 zusammen mit dem Haltering 52 in die stufenförmige Sackbohrung 32 im Pumpengehäuse 24 eingeführt. Dabei steht die dem Pumpengehäuse 24 zugewandte Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) des Halterings 52 dann, wenn sein Absatz 64 am Absatz 48 der Zylinderbuchse 36 anliegt, etwas über die Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 über. Wenn die Zylinderbuchse 36 also in die Sackbohrung 32 eingeführt wird, kommt nur die Stirnfläche des Halterings 52, nicht jedoch die Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 am Absatz 56 der Sackbohrung 32 in Anlage. Mittels Widerstandsschweißen wird nun die Schweißnaht 58 zwischen der Stirnfläche des Halterings 52 und dem Absatz 56 der Sackbohrung 32 erzeugt.
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Eine weitere Variante der Verbindung der Zylinderbuchse 36 mit dem Pumpengehäuse 24 ist in 4 gezeigt: Bei dieser sind der Haltering 52 und die Zylinderbuchse 36 formschlüssig miteinander verbunden. Hierzu wird zunächst der Haltering 52 auf die Zylinderbuchse 36 auf Maß auf gepresst. Anschließend wird der Haltering 52 in einen umlaufenden Einstich 66 in der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse 36 eingerollt. Danach findet erforderlichenfalls wieder die Feinbearbeitung und schließlich in 58 die Verschweißung mit dem Pumpengehäuse 24 statt.
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Eine weitere Variante ist in 5 gezeigt. Diese ähnelt der Variante von 3. Der Haltering 52 ist mit geringem Spiel in die Sackbohrung 32 im Pumpengehäuse 24 eingesteckt, und zwar so, dass die Zylinderbuchse 36 mit der Stirnfläche 54 am Absatz 56 des Pumpengehäuses 24 anliegt. Die Schweißnaht 58 wird dann zwischen Haltering 52 und Pumpengehäuse 24 per Laserschweißen hergestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Innendurchmesser des Bereichs 62 des Halterings 52 größer ist als der Außendurchmesser des Bereichs 46 der Zylinderbuchse 36, was zu einem Spalt s führt (ein ähnlicher Spalt findet sich auch bei der Ausführungsform von 3), und dass die axiale Länge des Bereichs 62 größer ist als die Tiefe der Schweißnaht 58. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Führungsbohrung 37 beim Schweißen nicht verzieht.
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Ein weiterer Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen betrifft die axiale Länge insgesamt des Halterings 52: Während bei den Ausführungsformen der 3 und 4 der Haltering 52 mit seinem dem Pumpengehäuse 24 zugewandten Rand über die Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 überstand, ist hier genau das Gegenteil der Fall: Die axiale Länge des Bereichs 60 des Halterings 52 ist etwas kürzer als die axiale Länge vom Absatz 48 der Zylinderbuchse 36 bis zur Stirnfläche 54. Daher liegt in Einbaulage die Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 am Absatz 56 an.
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Eine Variante zu der Ausführungsform von 5 zeigt 6: Bei dieser wird der Haltering 52 in die Sackbohrung 32 im Pumpengehäuse 24 eingepresst. In die äußere Mantelfläche des Halterings 52 sind drei voneinander etwas beabstandete Rillen 72 eingebracht. Durch diese Rillen 72 werden kuppenförmige Materialwülste 74 gebildet, welche ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufen. Durch diese Materialwülste 74 kann sich das weiche Material des Halterings 52 partiell verformen, ohne in der Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36 Verformungen zu verursachen. Jener Bereich des Halterings 52, in dem zu einem späteren Zeitpunkt die Schweißnaht 58 angebracht wird, verfügt über keine derartigen Materialwülste 74, so dass dort aufgrund der höheren Presskraft der Abschnitt 62 des Halterings 52 beim Einpressen des Halterings 52 in die Sackbohrung 32 im Pumpengehäuse 24 nach radial innen verformt wird. Doch auch dies bleibt ohne Folgen für die Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36, da in diesem Bereich 62 des Halterings 52 zwischen dem Haltering 52 und der Zylinderbuchse 36 der Spalt s vorhanden ist.
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Die 7 und 8 zeigen weitere Varianten der unlösbaren Verbindung des Halterings 52 mit dem Pumpengehäuse 24. Sie entsprechen im Wesentlichen den in 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen, wobei die Verbindung anstelle einer Schweißnaht mittels einer Verstemmung 76 des äußeren Rands 70 der Sackbohrung 32 des Pumpengehäuses 24 hergestellt wird.
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Eine nochmals andere Variante ist in 9 dargestellt: Sie ähnelt jener von 2, wobei jedoch zwischen dem Haltering 52 und der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse 36 ein Spalt s vorhanden ist. Dieser kann, wie in der rechten Hälfte von 9 gezeigt ist, auch die Form eines Freistichs 78 annehmen, welcher in die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse 36 eingebracht ist. Hierdurch wird die Auflagefläche in axialer Richtung zwischen dem Absatz 48 der Zylinderbuchse 36 und dem Haltering 52 maximiert, ohne den Außendurchmesser des Bereichs 44 der Zylinderbuchse 36 zu vergrößern. Dies spart Kosten und Einbauraum. Die Schweißnaht zwischen Haltering 52 und Gehäuse 24 trägt das Bezugszeichen 58a.
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Wie ferner auf der rechten Seite von 9 gezeigt ist, kann die Innenbohrung der Zylinderbuchse 36 einen Bereich 37a mit größerem Innendurchmesser und einen Bereich 37b mit kleinem Innendurchmesser aufweisen. Letztere stellt die eigentliche Führungsbohrung dar. Eine Verformung des Bereichs 37a, welche möglicherweise beim Einpressen der Zylinderbuchse 36 in die Sackbohrung 32 des Pumpengehäuses 24 verursacht wird, bleibt so für die Führungsbohrung 37a ohne Folgen. Deren nachträgliche Feinbearbeitung kann somit entfallen.
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In 9 sind auch die Verbindungen weiterer rohrförmiger Komponenten mit dem Pumpengehäuse 24 gezeigt. Im Einzelnen betrifft dies die Verbindung eines Einlassstutzens 80 aus Messing, welcher in die Einlassbohrung 26 eingesetzt ist, und eines Auslassstutzens 82 aus einem nicht gehärteten Edelstahl, welcher in die Auslassbohrung 28 eingesetzt ist, jeweils mit dem Pumpengehäuse 24. Der Einlassstutzen 80 wird zunächst stirnseitig auf Maß in die Einlassbohrung 26 eingepresst und mit einer Kehlnaht 58b dichtgeschweißt. Der Auslassstutzen 82 weist einen umlaufenden Absatz 84 auf. Er wird so in die Auslassbohrung 28 eingepresst, dass der Absatz 84 bündig mit der Außenwand des Pumpengehäuses 24 abschließt. Dann wird er über eine I-Naht 58c mit dem Pumpengehäuse 24 verschweißt.
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Eine nochmals andere Variante ist in den 10 und 11 gezeigt. Aus 10 geht hervor, dass das Pumpengehäuse 24 eine insgesamt sechseckige Form aufweist. Es kann beispielsweise als stranggepresstes oder gedrehtes oder gefrästes Mehrkantprofil ausgeführt sein. Dies erleichtert den Montageprozess des Einlassstutzens 80 und des Auslassstutzens 82, da insbesondere beim Widerstandsschweißen eine hohe Anpresskraft benötigt wird (Pfeile 88), die dank der Ausgestaltung des in 10 gezeigten Pumpengehäuses 24 sicher abgestützt werden kann (Pfeil 90).
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Wie aus 11 hervorgeht, weisen der Einlassstutzen 80 und der Auslassstutzen 82 jeweils eine dem Pumpengehäuse 24 zugewandte und sich zu diesem hin konisch verjüngende Verbindungsfläche 92 auf. An dieser liegt die Außenkante (ohne Bezugszeichen) der gerade verlaufenden Einlassbohrung 26 bzw. Auslassbohrung 28 an. Hierdurch werden die Stutzen 80 und 82 beim Einsetzen von selbst zentriert, was die Montage vereinfacht. Die entsprechende Schweißnaht 58 wird durch Widerstandsschweißen, beispielsweise Inverter- oder Kondensator- und Entladungsschweißen, hergestellt.
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An beiden Stutzen 80 und 82 ist außerhalb vom Pumpengehäuse 24 jeweils ein sich nach radial außen erstreckender umlaufender Bund 96 vorhanden. An diesem kann während des Schweißvorgangs ein Werkzeug angreifen, mit dem zum einen der entsprechende Stutzen 80 beziehungsweise 82 gegen das Pumpengehäuse 24 beaufschlagt wird, und mit dem zum anderen der für die Herstellung der Schweißnaht 58 beziehungsweise 58 erforderliche elektrische Kontakt mit dem Stutzen 80 beziehungsweise 82 hergestellt wird.
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Eine Variante der in 11 gezeigten Ausführungsform ist in 12 dargestellt: Bei dieser weisen die Stutzen 80 und 82 an einem sich in Einbaulage von der Schweißnaht 58 in die Einlass- bzw. Auslassbohrung 26 bzw. 28 erstreckenden Abschnitt 98 eine sich nach radial außen bis an die Wand der Einlass- bzw. Auslassbohrung 26 bzw. 28 erstreckende umlaufende Dichtkante 100 auf, welche die Innenwand der entsprechenden Bohrung 26 bzw. 28 linienförmig berührt. Durch diese wird verhindert, dass beim Herstellen der Schweißnaht 58 Spritzer oder Schmauch in das Innere des Pumpengehäuses 24 gelangen.
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Wie aus 13 ersichtlich ist, kann alternativ hierzu in eine umlaufende Nut 102 im Abschnitt 98 ein Dichtring 100 eingesetzt sein. Nochmals alternativ hierzu kann, wie aus 14 ersichtlich ist, auch einfach ein entsprechender Dichtring zwischen den Stutzen 80 bzw. 82 und einen Absatz 104 der Bohrung 26 bzw. 28 gelegt werden. In diesem Fall kann auf die umlaufende Nut im Stutzen 80 bzw. 82 verzichtet werden.
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Wie aus den 15 und 16 hervorgeht, kann auch ein gewinkelter Stutzen 82 mit dem Pumpengehäuse 24 verschweißt werden. Hierzu wird für die Herstellung der Schweißnaht 58 ein in 16 gestrichelt gezeigtes halbschalenartiges Werkzeug 106 verwendet, welches zu beiden Seiten des sich koaxial zur Einlassbohrung 28 erstreckenden Abschnitts (ohne Bezugszeichen) des Stutzens 82 angeordnet wird.
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Eine Variante der Befestigung der Zylinderbuchse 36 am Pumpengehäuse 24 zeigt 17: Die Zylinderbuchse 36 ist dabei ähnlich wie in 2 ausgebildet, wobei auf einen Haltering 52 verzichtet wird. Stattdessen ist zwischen dem Bereich 44 der Zylinderbuchse 36, welcher einen vergleichsweise großen Außendurchmesser aufweist, und dem radial gegenüberliegenden Bereich der Sackbohrung 32 ein geringer Spalt (ohne Bezugszeichen) vorhanden. Die Zylinderbuchse 36 ist also in die Sackbohrung 32 nicht eingepresst. Die Verschweißung 58 erfolgt direkt zwischen der Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 und dem Absatz 56 der Sackbohrung 32. Die entsprechende Schweißnaht 58 wird, da von außen nicht zugänglich, beispielsweise durch ein Widerstandsschweißverfahren eingebracht.
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Eine abgeänderte Form einer Zylinderbuchse 36 ist in 18 gezeigt. Dort weist die Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 einen radial außen liegenden und sich axial im Sinne eines Kragens erstreckenden erhöhten Randbereich 108 auf. Auf diese Weise wird die Position, an der die Schweißnaht 58 erzeugt wird, genau definiert. Ferner ist in der Zylinderbuchse 36 in deren äußerer Mantelfläche eine umlaufende Einschnürung 110 vorhanden, welche zum einfachen Angriff eines Werkzeugs, beispielsweise einer Schweißzange, dient, mit der einerseits die axiale Anpresskraft aufgebracht werden kann, mit der die Zylinderbuchse 36 während des Schweißvorgangs gegen den Absatz 56 der Sackbohrung 32 gepresst wird, und mit der andererseits der elektrische Kontakt zwischen dem Schweißgerät und der Zylinderbuchse 36 hergestellt wird.
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Ähnliche Einschnürungen sind auch an den Stutzen 80 und 82 vorhanden. Sie tragen der Einfachheit halber ebenfalls das Bezugszeichen 110. Ein entsprechendes Schweißwerkzeug 106 ist in 18 beim Auslassstutzen 82 strichpunktiert angedeutet. Während in 18 Flächen 112, an denen das Schweißwerkzeug 106 an der Zylinderbuchse 36 beziehungsweise an den beiden Stutzen 80 und 82 angreift, relativ zur Längsachse dieser Komponenten ungefähr in einem Winkel von 60° steht, ist in 19 eine Variante gezeigt, bei der diese Angriffsfläche 112 in einem rechten Winkel zur Längsachse der entsprechenden Komponente steht.
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Eine weitere Variante der direkten Verbindung der aus gehärtetem Edelstahl hergestellten Zylinderbuchse 36 mit dem aus einem weichen Edelstahl hergestellten Pumpengehäuse 24 ist in 20 dargestellt. Dabei ist an dem radial äußeren Rand der Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 ein sich axial erstreckender und spitz zulaufender Kragen 108 ausgebildet, mit dem die Zylinderbuchse 36 direkt an dem ebenen Absatz 56 der Sackbohrung 32 anliegt. Der Außendurchmesser des Bereichs 44 der Zylinderbuchse 36 ist etwas kleiner als der in diesem Bereich liegende Abschnitt der Sackbohrung 32, so dass zwischen der Mantelfläche des Bereichs 44 der Zylinderbuchse 36 und der Sackbohrung 32 ein Spalt s vorhanden ist. Die Zylinderbuchse 36 berührt das Pumpengehäuse 24 also ausschließlich mit dem spitz zulaufenden Rand des Kragens 108.
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Dadurch, dass der Kragen 108 am radial äußeren Rand der Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 ausgebildet ist, wird bei der Montage der Zylinderbuchse 36, bei der diese mit hoher Kraft gegen den Absatz 56 der Sackbohrung 32 gepresst wird, die Führungsbohrung 37 der Zylinderbuchse 36 nicht verformt. Die Anpresskraft wird dabei durch ein geeignetes Werkzeug aufgebracht, welches am Absatz 48 der Zylinderbuchse 36 angreift. Die Schweißnaht 58 zwischen der Zylinderbuchse 36 und dem Pumpengehäuse 24 wird durch Widerstandsschweißen hergestellt. Damit diese Schweißverbindung an der beabsichtigten Stelle hergestellt wird, sollte der Spalt s mindestens ungefähr 0,5 mm betragen. Die radial äußere Lage des Kragens 108 sorgt ferner dafür, dass im Betrieb der Hochdruck-Kolbenpumpe 16 die Schweißnaht 58 gering belastet wird, da die Seitenkraft von dem Kolben 38 gering ist.
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Alternativ hierzu kann, wie aus 21 ersichtlich ist, der Kragen 108 auch im Bereich des radial inneren Randes der Stirnfläche 54 der Zylinderbuchse 36 vorhanden sein. Um in diesem Fall die Führung des Kolbens in der Zylinderbuchse 36 nicht zu beeinträchtigen, wird ein in 21 oberer Bereich 37a der Innenbohrung mit einem etwas größeren Durchmesser als die eigentliche Führungsbohrung 37b ausgeführt. Kommt es bei der Montage der Zylinderbuchse 36 aufgrund der axialen Pressung der Zylinderbuchse 36 gegen den Absatz 56 der Sackbohrung 32 zu einer Verformung im oberen Bereich der Zylinderbuchse 36, hat dies keinen Einfluss auf die Qualität der Führungsbohrung 37b der Zylinderbuchse 36.
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Um die Herstellkosten zu reduzieren, kann der Außendurchmesser der Zylinderbuchse 36 analog zu den in den 18 und 19 gezeigten Varianten im Bereich 46 der Zylinderbuchse 36 in der Nähe des Absatzes 48 mit einer Einschnürung versehen sein. Dies ist in 21 nicht dargestellt. Die entsprechende Einschnürung hatte in den 18 und 19 das Bezugszeichen 110. Gleiches gilt auch bezüglich Maßnahmen zur Vermeidung des Eindringens von Spritzern und Schmauch, die beim Verschweißen entstehen, in das Pumpengehäuse 24. Derartige Maßnahmen sind in den 12 bis 14 im Zusammenhang mit den dortigen Stutzen 80 und 82 gezeigt.
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Eine entsprechende konkrete Realisierung im Zusammenhang mit der Zylinderbuchse 36 ist in 22 dargestellt: Dort ist in der Stirnfläche der Zylinderbuchse 36 eine umlaufende Nut 114 vorhanden, in die ein Dichtring 100 eingelegt ist, der mit seinem abragenden Rand an einem entsprechenden Absatz (ohne Bezugszeichen) der Sackbohrung 32 im Pumpengehäuse 24 anliegt.
