DE4336706A1

DE4336706A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kolbenbuchse

Info

Publication number: DE4336706A1
Application number: DE4336706A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Nakagawa; Hiroaki Nozaki; Toshiaki Sakai
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2013-10-28
Also published as: US5463810A; DE4336706C2; KR940008803A; JPH06147054A; KR960007590B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenbuchse insbesondere mit einem Vorhub-Änderungs-Me chanismus zur Verwendung als Kraftstoff-Einspritzpumpe in einer Verbrennungskraftmaschine.

Eine Brennstoffeinspritzpumpe in einem Verbrennungsmotor ist in der Regel mit einer Kolbenbuchse versehen, in der ein Kolben aufgenommen ist zur Übertragung von Brennstoff unter Druck in einen Zylinder eines Motors. Die Kolben buchse umfaßt eine Gleitbohrung, in der ein Kolben gleitend aufgenommen ist, eine Steuerhülsenaufnahme in Form einer Öffnung für die Gleitbohrung und ein Fenster, das zur Wan dung, die die Aufnahmeöffnung definiert, geöffnet ist, wie es beispielsweise in der japanischen Patentveröffentli chungsschrift (Kokai) 61-123756 (123756/1986) beschrieben ist.

Bei der bekannten Technik wird bei der Herstellung der Kol benbuchse der oben beschriebenen Art die Kolbenbuchse durch unabhängiges Herstellen zweier Teile gefertigt, d. h. einem oberen Flanschabschnitt und einem unteren Buchsenabschnitt, wobei die Steuerhülsenöffnung eine Abgrenzung darstellt, die dann durch eine Abkühlungsbearbeitung und anschließend durch eine Abschlußbearbeitung zusammengefügt werden; oder sie werden aus einem Ein-Form-Element gefertigt durch zunächst das Fertigen der Außenform der Kolbenbuchse und durch anschließendes Ausformen des Fensters durch Ma schinenbearbeitung wie eine Schneidbearbeitung.

Beim ersten Verfahren wird jedoch eine lange Zeit dazu benötigt, die Kolbenbuchse herzustellen, und eine erhöhte Anzahl von Herstellungsschritten ist erforderlich, da der Flanschabschnitt und der Buchsenabschnitt unabhängig von einander gefertigt werden. Beim zweiten Verfahren wird die Fensteröffnung durch Schneidarbeiten gefertigt, so daß es eine lange Zeit erfordert, die Kolbenbuchse zu fertigen.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der wesentlichen Ver meidung der Probleme oder Nachteile der oben beschriebenen, bekannten Technik und liegt in der Schaffung eines Verfah rens zur Erzeugung einer Kolbenbuchse für eine Brennstoff einspritzpumpe, die viele Vorteile aufweist, wie einer ge ringeren Zeitspanne zur Erzeugung der Kolbenbuchse und ei ner verringerten Anzahl von Herstellungsschritten.

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kol benbuchse mit einer Gleitbohrung, in der ein Kolben glei tend aufgenommen ist, einer Hülsenaufnahme in Form einer Öffnung für eine Steuerhülse, die in einem Zwischenab schnitt der Gleitbohrung ausgebildet ist, und einem Fen sterbereich, der in einer die Hülsenaufnahme definierenden Wandung vorgesehen ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Vorbereiten eines Rohlings mit einem Endabschnitt und einem weiteren Endabschnitt,
Ausbildung einer ersten Bohrung axial von einem Endab schnitt des Rohlings, so daß ein Durchmesser geschaffen wird, der gleich dem der Hülsenaufnahme ist, bis zu einem Zwischenabschnitt des Rohlings;
Ziehen eines Endabschnittes des Rohlings derart, daß ein Teil, in dem die Hülsenaufnahme ausgebildet wird, ver bleibt,
Ausbildung einer zweiten Gleitbohrung im Rohling derart, daß sie sich von einem Endabschnitt zum anderen Endab schnitt des Rohlings erstreckt, und
Ausbildung eines Fensterabschnitts in der Wandung der Hül senaufnahme.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt zur Ausbildung der Bohrung während einer Anzahl von Drehbear beitungsvorgängen durchgeführt. Der erste Bohrungs-Ausbil dungsschritt umfaßt die Ausbildung eines gestuften Teils in der Gleitbohrung.

Der Ziehschritt wird unter Verwendung einer Anzahl von For men mit verschiedenen inneren Durchmessern durchgeführt, und die Formen haben kleiner werdende Durchmesser entspre chend mit den Ziehschritten. Der Ziehschritt wird derart durchgeführt, daß ein gebogener Abschnitt an der Hülsenauf nahme ausgebildet wird, um eine vorgegebene Bogenform aus zubilden.

Grate an allen gebohrten Abschnitten werden nach dem Bohren entfernt.

Erfindungsgemäß wird die Bohrung an einem Ende des Rohlings zum anderen Ende durchgeführt und anschließend wird gezo gen, so daß ein Teil, in dem die Hülsenaufnahme in Form ei ner Öffnung ausgebildet ist, verbleibt. Im nächsten Schritt wird eine weitere Bohrung durch die Axiallänge des Rohlings geführt, und das Fenster wird geöffnet in Richtung auf die Aufnahmewandung der Steuerhülse.

Gemäß diesem Kolben-Herstellungsverfahren ist es nicht er forderlich, den Flanschabschnitt und den Buchsenabschnitt unabhängig voneinander herzustellen und sie dann aufgrund der Abkühlungsbearbeitung zu integrieren und die Fenster öffnung durch die Schnittbearbeitung zu fertigen, so daß die Kolbenbuchse als integriertes Einzelelement aus einem Rohling in kurzer Zeit mit einer verringerten Anzahl von Bearbeitungsschritten gefertigt werden kann.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefüg ten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Brennstoffeinspritz pumpe mit einer Kolbenbuchse,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstel lung einer Kolbenbuchse gemäß der Erfindung, wobei die fol genden Schritte durch die Fig. 2A bis 2O erläutert wer den, wobei:

Fig. 2A eine Schnittdarstellung eines Rohlings ist,

Fig. 2B eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2A ist, der einer ersten Drehbearbeitung unterworfen wurde,

Fig. 2C eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2B ist, der einer zweiten Drehbearbeitung ausgesetzt wurde, 2D die Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2C ist, der einem Bonder-Verfahren unterworfen wurde,

Fig. 2E eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2D ist, der einer Zugbehandlung unterworfen wurde;

Fig. 2F eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2E ist, der einer dritten Drehbehandlung unterworfen wurde;

Fig. 2G eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2F ist, der einer vierten Drehbehandlung ausgesetzt wurde,

Fig. 2H eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2G ist, der einer fünften Drehbearbeitung ausgesetzt wurde,

Fig. 2I eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2H ist, der einer sechsten Drehbearbeitung ausgesetzt wurde,

Fig. 2J eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2I ist, der einer siebenten Drehbearbeitung ausgesetzt wurde,

Fig. 2K eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2J ist, der einer achten Drehbearbeitung ausgesetzt wurde,

Fig. 2L eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2J ist, der einer Bearbeitung zur Ausbildung einer Öffnung unterworfen wurde,

Fig. 2M eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2L, der einer Bearbeitung zur Ausbildung einer schrägen Öffnung ausgesetzt wurde,

Fig. 2N eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2L ist, der einer Bearbeitung zur Ausbildung eines Fensters und einer Bearbeitung zur Ausbildung einer Abschrägung un terworfen wurde,

Fig. 2N eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2L, der einer Bearbeitung zur Ausbildung eines Fensters und zur Ausbildung einer Abschrägung ausgesetzt wurde, und

Fig. 2O eine Schnittdarstellung eines Rohlings gemäß Fig. 2L, der einer Bearbeitung zur Entfernung von Graten unter zogen wurde.

Fig. 3 bis 8 schematische Schnittdarstellungen einer ersten bis einer sechsten Form, die zur Durchführung der Zugbear beitung in dem Verfahren zur Fertigung einer Kolbenbuchse gemäß der Erfindung verwendet werden, und

Fig. 9 ein Graph zur Erläuterung der Bögen des Bogenab schnitts einer Steuerhülsenöffnung, die mittels der ersten bis vierten Formen gemäß der Fig. 3 bis 8 gefertigt wur den.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Eine Kolbenbuchse (plunger barrel) mit einer Vorhub-Ände rungsvorrichtung, die gemäß der Erfindung hergestellt ist, ist für eine Brennstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 1 vorgese hen, die beispielsweise für eine Verbrennungskraftmaschine verwendet wird.

In Fig. 1 hat ein Pumpenkörper 1 längliche, das heißt axiale Bohrungen 2 in der Anzahl, die der Anzahl der Zylin der der Maschine entspricht und in denen eine Kolbenbuchse 3 fixiert ist. Die Kolbenbuchse hat eine Gleitbohrung 3a, in der ein Kolben 4 aufgenommen und drehbar und hin- und herbewegbar innerhalb der Gleitbohrung 3A bewegbar ist, und das untere Ende des Kolbens 4 schlägt über einen Stößel ge gen einen Nocken 10 auf einer Nockenwelle 9 an, die mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist.

Wenn die Nockenwelle 9 gedreht wird, bewegt sich der Kolben 4 gemäß der Kontur des Nockens 10 unter Mitwirkung einer Feder 12 hin und her, wobei der Kolben 4 einen unter Druck stehenden Brennstoff in den Zylinder des Motors über ein Zuführungsventil 6 überträgt.

Eine Steuerhülse 17 ist am Kolben 4 befestigt, wobei die Steuerhülse 17 in einer Aufnahme 18 in Form eines Loches für eine Steuerhülse der Kolbenbuchse 3 aufgenommen ist. Die Hülsenaufnahme 18 ist in der Mitte der Gleitbohrung 3a ausgebildet, und eine Fensteröffnung 19 ist in einer Wan dung, die die Gleitbohrung 3a bildet, ausgebildet.

Fig. 2 mit den Fig. 2A bis 2O zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kolbenbuchse aus einem Rohling gemäß der Erfindung. Gemäß der Ausführungsform kann die Kolbenbuchse 3, die eine Gleitbohrung 3a aufweist, als einstückiges Element ausgebildet sein.

Bezugnehmend auf die Fig. 2A bis 2O wird zunächst ein Rohling 100 mit einem Flansch hergestellt, der in Fig. 2A dargestellt ist. Das Material des Rohlings 100 besteht vor zugsweise aus einem mit SUJ2 bezeichneten Material. An schließend wird durch die erste Drehbearbeitung eine Boh rung 101 von einem Ende 100a des Rohlings 100 eingebracht, so daß ein Durchmesser d, der etwas geringer ist als der Durchmesser D der Hülsenaufnahme 18 für die konische Hülse, gefertigt wird, wie in Fig. 2B dargestellt ist. Diese Boh rung 101 ist in einer Position ausgebildet, in der die Steuerhülse 18 auszubilden ist.

Wie in Fig. 2C dargestellt ist, wird als nächstes während der zweiten Drehbearbeitung eine Bohrung 102, die denselben Durchmesser D wie die Hülsenaufnahme 18 und eine Länge l₁ aufweist, d. h. eine Tiefe, die vorhergehend bestimmt ist, in der Bohrung gefertigt. Ein Teil der Bohrung 101 mit der Länge l₂ verbleibt wie sie ist.

Der so ausgebildete Rohling 100 wird dann, wie in Fig. 2D dargestellt ist, einem Bonder Verfahren unterworfen. Ein abgestufter Abschnitt 103 wird auf der Grenze zwischen der Bohrung 101 und der Bohrung 102 ausgebildet. Der gestufte Abschnitt ist zur Erhöhung der Genauigkeit eines Ziehpro zesses, der im Folgenden beschrieben wird, geeignet.

Das eine Ende 100a des Rohlings 100 wird dann gezogen, wäh rend ein Abschnitt, an dem eine Hülsenaufnahme 18 ausgebil det wird, verbleibt. Der Ziehprozeß wird unter Verwendung von sechs Formen A bis F durchgeführt, die in den Fig. 3 bis 8 dargestellt sind. Die erste Form A bis zur sechsten Form F haben jeweils Eingangsbohrungen 105, in die ein Ende 100a des Rohlings 100 eingebracht wird, und Ziehbohrungen 107, die zum Ziehen des Endes 100a verwendet werden. Die Formen A bis F haben die Ziehbohrungen 107 mit inneren Durchmessern ⌀1 bis ⌀6 (⌀1 < ⌀2 < ⌀3 < ⌀4 < ⌀5, ⌀5 = ⌀6).

Zum Ziehen des einen Endes 100a des Rohlings 100, der in Fig. 2E dargestellt ist, wird ein Ende 100a des Rohlings 100 in die Eingangsbohrung 105 der ersten Form A einge bracht, und das andere Ende des Rohlings 100 wird dann bei spielsweise mittels einer Presse geschoben, um den ersten Ziehvorgang durchzuführen. Das somit gezogene Ende 100a des Rohlings 100 wird dann in die Eingangsbohrung 105 der zwei ten Form B eingebracht, und das andere Ende des Rohlings wird ebenfalls mit einer Presse geschoben, um den zweiten Ziehvorgang durchzuführen.

Anschließend wird der oben beschriebene Vorgang unter Ver wendung der Formen wiederholt, und zwar in der Reihenfolge der dritten bis sechsten Formen C bis F, um die dritte, vierte, fünfte, sechste Formung, d. h. die schließlichen Ziehvorgänge durchzuführen, was zu dem dritten gezogenen Rohling 100 führt, der die schließlich gezogene Form auf weist, wie in Fig. 2E dargestellt ist. Wenn das letzte Zie hen durchgeführt ist, ist es wichtig, einen Zwischenab schnitt des Rohlings 100 sicherzustellen, an den die Steu erhülsenaufnahme 18 mit vorgegebenem Durchmesser ausgebil det wird, und um sicherzustellen, daß die gezogene Bohrung 109 einen Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Gleitbohrung 3a des Kolbens aufweist.

Um den Teil, an dem die Hülsenaufnahme 18 mit vorgegebener Form ausgebildet wird, zu gewährleisten, ist es erforder lich, einen Bodenteil 111 der Hülsenaufnahme 18 vorzusehen, so daß ein Bogen mit vorgegebener Form entsteht.

Zur Ausbildung des Bogens des Bodenteils 111 haben die Ab schnitte 113 der Formen A bis F zwischen den Einsatzbohrun gen 105 und den Ziehbohrungen 107 verschiedene Bögen. Die Bögen a bis f der Formen A sind in dieser Reihenfolge all mählich kleinerwerdend ausgebildet.

Das eine Ende 100a des Rohlings 100 ist allmählich durch die Formen A bis F mit den Bodenabschnitten 111 gezogen, so daß Bögen a bis f gebildet werden, so daß die Form des einen der Enden 100a des Rohlings 100 allmählich geändert wird, um das gewünschte Ende 100a zu erstellen einschließ lich des Abschnittes, in dem die Hülsenaufnahme 18 mit vor gegebener Form ausgebildet wird, wie in Fig. 2E ist.

Es soll hier festgestellt werden, daß durch verschiedene Experimente nachgewiesen wurde, daß der Schritt der Verwen dung der Form E weggelassen werden kann, und daß ferner der Schritt 103 eine extrem wirksame Funktion zur Änderung der Form des Abschnittes 111 zum Bogen zeigt, der die vorgege bene Form aufweist.

Anschließend an einen derartigen Ziehvorgang wird der dritte Drehvorgang durchgeführt, um die äußere Form des einen Endes 100a des Rohlings 100 zu schaffen, die in Fig. 2F dargestellt ist. Der vierte Drehvorgang wird an schließend durchgeführt, um die Gleitbohrung 3a des Kolbens 4 zu schaffen, die in Fig. 2G dargestellt ist. Beim fünften Drehvorgang, der in Fig. 2H dargestellt ist, wird eine Boh rung 121 für das Zuführungsventil 6 im anderen Ende 100b des Rohlings 100 ausgebildet, und eine weitere Gleitbohrung 3a für den Kolben 4 wird zusätzlich ausgebildet. Beim sech sten Drehvorgang, der in Fig. 2I dargestellt ist, wird die Bohrung 121 einer Schneidbearbeitung zur Ausbildung eines Innengewindes 123 zum Einfügen des Zuführungsventils 6 aus gesetzt.

Der siebente und der achte Drehvorgang umfassen eine Ab schlußbearbeitung für die Gleitbohrung 3a und werden dann, wie in den Fig. 2J und 2K dargestellt ist, durchgeführt, und zwei Bohrungen 18a für Führungsstifte werden gemäß der Fig. 2L eingebracht. Schräge Bohrungen 125, die für die Kolbenbuchse 3 erforderlich sind, werden dann ausgebildet, wie in der Fig. 2M dargestellt ist, und ein Fenster 19 wird in der Wandung der Hülsenaufnahme 18 für die Steuerhülse vorgesehen, und der geöffnete Abschnitt des Fensters 19 wird einer Bearbeitung zur Abschrägung ausgesetzt, wie in Fig. 2N dargestellt ist. Alle Bohrungsabschnitte werden dann entgratet, wie durch die Bezugsziffer 12 in Fig. 2O dargestellt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kolbenbuchse mit einer Gleitbohrung, in der ein Kolben gleitet, einer Hülsenauf nahme in Form einer Bohrung für eine Steuerhülse, die in einem Zwischenabschnitt der Gleitbohrung ausgebildet ist, und einem Fensterabschnitt, der in einer Wandung, die die Hülsenaufnahme bildet, geöffnet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Herstellen eines Rohlings mit einem Abschnitt mit einem er sten und einem zweiten Ende,
Ausbildung einer axialen Bohrung von einem Endabschnitt des Rohlings derart, daß ein Durchmesser gleich dem der Hülsen aufnahme ausgebildet ist, an einem Zwischenabschnitt des Rohlings,
Ziehen eines Endabschnitts des Rohlings derart, daß ein Teil, in dem eine Hülsenaufnahme ausgebildet ist, ver bleibt,
Ausbildung einer zweiten Gleitbohrung im Rohling derart, daß sie sich von einem Endabschnitt auf den anderen Endab schnitt des Rohlings erstreckt, und
Ausbildung eines Fensterabschnittes in einer Wandung der Hülsenaufnahme.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zur Ausbildung der Bohrung durch eine An zahl von Drehbearbeitungsvorgängen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Schritt zur Ausbildung einer Bohrung einen Vorgang zur Ausbildung eines abgestuften Bereiches in der Gleitbohrung aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziehschritt unter Verwendung einer Anzahl von Formen durchgeführt wird, die verschiedene Innendurchmesser aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Formen Innendurchmesser aufweisen, die entspre chend dem Ziehschritt kleiner werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Ziehschritt derart durchgeführt wird, daß ein bo genförmiger Bereich in der Hülsenaufnahme ausgebildet wird, um eine vorgegebene Bogenform aufzuweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Gewinde an einem anderen Endteil des Rohlings ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, mit ferner einem Schritt zur Entfernung von Graten von al len gebohrten Abschnitten.