WO2006048365A1 - Hochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Hochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine Download PDF

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pump
drive shaft
jacket
pump piston
support member
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French (fr)
Inventor
Marcus Kristen
Achim Koehler
Sascha Ambrock
Dietmar Ottenbacher
Bertram Schweitzer
Christian Langenbach
Joerg Wuerz
Saban Akmese
Marco Lamm
Karl-Heinz Traub
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0439—Supporting or guiding means for the pistons

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump, in particular for a fuel injection device of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a high-pressure pump is known from DE 199 07 311 Al.
  • This high-pressure pump has a housing and a plurality of pump elements arranged in the housing.
  • the pump elements each have a driven by a drive shaft of the high pressure pump in a stroke pump piston.
  • the pump piston is tightly guided in a cylinder bore of a housing part of the high pressure pump and limited in the cylinder bore a pump working space.
  • the pump piston is supported by a support element on the drive shaft.
  • the support member is cup-shaped in the form of a plunger and has with its bottom to the drive shaft.
  • the support element is slidably guided with its jacket in a receptacle in the form of a bore in a housing part.
  • the pump piston and the support element are acted upon by a prestressed return spring to the drive shaft.
  • the support member has a high weight, which in turn requires a return spring with high rigidity and correspondingly high weight, in order to jump off the support member and the pump piston from the drive shaft at high To avoid speeds, whereby the high pressure pump has a high overall weight.
  • the high pressure pump according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the weight of the support member is reduced, so that the return spring can be performed with less rigidity and thus reduced weight and / or the
  • High pressure pump can be operated at a higher speed.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine in a cross section
  • Figure 2 is a designated II in Figure 1 section of the high-pressure pump with a support member in an enlarged view
  • Figure 3 shows a development of a shell of the support element.
  • FIGS. 1 to 3 show a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine.
  • the high pressure pump has a multipart
  • Housing 10 in which one by the internal combustion engine rotatably driven drive shaft 12 is arranged.
  • the drive shaft 12 is rotatably supported in a base body 14 of the housing 10 via two spaced apart in the direction of the axis of rotation 13 of the drive shaft 12 bearings.
  • the main body 14 of the housing 10 may in turn be designed in several parts and the bearings may be arranged in different parts of the main body 14.
  • the drive shaft 12 at least one cam 16 or eccentrically to its axis of rotation 13 formed portion, wherein the cam 16 may be formed as a multiple cam.
  • the high pressure pump has at least one or more arranged in the housing 10 pump elements 18, each with a pump piston 20 which is driven by the cam 16 of the drive shaft 12 in a lifting movement in at least approximately radial direction to the axis of rotation 13 of the drive shaft 12.
  • a housing part 22 connected to the main body 14 is provided, which is designed as a cylinder head.
  • the housing part 22 has a voltage applied to an outer side of the base body 14 and a flange 24 through an opening 15 in the base body 14 to the drive shaft 12 through protruding, at least approximately cylindrical projection 26 with respect to the flange 24 of smaller diameter.
  • the pump piston 20 is guided in a tight manner in a formed in the neck 26 cylinder bore 28 in the housing part 22 and limited with its side facing away from the drive shaft 12 end face in the cylinder bore 28 a pump working space 30. Die
  • Cylinder bore 28 may extend into the flange 24, in which then the pump working chamber 30 is arranged.
  • the pump working space 30 has a connection with a fuel feed, for example a fuel feed channel 32 extending in the housing 10
  • the pump working chamber 30 also has, via a fuel discharge channel 36 running in the housing 10, a connection to an outlet, which is connected, for example, to a high-pressure accumulator 110.
  • One or preferably a plurality of injectors 120 arranged on the cylinders of the internal combustion engine are connected to the high-pressure accumulator 110, through which fuel is injected into the cylinders of the internal combustion engine.
  • an outlet valve 38 opening out of the pump working chamber 30 is arranged.
  • a support member 40 is arranged, via which the pump piston 20 is at least indirectly supported on the cam 16 of the drive shaft 12.
  • the support member 40 may have at its end facing the cam 16 a bottom 42, in which the cam 16 side facing a concave recess 44 is introduced, in which a cylindrical roller 46 is rotatably mounted.
  • the axis of rotation 47 of the roller 46 is at least approximately parallel to the axis of rotation 13 of the drive shaft 12 and the roller 46 rolls on the cam 16 of the drive shaft 12 from.
  • the bottom 42 may be formed at least approximately flat and abut the eccentric portion or on a rotatably mounted on this ring.
  • the support member 40 has a hollow cylindrical shell 48 which is slidably guided in a receptacle 50 of the housing part 22 or the base body 14 in the direction of the lifting movement of the pump piston 20, which is along its longitudinal axis 21.
  • the receptacle 50 is formed for example as a bore and the jacket 48 of the support member 40 is in cross section circular shaped.
  • the bottom 42 and the shell 48 of the support member 40 may be integrally formed or interconnected. It can also be provided that the bottom 42 is not connected to the jacket 48, wherein the jacket 48 may have, for example, an inwardly projecting flange 49 at its end facing the cam 16, against which the bottom 42 in the direction of the longitudinal axis 21 the pump piston 20 is supported.
  • the pump piston 20 may be coupled to the support member 40, at least in the direction of its longitudinal axis 21. Alternatively, the pump piston 20 may not be connected to the support member 40, in which case the rest of the pump piston 20 on the support member 40 is ensured by the return spring 52. It can be provided that the return spring 52, for example, via a spring plate 53 at an enlarged diameter
  • Piston of the pump piston 20 engages, which is thereby held in abutment against the jacket 48 inwardly projecting flange 49, which in turn is held in contact with the ground 42, so that the entire composite of pump piston 20, shell 48 and bottom 42, the Form support member 40, the cam 16 of the drive shaft 12 is acted upon towards.
  • the jacket 48 of the support member 40 is preferably made of steel and this takes on the cam 16 of the drive shaft 12 in the rotational movement caused transverse forces, so that they do not act on the pump piston 20.
  • the jacket 48 In this case, in particular in its inner, the drive shaft 12 facing edge region 48a, and its outer, the drive shaft 12 facing away from the edge region 48b pressed against the receptacle 50, so that in these edge regions 48a, b, the load of the shell 48 is greatest.
  • At least one opening 54 is introduced in order to keep the weight of the shell 48 and thus of the support member 40 low.
  • the at least one opening 54 is in a longitudinal extent of the
  • Jacket 48 views middle region 48c of jacket 48, this middle region 48c of jacket 48 being less stressed than the edge regions 48a, b explained above, so that jacket 48 continues to have sufficient strength.
  • a plurality of openings 54 are provided, which are distributed over the circumference of the shell 48.
  • the openings 54 may have a circular cross-section and be introduced as bores in the jacket 48.
  • the openings 54 may also have random other cross-sectional shapes.
  • the openings 54 may all be the same size or have different sizes.
  • the openings 54 are in particular distributed uniformly over the circumference of the jacket 48.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse (10,14,22) auf, in dem wenigstens ein Pumpenelement (18) angeordnet ist, das einen durch eine Antriebswelle (12) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (20) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (28) eines Gehäuseteils (22) verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (30) begrenzt. Der Pumpenkolben (20) stützt sich über ein Stützelement (40) an der Antriebswelle (12) ab, wobei das Stützelement (40) topfförmig ausgebildet ist, mit seinem Boden zur Antriebswelle (12) weist und mit seinem Mantel in einer Aufnahme in einem Gehäuseteil verschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben (20) und das Stützelement (40) sind durch eine vorgespannte Rückstellfeder (60) zur Antriebswelle (12) hin beaufschlagt. Das Stützelement (40) weist in seinem Mantel (48) wenigstens eine Öffnung (54) auf.

Description

Hochdruckpumpe, insbesondere für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die DE 199 07 311 Al bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse und mehrere im Gehäuse angeordnete Pumpenelemente auf. Die Pumpenelemente weisen jeweils einen durch eine Antriebswelle der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Hochdruckpumpe dicht geführt und begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben stützt sich über ein Stützelement an der Antriebswelle ab. Das Stützelement ist topfförmig in Form eines Stößels ausgebildet und weist mit seinem Boden zur Antriebswelle hin. Das Stützelement ist mit seinem Mantel in einer Aufnahme in Form einer Bohrung in einem Gehäuseteil verschiebbar geführt. Der Pumpenkolben und das Stützelement werden durch eine vorgespannte Rückstellfeder zur Antriebswelle hin beaufschlagt. Das Stützelement weist ein hohes Gewicht auf, was wiederum eine Rückstellfeder mit hoher Steifigkeit und entsprechend hohem Gewicht erfordert, um ein Abspringen des Stützelements und des Pumpenkolbens von der Antriebswelle bei hohen Drehzahlen zu vermeiden, wodurch die Hochdruckpumpe insgesamt ein hohes Gewicht aufweist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Gewicht des Stützelements verringert ist, so dass die Rückstellfeder mit geringerer Steifigkeit und somit reduziertem Gewicht ausgeführt werden kann und/oder die
Hochdruckpumpe mit höherer Drehzahl betrieben werden kann.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß
Anspruch 4 wird die Steifigkeit des Stützelements in seinen am stärksten belasteten Randbereichen durch die wenigstens eine Öffnung nicht verringert.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in einem Querschnitt, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe mit einem Stützelement in vergrößerter Darstellung und Figur 3 eine Abwicklung eines Mantels des Stützelements.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein mehrteiliges
Gehäuse 10 auf, in dem eine durch die Brennkraftmaschine rotierend antreibbare Antriebswelle 12 angeordnet ist. Die Antriebswelle 12 ist in einem Grundkörper 14 des Gehäuses 10 über zwei in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 voneinander beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Der Grundkörper 14 des Gehäuses 10 kann wiederum mehrteilig ausgebildet sein und die Lagerstellen können in verschiedenen Teilen des Grundkörpers 14 angeordnet sein.
In einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle 12 wenigstens einen Nocken 16 oder einen exzentrisch zu ihrer Drehachse 13 ausgebildeten Abschnitt auf, wobei der Nocken 16 auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein oder mehrere im Gehäuse 10 angeordnete Pumpenelemente 18 mit jeweils einem Pumpenkolben 20 auf, der durch den Nocken 16 der Antriebswelle 12 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 13 der Antriebsewelle 12 angetrieben wird. Im Bereich jedes Pumpenelements 18 ist ein mit dem Grundkörper 14 verbundenes Gehäuseteil 22 vorgesehen, das als Zylinderkopf ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 22 weist einen an einer Außenseite des Grundkörpers 14 anliegenden Flansch 24 und einen durch eine Öffnung 15 im Grundkörper 14 zur Antriebswelle 12 hin durchragenden, zumindest annähernd zylinderförmigen Ansatz 26 mit gegenüber dem Flansch 24 kleinerem Durchmesser auf. Der Pumpenkolben 20 ist in einer im Ansatz 26 ausgebildeten Zylinderbohrung 28 im Gehäuseteil 22 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 12 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 28 einen Pumpenarbeitsraum 30. Die
Zylinderbohrung 28 kann sich bis in den Flansch 24 hinein erstrecken, in dem dann der Pumpenarbeitsraum 30 angeordnet ist. Der Pumpenarbeitsraum 30 weist über einen im Gehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal 32 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer
Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals - A -
32 in den Pumpenarbeitsraum 30 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 30 öffnendes Einlassventil 34 angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum 30 weist ausserdem über einen im Gehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 36 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 110 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher 110 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 120 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 36 in den Pumpenarbeitsraum 30 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 30 öffnendes Auslassventil 38 angeordnet.
Zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem Nocken 16 der
Antriebswelle 12 ist ein Stützelement 40 angeordnet, über das sich der Pumpenkolben 20 zumindest mittelbar am Nocken 16 der Antriebswelle 12 abstützt. Das Stützelement 40 kann an seinem dem Nocken 16 zugewandten Ende einen Boden 42 aufweisen, in dessen dem Nocken 16 zugewandter Seite eine konkave Vertiefung 44 eingebracht ist, in der eine zylinderförmige Rolle 46 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 47 der Rolle 46 ist dabei zumindest annähernd parallel zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 und die Rolle 46 rollt auf dem Nocken 16 der Antriebswelle 12 ab. Wenn anstelle des Nockens 16 ein Exzenterabschnitt an der Antriebswelle 12 vorgesehen ist, so kann der Boden 42 zumindest annähernd eben ausgebildet sein und am Exzenterabschnitt oder an einem auf diesem drehbar gelagerten Ring anliegen. Das Stützelement 40 weist einen hohlzylinderförmigen Mantel 48 auf, der in einer Aufnahme 50 des Gehäuseteils 22 oder des Grundkörpers 14 in Richtung der Hubbewegung des Pumpenkolbens 20, das ist entlang dessen Längsachse 21, verschiebbar geführt ist. Die Aufnahme 50 ist beispielsweise als Bohrung ausgebildet und der Mantel 48 des Stützelements 40 ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Der Boden 42 und der Mantel 48 des Stützelements 40 können einstückig ausgebildet sein oder miteinander verbunden sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Boden 42 nicht mit dem Mantel 48 verbunden ist, wobei der Mantel 48 an seinem dem Nocken 16 zugewandten Ende beispielsweise einen nach innen ragenden Flansch 49 aufweisen kann, an dem sich der Boden 42 in Richtung der Längsachse 21 des Pumpenkolbens 20 abstützt.
Am Stützelement 40 oder am Pumpenkolben 20 greift eine vorgespannte Rückstellfeder 52 an, die sich am Gehäuseteil 22 abstützt. Durch die Rückstellfeder 52 werden der Pumpenkolben 20 und das Stützelement 40 zum Nocken 16 der Antriebswelle 12 hin beaufschlagt, so dass die Anlage der Rolle 44 am Nocken 16 auch beim zur Antriebswelle 12 hin gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 20 und auch bei hoher Drehzahl der Antriebswelle 12 sichergestellt ist. Der Pumpenkolben 20 kann mit dem Stützelement 40 gekoppelt sein, zumindest in Richtung von dessen Längsachse 21. Alternativ kann der Pumpenkolben 20 auch nicht mit dem Stützelement 40 verbunden sein, wobei dann durch die Rückstellfeder 52 die Anlage des Pumpenkolbens 20 am Stützelement 40 sichergestellt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Rückstellfeder 52 beispielsweise über einen Federteller 53 an einem im Durchmesser vergrößerten
Kolbenfuß des Pumpenkolbens 20 angreift, der dadurch in Anlage an dem vom Mantel 48 nach innen ragenden Flansch 49 gehalten wird, der wiederum in Anlage am Boden 42 gehalten wird, so dass der gesamte Verbund aus Pumpenkolben 20, Mantel 48 und Boden 42, die das Stützelement 40 bilden, zum Nocken 16 der Antriebswelle 12 hin beaufschlagt ist.
Der Mantel 48 des Stützelements 40 besteht vorzugsweise aus Stahl und dieser nimmt vom Nocken 16 der Antriebswelle 12 bei deren Drehbewegung bewirkte Querkräfte auf, so dass diese nicht auf den Pumpenkolben 20 wirken. Der Mantel 48 wird dabei vor allem in seinem inneren, der Antriebswelle 12 zugewandten Randbereich 48a, und seinem äußeren, der Antriebswelle 12 abgewandten Randbereich 48b gegen die Aufnahme 50 gepresst, so dass in diesen Randbereichen 48a,b die Belastung des Mantels 48 am größten ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Mantel 48 des Stützelements 40 wenigstens eine Öffnung 54 eingebracht ist, um das Gewicht des Mantels 48 und damit des Stützelements 40 gering zu halten. Die wenigstens eine Öffnung 54 ist dabei in einem in Längserstreckung des
Mantels 48 betrachtet mittleren Bereich 48c des Mantels 48 angeordnet, wobei dieser mittlere Bereich 48c des Mantels 48 geringer belastet ist als die vorstehend erläuterten Randbereiche 48a,b, so dass der Mantel 48 weiterhin eine ausreichende Festigkeit aufweist. Vorzugsweise sind mehrere Öffnungen 54 vorgesehen, die über den Umfang des Mantels 48 verteilt angeordnet sind. Die Öffnungen 54 können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und als Bohrungen in den Mantel 48 eingebracht sein. Die Öffnungen 54 können jedoch auch beiliebige andere Querschnittsformen aufweisen. Die Öffnungen 54 können alle gleich groß ausgebildet sein oder unterschiedliche Größen aufweisen. Die Öffnungen 54 sind insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Mantels 48 verteilt angeordnet.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 20, bei dem sich dieser radial nach innen bewegt, wird der Pumpenarbeitsraum 30 durch den Kraftstoffzulaufkanal 32 bei geöffnetem Einlassventil 34 mit Kraftstoff befüllt, wobei das Auslassventil 38 geschlossen ist. Beim Förderhub des
Pumpenkolbens 20, bei dem sich dieser radial nach aussen bewegt, wird durch den Pumpenkolben 20 Kraftstoff unter Hochdruck durch den Kraftstoffablaufkanal 36 bei geöffnetem Auslassventil 38 zum Hochdruckspeicher 110 gefördert, wobei das Einlassventil 34 geschlossen ist. Durch das infolge der wenigstens einen Öffnung 54 in dessen Mantel 48 verringerte Gewicht des Stützelements 40 kann die Vorspannung der Rückstellfeder 52 verringert werden, wodurch die Rückstellfeder 52 kompakter und damit ebenfalls mit verringertem Gewicht ausgeführt werden kann, wenn die Drehzahl der Hochdruckpumpe beibehalten wird. Alternativ kann bei Verwendung einer Rückstellfeder 52 mit bestimmter Vorspannung bei verringertem Gewicht des Stützelements 40 die Drehzahl der Hochdruckpumpe und damit deren Förderleistung erhöht werden, ohne dass es zu einem Abspringen des Verbunds aus Pumpenkolben 20 und Stützelement 40 kommt.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckpumpe, insbesondere für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (10,14,22), mit wenigstens einem Pumpenelement (18) , das einen durch eine Antriebswelle (12) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (20) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (28) eines
Gehäuseteils (22) verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (30) begrenzt, wobei sich der Pumpenkolben (20) über ein Stützelement (40) an der Antriebswelle (12) abstützt, wobei das Stützelement (40) einen hohlzylinderförmigen Mantel (48) aufweist, mit dem es in einer Aufnahme (50) in einem Gehäuseteil verschiebbar geführt ist, und wobei der Pumpenkolben (20) und das Stützelement (40) durch eine vorgespannte Rückstellfeder (60) zur Antriebswelle (12) hin beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (40) in seinem Mantel (48) wenigstens eine Öffnung (54) aufweist.
2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (40) in seinem Mantel (48) über seinen Umfang verteilt mehrere Öffnungen (54) aufweist.
3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (54) gleichmäßig über den Umfang des Stützelements (40) verteilt angeordnet sind.
4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (54) in Längserstreckung des Mantels (48) betrachtet in einem mittleren Bereich des Mantels (48) angeordnet ist.
PCT/EP2005/055150 2004-11-04 2005-10-11 Hochdruckpumpe, insbesondere für eine kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine WO2006048365A1 (de)

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