WO2017182374A1 - Kombination, umfassend ein gehäuse und einen flansch, und anordnung - Google Patents

Kombination, umfassend ein gehäuse und einen flansch, und anordnung Download PDF

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WO2017182374A1
WO2017182374A1 PCT/EP2017/058853 EP2017058853W WO2017182374A1 WO 2017182374 A1 WO2017182374 A1 WO 2017182374A1 EP 2017058853 W EP2017058853 W EP 2017058853W WO 2017182374 A1 WO2017182374 A1 WO 2017182374A1
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flange
housing
combination
mounting
connection opening
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PCT/EP2017/058853
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Jörg BERNHARDT
Eyk Heinemann
Yavuz Kurt
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
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    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/855—Mounting of fuel injection apparatus using clamp elements or fastening means, e.g. bolts or screws

Definitions

  • Combination comprising a housing and a flange, and arrangement
  • Combination comprising a housing and a flange, and arrangement
  • the present invention relates to a combination comprising a housing and a flange, a first
  • the combination comprises a collar which is either part of the housing or is attached to the housing, wherein the collar is inserted into a connection opening of the flange, wherein the flange has at least one first mounting opening, which is at a distance from the connection ⁇ is formed, wherein the at least one mounting opening depending on a first edge portion, adjacent to the on the first flange side, a first Flanschoberfest Scheme, and depending on their first edge portion closer to the connection opening lying second edge portion, on the first flange side a second flange surface area adjacent.
  • Such a combination may be, for example, a housing of a gasoline or diesel high-pressure pump (for example, single-piston pump).
  • a gasoline or diesel high-pressure pump for example, single-piston pump.
  • Such pumps are often mounted, usually by means of two screws, to a housing of the cylinder head of an engine.
  • Figure 26 shows schematically simplified by means of a sectional view of a section of a known combination 1 ', wherein the not shown in Figure 26 (right) portion of the combination 1' with respect.
  • the line S ' is formed symmetrically.
  • a housing 2 ' which in the example is the housing of a single-piston pump, has on its outside a
  • Collar 6 ' which is firmly inserted into a connection opening 7' of a flange 3 '. With respect to the connection opening 7 'opposite sides of the flange 3' each have a continuous mounting hole 8 '.
  • 18 ' is a fragmentarily shown housing referred to, which is the cylinder head housing of a motor and on which the housing 2' and the flange 3 'comprehensive combination 1' by means of two screws 19 'is to be fastened. Starting from a planar mounting surface ⁇ 21 'of the housing 18' extends into the housing 18 'has an insertion 24', in which the housing 2 'protrudes in the assembled state, and two mounting holes 25', in alignment with the mounting holes 8 '.
  • Screws 19 are not tightened yet, between the flange 3 'and the housing 18' is a parallel gap, the gap width is indicated by the dimension b '.
  • the be ⁇ signed flange design extend a first Flanschoberdon Scheme 10 'to a first edge portion 9''is adjacent, and a relatively closer to the case 2' of the mounting opening 8 opposed second Flanschoberpsych Scheme 12 'to a second edge portion 11' adjacent , within a common level.
  • the housing 2 ' can via a collar be aligned. With increasing system pressures, there is the difficulty that the housing 2 'of the pump can lift off the housing 18' of the engine (so-called "pump breathing").
  • a biasing force is required, which can be applied via the flange 3 'as a resilient element.
  • the flange 3 'in the unloaded initial state the described distance to the housing 18', which can serve as Vorspannweg (principle of the bending beam). If, starting from Figure 26, the two screws 19 'tightened, the flange 3' is bent in the region of its ends. Due to the deflection arises at the screw head of the flange 3 ', however, an angle error, which leads to an uneven stress of the respective screw head 28'. In this case, the screw head 28 'quasi the parallelism of the flange 3' to the mounting surface 21 'of the housing 18' produce.
  • the invention has the object of developing a combination of the type mentioned advantageous.
  • a combination according to the invention makes it possible to influence the areal distribution of load between housing surfaces adjacent to the edge of mounting openings when mounting the combination by screws on a housing, which serves as a bearing area for a screw head, and a screw head.
  • the contact area between a screw head and an associated flange surface section adjoining a mounting opening can be influenced in terms of size.
  • the object is achieved according to the invention first and essentially in conjunction with the features that on the second flange side, an edge of the connection opening and / or one of the connection opening adjacent, in particular adjacent to the connection opening, surface area of the flange spans a geometric reference plane and that the first flange surface area is farther from the reference plane in the direction perpendicular thereto compared to the second flange surface area.
  • This refers to an initial state of the combination. This is understood to mean, in particular, a state in which the combination is free of external forces which lead to its deformation. Such a condition exists, for example, before the combination is mounted on another object, such as a motor housing.
  • the housing and the flange may be, for example, two components.
  • the flange may be made of sheet metal, for example.
  • the housing and the flange can be integrally formed, that is, as a common component.
  • the configuration may be selected such that the first flange surface area and the second flange surface area are separated from each other only by a step or edge or imaginary boundary line, but this is not necessary. Such a step or edge or imaginary boundary does not count as part of these flange surface areas.
  • As the first flange surface area and as the second flange surface area it is also possible, for example, to consider area subregions of areas lying on different sides of a step or edge or imaginary boundary line.
  • connection opening and the mounting openings extend as passage openings through the flange.
  • connection opening can advantageously be located between flange areas with a respective mounting opening, which is advantageous for achieving a uniform as possible biasing force in the contact zone when mounting the combination to a housing (eg.
  • the flange has two mounting openings, wherein the connection opening with respect to a longitudinal extension direction of the flange is preferably formed centrally between the two mounting holes and wherein preferably the respective longitudinal center axes of the connection opening and the two mounting openings together cross a geometric longitudinal center line. It is preferred that the flange has an elongated contour along the longitudinal extension direction, wherein each one of the two longitudinal ends of the flange in each case one of the mounting openings are formed rich each with adjacent first and second Flanschober lakebe-.
  • the collar is inserted into the connection opening, so that a collar longitudinal end of the collar on the second flange side projects beyond the connection opening via the reference plane in the direction perpendicular thereto.
  • End face of the collar longitudinal end may be formed as an annular surface and may have the function to support the collar on a housing (eg. Motor housing) to which the combination is to be attached by means of screws.
  • a housing eg. Motor housing
  • the flange surface on the second flange side and a flange facing Befes ⁇ tion surface of the other housing are flat and that the end face of the Kra ⁇ genlteilsendes axially supported on the mounting surface.
  • the flange can have one, two or more mounting openings. If two or more mounting openings are formed, subsequent embodiments relate to a first and a second flange surface area, as far as relevant, at least to a first flange surface area adjoining one of these mounting openings and to a second flange surface area adjoining the same mounting opening.
  • the flange has two mounting openings, but it is preferred that one or more of these features are realized on the one hand at the Flanschoberphil Schemeen adjacent to the mounting opening and on the other hand, also in the Flanscho ⁇ berphil Schemeen adjacent to the other assembly opening. However, this is not necessary, that there is a possibility that features for preferred Wei ⁇ ter Struktur second at only one first and only one
  • Flange surface area are realized.
  • the difference in magnitude in particular the greatest difference in magnitude occurring, is smaller between, on the one hand, the distance of the first flange surface area from the reference plane in the direction perpendicular thereto and, on the other hand, the distance of the second flange surface area from the reference plane in the direction perpendicular thereto than or equal to the distance between an end face of the collar longitudinal end and the reference plane in the direction perpendicular thereto.
  • This offers advantages in terms of a desired distribution of the screw clamping force within its contact zone with the flange.
  • first flange surface area and the second flange surface area adjoin one another at a step that is perpendicular to their planes of extent.
  • the second flange surface area is a bottom surface of a recess, in particular quadrangularly edged, which is formed on the first flange side in the flange, in particular stamped or milled into it.
  • the level difference between the first and second flange surface portions is in a range of 0.05 mm to 0.2 mm, and preferably 0.1 mm.
  • Said recess may be formed as a pocket in the flange surface. It is understood that the boundary is not necessarily formed four- or rectangular, but that other forms of boundary are possible.
  • first Flanschoberdon Scheme extends parallel or inclined to the geometric reference plane and that the second, in particular planar or curved, Flanschobervidgeber extends inclined to the geometric reference plane, wherein the distance of the second Flange surface area from the reference plane in the direction perpendicular thereto when viewed in one of the
  • Lengthwise direction parallel direction decreases with decreasing distance from the connection opening.
  • an edge portion of an outer edge of the second flange surface portion extends along a circular line.
  • it can be spoken of an angular reflection of the screw support surface.
  • this also allows an exaggeration of the clamping force on only one side of the
  • the second flange surface area can be generated by introducing, for example, a circular or crescent-shaped or, for example, rectangular recess / pocket with an inclined bottom into the surface of the flange.
  • the contact of a screw head can be adjusted specifically to an optimum range and a one-sided overload on the screw head can be prevented.
  • a one-sided contact of the screw head with the flange can be completely prevented if necessary.
  • the contact can be limited to a certain geometrically desired area on the underside of the screw head. It is therefore possible to optimally adjust the load on a screw.
  • the invention enables improved ⁇ A position of the screw head load for mounting the combination on the housing, for example.
  • the flange of the combination is described above, according to the Flansch micellegung biased. This allows the use of cheaper screws with lower strength classes. This also allows an increase in the bias of the flange of the combination (ie, for example, a so-called. Pump ⁇ flange).
  • the maximum depth, with respect to the level of the first flange surface area may be, for example, 0.1 mm; even deviating values are possible depending on the requirements.
  • first flange surface area and the second flange surface area are components of a planar, inclined to the geometric reference plane oriented first Flanschober inhabitabiteses.
  • first Flanschober inhabitabiteses extends on the second flange side adjacent to the same mounting opening and this particular surrounding second Flanschober inhabitabrough parallel or substantially ⁇ parallel to the first Flanschober inhabitabrough.
  • an angle is the
  • Screw head restraints in the flange according to the resulting when tightening the screws angle of Flansch micbiegung preferred.
  • first and the second Flanschoberdon Scheme Flanschoberdon Superior are components of a concavely curved first Flanscho ⁇ berfestabiteses, its local inclination relative to the reference plane when viewed in a to the
  • Lengthwise direction parallel direction increases with increasing distance from the connection opening, and in particular that on the second flange side to the same
  • the second flange side ie, the housing intended for the assembly, for example. Motor housing, to ⁇ facing flange
  • the bending line of the flange when tightening the screws.
  • an approximation of the bending line by means of multiple angles or radii can be made.
  • the invention enables an embodiment in which an approximately parallel SSenkopfaufläge results in a biasing surface of the (motor) housing in the prestressed state of the flange.
  • the flange can either be provided as a separate component or, alternatively, integrated directly in the housing, for example, forged or cast on.
  • the flange may, for example, be welded to the housing or rest as a pure biasing element, for example, on a collar on the housing.
  • the invention also includes an assembly which, in addition to a combination having one or more of the features described above, comprises a housing, preferably a cylinder head housing of an engine.
  • this further housing has a flat Be ⁇ fastening surface for fixing the combination, wherein starting from the mounting surface, an insertion opening and at least a first mounting hole in the housing he stretch ⁇ , wherein the collar longitudinal end is supported on an insertion opening adjacent region of the mounting surface, wherein a screw is guided through the first mounting hole and the first mounting hole, wherein the flange the screw is screwed to the housing and wherein the screw is tightened so that a first flange portion, in which the first mounting hole is formed, the mounting surface is touched and in particular pressed against it.
  • extending from the mounting surface at least a second mounting hole in the housing, that a second screw is guided through the second mounting hole and the second mounting hole, wherein the flange is screwed by means of the second screw to the housing and wherein the second screw so tight is that a second
  • the attachment surface is touched and in particular pressed against it.
  • the screws each have a screw head whose respective bearing area with the flange lies completely in a respective surface area of the flange formed jointly by a first flange surface area and a second flange surface area. It is considered appropriate that the housing projects into the insertion opening.
  • Fig.l shows in perspective a combination according to the invention ⁇ nation according to a first embodiment, in connection with two serving for mounting screws,
  • FIG. 2 is a plan view of the combination shown in Fig. 1 in the viewing direction II
  • FIG. 3 shows a sectional view along sectional plane III - III from FIG. 2, but in a state mounted on a housing shown in fragmentary detail, before the screws are clamped
  • FIG. 3 a shows an enlarged detail of detail III in FIG. 3, FIG.
  • FIG. 3b shows a Fig. 3a corresponding detail enlargement, but after tightening the screw shown
  • FIG. 4 is an exploded view of the arrangement shown in FIG. 1;
  • FIGS. 1-4 is a plan view of the flange of the combination shown in FIGS. 1-4,
  • FIG. 6 is a sectional view along section line VI - VI in Fig. 5, Fig. 6a is an enlarged detail of detail Via of Fig. 6,
  • FIG. 7 is a plan view comparable to FIG. 5 of a flange of a combination according to the invention in accordance with a second preferred exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a sectional view along section line VIII-VIII from FIG. 7,
  • FIG. 8 a shows a detail enlargement of the detail villa from FIG.
  • 9 is a partially sectioned side view of a combination according to the invention according to a third embodiment, mounted on a housing before tightening the screws, 9a is an enlarged detail of detail IXa of Fig. 9,
  • FIG. 10 shows a perspective view of an inventive combination ⁇ nation according to a fourth embodiment, in conjunction with two serving for mounting screws,
  • FIG. 11 shows a plan view of the combination shown in FIG. 10 in the viewing direction XI
  • FIG. 12 shows a sectional view along the sectional plane XII - XII from FIG. 11, but in a state mounted on a housing shown in fragmentary detail, before tightening the screws,
  • FIG. 12a shows an enlarged detail of detail XIIa from FIG. 12, FIG.
  • FIG. 12b shows a detail enlargement corresponding to FIG. 12a, but after the clamping of the screw shown
  • FIG. 13 shows an exploded view of the arrangement shown in FIG. 10, FIG.
  • FIGS. 10-13 is a plan view of the flange of the combination shown in FIGS. 10-13;
  • FIG. 15a shows an enlarged detail of detail XVa from FIG. 15, FIG.
  • FIG. 16 is a plan view of a flange of a combination according to the invention according to a fifth embodiment
  • 17 is a sectional view taken along section line XVII - XVII of FIG. 16, 17a shows an enlarged detail of detail XVIIa from FIG. 17, FIG.
  • FIG. 19 is a sectional view along section line XIX - XIX on Fig. 18,
  • FIG. 20 is a plan view of a flange of a combination according to the invention according to a seventh embodiment
  • 21 is a sectional view taken along section line XXI - XXI of FIG. 20,
  • 21a shows a detail enlargement of detail XXIa from FIG. 21,
  • FIG. 22 is a partial section through a combination according to the invention according to an eighth embodiment, attached to a housing before tightening a screw,
  • FIG. 23 shows the situation shown in FIG. 22, but after tightening the screw, FIG.
  • FIG. 24 shows a partial section through a combination according to the invention according to a ninth embodiment, attached to a housing and before tightening the screw shown
  • FIG. 25 shows the situation shown in FIG. 24, but after the tightening of the illustrated screw
  • Fig. 26 is a known from the prior art combination, after attachment to a housing, before tightening the screw shown. Description of the embodiments
  • a first embodiment of a combination 1 according to the invention is presented.
  • This comprises a housing 2 of a high-pressure fuel pump and a flange 3, the first, the housing
  • a collar 6 is formed, which in a connection opening 7 of the flange
  • connection opening 7 is pressed by means of a press fit into the connection opening 7 and additionally attached to the flange 3 by means of a laser welding connection, not shown in more detail.
  • two mounting holes 8 are formed, which are as in the connection opening 7 to through holes.
  • the assembly openings 8 as well as adjacent thereto or described in this context details are referred to the overview with the same reference numerals.
  • Each mounting opening 8 each has a first edge portion 9 facing an adjacent flange longitudinal end 13, to which a first flange surface area 10 adjoins on the first flange side 4, and one each of the connection opening 7 facing, so closer to it, the second edge portion 11, to the on the first flange 4 a second flange surface area 12 adjacent.
  • connection opening 7 is arranged centrally between the two mounting holes 8, wherein in Figure 4 each with indicated longitudinal center axes of the connection opening 7 and the two assembly openings 8 together cross a geometric longitudinal center line 20.
  • FIG. 3a shows that the collar 6 is inserted so far into the connection opening 7 in the axial direction, that a collar longitudinal end 16 of the collar on the second flange 5 from the connection opening 7 on the reference plane E in the direction perpendicular thereto survives by a measure b.
  • Figures 3, 3a the combination 1 in conjunction with a section of a housing 18 of a cylinder head of a motor on which the combination 1 is to be mounted by means of two screws 19.
  • FIG. 3 a shows that the flange 3 is flat in the unloaded state on the second flange side 5.
  • the respective first Flanscho ⁇ berfest Scheme 10 and the respective second Flanschober- 12 extending surface region parallel to the reference plane E.
  • the dimension a (see FIG. 3a) is thus for different places of the two Flan ⁇ schober surface portions 10, 12 uniform and corresponds to the absolute difference between the distance of the first flange surface portion 10 from the reference plane E in the direction perpendicular thereto and the distance of the second flange surface portion 12 from the reference plane E in the direction perpendicular thereto.
  • An end face 17 of the collar longitudinal end 16 is supported in a direction perpendicular thereto on a flat mounting surface 21 of the housing 18 facing the flange 3.
  • the second flange surface 12 is a bottom surface of a square-edged recess 22 embossed on the first flange side 4 in the flange 3.
  • the first flange surface area 10 lies on the Same level as the connection opening 7 on the first flange 4 surrounding flange surface.
  • FIGS. 3, 3a show an arrangement 23 according to the invention in accordance with a preferred exemplary embodiment which, in addition to the combination 1, comprises the housing 18 and two screws 19 serving for the assembly.
  • the housing 18 Starting from the fixing ⁇ surface 21 of the housing 18 extends into the housing 18 has an insertion opening 24 and two uniformly labeled 25 mounting holes, whose internal threads mate with the male thread of the screw Au ⁇ 19th
  • FIGS. 3, 3a show an unfinished state occurring during assembly, in which the two screws 19 are each guided through a mounting opening and initially only loosely screwed into a mounting bore 25 aligned therewith, so that the parallel gap shown enlarged in FIG Gap width corresponds to the dimension b, is still preserved.
  • Deviating figure 3b shows the final mounting state after the screws 19 have been screwed in so tightly that the flange 3 deforms until a respective flange portion 26 in which one of the mounting holes 8 is formed, the mounting surface 21 is touched and pressed against it , while Figures 3a, 3b show only an enlargement of detail purple from Figure 3, there is the same situation at the second screw.
  • Flange surface areas 10, 12 no longer parallel, but inclined to the mounting surface 21 oriented.
  • the specified dimensions a and b are selected and adapted to the deformation situation that the bottom 27 of the screw head 28 comes into contact with the flange 3 only in the support region 29, the support region 29 lying substantially within the first flange surface region 10 , On the other side, that is to say on the side facing the housing 2, the underside 27 of the screw head 28 does not come into contact with the flange 3 or with the second flange surface area 12.
  • the dimensions a, b can be changed as needed so that, depending on the requirements of the individual case, it would also be possible, for example, for the support area 29 to extend to the half of the screw head 28 closer to the housing 2. In this case too, however, the load could then be lower there than in the screw head half closer to the flange longitudinal end 13.
  • the cross-sectional dimensions of the screw head 18 are matched to the flange surface areas 10, 12 so that the possible contact area 29 is completely within one
  • Figures 7, 8 and 8a show an alternative to the figures 1 to 6 embodiment of a flange 3 for a combination according to the invention 1.
  • the difference is that between the connection opening 7 and a respective mounting hole 8 each one through the flange 3 through recess 30 is formed.
  • the recesses 30 in turn cause a distribution of the contact pressure.
  • Figure 9 shows a partially sectioned side view of an inventive arrangement 23, which comprises a combination according to the invention 1 according to a third embodiment, a partially shown housing 18 and two screws 19 for mounting.
  • the collar 6 and the housing 2 are formed as different components, but the collar 6 is mounted in a manner not shown fixed to an outer side of the housing 2. For attachment comes, for example, a weld in question.
  • the first flange surface area 10 extends parallel to the geometric reference plane E.
  • the second flange surface area 12 is planar, but, unlike the previous embodiments, extends at an angle inclined to the geometric reference plane E.
  • Der 12a is selected such that the distance of the second flange surface area 12 from the reference plane E in a direction perpendicular thereto when viewed in a direction parallel to the longitudinal extension direction L decreases with decreasing distance from the terminal opening 7.
  • the second flange surface area 12 drops with increasing distance from the first flange surface area 10.
  • an edge portion of the outer edge of the second runs
  • FIG. 12 which comprises the combination 1 according to the invention also shown in FIGS. 10, 11, 11, the housing 18 and two screws 19 used for mounting, FIG. 12 a shows a mounting state before the screws 19 are tightened. while Figure 12b shows the finished mounting state after tightening the two screws 19 for comparison.
  • FIG. 12 a shows a mounting state before the screws 19 are tightened.
  • Figure 12b shows the finished mounting state after tightening the two screws 19 for comparison.
  • the dimension a corresponds to the inclination of the largest occurring difference in magnitude between the distances of the flange surface areas 10, 12 from the reference plane E in the area of the screw head 28 and is selected to be slightly smaller than the dimension b, which corresponds to the gap width in the undeformed Aus ⁇ corresponds to the initial state.
  • the angle or the dimension a can be selected such that, in the finished screwed-on state (cf., FIG. 12b), it is possible to achieve as complete a contact of the screw head 28 on the flange 3 as possible due to the flange deformation.
  • the smallest surface pressure then occurs at the outermost edge of the screw head on the housing 2 side facing where the recess 22 below the Schrau ⁇ benkopfes 28 has its greatest depth.
  • FIG. 12b shows a not quite complete edition of FIG. 12b
  • Screw head 28 but a complete edition could be achieved by the angle or the dimension a would be chosen slightly smaller.
  • Figure 12b can be a targeted, partial (not complete) relief of
  • Screw head 28 remain on the housing-facing side with the recess to produce a maximum clamping force of the screw.
  • suitable dimensions a, b can be determined, for example, by simulations or by tests, tolerances from the production of parts also being taken into account, as well as stiffnesses of other components involved. It can also be considered that through the recesses 22 in the region of the second flange surface regions 12, the flange 3 becomes more flexible at these points and adapts more easily, whereby a further relief of the screw head 28 can take place.
  • Figures 16, 17 and 17a show a flange 3 for a combination according to the invention 1 according to an alternative possible embodiment.
  • connection opening 7 between the connection opening 7 and each of a mounting opening 8 each one through the flange 3 completely passing recess 30 is formed.
  • the recesses 30 serve to distribute the contact pressure.
  • a first possible contour of the recesses 30 is shown by a solid line.
  • the dashed outline shows an alternative possibility.
  • the intermediate connection opening 7 is chosen a symmetrical design.
  • Figures 18, 19 and 19a show another possible alternative embodiment of the flange 3. The difference from the previous embodiment is that here the angle was chosen to be larger.
  • Figures 20, 21 and 21a show a still further possible alternative embodiment of the flange 3. Starting from the embodiment shown in Figures 18, 19 and 19a, the two recesses 30 are additionally formed there.
  • the reference numeral 33 denotes a reinforcing edge encircling the flange 3, which extends arched in a direction leading away from the reference plane E.
  • FIG. 22 schematically shows a section of a further preferredandsbei ⁇ game of an inventive arrangement 23, which comprises a combination of the invention 1, a housing 18 and screws 19 for mounting on the basis of a sectional view.
  • the housing 2 is the housing 2 of a single-piston pump.
  • the housing 18 is the housing 18 of a cylinder head on a motor.
  • FIG. 22 relates to an undeformed initial state.
  • the first flange surface area 10 and the second flange surface area 12 are components of a plane inclined at an angle to the geometric reference plane E oriented flange surface portion 31.
  • On the second flange 5 extends an adjacent to the same mounting opening 8 and surrounding second flange surface portion 32 which is oriented parallel to the first flange surface portion 31.
  • the distance of the first Flanschobervid Kunststoff Schemees 10 to the reference plane E in the direction perpendicular thereto is greater than the distance of the second
  • FIG. 22 shows a state before
  • Figure 23 shows schematically the state after tightening the screw 19 and the screws 19.
  • a Vorspannweg the one allows axial biasing force, which is applied over the resilient flange (principle of a bending beam).
  • the idea is to reserve the angular error created by deflection of the flange already in the unloaded flange (see Fig. 22), so that in the assembled state (see Fig. 23) a parallel screw head abutment results.
  • FIGS. 22 et seq. Are to be understood only schematically, so that the angle and further dimensions can also be chosen differently from the figures.
  • the bending curve is shown only schematically in Figure 23 and may differ from the geometry shown.
  • the angle can be selected according to an angle which results during the deflection, so that an approximately parallel screw head abutment to the fastening surface 21 of the housing 18 (for example, a cylinder head housing) is produced in the pretensioned state.
  • the flange 3 can either be designed as a separate component or be integrated directly into the housing 2 (for example, forged, molded or the like). It is also possible that the flange 3 is welded, for example, to the housing 2 or rests as a pure biasing element, for example on a collar on the housing.
  • FIG. 24 shows a further exemplary embodiment of an arrangement 23 according to the invention, which comprises a combination 1 according to the invention. Again, a symmetrical configuration with respect to the line S is preferred.
  • Figure 24 shows a mounting state before tightening the screws 19.
  • the first flange surface area 10 and the second flange surface area 12 are components of a concave flange surface portion 31 whose distance from the reference plane E when viewed in a to the longitudinal direction L parallel direction increases with increasing distance from the connection opening 7.
  • the flange 3 is convex on the surface.
  • the convex curvature can be chosen according to the bending line. There is the possibility ⁇ possibility to approximate the bending line by means of several angles or radii.
  • the strained mounting state is shown schematically in Figure 25, an approximately parallel screw head support is achieved with respect to the mounting surface 21 of the housing 18 in the clamped state. While in the embodiment shown in Figures 22, 23 in the unloaded state, an offset (see dimension b) between the flange 3 and the housing 18 may be required depending on the configuration, this offset can be omitted in the example shown in Figures 24, 25 ,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombination (1) umfassend eine Gehäuse (2) und einen Flansch (3), der eine erste Flanschseite (4) und eine dieser entgegengesetzte zweite Flanschseite (5) aufweist, wobei die Kombination (1) einen Kragen (6) umfasst, der entweder Teil des Gehäuses (2) ist oder an dem Gehäuse (2) befestigt ist, wobei der Kragen (6) in eine Anschlussöffnung (7) des Flansches (3) eingesetzt ist, wobei der Flansch (3) zumindest eine erste Montageöffnung (8) aufweist, die mit Abstand von der Anschlussöffnung (7) ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Montageöffnung (8) je einen ersten Randabschnitt (9), an den auf der ersten Flanschseite (4) ein erster Flanschoberflächenbereich (10) angrenzt, und je einen im Vergleich zu ihrem ersten Randabschnitt (9) näher an der Anschlussöffnung (7) liegenden zweiten Randabschnitt (11), an den auf der ersten Flanschseite (4) ein zweiter Flanschoberflächenbereich (12) angrenzt, aufweist. Zur vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass auf der zweiten Flanschseite (5) ein Rand (14) der Anschlussöffnung (7) und/oder ein der Anschlussöffnung (7) benachbarter, insbesondere an die Anschlussöffnung angrenzender, Oberflächenbereich (15) des Flansches (3) eine geometrische Bezugsebene (E) aufspannt und dass der erste Flanschoberflächenbereich (10) im Vergleich zu dem zweiten Flanschoberflächenbereich (12) weiter von der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung entfernt ist.

Description

Beschreibung
Kombination, umfassend ein Gehäuse und einen Flansch, und Anordnung
Bezeichnung der Erfindung
[0001] Kombination, umfassend ein Gehäuse und einen Flansch, und Anordnung
Gebiet der Technik
[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombination, umfassend ein Gehäuse und einen Flansch, der eine erste
Flanschseite und eine dieser entgegengesetzte zweite
Flanschseite aufweist, wobei die Kombination einen Kragen umfasst, der entweder Teil des Gehäuses ist oder an dem Gehäuse befestigt ist, wobei der Kragen in eine Anschlussöffnung des Flansches eingesetzt ist, wobei der Flansch zumindest eine erste Montageöffnung aufweist, die mit Abstand von der Anschluss¬ öffnung ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Montageöffnung je einen ersten Randabschnitt, an den auf der ersten Flanschseite ein erster Flanschoberflächenbereich angrenzt, und je einen im Vergleich zu ihrem ersten Randabschnitt näher an der An- schlussöffnung liegenden zweiten Randabschnitt, an den auf der ersten Flanschseite ein zweiter Flanschoberflächenbereich angrenzt, aufweist.
Stand der Technik
[0003] Bei dem Gehäuse einer solchen Kombination kann es sich zum Beispiel um ein Gehäuse einer Benzin- oder Dieselhochdruckpumpe (zum Beispiel Einkolbenpumpe) handeln. Derartige Pumpen werden häufig, in der Regel mittels zwei Schrauben, an ein Gehäuse des Zylinderkopfes eines Motors montiert. Je nach
Arbeitsbedingungen kann es aufgrund des Druckes im Kolbenraum der Pumpe im Gehäuse zu einem Abheben der Pumpe während des Betriebs von dem Zylinderkopf kommen. Dieses Abheben muss weitestgehend reduziert oder vermieden werden, um die Belastungen auf die Pumpenkomponenten zu reduzieren und um einen Ausfall der Pumpe zu vermeiden. [0004] Figur 26 zeigt schematisch vereinfacht anhand einer Schnittansicht einen Ausschnitt einer bekannten Kombination 1 ' , wobei der in Figur 26 nicht gezeigte (rechte) Abschnitt der Kombination 1' bzgl. der Linie S' symmetrisch ausgebildet ist. Ein Gehäuse 2 ' , bei dem es sich im Beispiel um das Gehäuse einer Einkolbenpumpe handelt, besitzt an seiner Außenseite einen
Kragen 6', der fest in eine Anschlussöffnung 7' eines Flansches 3' eingesetzt ist. Auf bzgl. der Anschlussöffnung 7' gegenüberliegenden Seiten weist der Flansch 3' je eine durchgehende Montageöffnung 8' auf. Mit 18' ist ein ausschnittsweise gezeigtes Gehäuse bezeichnet, bei dem es sich um das Zylinderkopfgehäuse eines Motors handelt und an welchem die das Gehäuse 2 ' und den Flansch 3 ' umfassende Kombination 1 ' mittels zweier Schrauben 19 ' zu befestigen ist. Ausgehend von einer ebenen Befestigungs¬ oberfläche 21' des Gehäuses 18' erstreckt sich in das Gehäuse 18' eine Einstecköffnung 24', in die das Gehäuse 2' in montiertem Zustand ragt, und zwei Montagebohrungen 25', fluchtend zu den Montageöffnungen 8'. Die Oberflächen des Flansches 3' sind auf der ersten Flanschseite 4' und auf der zweiten, dem Gehäuse 18' zuweisenden Flanschseite 5' durchgehend eben, wie auch die Befestigungsoberfläche 21' eben ist. Ein Kragenlängsende 16' steht über die Flanschoberfläche an der zweiten Flanschseite 5 ' hervor und stützt sich mit seiner Stirnfläche 17' auf der Befestigungsoberfläche 21' ab, so dass in dem in Figur 26 gezeigten unverformten Ausgangszustand, bei welchem die
Schrauben 19 noch nicht festgezogen sind, zwischen dem Flansch 3' und dem Gehäuse 18' ein paralleler Spalt verläuft, dessen Spaltbreite mit dem Maß b' angegeben ist. Zufolge der be¬ schriebenen Flanschausgestaltung erstrecken sich ein erster Flanschoberflächenbereich 10 ' , der an einen ersten Randabschnitt 9' der Montageöffnung 8' angrenzt, und ein vergleichsweise näher an dem Gehäuse 2 ' liegender zweiter Flanschoberflächenbereich 12', der an einen zweiten Randabschnitt 11' angrenzt, innerhalb einer gemeinsamen Ebene. Das Gehäuse 2' kann über einen Bund ausgerichtet werden. Beim steigenden Systemdrücken besteht die Schwierigkeit, dass das Gehäuse 2' der Pumpe von dem Gehäuse 18' des Motors abheben kann (sog. "Atmen der Pumpe") . Um dies zu verhindern, ist eine Vorspannkraft erforderlich, die über den Flansch 3' als federndes Element aufgebracht werden kann. Dazu hat der Flansch 3' in unbelastetem Ausgangszustand den beschriebenen Abstand zu dem Gehäuse 18', der als Vorspannweg dienen kann (Prinzip des Biegebalkens) . Werden, von Figur 26 ausgehend, die beiden Schrauben 19' festgespannt, wird der Flansch 3' im Bereich seiner Enden durchgebogen. Aufgrund der Durchbiegung entsteht an den Schraubenkopfauflagen des Flansches 3' jedoch ein Winkelfehler, der zu einer ungleichmäßigen Beanspruchung des jeweiligen Schraubenkopfes 28' führt. Dabei muss der Schraubenkopf 28' quasi die Parallelität des Flansches 3' zu der Befestigungsoberfläche 21' des Gehäuses 18' erzeugen.
Mittels der durch den zunächst vorhandenen Spalt erreichten axialen Vorspannung soll im Betrieb ein Verkippen des Gehäuses 2 ' sowie ein axiales Heben verhindert werden, da dieses für kinematische Abläufe, wie bspw. eine Axialbewegung eines Ventil- oder Pumpenkolbens im Inneren des zu befestigenden Systems, schädlich sein kann. Zur Erzeugung der Vorspannung an dem Flansch 3 ' werden seine beiden äußeren Seiten durch den Anzug der beiden Schrauben 19' heruntergezogen, während der Flansch 3' in seinem inneren Bereich bspw. über eine kreisförmige Schweißung mit dem Gehäuse 2' fest verbunden ist. Bei der beim Festspannen resultierenden Verformung der Flanschenden in Anschraubrichtung entsteht eine unerwünschte Schräge, die den Schraubenkopf 28' unsymmetrisch einseitig belastet. Die dadurch generierten Spannungen können zum Versagen und zum Abriss des Schraubenkopfes 28' führen. Dieses Risiko wird mit zunehmender Flanschvorspannung sowie breiten Schraubenköpfen 28' größer.
[0005] Bisher wurde versucht, dieses Problem durch Begrenzung der Vorspannung und der daraus resultierenden Verkippung der Flanschaußenseiten oder durch Verwendung von hochfesten
Schrauben mit kleinerer Schraubenkopfaufläge zu lösen. Auch wurde versucht, einer unerwünschten einseitigen bzw. unsymmetrischen Krafteinleitung dadurch zu begegnen, dass in dem Flansch 3' zwischen der Anschlussöffnung 7' und jeder Anschlussöffnung 8' je eine Durchgangsöffnung eingebracht wurde, um die Flanschsteifigkeit unter der höher belasteten Seite des Schraubenkopfes zu verringern. Diese Maßnahmen werden aber als Einschränkung empfunden.
Zusammenfassung der Erfindung
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kombination der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden . Insbesondere wird angestrebt, dass eine erfindungsgemäße Kombination eine Beeinflussung der sich bei einer Montage der Kombination mittels Schrauben an einem Gehäuse ergebenden flächenmäßigen Lastverteilung zwischen an den Rand von Montageöffnungen angrenzenden Flanschoberflächenbereichen, die als Auflagebereich für einen Schraubenkopf dienen, und einem Schraubenkopf ermöglicht. Insbesondere wird auch angestrebt, dass mittels einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kontaktbereich zwischen einem Schraubenkopf und einem zugeordneten, an eine Montageöffnung angrenzenden Flanschoberflächenabschnitt größenmäßig beeinflusst werden kann.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und im Wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass auf der zweiten Flanschseite ein Rand der Anschlussöffnung und/oder ein der Anschlussöffnung benachbarter, insbesondere an die Anschlussöffnung angrenzender, Oberflächenbereich des Flansches eine geometrische Bezugsebene aufspannt und dass der erste Flanschoberflächenbereich im Vergleich zu dem zweiten Flan- schoberflächenbereich weiter von der Bezugsebene in dazu senkrechter Richtung entfernt ist. Dies bezieht sich auf einen Ausgangszustand der Kombination. Hierunter wird insbesondere ein Zustand verstanden, bei dem die Kombination frei von äußeren, zu ihrer Verformung führenden Kräften ist. Ein solcher Zustand liegt zum Beispiel vor, bevor die Kombination an einem anderen Gegenstand, wie bspw. an einem Gehäuse eines Motors, montiert wird. [0008] Bei dem Gehäuse und bei dem Flansch kann es sich zum Beispiel um zwei Bauteile handeln. Der Flansch kann zum Beispiel aus Blech hergestellt sein. Alternativ können das Gehäuse und der Flansch einteilig, also als ein gemeinsames Bauteil, ausgebildet sein. Die Ausgestaltung kann so gewählt sein, dass der erste Flanschoberflächenbereich und der zweite Flanschoberflächenbereich nur durch eine Stufe oder Kante oder gedachte Grenzlinie voneinander getrennt sind, dies ist aber nicht notwendig. Eine solche Stufe oder Kante oder gedachte Grenzlinie zählt nicht als Bestandteil dieser Flanschoberflächenbereiche. Als erster Flanschoberflächenbereich und als zweiter Flanschoberflächenbereich können zum Beispiel auch Flächenteilbereiche von auf verschiedenen Seiten einer Stufe oder Kante oder gedachten Grenzlinie liegenden Flächen betrachtet werden.
[0009] Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den bei der Montage bei der Durchbiegung des Flansches entstehenden Winkelfehler bzgl . der Schraubenkopfaufläge bereits im unbelasteten Flansch vorzuhalten, so dass im montierten Zustand eine ge- wünschte, vorzugsweise eine parallele, Schraubenkopfaufläge entsteht. Dies kann durch verschiedene konstruktive Maßnahmen erreicht werden. In diesem Zusammenhang sind zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung gegeben: [0010] Bevorzugt ist, dass sich die Anschlussöffnung und die Montageöffnungen als Durchgangsöffnungen durch den Flansch hindurch erstrecken. Indem zwei oder eine größere Anzahl von Montageöffnungen mit jeweils daran angrenzenden ersten und zweiten Flanschoberflächenbereichen vorhanden sind, können diese in verschiedenen Flanschbereichen angeordnet sein, die sich benachbart zu verschiedenen Seiten der Anschlussöffnung erstrecken. Somit kann sich die Anschlussöffnung vorteilhaft zwischen Flanschbereichen mit einer jeweiligen Montageöffnung befinden, was bei der Montage der Kombination an einem Gehäuse (bspw. an einem Motorgehäuse) vorteilhaft für die Erzielung einer in der Kontaktzone möglichst gleichmäßigen Vorspannkraft ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Flansch zwei Montageöffnungen auf, wobei die Anschlussöffnung in Bezug auf eine Längserstreckungsrichtung des Flansches vorzugsweise mittig zwischen den beiden Montageöffnungen ausgebildet ist und wobei vorzugsweise die jeweiligen Längsmittelachsen der Anschlussöffnung und der beiden Montageöffnungen gemeinsam eine geometrische Längsmittellinie kreuzen. Bevorzugt ist, dass der Flansch eine entlang der Längserstreckungsrichtung langgestreckte Kontur aufweist, wobei im Bereich je eines der beiden Längsenden des Flansches je eine der Montageöffnungen mit jeweils daran angrenzenden ersten und zweiten Flanschoberflächenbe- reichen ausgebildet sind.
[0011] Bevorzugt ist, dass der Kragen in die Anschlussöffnung eingesetzt ist, so dass ein Kragenlängsende des Kragens an der zweiten Flanschseite aus der Anschlussöffnung über die Be- zugsebene in dazu senkrechter Richtung übersteht. Eine
Stirnfläche des Kragenlängsendes kann als kreisringförmige Fläche ausgebildet sein und kann die Funktion haben, den Kragen auf einem Gehäuse (bspw. Motorgehäuse), an dem die Kombination mittels Schrauben angebracht werden soll, abzustützen. Insofern kann von einer kreisringförmigen Abstützfläche bzw. Funktionsfläche gesprochen werden. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass im Ausgangszustand die Flanschoberfläche auf der zweiten Flanschseite und eine dem Flansch zugewandte Befes¬ tigungsoberfläche des weiteren Gehäuses (bspw. Motorgehäuse) eben ausgebildet sind und dass sich die Stirnfläche des Kra¬ genlängsendes an der Befestigungsfläche axial abstützt. Auf diese Weise kann zwischen dem Flansch und dem zur Montage bestimmten Gehäuse ein Versatz bzw. ein Spalt mit gleichmäßiger Spaltbreite erzeugt werden, der beim Festspannen von durch die Montageöffnungen geführten Schrauben einen Vorspannweg für die Durchbiegung der Flanschbereiche und somit zur Erzeugung der gewünschten Vorspannkraft zur Verfügung stellt.
[0012] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vor- gesehen, dass der Kragen in die Anschlussöffnung eingepresst und/oder mit dem Flansch, insbesondere mittels eines Laser¬ schweißverfahrens, verschweißt oder auf andere Weise fest verbunden ist. [0013] Es bestehen zahlreiche weitere Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung. Es wurde schon ausgeführt, dass der Flansch eine, zwei oder mehr Montageöffnungen aufweisen kann. Sofern zwei oder mehr Montageöffnungen ausgebildet sind, be- ziehen sich nachfolgende Ausführungen zu einem ersten und einem zweiten Flanschoberflächenbereich, soweit dies relevant ist, zumindest auf einen an eine dieser Montageöffnungen angrenzenden ersten Flanschoberflächenbereich und auf einen an die gleiche Montageöffnung angrenzenden zweiten Flanschoberflächenbereich. Wenn der Flansch zwei Montageöffnungen aufweist, ist jedoch bevorzugt, dass einzelne oder mehrere dieser Merkmale einerseits bei den Flanschoberflächenbereichen, die an die eine Montageöffnung angrenzen, und andererseits auch bei den Flanscho¬ berflächenbereichen, die an die andere Montageöffnung angrenzen, verwirklicht sind. Dies ist jedoch nicht notwendig, d. h. es besteht die Möglichkeit, dass Merkmale zur bevorzugten Wei¬ terbildung nur an einem ersten und nur an einem zweiten
Flanschoberflächenbereich verwirklicht sind. [0014] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vor¬ gesehen, dass es sich bei dem Gehäuse der Kombination um ein Gehäuse einer Einkolbenpumpe, bei der es sich insbesondere um eine Kraftstoffhochdruckpumpe bspw. für Benzin oder Diesel¬ kraftstoff handelt, oder um ein Gehäuse eines Servoventils handelt.
[0015] Bevorzugt ist, dass die betragsmäßige Differenz, insbesondere die größte auftretende betragsmäßige Differenz, zwischen einerseits dem Abstand des ersten Flanschoberflä- chenbereichs von der Bezugsebene in dazu senkrechter Richtung und andererseits dem Abstand des zweiten Flanschoberflächenbereichs von der Bezugsebene in dazu senkrechter Richtung kleiner ist als oder gleich groß ist wie der Abstand einer Stirnfläche des Kragenlängsendes und der Bezugsebene in dazu senkrechter Richtung. Dies bietet Vorteile im Hinblick auf eine gewünschte Verteilung der Schraubenklemmkraft innerhalb ihrer Kontaktzone mit dem Flansch. [0016] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vor¬ gesehen, dass sich der erste Flanschoberflächenbereich und der zweite Flanschoberflächenbereich parallel zu der geometrischen Bezugsebene erstrecken. Dabei ist bevorzugt, dass der erste Flanschoberflächenbereich und der zweite Flanschoberflächenbereich an einer zu ihren Erstreckungsebenen senkrechten Stufe aneinander grenzen. Insofern kann bzgl. des zweiten Flanschoberflächenbereiches von einer rechteckigen Vertiefung gesprochen werden. Bevorzugt ist, dass es sich bei dem zweiten Flanschoberflächenbereich um eine Bodenfläche einer, insbesondere viereckig berandeten, Vertiefung handelt, die auf der ersten Flanschseite in dem Flansch ausgebildet, insbesondere darin eingeprägt oder eingefräst, ist. Es besteht bspw. die Möglichkeit, dass der Niveauunterscheid zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschoberflächenbereich in einem Wertebereich von 0,05 mm bis 0,2 mm liegt und vorzugsweise 0,1 mm beträgt. Es versteht sich aber, dass je nach Anforderungen auch abweichende Niveauunterschiede möglich sind. Besagte Vertiefung kann als Tasche in der Flanschoberfläche ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die Berandung nicht notwendig vier- oder rechteckig ausgebildet ist, sondern dass auch andere Berandungsformen möglich sind.
[0017] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit, dass sich der erste Flanschoberflächenbereich parallel oder geneigt zu der geometrischen Bezugsebene erstreckt und dass sich der zweite, insbesondere eben oder gewölbt ausgebildete, Flanschoberflächenbereich geneigt zu der geometrischen Bezugsebene erstreckt, wobei sich der Abstand des zweiten Flanschoberflächenbereichs von der Bezugsebene in dazu senkrechter Richtung bei Betrachtung in einer zu der
Längserstreckungsrichtung parallelen Richtung mit abnehmendem Abstand von der Anschlussöffnung verkleinert. Es besteht die Möglichkeit, dass ein Randabschnitt eines Außenrandes des zweiten Flanschoberflächenbereichs entlang einer Kreislinie verläuft. In diesem Zusammenhang kann von einer winkligen Anspiegelung der Schraubenauflagefläche gesprochen werden. Wie die vorangehend beschriebene Vertiefung ermöglicht auch dies, eine Überhöhung der Klemmkraft auf nur einer Seite des
Schraubenkopfes (insbesondere auf der der Anschlussöffnung näher liegenden Schraubenkopfseite) zu reduzieren oder zu verhindern. Dabei kann der zweite Flanschoberflächenbereich durch Ein- bringung einer zum Beispiel kreis- oder sichelförmigen oder bspw. rechteckigen Vertiefung/Tasche mit geneigtem Boden in die Oberfläche des Flansches erzeugt werden. Hinsichtlich der Form der Berandung bestehen keine Einschränkungen. [0018] Sowohl mittels des beschriebenen stufigen Niveauunterschieds wie auch mittels der beschriebenen Neigung kann der Kontakt eines Schraubenkopfes gezielt auf einen optimalen Bereich eingestellt werden und eine einseitige Überlastung am Schraubenkopf verhindert werden. Ein einseitiger Kontakt des Schraubenkopfes mit dem Flansch kann bei Bedarf vollständig verhindert werden. Andererseits kann je nach Anforderungen aber der Kontakt auf einen gewissen geometrisch gewünschten Bereich an der Unterseite des Schraubenkopfes begrenzt werden. Es besteht somit die Möglichkeit, die Belastung einer Schraube optimal einzustellen. Die Erfindung ermöglicht eine verbesserte Ein¬ stellung der Schraubenkopfbelastung für die Montage der Kombination an dem Gehäuse bspw. eines Motors, bei welcher der Flansch der Kombination wie oben beschrieben zufolge der Flanschdurchbiegung vorgespannt wird. Dies ermöglicht den Einsatz von günstigeren Schrauben mit niedrigeren Festigkeitsklassen. Dies ermöglicht auch eine Anhebung der Vorspannung des Flansches der Kombination (also bspw. eines sog. Pumpen¬ flansches) . In der Vergangenheit wurde versucht, eine Ver¬ gleichmäßigung der Schraubenkopfbelastung dadurch zu erreichen, dass zwischen der Anschlussöffnung und je einer Montageöffnung je eine durch den Flansch durchgehende Aussparung ausgebildet wurde. Dies führte allerdings auch zu einer unerwünschten Reduzierung der Flanschsteifigkeit . Demgegenüber führen nun die erfindungsgemäßen Merkmale zu einer deutlich geringeren Be- einflussung der Flanschsteifigkeit , welche maßgeblich für die Vorspannkraft des Aufbaues ist. Ein zu der Bezugsebene geneigter Flanschoberflächenbereich kann kostengünstig zum Beispiel über einen nachgeführten Prägeprozess eingebracht werden oder mittels 1
eines anderen, bspw. spanenden Verfahrens. Wenn der sog. zweite Flanschoberflächenbereich mit einem Winkel geneigt zu der geometrischen Bezugsebene verläuft, kann innerhalb der so gebildeten schrägen Vertiefung die maximale Tiefe, bezogen auf das Niveau des ersten Flanschoberflächenbereichs, zum Beispiel 0,1 mm betragen; auch hiervon abweichende Werte sind je nach Anforderungen möglich.
[0019] Bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der erste Flanschoberflächenbereich und der zweite Flanschoberflächenbereich Bestandteile eines ebenen, geneigt zu der geometrischen Bezugsebene orientierten ersten Flanschoberflächenabschnittes sind. Es besteht die Möglichkeit, dass sich auf der zweiten Flanschseite ein an die gleiche Montageöffnung angrenzender und diese insbesondere umgebender zweiter Flanschoberflächenabschnitt parallel oder im Wesent¬ lichen parallel zu dem ersten Flanschoberflächenabschnitt erstreckt. In diesem Zusammenhang ist ein Abwinkein der
Schraubenkopfauflagen im Flansch entsprechend dem sich beim Festspannen der Schrauben ergebenden Winkel der Flanschdurchbiegung bevorzugt.
[0020] Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der erste Flanschoberflächenbereich und der zweite Flanschoberflächen- bereich Bestandteile eines konkav gewölbten ersten Flanscho¬ berflächenabschnittes sind, dessen örtliche Neigung relativ zu der Bezugsebene sich bei Betrachtung in einer zu der
Längserstreckungsrichtung parallelen Richtung mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung vergrößert, und insbesondere dass sich auf der zweiten Flanschseite ein an die gleiche
Montageöffnung angrenzender und diese insbesondere umgebender zweiter Flanschoberflächenabschnitt parallel oder im Wesent¬ lichen parallel zu dem ersten Flanschoberflächenabschnitt erstreckt. Insofern kann die zweite Flanschseite (d. h. die dem für die Montage bestimmten Gehäuse, bspw. Motorgehäuse, zu¬ weisende Flanschseite) konvex verlaufen entsprechend der Biegelinie des Flansches beim Festspannen der Schrauben. Um eine gewünschte Verteilung, insbesondere Vergleichmäßigung der Schraubenspannkraft im Bereich der SchraubenkopfUnterseite zu erreichen, kann eine Approximation der Biegelinie mittels mehrerer Winkel oder Radien erfolgen. [0021] Bei beiden Varianten, d. h. bei geneigten Flanschoberflächenabschnitten wie auch bei gewölbten Flanschoberflächenabschnitten, ermöglicht die Erfindung eine Ausgestaltung, bei der im vorgespannten Zustand des Flansches eine annähernd parallele Schraubenkopfaufläge zu einer Befesti- gungsoberfläche des (Motor-) Gehäuses resultiert.
[0022] Bei den beschriebenen Lösungen kann der Flansch entweder als eigene Komponente vorgesehen werden oder alternativ direkt im Gehäuse integriert, bspw. angeschmiedet oder ange- gössen, sein. Der Flansch kann zum Beispiel am Gehäuse angeschweißt sein oder auch als reines Vorspannelement zum Beispiel auf einem Bund am Gehäuse aufliegen. Mittels der beschriebenen Möglichkeiten zur Ausgestaltung ermöglicht die Erfindung eine geringere Belastung (Torsionsbelastung) der Schraubenköpfe durch eine resultierende planparallele Auflage der Schrau¬ benköpfe im vorgespannten Zustand. Es besteht die Möglichkeit, die Biegelinie des Flansches von einem S-Schlag (ähnlich einem doppelt eingespannten Träger) zu ändern in eine Biegelinie ähnlich einem frei eingespannten Träger. Dies ermöglicht eine Erhöhung der freien Biegelänge, eine Reduzierung von Spannungen in dem Flansch und eine Reduzierung des Wechsels von Zug- auf Druckspannungen innerhalb des Flansches.
[0023] Es besteht die Möglichkeit, dass zwischen der An- schlussöffnung und je einer Montageöffnung jeweils eine Aussparung in dem Flansch ausgebildet ist.
[0024] Die Erfindung schließt auch eine Anordnung ein, welche zusätzlich zu einer Kombination, welche einzelne oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist, ein Gehäuse, vorzugsweise ein Zylinderkopfgehäuse eines Motors, umfasst. Vorzugsweise besitzt dieses weitere Gehäuse eine ebene Be¬ festigungsoberfläche zur Befestigung der Kombination, wobei sich von der Befestigungsoberfläche ausgehend eine Einstecköffnung und zumindest eine erste Montagebohrung in das Gehäuse er¬ strecken, wobei das Kragenlängsende an einem der Einstecköffnung benachbarten Bereich der Befestigungsoberfläche abgestützt ist, wobei durch die erste Montageöffnung und die erste Montagebohrung eine Schraube geführt ist, wobei der Flansch mittels der Schraube an dem Gehäuse angeschraubt ist und wobei die Schraube so fest angezogen ist, dass ein erster Flanschbereich, in dem die erste Montageöffnung ausgebildet ist, die Befestigungsoberfläche berührt und insbesondere dagegen angepresst ist. Bevorzugt ist, dass sich ausgehend von der Befestigungsoberfläche zumindest eine zweite Montagebohrung in das Gehäuse erstreckt, dass durch die zweite Montageöffnung und die zweite Montagebohrung eine zweite Schraube geführt ist, wobei der Flansch mittels der zweiten Schraube an dem Gehäuse angeschraubt ist und wobei die zweite Schraube so fest angezogen ist, dass ein zweiter
Flanschbereich, in dem die zweite Montageöffnung ausgebildet ist, die Befestigungsoberfläche berührt und insbesondere dagegen angepresst ist. Als zweckmäßig wird angesehen, dass die Schrauben jeweils einen Schraubenkopf aufweisen, deren jeweiliger Auflagebereich mit dem Flansch vollständig in einem jeweiligen gemeinsam von einem ersten Flanschoberflächenbereich und einem zweiten Flanschoberflächenbereich gebildeten Oberflächenbereich des Flansches liegt. Als zweckmäßig wird angesehen, dass das Gehäuse in die Einstecköffnung hinein ragt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0025] Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugt Ausführungsbeispiele zeigen, weiter beschrieben. Im Einzelnen zeigt:
Fig.l perspektivisch eine erfindungsgemäße Kombi¬ nation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in Verbindung mit zwei zur Montage dienenden Schrauben,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Kombination in Blickrichtung II, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang Schnittebene III - III aus Fig. 2, jedoch in einem an einem ausschnittsweise gezeigten Gehäuse montierten Zustand, vor dem Festspannen der Schrauben, Fig. 3a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail lila aus Fig. 3,
Fig. 3b eine Fig. 3a entsprechende Ausschnittsvergrößerung, jedoch nach dem Festspannen der gezeigten Schraube,
Fig. 4 eine Explosionsansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Flansch der in den Fig. 1 - 4 gezeigten Kombination,
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie VI - VI in Fig. 5, Fig. 6a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail Via aus Fig. 6,
Fig. 7 eine zu Fig. 5 vergleichbare Draufsicht auf einen Flansch einer erfindungsgemäßen Kombination gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie VIII - VIII aus Fig. 7, Fig. 8a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail Villa aus Fig.8,
Fig. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kombination gemäß einem dritten Ausfüh- rungsbeispiel, montiert an einem Gehäuse vor dem Festziehen der Schrauben, Fig. 9a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail IXa aus Fig. 9,
Fig.10 perspektivisch eine erfindungsgemäße Kombi¬ nation gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in Verbindung mit zwei zur Montage dienenden Schrauben,
Fig. 11 eine Draufsicht auf die in Fig. 10 gezeigte Kombination in Blickrichtung XI, Fig. 12 eine Schnittansicht entlang Schnittebene XII - XII aus Fig. 11, jedoch in einem an einem ausschnittsweise gezeigten Gehäuse montierten Zustand, vor dem Festspannen der Schrauben,
Fig. 12a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail Xlla aus Fig. 12,
Fig. 12b eine Fig. 12a entsprechende Ausschnittsvergrößerung, jedoch nach dem Festspannen der gezeigten Schraube, Fig. 13 eine Explosionsansicht der in Fig. 10 gezeigten Anordnung,
Fig. 14 eine Draufsicht auf den Flansch der in den Fig. 10 - 13 gezeigten Kombination,
Fig. 15 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie XV - XV in Fig. 14,
Fig. 15a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail XVa aus Fig. 15,
Fig. 16 eine Draufsicht auf einen Flansch einer erfindungsgemäßen Kombination gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 17 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie XVII - XVII gemäß Fig. 16, Fig. 17a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail XVIIa aus Fig. 17,
Fig. 18 eine Draufsicht auf einen Flansch einer erfin- dungsgemäßen Kombination gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel ,
Fig. 19 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie XIX - XIX auf Fig. 18,
Fig. 19a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail XlXa aus Fig.19,
Fig. 20 eine Draufsicht auf einen Flansch einer erfin- dungsgemäßen Kombination gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
Fig. 21 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie XXI - XXI gemäß Fig. 20,
Fig. 21a eine Ausschnittsvergrößerung von Detail XXIa aus Fig. 21,
Fig. 22 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Kom- bination gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, angesetzt an ein Gehäuse vor dem Festziehen einer Schraube,
Fig. 23 die in Fig. 22 gezeigte Situation, jedoch nach dem Festziehen der Schraube,
Fig. 24 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Kom¬ bination gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, angesetzt an ein Gehäuse und vor dem Festziehen der gezeigten Schraube, Fig. 25 die in Fig. 24 gezeigte Situation, jedoch nach dem Festziehen der gezeigten Schraube und Fig. 26 eine aus dem Stand der Technik bekannte Kombination, nach dem Ansetzen an ein Gehäuse, vor dem Festziehen der gezeigten Schraube . Beschreibung der Ausführungsformen
[0026] Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 6a wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kombination 1 vorgestellt. Diese umfasst ein Gehäuse 2 einer Kraftstoff- hochdruckpumpe und einen Flansch 3, der eine erste, dem Gehäuse
2 zugewandte Flanschseite 4 und eine dieser entgegengesetzte zweite Flanschseite 5 aufweist. An dem Gehäuse 2 ist ein Kragen 6 ausgebildet, welcher in eine Anschlussöffnung 7 des Flansches
3 eingesetzt ist. In dem Beispiel ist der Kragen 6 mittels einer Presspassung in die Anschlussöffnung 7 eingepresst und zusätzlich mittels einer nicht näher gezeigten Laser-Schweißverbindung an dem Flansch 3 befestigt. In dem Flansch 3 sind zwei Montageöffnungen 8 ausgebildet, bei denen es sich wie bei der Anschlussöffnung 7 um Durchgangsbohrungen handelt. Die Montageöffnungen 8 wie auch hieran angrenzende bzw. in diesem Zusammenhang beschriebene Details werden zur Übersicht mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Jede Montageöffnung 8 besitzt je einen einem benachbarten Flanschlängsende 13 zugewandten ersten Randabschnitt 9, an den auf der ersten Flanschseite 4 ein erster Flanschoberflächenbereich 10 angrenzt, und je einen der Anschlussöffnung 7 zugewandten, also näher an ihr liegenden, zweiten Randabschnitt 11, an den auf der ersten Flanschseite 4 ein zweiter Flanschoberflächenbereich 12 angrenzt. Auf der entgegengesetzten, d. h. zweiten, Flanschseite 5 (vgl. zum Beispiel Figur 6, 6a) wird in dem bspw. in den Figuren 3, 3a gezeigten unbelasteten Ausgangszustand von einem Rand 14 der Anschlussöffnung 7 und einem an die Anschlussöffnung 7 angrenzenden Oberflächenbereich 15 des Flansches 3 eine in ihrer seitlichen Erstreckung unbegrenzte, geometrische Bezugsebene E aufgespannt. Es ist dargestellt, dass der erste Flanschober¬ flächenbereich 10 im Vergleich zu dem zweiten Flanschoberflächenbereich 12 um ein Maß a weiter von der Bezugsebene E in zu ihr senkrechter Richtung entfernt ist. In Bezug auf eine Längserstreckungsrichtung L des Flansches 3 ist die Anschlussöffnung 7 mittig zwischen den beiden Montageöffnungen 8 angeordnet, wobei die in Figur 4 jeweils mit angedeuteten Längsmittelachsen der Anschlussöffnung 7 und der beiden Mon- tageöffnungen 8 gemeinsam eine geometrische Längsmittellinie 20 kreuzen .
[0027] Wie besonders Figur 3a in der Vergrößerung zeigt, ist der Kragen 6 in axialer Richtung so weit in die Anschlussöffnung 7 eingesetzt, dass ein Kragenlängsende 16 des Kragens an der zweiten Flanschseite 5 aus der Anschlussöffnung 7 über die Bezugsebene E in dazu senkrechter Richtung um ein Maß b übersteht. Dabei zeigen die Figuren 3, 3a die Kombination 1 in Verbindung mit einem Ausschnitt eines Gehäuses 18 eines Zylinderkopfes eines Motors, an dem die Kombination 1 mittels zwei Schrauben 19 zu montieren ist. Figur 3a zeigt, dass der Flansch 3 in unbelastetem Zustand auf der zweiten Flanschseite 5 eben ausgebildet ist. In dem Beispiel erstrecken sich der jeweilige erste Flanscho¬ berflächenbereich 10 und der jeweilige zweite Flanschober- flächenbereich 12 parallel zu der Bezugsebene E. Das Maß a (vgl. Figur 3a) ist somit für verschiedene Orte der beiden Flan¬ schoberflächenbereiche 10, 12 einheitlich und entspricht der betragsmäßigen Differenz zwischen dem Abstand des ersten Flanschoberflächenbereichs 10 von der Bezugsebene E in dazu senkrechter Richtung und dem Abstand des zweiten Flanschoberflächenbereichs 12 von der Bezugsebene E in dazu senkrechter Richtung. Eine Stirnfläche 17 des Kragenlängsendes 16 stützt sich in dazu senkrechter Richtung auf einer dem Flansch 3 zugewandten, ebenen Befestigungsoberfläche 21 des Gehäuses 18 ab. Zwischen dem ebenen Oberflächenbereich 15 des Flansches 3 und der ebenen Befestigungsoberfläche 21 resultiert zufolge des hervorste¬ henden Kragenlängsendes 16 quer zu der Bezugsebene E ein Abstand bzw. Versatz, der dem in Figur 3a angegebenen Maß b entspricht. In dem Beispiel handelt es sich bei der zweiten Flanschoberfläche 12 um eine Bodenfläche einer viereckig berandeten Vertiefung 22, die auf der ersten Flanschseite 4 in den Flansch 3 eingeprägt ist. Der erste Flanschoberflächenbereich 10 hingegen liegt auf dem gleichen Niveau wie die die Anschlussöffnung 7 auf der ersten Flanschseite 4 umgebende Flanschoberfläche.
[0028] Die Figuren 3, 3a zeigen zugleich eine erfindungs- gemäße Anordnung 23 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, die zusätzlich zu der Kombination 1 das Gehäuse 18 und zwei zur Montage dienende Schrauben 19 umfasst. Von der Befestigungs¬ oberfläche 21 des Gehäuses 18 ausgehend erstreckt sich in das Gehäuse 18 eine Einstecköffnung 24 und zwei einheitlich mit 25 bezeichnete Montagebohrungen, deren Innengewinde zu dem Au¬ ßengewinde der Schrauben 19 passt. Die Figuren 3, 3a zeigen einen während der Montage auftretenden unfertigen Zustand, bei welchem die beiden Schrauben 19 jeweils durch eine Montageöffnung geführt und in eine dazu fluchtende Montagebohrung 25 zunächst nur lose eingeschraubt sind, so dass der in Figur 3a vergrößert gezeigte parallele Spalt, dessen Spaltbreite dem Maß b entspricht, noch erhalten bleibt. Abweichend zeigt Figur 3b den fertigen Montagezustand, nachdem die Schrauben 19 so fest eingeschraubt wurden, dass sich der Flansch 3 verformt, bis ein jeweiliger Flanschbereich 26, in dem eine der Montageöffnungen 8 ausgebildet ist, die Befestigungsoberfläche 21 berührt und gegen sie an- gepresst wird. Während die Figuren 3a, 3b nur eine Vergrößerung von Detail lila aus Figur 3 zeigen, besteht an der zweiten Verschraubung die gleiche Situation. Als Folge der Verformung des Flansches 3 (vgl. Figur 3b) sind die ersten und zweiten
Flanschoberflächenbereiche 10, 12 nicht mehr parallel, sondern geneigt zu der Befestigungsoberfläche 21 orientiert. In dem Beispiel sind die genannten Maße a und b so gewählt und auf die Verformungssituation abgestimmt, dass die Unterseite 27 des Schraubenkopfes 28 nur in dem Auflagebereich 29 in Kontakt zu dem Flansch 3 tritt, wobei der Auflagebereich 29 im Wesentlichen innerhalb des ersten Flanschoberflächenbereiches 10 liegt. Auf der anderen, d. h. auf der dem Gehäuse 2 zugewandten Seite tritt die Unterseite 27 des Schraubenkopfes 28 nicht in Kontakt mit dem Flansch 3 bzw. mit dem dortigen zweiten Flanschoberflächenbereich 12. Wäre die Vertiefung 22 nicht vorhanden, d. h. würden die beiden Flanschoberflächenbereiche 10, 12 in dem in Figur 3a gezeigten Ausgangszustand des Flansches auf gleichem Niveau liegen, wäre eine Folge des Festspannens der Schraube 19, dass zufolge der Flanschverformung der jeweilige Schraubenkopf 28 auf der dem Gehäuse 2 zugewandten Seite stärker als auf der von dem Gehäuse 2 abgewandten Seite gegen den Flansch 3 gepresst würde. Andererseits resultiert, wie vorangehend beschrieben, nun aber zufolge der Vertiefung 22 eine umgekehrte Beanspruchungsverteilung. Dabei versteht sich, dass die in Figur 3b gezeigte Geometrie nur exemplarisch gewählt ist. Zum Beispiel lassen sich die Maße a, b bedarfsweise verändern, so dass je nach Anfor- derungen des Einzelfalles zum Beispiel auch erreichbar wäre, dass sich der Auflagebereich 29 auch auf die dem Gehäuse 2 näher liegende Hälfte des Schraubenkopfes 28 erstreckt. Auch in diesem Fall könnte dann allerdings die Belastung dort geringer sein als in der dem Flanschlängsende 13 näher liegenden Schrauben- kopfhälfte.
[0029] Wie die Figuren 1 bis 6a zeigen, sind in dem Beispiel die Querschnittsabmessungen des Schraubenkopfes 18 so auf die Flanschoberflächenbereiche 10, 12 abgestimmt, dass der mögliche Auflagebereich 29 jedenfalls vollständig innerhalb eines
Oberflächenbereiches liegt, der von den beiden Flanschoberflächenbereichen 10, 12 gemeinsam gebildet wird. Die Figuren zeigen auch, dass in dem Montagezustand das Gehäuse 2 in die Einstecköffnung 24 des Gehäuses 18 hineinragt.
[0030] Bei der folgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel gleiche oder ähnliche Einzelheiten zur Übersicht gleiche Bezugszeichen verwendet.
[0031] Die Figuren 7, 8 und 8a zeigen eine zu den Figuren 1 bis 6 alternativ mögliche Ausgestaltung eines Flansches 3 für eine erfindungsgemäße Kombination 1. Der Unterschied liegt darin, dass zwischen der Anschlussöffnung 7 und je einer Montageöffnung 8 jeweils eine durch den Flansch 3 durchgehende Aussparung 30 ausgebildet ist. Die Aussparungen 30 bewirken ihrerseits eine Verteilung des Kontaktdruckes. [0032] Figur 9 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anordnung 23, welche eine erfindungsgemäße Kombination 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, ein ausschnittsweise gezeigtes Gehäuse 18 und zwei Schrauben 19 zur Montage umfasst. Ein Unterschied gegenüber den vorangehenden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der Kragen 6 und das Gehäuse 2 als verschiedene Bauteile ausgebildet sind, wobei aber der Kragen 6 auf nicht näher dargestellte Weise fest an einer Außenseite des Gehäuses 2 angebracht ist. Zur Befestigung kommt bspw. eine Verschweißung in Frage.
[0033] Mit Bezug auf die Figuren 10 bis 15 werden eine erfindungsgemäße Kombination 1 und eine erfindungsgemäße An¬ ordnung 23 gemäß jeweils einem weiteren bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel beschrieben. Wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen erstreckt sich der erste Flanschoberflächenbereich 10 parallel zu der geometrischen Bezugsebene E. Auch der zweite Flanschoberflächenbereich 12 ist eben ausgebildet, erstreckt sich aber, abweichend von den vorangehenden Aus- führungsbeispielen, unter einem Winkel geneigt zu der geometrischen Bezugsebene E. Der in Figur 12a gezeigte Winkel ist so gewählt, dass sich der Abstand des zweiten Flanschoberflächenbereiches 12 von der Bezugsebene E in zu ihr senkrechter Richtung bei einer Betrachtung in einer zu der Längserstre- ckungsrichtung L parallelen Richtung mit abnehmendem Abstand von der Anschlussöffnung 7 verkleinert. Mit anderen Worten fällt der zweite Flanschoberflächenbereich 12 mit zunehmendem Abstand von dem ersten Flanschoberflächenbereich 10 ab. In dem Beispiel verläuft ein Randabschnitt des Außenrandes des zweiten
Flansch-Oberflächenbereiches 12 entlang einer Kreislinie. Der zweite Flanschoberflächenbereich 12 besitzt damit insgesamt eine sichelförmige Kontur. Wie bei den vorangehenden Ausführungs¬ beispielen erstreckt sich auf der zweiten Flanschseite 5 die Oberfläche des Flansches 3 zwischen der Anschlussöffnung 7 und den Montageöffnungen 8 in unbelastetem Zustand parallel zu der Bezugsebene E. [0034] Bezüglich der in Figur 12 gezeigten Anordnung 23, welche die auch in den Figuren 10, 11 gezeigte erfindungsgemäße Kombination 1, das Gehäuse 18 und zwei zur Montage dienende Schrauben 19 umfasst, zeigt Figur 12a einen Montagezustand vor dem Festziehen der Schrauben 19, während Figur 12b zum Vergleich den fertigen Montagezustand nach dem Festziehen der beiden Schrauben 19 zeigt. Wie die vorangehenden Figuren sind auch diese Darstellungen schematisch. Das Maß a entspricht unter Berücksichtigung der Neigung der größten auftretenden betrags- mäßigen Differenz zwischen den Abständen der Flanschoberflächenbereiche 10, 12 von der Bezugsebene E im Bereich des Schraubenkopfes 28 und ist geringfügig kleiner als das Maß b gewählt, welches der Spaltbreite in dem unverformten Aus¬ gangszustand entspricht. Der Winkel bzw. das Maß a lässt sich so wählen, dass sich in dem fertig verschraubten Zustand (vgl. Figur 12b) zufolge der Flanschverformung eine möglichst vollständige Auflage des Schraubenkopfes 28 auf dem Flansch 3 erreichen lässt. Die kleinste Flächenpressung entsteht dann am äußersten Rand des Schraubenkopfes auf der dem Gehäuse 2 zu- gewandten Seite, wo die Vertiefung 22 unterhalb des Schrau¬ benkopfes 28 ihre größte Tiefe besitzt. Figur 12b zeigt zwar zur Verdeutlichung eine nicht ganz vollständige Auflage des
Schraubenkopfes 28; eine vollständige Auflage ließe sich aber erzielen, indem der Winkel bzw. das Maß a etwas kleiner gewählt würde. Bei der in Figur 12b gezeigten Situation kann eine gezielte, teilweise (nicht vollständige) Entlastung des
Schraubenkopfes 28 auf der dem Gehäuse zugewandten Seite mit der Aussparung erhalten bleiben, um eine maximale Verspannkraft der Schraube zu erzeugen. Je nach Anwendungsfall geeignete Maße a, b (bzw. Winkel ) lassen sich bspw. durch Simulationen oder durch Versuche bestimmen, wobei auch Toleranzen aus der Herstellung von Teilen berücksichtigt werden können, sowie auch Steifigkeiten weiterer beteiligter Komponenten. Dabei lässt sich auch berücksichtigen, dass durch die Vertiefungen 22 im Bereich der zweiten Flanschoberflächenbereiche 12 der Flansch 3 an diesen Stellen flexibler wird und sich leichter anpasst, wodurch eine weitere Entlastung des Schraubenkopfes 28 stattfinden kann. [0035] Die Figuren 16, 17 und 17a zeigen einen Flansch 3 für eine erfindungsgemäße Kombination 1 gemäß einer alternativ möglichen Ausgestaltung. Der Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist, dass zwischen der Anschlussöffnung 7 und je einer Montageöffnung 8 jeweils eine durch den Flansch 3 vollständig hindurchgehende Aussparung 30 ausgebildet ist. Die Aussparungen 30 dienen zum Verteilen des Kontaktdruckes. Dabei ist mit durchgezogener Linie eine erste mögliche Kontur der Aussparungen 30 gezeigt. Die gestrichelte Kontur zeigt eine alternative Möglichkeit. Bzgl. der dazwischen liegenden Anschlussöffnung 7 ist eine symmetrische Ausgestaltung gewählt.
[0036] Die Figuren 18, 19 und 19a zeigen eine weitere mögliche alternative Ausgestaltung des Flansches 3. Der Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel liegt darin, dass hier der Winkel größer gewählt wurde.
[0037] Die Figuren 20, 21 und 21a zeigen eine noch weitere mögliche alternative Ausgestaltung des Flansches 3. Ausgehend von dem in den Figuren 18, 19 und 19a gezeigten Ausführungsbeispiel sind dort zusätzlich die beiden Aussparungen 30 ausgebildet .
[0038] Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist mit dem Bezugszeichen 33 ein an dem Flansch 3 umlaufender Verstärkungsrand bezeichnet, der sich gewölbt in einer von der Bezugsebene E weg führenden Richtung erstreckt.
[0039] Figur 22 zeigt schematisch anhand einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines weiteren bevorzugten Ausführungsbei¬ spiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 23, welche eine erfindungsgemäße Kombination 1, ein Gehäuse 18 und Schrauben 19 zur Montage umfasst. Bei dem Gehäuse 2 handelt es sich um das Gehäuse 2 einer Einkolbenpumpe . Bei dem Gehäuse 18 handelt es sich um das Gehäuse 18 eines Zylinderkopfes an einem Motor. Figur 22 betrifft einen unverformten Ausgangszustand. Der erste Flanschoberflächenbereich 10 und der zweite Flanschoberflächenbereich 12 sind Bestandteile eines ebenen, unter einem Winkel geneigt zu der geometrischen Bezugsebene E orientierten Flanschoberflächenabschnittes 31. Auf der zweiten Flanschseite 5 erstreckt sich ein an die gleiche Montageöffnung 8 angrenzender und diese umgebender zweiter Flanschoberflächenabschnitt 32, der parallel zu dem ersten Flanschoberflächenabschnitt 31 orientiert ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand des ersten Flanschoberflächenbereiches 10 zu der Bezugsebene E in dazu senkrechter Richtung größer als der Abstand des zweiten
Flanschoberflächenbereiches 12 von der Bezugsebene E in dazu senkrechter Richtung. Figur 22 zeigt einen Zustand vor dem
Festziehen der Schraube 19. Es besteht die Möglichkeit, dass bzgl. der am rechten Bildrand liegenden Linie S eine symmetrische Ausgestaltung besteht, so dass der Flansch 3 mittels zwei Schrauben 19 an dem Gehäuse 18 zu verschrauben ist.
[0040] Figur 23 zeigt schematisch den Zustand nach dem Festziehen der Schraube 19 bzw. der Schrauben 19. Wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen bildet beim Anziehen der Schrauben 19 der zunächst vorhandene Spalt (siehe das Maß b in Figur 22) einen Vorspannweg, der eine axiale Vorspannkraft ermöglicht, welche über den federnden Flansch aufgebracht wird (Prinzip eines Biegebalkens) . Auch bei dieser Ausführungsform besteht der Gedanke darin, den durch eine Durchbiegung des Flansches entstehenden Winkelfehler bereits im unbelasteten Flansch (vgl. Figur 22) vorzuhalten, sodass im fertig montierten Zustand (vgl. Figur 23) eine parallele Schraubenkopfaufläge entsteht. Es versteht sich, dass die Darstellungen in den Figuren 22 ff. nur schematisch zu verstehen sind, so dass der Winkel und weitere Abmessungen auch abweichend von den Figuren gewählt werden können. Insbesondere kann ein im Vergleich zu den Figuren kleiner gewählter Winkel zweckmäßig sein. Auch der Biegeverlauf ist in Figur 23 nur schematisch dargestellt und kann von der gezeigten Geometrie abweichen. Bevorzugt kann der Winkel entsprechend einem sich bei der Durchbiegung ergebenden Winkel gewählt werden, so dass im vorgespannten Zustand eine annähernd parallele Schraubenkopfaufläge zur Befestigungsoberfläche 21 des Gehäuses 18 (z. B. eines Zylinderkopfgehäuses ) entsteht. Der Flansch 3 kann entweder als eigene Komponente ausgebildet oder direkt im Gehäuse 2 integriert sein (zum Beispiel angeschmiedet, angegossen oder dergleichen) . Auch besteht die Möglichkeit, dass der Flansch 3 zum Beispiel am Gehäuse 2 angeschweißt ist oder auch als reines Vorspannelement zum Beispiel auf einem Bund am Gehäuse aufliegt.
[0041] In Figur 24 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 23, die eine erfindungsgemäße Kombination 1 umfasst, gezeigt. Auch hier ist wiederum eine bzgl. der Linie S symmetrische Ausgestaltung bevorzugt. Figur 24 zeigt einen Montagezustand vor dem Festziehen der Schrauben 19. In diesem unbelasteten und unverformten Ausgangszustand des Flansches 3 sind der erste Flanschoberflächenbereich 10 und der zweite Flanschoberflächenbereich 12 Bestandteile eines konkav gewölbten Flanschoberflächenabschnittes 31, dessen Abstand von der Bezugsebene E sich bei einer Betrachtung in einer zu der Längserstreckungsrichtung L parallelen Richtung mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung 7 vergrößert. Auf der zweiten Flanschseite 5 erstreckt sich ein an die gleiche Montageöffnung 8 angrenzender und diese umgebender weiterer Flanschoberflächenabschnitt 32, der parallel zu dem ersten Flanschoberflä¬ chenabschnitt 31 orientiert ist. Bezüglich der zweiten (also dem Gehäuse 18 zugewandten) Flanschseite 5 ist der Flansch 3 an der Oberfläche konvex ausgebildet. Die konvexe Wölbung kann ent- sprechend der Biegelinie gewählt werden. Es besteht die Mög¬ lichkeit, die Biegelinie mittels mehrerer Winkel oder Radien zu approximieren. Auch bei dieser Ausführungsform, deren verspannter Montagezustand schematisch in Figur 25 gezeigt ist, wird im verspannten Zustand eine annähernd parallele Schrauben- kopfauflage in Bezug auf die Befestigungsoberfläche 21 des Gehäuses 18 erreicht. Während bei dem in den Figuren 22, 23 gezeigten Ausführungsbeispiel im unbelasteten Zustand ein Versatz (siehe Maß b) zwischen dem Flansch 3 und dem Gehäuse 18 je nach Ausgestaltung erforderlich sein kann, kann dieser Versatz bei dem in den Figuren 24, 25 gezeigten Beispiel entfallen.
[0042] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Of- fenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.

Claims

Ansprüche
1. Kombination (1), umfassend ein Gehäuse (2) und einen Flansch
(3) , der eine erste Flanschseite (4) und eine dieser entge- gengesetzte zweite Flansch-iseite (5) aufweist, wobei die
Kombination (1) einen Kragen (6) umfasst, der entweder Teil des Gehäuses (2) ist oder an dem Gehäuse (2) befestigt ist, wobei der Kragen (6) in eine Anschlussöffnung (7) des Flansches (3) eingesetzt ist, wobei der Flansch (3) zumindest eine erste Montageöffnung (8) aufweist, die mit Abstand von der An¬ schlussöffnung (7) ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Montageöffnung (8) je einen ersten Randabschnitt (9), an den auf der ersten Flanschseite (4) ein erster Flanschoberflächenbereich (10) angrenzt, und je einen im Vergleich zu ihrem ersten Randabschnitt (9) näher an der Anschlussöffnung (7) liegenden zweiten Randabschnitt (11), an den auf der ersten Flanschseite
(4) ein zweiter Flanschoberflächenbereich (12) angrenzt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten
Flanschseite (5) ein Rand (14) der Anschlussöffnung (7) und/oder ein der Anschlussöffnung (7) benachbarter, insbesondere an die Anschlussöffnung angrenzender, Oberflächenbereich (15) des Flansches (3) eine geometrische Bezugsebene (E) aufspannt und dass der erste Flanschoberflächenbereich (10) im Vergleich zu dem zweiten Flanschoberflächenbereich (12) weiter von der Be- zugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung entfernt ist.
2. Kombination (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (3) zumindest eine zweite Montageöffnung (8) aufweist, die mit Abstand von der Anschlussöffnung (7) aus- gebildet ist, wobei die Anschlussöffnung (7) zwischen der ersten Montageöffnung (8) und der zweiten Montageöffnung (8) ausgebildet ist, dass die zweite Montageöffnung (8) je einen ersten Randabschnitt (9), an den auf der ersten Flanschseite (4) ein erster Flanschoberflächenbereich (10) angrenzt, und je einen im Vergleich zu ihrem ersten Randabschnitt (9) näher an der Anschlussöffnung (7) liegenden zweiten Randabschnitt (11), an den auf der ersten Flanschseite (4) ein zweiter Flanschoberflächenbereich (12) angrenzt, aufweist, und dass der erste Flanschoberflächenbereich (10), der an den ersten Randabschnitt (9) der zweiten Montageöffnung (8) angrenzt, im Vergleich zu dem zweiten Flanschoberflächenbereich (12), der an den zweiten Randabschnitt (11) der zweiten Montageöffnung (8) angrenzt, weiter von der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung entfernt ist.
3. Kombination (1) gemäß einem oder beiden der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Anschlussöffnung (7) in Bezug auf eine Längserstreckungsrichtung (L) des Flansches (3) , insbesondere mittig, zwischen den beiden Montageöffnungen (8) ausgebildet ist, wobei insbesondere die jeweiligen
Längsmittelachsen der Anschlussöffnung (7) und der beiden Montageöffnungen (8) gemeinsam eine geometrische Längsmit- tellinie (20) kreuzen.
4. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (6) in die Anschlussöffnung (7) eingesetzt ist, so dass ein Kragenlängsende (16) des Kragens (6) an der zweiten Flanschseite (5) aus der Anschlussöffnung (7) über die Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung übersteht.
5. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (6) in die
Anschlussöffnung (7) eingepresst und/oder mit dem Flansch (3), insbesondere mittels eines Laserschweißverfahrens, verschweißt oder auf andere Weise fest verbunden ist.
6. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die betragsmäßige Differenz, insbesondere die größte auftretende betragsmäßige Differenz, zwischen einerseits dem Abstand des ersten Flanschoberflächenbereichs (10) von der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung und andererseits dem Abstand des zweiten Flanschoberflächenbereichs (12) von der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung kleiner ist als oder gleich groß ist wie der Abstand einer Stirnfläche (17) des Kragenlängs-iendes (16) und der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung.
7. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gehäuse (18) um ein Gehäuse (18) einer Einkolbenpumpe, bei der es sich insbesondere um eine Kraftstoffhochdruckpumpe handelt, oder um ein Gehäuse (18) eines Servoventils handelt.
8. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Flan¬ schoberflächenbereich (10) und der zweite Flanschoberflä¬ chenbereich (12) parallel zu der geometrischen Bezugsebene (E) erstrecken .
9. Kombination (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zweiten Flanschoberflächenbereich (12) um eine Bodenfläche einer, insbesondere viereckig berandeten, Vertiefung (22) handelt, die auf der ersten Flanschseite (4) in dem Flansch (3) ausgebildet, insbesondere darin eingeprägt oder eingefräst, ist.
10. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Flan- schoberflächenbereich (10) parallel oder geneigt zu der geometrischen Bezugsebene (E) erstreckt und dass sich der zweite, insbesondere eben oder gewölbt ausgebildete, Flanschoberflä¬ chenbereich (12) geneigt zu der geometrischen Bezugsebene (E) erstreckt, wobei sich der Abstand des zweiten Flanschober- flächenbereichs (12) von der Bezugsebene (E) in dazu senkrechter Richtung bei Betrachtung in einer zu der Längserstreckungs- richtung (L) parallelen Richtung mit abnehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (7) verkleinert, wobei insbesondere ein Randabschnitt (31) eines Außenrandes des zweiten Flanscho- berflächenbereichs (12) entlang einer Kreislinie verläuft.
11. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der zweiten Flanschseite (5) die Oberfläche des Flansches (3) zumindest zwischen der Anschlussöffnung (7) und der Montageöffnung (8) oder den Montageöffnungen (8) parallel zu der Bezugsebene (E) erstreckt .
12. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flanschoberflächenbe¬ reich (10) und der zweite Flanschoberflächenbereich (12) Bestandteile eines ebenen, geneigt zu der geometrischen Be- zugsebene (E) orientierten ersten Flanschoberflächenabschnittes sind und insbesondere dass sich auf der zweiten Flanschseite (5) ein an die gleiche Montageöffnung (8) angrenzender und diese insbesondere umgebender zweiter Flanschoberflächenabschnitt (32) parallel oder im Wesentlichen parallel zu dem ersten Flanschoberflächenabschnitt (31) erstreckt.
13. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flanschoberflächenbe¬ reich (10) und der zweite Flanschoberflächenbereich (12) Be- standteile eines konkav gewölbten ersten Flanschoberflächenabschnittes (31) sind, dessen örtliche Neigung relativ zu der Bezugsebene (E) sich bei Betrachtung in einer zu der
Längserstreckungsrichtung (L) parallelen Richtung mit zunehmendem Abstand von der Anschlussöffnung (7) vergrößert, und insbesondere dass sich auf der zweiten Flanschseite (5) ein an die gleiche Montageöffnung (8) angrenzender und diese insbe¬ sondere umgebender zweiter Flanschoberflächenabschnitt (32) parallel oder im Wesentlichen parallel zu dem ersten Flanschoberflächenabschnitt (31) erstreckt.
14. Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der An¬ schlussöffnung (7) und je einer Montage-Öffnung (8) jeweils eine Aussparung (30) in dem Flansch (3) ausgebildet ist.
15. Anordnung (23), umfassend eine Kombination (1) gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung (1) ein Gehäuse (18), insbesondere ein Zylinderkopfgehäuse eines Motors, umfasst, welches eine, insbesondere ebene, Befesti¬ gungsoberfläche (21) zur Befestigung der Kombination (1) aufweist, wobei sich von der Befestigungsoberfläche (21) ausgehend eine Einstecköffnung (24) und zumindest eine erste Montagebohrung (25) in das Gehäuse (18) erstrecken, wobei das Kragenlängsende (16) an einem der Einstecköffnung (24) benachbarten Bereich der Befestigungsoberfläche (21) abgestützt ist, wobei durch die erste Montageöffnung (8) und die erste Montagebohrung (25) eine Schraube (19) geführt ist, wobei der Flansch (3) mittels der Schraube (19) an dem Gehäuse (18) angeschraubt ist und wobei die Schraube (19) so fest angezogen ist, dass ein erster Flanschbereich (26), in dem die erste Montageöffnung (8) ausgebildet ist, die Befestigungsoberfläche (21) berührt und insbesondere dagegen angepresst ist.
16. Anordnung (23) gemäß dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich ausgehend von der Befestigungs¬ oberfläche (21) zumindest eine zweite Montagebohrung (25) in das Gehäuse (18) erstreckt, dass durch die zweite Montageöffnung (8) und die zweite Montagebohrung (25) eine zweite Schraube (19) geführt ist, wobei der Flansch (3) mittels der zweiten Schraube (19) an dem Gehäuse (18) angeschraubt ist und wobei die zweite Schraube (19) so fest angezogen sind, dass ein zweiter
Flanschbereich (26), in dem die zweite Montageöffnung (8) ausgebildet ist, die Befestigungsoberfläche (21) berührt und insbesondere dagegen angepresst ist.
17. Anordnung (23) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (19) jeweils einen Schraubenkopf aufweisen, deren jeweiliger Auflagebereich (29) mit dem Flansch (3) vollständig in einem jeweiligen gemeinsam von einem ersten Flanschoberflächenbereich (10) und einem zweiten Flanschoberflächenbereich (12) gebildeten Oberflächen-ibereich des Flansches (3) liegt.
18. Anordnung (23) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) in die Einstecköffnung (24) hinein ragt.
PCT/EP2017/058853 2016-04-18 2017-04-12 Kombination, umfassend ein gehäuse und einen flansch, und anordnung WO2017182374A1 (de)

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