WO2022122353A1 - Kraftstoff-hochdruckpumpe sowie verfahren zum herstellen einer kraftstoff-hochdruckpumpe - Google Patents

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WO2022122353A1
WO2022122353A1 PCT/EP2021/082430 EP2021082430W WO2022122353A1 WO 2022122353 A1 WO2022122353 A1 WO 2022122353A1 EP 2021082430 W EP2021082430 W EP 2021082430W WO 2022122353 A1 WO2022122353 A1 WO 2022122353A1
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WO
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guide section
guide
pump
pump housing
pressure fuel
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PCT/EP2021/082430
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Patrick Hallas
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
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    • F02M59/442—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means preventing fuel leakage around pump plunger, e.g. fluid barriers
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    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8084—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump and a method for producing a high-pressure fuel pump according to the preambles of the independent claims.
  • High-pressure fuel pumps for fuel systems of internal combustion engines are known from the market. These high-pressure fuel pumps compress the fuel to a high pressure and direct it to a fuel collection line ("rail"), from where the fuel is injected directly into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • a pump piston is guided in the pump housing, and the pump piston is acted upon by a piston spring in the direction of a drive.
  • DE 102013226 088 A1 to arrange a high-pressure seal between the pump piston and the housing, which seals off a high-pressure area from a low-pressure area.
  • a high-pressure fuel pump and a method for producing a high-pressure fuel pump having the features of the independent claims.
  • Advantageous developments are specified in the dependent claims. Thanks to the invention, a guide ring previously arranged on a separate seal carrier can be dispensed with. The axial distance between the two guide sections is thus reduced, as a result of which the pump piston can be introduced better during assembly. The risk of damage to a low-pressure seal during assembly of the pump piston is also reduced, since the pump piston is fed to the seal carrier and thus to the low-pressure seal with a smaller axial offset during assembly. Rather, the pump piston is already optimally aligned during assembly, so that damage to a high-pressure seal optionally arranged between the two guide sections, in particular to its sealing lips, is prevented during assembly of the pump piston.
  • a coaxial offset of the pump piston is also reduced, so that the pump piston can tilt less during operation.
  • the transverse forces acting on the pump piston are reduced, which ultimately leads to reduced wear on the pump piston.
  • the bearing forces are introduced directly into the pump housing and kept away from the seal carrier. All of this is made possible without subsequent machining of a radially inner guide surface of the second guide section being necessary. During assembly, axial and radial forces on the second guide section are reduced to a minimum, as a result of which an influence on a radially inner guide surface is minimized.
  • a high-pressure fuel pump with a pump housing, which can be designed, for example, as an essentially cylindrical part overall.
  • a receiving opening which is designed, for example, as a stepped blind hole and in which a cylindrical pump piston is received.
  • One end of the pump piston arranged in the pump housing delimits a pumping chamber, and an opposite end can be set in a reciprocating motion by a drive.
  • the high-pressure fuel pump also includes a guide device through which the pump piston is guided.
  • a guide device through which the pump piston is guided.
  • two are axially spaced apart and designed as separate parts and in the receiving opening of the pump housing arranged guide sections are provided, which guide the pump piston in a sliding fit.
  • the guide sections are each designed as a guide ring with a radially inner, circular guide surface and a likewise circular, radially outer peripheral surface.
  • the second guide section is welded to the pump housing in a radially outer area.
  • the receiving opening in the pump housing has a larger diameter at the axial height of the second guide section than at the axial height of the first guide section.
  • the second guide section has a larger outer diameter that is at least approximately complementary to the axial area of the receiving opening than the first guide section.
  • a method for producing such a high-pressure fuel pump which comprises the following steps: a. arranging the first guide portion in the receiving opening; b. arranging the second guide portion with radial clearance or with an interference fit in the receiving opening; c. Inserting a centering means, in particular an auxiliary mandrel, into the second guide section and the first guide section for radial centering of the second guide section relative to the first guide section; and d. Welding the second guide section to the pump housing.
  • a centering means for example in the form of an auxiliary mandrel, which in terms of its geometry, in particular the outer diameter, can correspond to the pump piston to be assembled later, the second guide section is radially positioned and radially aligned relative to the first guide section, so that the two guide sections or whose guide surfaces are exactly coaxial with one another.
  • An auxiliary mandrel differs from the pump piston in that it has a conical insertion section, through which it can be inserted easily and quickly, without the risk of damaging the areas where the auxiliary mandrel is inserted.
  • the second guide section is welded to the pump housing in the area of a circumferential, radially outer edge.
  • Such a welded connection can be realized easily and reliably.
  • the edge points radially outwards as viewed from the pump housing the welded connection can be produced on it using conventional, inexpensive welding methods.
  • the second guide section is welded to the pump housing by means of laser welding. This is a simple, precise and inexpensive welding process.
  • the second guide section has a preferably peripheral biting edge, which rests against the pump housing and on which the second guide section is welded to the pump housing by means of resistance welding, in particular discharge welding. In this way, the point of welding can also be moved to the inside of the pump housing.
  • a biting edge for example, a peripheral extension, which has a pointed cross section and extends in the axial direction, in the manner of a web comes into consideration. It goes without saying that a peripheral biting edge, which is formed on the pump housing and bears against the second guide section, is completely equivalent to this configuration.
  • biting edge is arranged on an end face of the second guide section facing a high-pressure area. This can be implemented simply and inexpensively when producing the second guide section, for example by machining.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a high-pressure fuel pump with a pump housing with a receiving opening, a first guide section, a high-pressure seal and a second guide section;
  • FIG. 2 shows an enlarged area of FIG. 1
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 of an alternative embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a centering means in the form of an auxiliary mandrel for producing the high-pressure fuel pump of FIGS. 1-3;
  • Figure 5 is a flow chart of a method of making the high pressure fuel pump of Figures 1-3.
  • a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine bears the reference numeral 10 overall. It comprises a pump housing 12, which in the present example has an approximately cylindrical shape overall with a longitudinal axis 14 stepped, blind hole-like receiving opening 16 produced, for example, by a bore, in which a pump piston 18 is received.
  • the pump piston 18 is designed as an elongated cylindrical part seen in the axial direction with a first section 20 and a second section 22.
  • the first section 20 has a larger diameter than the second section 22.
  • the first section 20 faces a pumping chamber 24, whereas the second section 22 faces a drive, not shown.
  • the high-pressure fuel pump 10 also includes an inlet valve 26 which is designed as a check valve, but which can be held in an open position by an electromagnetic actuating device 28 .
  • the high-pressure fuel pump 10 also includes an outlet valve 30 designed as a check valve and a pressure-limiting valve 32.
  • FIG. 1 in the region of an upper end face (no reference number) of the pump housing 12, there is also a diaphragm damper 34 for damping low-pressure pulsations.
  • the high-pressure fuel pump 10 is part of a fuel system, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel for example gasoline or diesel
  • the pump piston 18 is set in a reciprocating motion by a drive, for example a camshaft of the internal combustion engine, as a result of which fuel is sucked into the pumping chamber 24 via the inlet valve 26, where it is compressed to a high pressure and finally over exhaust valve 30 is ejected to a fuel rail. From there, the fuel reaches the associated combustion chambers via injectors.
  • the pump piston 18 is guided relative to the pump housing 12 in the receiving opening 16 by a guide device 36 which has two annular guide sections 38 (first guide section) and 40 (second Guide section) includes. Between the two guide sections 38 and 40 there is also a high-pressure seal 42 which is annular overall.
  • the high-pressure seal 42 comprises a plurality of sealing lips (without reference numerals) pointing towards and bearing against the pump piston 18 and can be made of a PTFE material, for example.
  • the pump piston 18 is guided by the two sections 38 and 40 at two points that are axially spaced apart from one another, namely on the one hand just below the delivery chamber 24 by the first annular guide section 38. This is seen in the direction of the longitudinal axis 14 on one of the delivery chamber 24 (high pressure area) pointing side of the high-pressure seal 42 arranged.
  • the pump piston 18 is guided through the second annular guide section 40 just above the beginning of the receiving opening 16, which is at the bottom in FIG. Viewed in the direction of the longitudinal axis 14 , this guide section is arranged on the side of the high-pressure seal 42 (low-pressure region) facing away from the pumping chamber 24 .
  • a guide play between a radially inner guide surface 44 of the first guide section 38 and the pump piston 18 is in the range of approximately 1-9 ⁇ m.
  • a guide play between a radially inner guide surface 46 of the second guide section 40 and the pump piston 18 is in the range of approximately 1-9 ⁇ m.
  • An annular spring 48 is braced between the high-pressure seal 42 and the first guide section 38 .
  • This can be, for example, a wave spring, plate spring or a helical spring.
  • the spring 48 presses the high-pressure seal 42 against the second guide section 40 , which to this extent forms a holding section for the high-pressure seal 42 .
  • the high-pressure fuel pump 10 also includes a low-pressure seal 50. This is also ring-shaped and is in sealing contact with the second section 22 of the pump piston 18. It is held axially by a seal carrier 52 shown only partially in FIG.
  • the receiving opening 16 has a diameter D1 at the axial level of the second guide section 40, whereas it has a diameter D2 at the axial level of the first guide section 38 and the high-pressure seal 42.
  • the diameter D1 is considerably larger than the diameter D2.
  • the first guide section 38 is pressed into the receiving opening 16, so it has an outer diameter that is slightly larger than the diameter D2.
  • the second guide section 40 is initially inserted into the receiving opening 16 with radial play between a radially outer peripheral surface 54 and an inner surface 56 of the receiving opening 16 or with a transition fit, ie has an outer diameter similar to the diameter D1.
  • a centering means in the form of an auxiliary mandrel 58 is inserted, the geometry (outer diameter) of which corresponds to the pump piston 18 at least in a section 60 (see also FIG. 4).
  • the auxiliary mandrel 58 has a conical insertion section 61.
  • a welded connection 64 is then produced between the second guide section 40 and the pump housing 12 by means of laser welding in the area of a circumferential, radially outer edge 62 of the second guide section 40 .
  • the edge 62 is the edge that is accessible from the outside.
  • Figure 5 shows a flowchart of a method for producing the high-pressure fuel pump 10 described above. It should be noted that Figure 5 only shows those method steps that relate to the integration of the guide device 36 and the high-pressure seal 42 in the receiving opening 16 of the pump housing 12 employ. It goes without saying that further method steps are required before and after the completion of the high-pressure fuel pump 10 .
  • the method begins in a starting block 72.
  • the first guide section 38 of the guide device 36 is arranged in the receiving opening 16, for example pressed into it.
  • the spring 48 is inserted and then in a block 78, the high pressure seal 42 is inserted.
  • the second guide section 40 is inserted into the receiving opening 16 with the radial play already mentioned above or a certain transition fit.
  • the centering means for example the auxiliary mandrel 58, is introduced in a function block 82 and the second guide section 40 is thereby centered relative to the first guide section 38, so that the guide surfaces 44 and 46 are coaxial with one another.
  • the welded connection 64 is produced in a function block 84 .
  • the auxiliary mandrel 58 is removed, namely pulled out. The method ends in block

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Abstract

Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) umfasst ein Pumpengehäuse (12), einen in einer Aufnahmeöffnung (16) des Pumpengehäuses (12) aufgenommenen Pumpenkolben (18), und eine Führungseinrichtung (36), welche mindestens zwei axial voneinander beabstandete und als separate Teile ausgeführte Führungsabschnitte (38, 40) umfasst, die den Pumpenkolben (18) im Gleitsitz führen. Es wird vorgeschlagen, dass die Führungsabschnitte (48, 40) in der Aufnahmeöffnung (16) des Pumpengehäuses (12) angeordnet sind und der zweite Führungsabschnitt (40) in einem radial äußeren Bereich mit dem Pumpengehäuse (12) verschweißt ist, und wobei die Aufnahmeöffnung (16) auf axialer Höhe des zweiten Führungsabschnitts (40) einen größeren Durchmesser aufweist als auf axialer Höhe des ersten Führungsabschnitts (38).

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoff-Hochdruckpumpe sowie Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche.
Vom Markt her sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen für Kraftstoff Systeme von Brennkraftmaschinen bekannt. Diese Kraftstoff-Hochdruckpumpen verdichten den Kraftstoff auf einen hohen Druck und leiten ihn in eine Kraftstoff- Sammelleitung („Rail“) weiter, von wo der Kraftstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Ein Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse geführt, und der Pumpenkolben wird von einer Kolbenfeder zu einem Antrieb hin beaufschlagt. Aus der DE 102013226 088 A1 ist es bekannt, den Pumpenkolben an zwei axial voneinander beabstandeten Stellen gegenüber dem Pumpengehäuse zu lagern und zu führen, unter anderem beispielsweise durch ein ringförmiges Führungselement. Ferner ist es aus der DE 102013226 088 A1 bekannt, zwischen dem Pumpenkolben und dem Gehäuse eine Hochdruckdichtung anzuordnen, die einen Hochdruckbereich gegenüber einem Niederdruckbereich abdichtet.
Offenbarung der Erfindung
Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Dank der Erfindung kann auf einen bisher an einem separaten Dichtungsträger angeordneten Führungsring verzichtet werden. Somit wird der axiale Abstand zwischen den beiden Führungsabschnitten reduziert, wodurch bei der Montage der Pumpenkolben besser eingeführt werden kann. Auch wird das Risiko einer Beschädigung einer Niederdruckdichtung bei der Montage des Pumpenkolbens reduziert, da der Pumpenkolben bei der Montage mit einem geringeren Achsversatz dem Dichtungsträger und somit der Niederdruckdichtung zugeführt wird. Vielmehr ist der Pumpenkolben bei der Montage bereits optimal ausgerichtet, sodass eine Beschädigung einer optional zwischen den beiden Führungsabschnitten angeordneten Hochdruckdichtung, insbesondere von deren Dichtlippen, bei der Montage des Pumpenkolbens verhindert wird.
Auch wird ein Koaxialversatz des Pumpenkolbens reduziert, sodass der Pumpenkolben im Betrieb weniger verkippen kann. Hierdurch werden die Querkräfte, die auf den Pumpenkolben wirken, geringer, was letztlich zu einem verringerten Verschleiß am Pumpenkolben führt. Außerdem werden die Lagerkräfte direkt in das Pumpengehäuse eingeleitet und vom Dichtungsträger ferngehalten. Dies alles wird ermöglicht, ohne dass eine nachträgliche Bearbeitung einer radial inneren Führungsfläche des zweiten Führungsabschnitts notwendig ist. Dabei werden bei der Montage axiale und radiale Kräfte auf den zweiten Führungsabschnitt auf ein Minimum reduziert, wodurch eine Beeinflussung einer radial inneren Führungsfläche minimiert wird.
Erreicht wird dies konkret durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse, welches beispielsweise als insgesamt in Wesentlichen zylindrisches Teil ausgeführt sein kann. In dem Pumpengehäuse ist eine beispielsweise als stufenförmiges Sackloch ausgebildete Aufnahmeöffnung vorhanden, in der ein zylindrischer Pumpenkolben aufgenommen ist. Ein im Pumpengehäuse angeordnetes Ende des Pumpenkolbens begrenzt einen Förderraum, ein entgegengesetztes Ende kann von einem Antrieb in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe umfasst ferner eine Führungseinrichtung, durch die der Pumpenkolben geführt wird. Hierzu sind zwei axial voneinander beabstandete und als separate Teile ausgeführte und in der Aufnahmeöffnung des Pumpengehäuses angeordnete Führungsabschnitte vorgesehen, die den Pumpenkolben im Gleitsitz führen. Beispielsweise sind die Führungsabschnitte jeweils als Führungsring ausgebildet mit einer radial inneren kreisförmigen Führungsfläche und einer ebenfalls kreisförmigen radial äußeren Umfangsfläche.
Erfindungsgemäß ist der zweite Führungsabschnitt in einem radial äußeren Bereich mit dem Pumpengehäuse verschweißt. Die Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse weist auf axialer Höhe des zweiten Führungsabschnitts einen größeren Durchmesser auf als auf axialer Höhe des ersten Führungsabschnitts. Entsprechend weist der zweite Führungsabschnitt einen größeren und zu dem axialen Bereich der Aufnahmeöffnung wenigstens in etwa komplementären Außendurchmesser auf als der erste Führungsabschnitt. Hierdurch werden Schweißeinflüsse auf die radiale innere Führungsfläche des zweiten Führungsabschnitts ausgeschlossen oder zumindest deutlich verringert, indem ein vergleichsweise großer Abstand zwischen dem Ort der Verschweißung und der Führungsfläche geschaffen wird. Die Verschweißung kann dabei linienhaft erfolgen, grundsätzlich denkbar ist aber auch eine Punktschweißung bzw. eine vorzugsweise in Umfangsrichtung des zweiten Führungsabschnitts gesehen gleichmäßig verteilte Mehrzahl von Punktschweißungen.
Erreicht wird dies ferner konkret durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Kraftstoff-Hochdruckpumpe, welches folgende Schritte umfasst: a. Anordnen des ersten Führungsabschnitts in der Aufnahmeöffnung; b. Anordnen des zweiten Führungsabschnitts mit radialem Spiel oder mit einer Übergangspassung in der Aufnahmeöffnung; c. Einführen eines Zentriermittels, insbesondere eines Hilfsdorns, in den zweiten Führungsabschnitt und den ersten Führungsabschnitt zur radialen Zentrierung des zweiten Führungsabschnitts relativ zum ersten Führungsabschnitt; und d. Verschweißen des zweiten Führungsabschnitts mit dem Pumpengehäuse.
Durch die Verwendung eines Zentriermittels, beispielsweise in Form eines Hilfsdorns, der im Hinblick auf seine Geometrie, insbesondere den Außendurchmesser, dem später zu montierenden Pumpenkolben entsprechen kann, wird der zweite Führungsabschnitt radial positioniert und relativ zum ersten Führungsabschnitt radial ausgerichtet, sodass die beiden Führungsabschnitte bzw. deren Führungsflächen zueinander exakt koaxial sind. Ein Hilfsdorn zeichnet sich anders als der Pumpenkolben durch einen konischen Einführabschnitt aus, durch den er einfach und schnell eingeführt werden kann, ohne dass das Risiko besteht, dass die Bereiche, in die der Hilfsdorn eingeführt wird, dabei beschädigt werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zweite Führungsabschnitt mit dem Pumpengehäuse im Bereich einer umlaufenden radial äußeren Kante verschweißt ist. Eine solche Schweißverbindung kann einfach und zuverlässig realisiert werden. Insbesondere dann, wenn die Kante vom Pumpengehäuse aus gesehen nach radial außen weist, kann an ihr mit üblichen preiswerten Schweißverfahren die Schweißverbindung hergestellt werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zweite Führungsabschnitt mit dem Pumpengehäuse mittels Laserschweißen verschweißt ist. Dies ist ein einfaches, präzises und preiswertes Schweißverfahren.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zweite Führungsabschnitt eine vorzugsweise umlaufende Beißkante aufweist, die am Pumpengehäuse anliegt und an der der zweite Führungsabschnitt mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Entladungsschweißen mit dem Pumpengehäuse verschweißt ist. Auf diese Weise kann die Stelle der Verschweißung auch in das Innere des Pumpengehäuses verlegt werden. Als Beißkante kommt beispielsweise ein umlaufender und im Querschnitt spitz zu laufender und sich in axialer Richtung erstreckender Fortsatz in der Art eines Stegs in Frage. Es versteht sich, dass vollkommen äquivalent zu dieser Ausgestaltung eine umlaufende Beißkante ist, die am Pumpengehäuse ausgebildet ist und am zweiten Führungsabschnitt anliegt.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Beißkante auf einer einem Hochdruckbereich zugewandten Stirnfläche des zweiten Führungsabschnitts angeordnet ist. Dies kann beim Herstellen des zweiten Führungsabschnitts einfach und preiswert beispielsweise durch spanende Bearbeitung realisiert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse mit einer Aufnahmeöffnung, einem ersten Führungsabschnitt, einer Hochdruckdichtung und einem zweiten Führungsabschnitt;
Figur 2 einen vergrößerten Bereich von Figur 1 ;
Figur 3 eine Darstellung ähnlich zu Figur 2 einer alternativen Ausführungsform;
Figur 4 eine schematische Seitenansicht auf ein Zentriermittel in Form eines Hilfsdorns zur Herstellung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe der Figuren 1-3; und
Figur 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der Kraftstoff- Hochdruckpumpe der Figuren 1-3.
Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche auch in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen.
In den Figuren trägt eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Pumpengehäuse 12, welches vorliegend beispielhaft insgesamt in etwa zylindrische Gestalt aufweist mit einer Längsachse 14. In dem Pumpengehäuse 12 ist vorliegend beispielhaft koaxial zur Längsachse 14 eine stufenförmige sacklochartige und beispielsweise durch eine Bohrung hergestellte Aufnahmeöffnung 16 vorhanden, in der ein Pumpenkolben 18 aufgenommen ist.
Der Pumpenkolben 18 ist als längliches zylindrisches Teil ausgebildet mit in axialer Richtung gesehen einem ersten Abschnitt 20 und einem zweiten Abschnitt 22. Der erste Abschnitt 20 hat einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt 22. Der erste Abschnitt 20 ist einem Förderraum 24 zugewandt, wohingegen der zweite Abschnitt 22 einem nicht dargestellten Antrieb zugewandt ist. Zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 gehört auch ein Einlassventil 26, welches als Rückschlagventil ausgebildet ist, welches jedoch von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 28 zwangsweise in einer geöffneten Stellung gehalten werden kann. Ferner gehören zu der Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 30 sowie ein Druckbegrenzungsventil 32. In Figur 1 ist im Bereich einer oberen Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) des Pumpengehäuses 12 ferner ein Membrandämpfer 34 zum Dämpfen von Niederdruckpulsationen vorhanden.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 ist Teil eines nicht weiter dargestellten Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine. Zum Einlassventil 26 gelangt der Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, von einer meist elektrisch angetriebenen Vorförderpumpe. Der Pumpenkolben 18 wird an seinem in Figur 1 unteren Ende von einem Antrieb, beispielsweise einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine, in eine Hin- und Herbewegung versetzt, wodurch Kraftstoff über das Einlassventil 26 in den Förderraum 24 angesaugt, dort auf einen hohen Druck verdichtet und schließlich über das Auslassventil 30 zu einer Kraftstoff- Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen wird. Von dort gelangt der Kraftstoff über Injektoren in zugeordnete Brennräume.
Der Pumpenkolben 18 wird relativ zum Pumpengehäuse 12 in der Aufnahmeöffnung 16 durch eine Führungseinrichtung 36 geführt, die zwei axial (also in Richtung der Längsachse 14 des Pumpengehäuses 12 und des Pumpenkolbens 18 gesehen) voneinander beabstandete ringförmige Führungsabschnitte 38 (erster Führungsabschnitt) und 40 (zweiter Führungsabschnitt) umfasst. Zwischen den beiden Führungsabschnitten 38 und 40 ist eine ebenfalls insgesamt ringförmige Hochdruckdichtung 42 vorhanden. Die Hochdruckdichtung 42 umfasst mehrere zum Pumpenkolben 18 hin weisende und an diesem anliegende Dichtlippen (ohne Bezugszeichen) und kann beispielsweise aus einem PTFE-Material hergestellt sein.
Durch die beiden Abschnitte 38 und 40 wird der Pumpenkolben 18 an zwei voneinander axial beabstandeten Stellen geführt, nämlich einerseits knapp unterhalb vom Förderraum 24 durch den ersten ringförmigen Führungsabschnitt 38. Dieser ist in Richtung der Längsachse 14 gesehen auf einer zu dem Förderraum 24 (Hochdruckbereich) hin weisenden Seite der Hochdruckdichtung 42 angeordnet. Andererseits ist der Pumpenkolben 18 knapp oberhalb vom in Figur 1 unteren Beginn der Aufnahmeöffnung 16 durch den zweiten ringförmigen Führungsabschnitt 40 geführt. Dieser Führungsabschnitt ist in Richtung der Längsachse 14 gesehen auf der von dem Förderraum 24 abgewandten Seite der Hochdruckdichtung 42 (Niederdruckbereich) angeordnet. Ein Führungsspiel zwischen einer radial inneren Führungsfläche 44 des ersten Führungsabschnitts 38 und dem Pumpenkolben 18 liegt im Bereich von ungefähr 1-9 pm. Auch ein Führungsspiel zwischen einer radial inneren Führungsfläche 46 des zweiten Führungsabschnitts 40 und dem Pumpenkolben 18 liegt im Bereich von ungefähr 1-9 pm.
Zwischen der Hochdruckdichtung 42 und dem ersten Führungsabschnitt 38 ist eine ringförmige Feder 48 verspannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Wellenfeder, Tellerfeder oder eine Schraubenfeder handeln. Durch die Feder 48 wird die Hochdruckdichtung 42 gegen den zweiten Führungsabschnitt 40 beaufschlagt, der insoweit einen Halteabschnitt für die Hochdruckdichtung 42 bildet.
Zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 gehört ferner eine Niederdruckdichtung 50. Diese ist ebenfalls ringförmig und liegt dichtend am zweiten Abschnitt 22 des Pumpenkolbens 18 an. Sie wird von einem in Figur 1 nur teilweise dargestellten Dichtungsträger 52 axial gehalten.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, weist die Aufnahmeöffnung 16 auf axialer Höhe des zweiten Führungsabschnitts 40 einen Durchmesser D1 auf, wohingegen sie auf axialer Höhe des ersten Führungsabschnitts 38 und der Hochdruckdichtung 42 einen Durchmesser D2 aufweist. Der Durchmesser D1 ist erheblich größer als der Durchmesser D2. Der erste Führungsabschnitt 38 ist in die Aufnahmeöffnung 16 eingepresst, er weist also einen Außendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Durchmesser D2. Der zweite Führungsabschnitt 40 ist dagegen zunächst mit radialem Spiel zwischen einer radial äußeren Umfangsfläche 54 und einer Innenfläche 56 der Aufnahmeöffnung 16 oder mit einer Übergangspassung in die Aufnahmeöffnung 16 eingesetzt, weist also einen Außendurchmesser ähnlich dem Durchmesser D1 auf. llm dennoch eine radiale Zentrierung der ersten Führungsfläche 44 und der zweiten Führungsfläche 46 zueinander zu erreichen, sodass diese möglichst koaxial sind, wird nach dem Einsetzen des zweiten Führungsabschnitts 40 in die Aufnahmeöffnung 16 ein Zentriermittel in Form eines Hilfsdorns 58 eingeführt, dessen Geometrie (Außendurchmesser) zumindest in einem Abschnitt 60 (siehe auch Figur 4) dem Pumpenkolben 18 entspricht. Hierzu verfügt der Hilfsdorn 58 über einen konischen Einführabschnitt 61.
Mit dem eingeführten Hilfsdorn 58 wird dann mittels Laserschweißen im Bereich einer umlaufenden radial äußeren Kante 62 des zweiten Führungsabschnitts 40 eine Schweißverbindung 64 zwischen dem zweiten Führungsabschnitt 40 und dem Pumpengehäuse 12 hergestellt. Die Kante 62 ist dabei jene Kante, die von außen zugänglich ist. Nach der Herstellung der Schweißverbindung 64 ist der zweite Führungsabschnitt 40 relativ zum Pumpengehäuse 12 festgelegt, sodass nun der Hilfsdorn 58 wieder entfernt werden kann. Danach kann der Pumpenkolben 18 anstelle des Hilfsdorns 58 eingesetzt werden.
Bei der in Figur 3 dargestellten alternativen Ausführungsform weist der zweite Führungsabschnitt 40 auf einer dem Förderraum 24 zugewandten Stirnfläche 66 in deren radial äußerem Bereich, also benachbart zur Umfangsfläche 54, eine umlaufende und axial in der Art eines Stegs abragende spitz zulaufende Beißkante 68 auf, die an einem Absatz 70 der Aufnahmeöffnung 16 anliegt. An der Beißkante 68 wird ein linienhafter Kontakt zwischen dem ersten Führungsabschnitt und dem Pumpengehäuse 12 hergestellt, so dass dort mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Entladungsschweißen die Schweißverbindung 64 hergestellt werden kann.
Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der oben beschriebenen Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10. Dabei sei darauf hingewiesen, dass in Figur 5 nur jene Verfahrensschritte dargestellt sind, die sich mit der Integration der Führungseinrichtung 36 und der Hochdruckdichtung 42 in die Aufnahmeöffnung 16 des Pumpengehäuses 12 beschäftigen. Es versteht sich, dass zur Fertigstellung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 zuvor und danach noch weitere Verfahrensschritte erforderlich sind. Das Verfahren beginnt in einem Startblock 72. In einem nachfolgenden Block 74 wird der erste Führungsabschnitt 38 der Führungseinrichtung 36 in der Aufnahmeöffnung 16 angeordnet, beispielsweise in diese eingepresst. Danach wird in einem Block 76 in die Feder 48 eingesetzt, und anschließend wird in einem Block 78 die Hochdruckdichtung 42 eingesetzt. In einem nachfolgenden Block 80 wird der zweite Führungsabschnitt 40 in die Aufnahmeöffnung 16 mit dem bereits oben erwähnten radialen Spiel bzw. einer gewissen Übergangspassung eingesetzt.
In einem Funktionsblock 82 wird das Zentriermittel, beispielsweise der Hilfsdorn 58 eingeführt und hierdurch der zweite Führungsabschnitt 40 relativ zum ersten Führungsabschnitt 38 zentriert, sodass die Führungsflächen 44 und 46 koaxial zueinander sind. Nach der erfolgten Zentrierung wird in einem Funktionsblock 84 die Schweißverbindung 64 hergestellt. Danach wird in einem Funktionsblock 86 der Hilfsdorn 58 entfernt, nämlich herausgezogen. Das Verfahren endet im Block

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12), einem in einer Aufnahmeöffnung (16) des Pumpengehäuses (12) aufgenommenen Pumpenkolben (18), und einer Führungseinrichtung (36), welche mindestens zwei axial voneinander beabstandete und als separate Teile ausgeführte Führungsabschnitte (38, 40) umfasst, die den Pumpenkolben (18) im Gleitsitz führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsabschnitte (38, 40) in der Aufnahmeöffnung (16) des Pumpengehäuses (12) angeordnet sind und der zweite Führungsabschnitt (40) in einem radial äußeren Bereich mit dem Pumpengehäuse (12) verschweißt ist, und wobei die Aufnahmeöffnung (16) auf axialer Höhe des zweiten Führungsabschnitts (40) einen größeren Durchmesser (D1) aufweist als auf axialer Höhe des ersten Führungsabschnitts (38).
2. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Führungsabschnitt (40) mit dem Pumpengehäuse (12) im Bereich einer umlaufenden radial äußeren Kante (62) mittels einer Schweißverbindung (64) verschweißt ist.
3. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Führungsabschnitt (40) mit dem Pumpengehäuse (12) mittels Laserschweißen mittels einer Schweißverbindung (64) verschweißt ist.
4. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Führungsabschnitt (40) eine vorzugsweise umlaufende Beißkante (68) aufweist, die am Pumpengehäuse (12) anliegt und an der der zweite Führungsabschnitt (40) mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Entladungsschweißen mit dem Pumpengehäuse (12) mittels einer Schweißverbindung (64) verschweißt ist. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Absatz (70) der Aufnahmeöffnung (16) eine vorzugsweise umlaufende Beißkante (68) aufweist, die an einer Stirnfläche (66) des zweiten Führungsabschnitts 40 anliegt und mit der der zweite Führungsabschnitt (40) mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Entladungsschweißen, mit dem Pumpengehäuse (12) mittels einer Schweißverbindung (64) verschweißt ist. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beißkante (68) auf einer einem Förderraum (24) zugewandten Stirnfläche (66) des zweiten Führungsabschnitts (40) angeordnet ist. Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: a. Anordnen des ersten Führungsabschnitts (38) in der Aufnahmeöffnung (16); b. Anordnen des zweiten Führungsabschnitts (40) mit radialem Spiel oder einer Übergangspassung in der Aufnahmeöffnung (16); c. Einführen eines Zentriermittels, insbesondere eines Hilfsdorns (58), in den zweiten Führungsabschnitt (40) und den ersten Führungsabschnitt (38) zur radialen Zentrierung des zweiten Führungsabschnitts (40); und d. Verschweißen des zweiten Führungsabschnitts (40) mit dem Pumpengehäuse (12).
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