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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vom Markt her bekannt sind Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen, die u.a. eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe aufweisen, mittels welcher eine jeweils benötigte Kraftstoffmenge in einen Kraftstoffspeicher bzw. Kraftstoffverteiler unter einem jeweils gewünschten Druck gefördert werden kann. Beispielsweise sind solche Kraftstoff-Hochdruckpumpen als Kolbenpumpen ausgeführt. Hierbei wird durch einen radial auf einer Nocken- oder Ausgleichswelle sitzenden Kolben eine Rotationsbewegung in eine Hubbewegung gewandelt. Durch den Hub des Kolbens kann der Kraftstoff in einem Arbeitsraum der Kolbenpumpe komprimiert und auf eine Hochdruckseite der Kolbenpumpe bzw. des Kraftstoffsystems gefördert werden. Häufig sind wesentliche Elemente solcher Kolbenpumpen in massiver Ausführung unter Verwendung von spanenden und/oder schmiedenden Prozessen hergestellt, wobei ein entsprechend großer Materialeinsatz erforderlich ist und die Kolbenpumpe insgesamt ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kolbenpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein Gewicht einer als Kolbenpumpe ausgeführten Kraftstoff-Hochdruckpumpe reduziert sowie Materialkosten und Herstellkosten gesenkt werden können. Insbesondere kann eine Materialmenge in solchen Bereichen der Kolbenpumpe reduziert werden, welche für die Funktion der Kolbenpumpe wenig von Bedeutung und für die Festigkeit wenig kritisch sind. Massiv ausgeführte Elemente der Kolbenpumpe, beispielsweise ein innerer Gehäusekern, werden vorzugsweise (nur) in einem Hochdruckbereich der Kolbenpumpe verwendet. Entsprechend können in einem Niederdruckbereich der Kolbenpumpe vergleichsweise dünnwandige Elemente verwendet werden. Zugleich können sich dadurch funktionale Vorteile im Betrieb der Kolbenpumpe ergeben. Ebenso kann die Anzahl von Elementen der Kolbenpumpe reduziert werden, wobei ein Befestigungsflansch und ein Deckel der Kolbenpumpe in einen äußeren Gehäusemantel integriert werden. Dies kann vorzugsweise einstückig erfolgen.
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Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe vergleichsweise große Raumabschnitte auf, welche im Betrieb mit Kraftstoff gefüllt sind. Dadurch wird es ermöglicht, dass Elemente bzw. Fluidbereiche innerhalb der Kolbenpumpe miteinander besser hydraulisch verbunden sein können. Beispielsweise betrifft dies einen so genannten "Dämpferraum" und einen "Stufenraum" der Kolbenpumpe sowie eine hydraulische Verbindung zu einem Mengensteuerventil. Dabei können sich geringere Saugverluste der Kolbenpumpe sowie eine bessere Befüllung eines Arbeitsraums der Kolbenpumpe ergeben. Dadurch kann eine Dampfbildung innerhalb der Kolbenpumpe vermindert werden, wodurch sich eine geringere Gefahr von Kolbenfressern ergeben kann. Gegebenenfalls kann ein Vordruck der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe abgesenkt werden. Weiterhin umschließt die Kolbenpumpe bzw. der äußere Gehäusemantel ein vergleichsweise großes Kraftstoffvolumen, wodurch hydraulische Pulsationen in dem Niederdruckbereich der Kolbenpumpe besser gedämpft werden können.
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Weiterhin wird im Betrieb eine im Wesentlichen gleichmäßige und schnelle Erwärmung eines Kolbens und einer Zylinderbuchse der Kolbenpumpe ermöglicht, weil die Zylinderbuchse vergleichsweise wenige bzw. kleinflächige Verbindungsabschnitte zu übrigen Elementen der Kolbenpumpe aufweist. Dadurch wird ebenfalls eine verminderte Neigung zu Kolbenfressern erreicht. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit einem geringeren Aufwand an spanender Bearbeitung hergestellt werden. Elemente der Kolbenpumpe – insbesondere in dem Niederdruckbereich – können als vergleichsweise einfach hergestellte Drehteile oder als Blech-Tiefziehteile ausgeführt werden. Dies ist erfindungsgemäß ebenfalls für einen so genannten "Kundenanschluss" möglich, mittels dessen die Kolbenpumpe beispielsweise in eine Anbaustruktur einer Brennkraftmaschine montiert werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem inneren Gehäusekern, an dem eine Zylinderbuchse befestigt ist (was einschließt, dass der innere Gehäusekern die Zylinderbuchse bildet), und mit einem äußeren Gehäusemantel, welcher mindestens abschnittsweise den inneren Gehäusekern von radial außen umhüllt. Erfindungsgemäß bildet mindestens ein radial abragender Randabschnitt des äußeren Gehäusemantels mindestens einen Teil eines Befestigungsflansches, mit dem die Kolbenpumpe an einer Anbaustruktur befestigt werden kann. Auf diese Weise sind der äußere Gehäusemantel sowie mindestens ein Teil des Befestigungsflansches als gemeinsames Teil ausgeführt. Dadurch können die Anzahl der Elemente der Kolbenpumpe gesenkt, die Herstellung vereinfacht und Kosten vermindert werden. Weiterhin kann eine Rohmaterialmenge reduziert werden. Beispielsweise kann der innere Gehäusekern aus einem Rohling hergestellt werden, welcher nur etwa ein Viertel der Materialmenge eines vergleichbaren herkömmlichen Elements erfordert.
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In einer Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist vorgesehen, dass der radial abragende Randabschnitt ein separates Teil und mit einem Mantelabschnitt des Gehäusemantels verpresst und/oder verschweißt ist. Dadurch wird es ermöglicht, den radial abragenden Randabschnitt, hier also den Befestigungsflansch, und den äußeren Gehäusemantel aus verschiedenen Werkstoffen und/oder mit verschiedenen Materialstärken auszuführen, so dass beide Elemente jeweils für sich optimiert sein können. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Steifigkeit des Befestigungsflansches zu erhöhen, wodurch die Funktion der Kolbenpumpe verbessert wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Gehäusemantel einen Halterungsabschnitt aufweist, der radial innen eine Kolbendichtung und/oder radial außen eine O-Ringdichtung und/oder axial außen eine Kolbenfeder haltert. Dadurch kann der äußere Gehäusemantel auf einfache Weise für eine Befestigung weiterer Elemente der Kolbenpumpe verwendet werden, so dass entsprechende separate Halterungen entfallen können. Die den Kolben radial außen umschließende Kolbendichtung kann einen Arbeitsraum der Kolbenpumpe nach außen abdichten. Die O-Ringdichtung ermöglicht es, die Kolbenpumpe insgesamt gegen die Anbaustruktur bzw. eine Öffnung der Anbaustruktur, in die die Kolbenpumpe eingesetzt ist, nach außen abzudichten. Die Kolbenfeder wirkt einer Kraft einer an einem stirnseitigen Abschnitt des Kolbens angreifenden Nocke entgegen. Dadurch wird die erfindungsgemäße Kolbenpumpe insgesamt vereinfacht und verbilligt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Halterungsabschnitt ein separates Teil und an einen Mantelabschnitt des Gehäusemantels axial oder radial angeschweißt und/oder mit diesem axial oder radial verpresst ist. Beispielsweise wird es dadurch ermöglicht, den Halterungsabschnitt mit einer anderen Materialstärke auszuführen. Dadurch ist der Halterungsabschnitt spezifisch an seine jeweilige Funktion angepasst, wodurch die Kolbenpumpe insgesamt verbessert und Gewicht sowie Material und schlussendlich Kosten gespart werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist der äußere Gehäusemantel mindestens bereichsweise mittels plastischer Verformung, insbesondere mittels Tiefziehen hergestellt. Dadurch kann der Gehäusemantel besonders einfach und zugleich kostengünstig hergestellt werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in mindestens einem Raumabschnitt zwischen dem äußeren Gehäusemantel einerseits und dem inneren Gehäusekern andererseits mindestens eine mit einem Niederdruckanschluss verbundene Fluidkammer ausgebildet ist. Dadurch kann das innerhalb der Kolbenpumpe vorhandene Kraftstoffvolumen vergrößert werden, wodurch sich eine verbesserte Pulsationsdämpfung in einem Niederdruckbereich der Kolbenpumpe bzw. des Kraftstoffsystems ergeben kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist der innere Gehäusekern wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen zylinderförmig oder als Flachstab ausgeführt, wobei eine Achse des Zylinders oder Flachstabs senkrecht zu einer Längsachse der Kolbenpumpe angeordnet ist. Beispielsweise ist der innere Gehäusekern im Wesentlichen als massives Bauteil ausgeführt, welches mittels spanender Nachbearbeitung in eine jeweils gewünschte Form gebracht wird. Vorzugsweise sind an den Stirnseiten des Zylinders oder Flachstabs ein Einlassventil und ein Auslassventil der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe angeordnet. Weiterhin kann eine Zylinderbuchse der Kolbenpumpe in dem besagten Zylinder oder Flachstab zumindest teilweise angeordnet sein. Dabei ist die Zylinderbuchse beispielsweise senkrecht zu der Achse des Zylinders oder Flachstabs angeordnet. Durch die – vorzugsweise – massive Ausführung des Zylinders oder Flachstabs ist dieser besonders gut für hohe Kraftstoffdrücke geeignet. Die zylindrische Form an sich kann Vorteile für die Montage des Einlassventils und des Auslassventils aufweisen.
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In einer dazu alternativen Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist der innere Gehäusekern im Wesentlichen als zylindrische Scheibe ausgeführt, wobei eine Achse der zylindrischen Scheibe parallel oder sogar koaxial zu einer Längsachse der Kolbenpumpe angeordnet ist. Insbesondere wird dadurch ermöglicht, dass hydraulische Anschlüsse der Kolbenpumpe in einem zu einer Längsachse der Kolbenpumpe definierten Winkel angeordnet sein können. Dabei kann der Winkel konstruktiv vergleichsweise beliebig gewählt werden. Der derart ausgebildete innere Gehäusekern kann besonders einfach und dauerhaft an radial inneren Abschnitten des äußeren Gehäusemantels angeordnet bzw. mit diesen verbunden sein. Dadurch kann die Robustheit der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe verbessert werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der innere Gehäusekern mittels spanender Bearbeitung ausgeführt ist. Der innere Gehäusekern stellt sozusagen ein zentrales Element der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dar. Mittels der spanenden Bearbeitung kann der innere Gehäusekern daher spezifisch ausgebildet sein, wodurch die Verbindung zu übrigen Elementen der Kolbenpumpe verbessert werden kann.
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Die Herstellung der Kolbenpumpe kann verbilligt werden, wenn der innere Gehäusekern mit einem Verfahren des Metall-Pulverspritzgießens (engl. MIM, "metal injection molding") oder mittels Feinguss ausgeführt ist. Dadurch kann die Anzahl der Arbeitsschritte zur Herstellung des inneren Gehäusekerns gesenkt werden, wodurch sich Kostenvorteile ergeben können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Kolbenpumpe ist ein Mantelabschnitt des äußeren Gehäusemantels in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse der Kolbenpumpe im Wesentlichen als radialsymmetrisches Vieleck ausgeführt. Dadurch weist der äußere Gehäusemantel abschnittsweise plane Flächen aus, an welchen hydraulische Anschlüsse der Kolbenpumpe besonders gut angeordnet sein können. Beispielsweise ist das Vieleck ein Sechseck.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein vereinfachtes Schema für ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine;
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2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Kolbenpumpe für das Kraftstoffsystem von 1;
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3 einen teilweisen Schnitt längs der Linie III-III von 2;
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4 eine Darstellung ähnlich zu 2 einer zweiten Ausführungsform der Kolbenpumpe;
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5 einen teilweisen Schnitt längs der Linie V-V von 4;
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6 eine Darstellung ähnlich zu 2 einer dritten Ausführungsform der Kolbenpumpe;
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7 einen teilweisen Schnitt längs der Linie VII-VII der Darstellung von 6, wobei ein Mengensteuerventil und ein Auslassstutzen allerdings in einem Winkel von 120° angeordnet sind;
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8 eine Seitenansicht eines äußeren Gehäusemantels der Kolbenpumpen der 2 bis 6 mit einem im Wesentlichen rund ausgeführten Mantelquerschnitt;
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9 einen Schnitt längs einer Linie IX-IX von 8;
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10 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des äußeren Gehäusemantels mit einem im Wesentlichen sechseckig ausgeführten Mantelquerschnitt;
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11 einen Schnitt längs einer Linie XI-XI von 10;
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12 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des äußeren Gehäusemantels mit einem als Pratz ausgeführten Befestigungsflansch;
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13 einen teilweisen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Kolbenpumpe; und
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14 eine Darstellung ähnlich zu 2 einer fünften Ausführungsform der Kolbenpumpe.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer stark vereinfachten Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird Kraftstoff über eine Saugleitung 14 mittels einer Vorförderpumpe 16 über eine Niederdruckleitung 18 und über ein von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 20 ("Elektromagnet") betätigbares Mengensteuerventil 22 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe – nachfolgend als Kolbenpumpe 24 bezeichnet – zugeführt. Stromabwärts ist die Kolbenpumpe 24 über eine Hochdruckleitung 26 an einen Hochdruckspeicher 28 ("Common Rail") angeschlossen.
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Weiterhin sind eine Zylinderbuchse 32, ein in der Zylinderbuchse 32 angeordneter Kolben 30 und ein von der Zylinderbuchse 32 umschlossener Arbeitsraum 25, sowie eine an einem axialen Endabschnitt 38 des Kolbens 30 angreifende Nockenscheibe 40 in der 1 schematisch dargestellt. Sonstige Elemente, wie beispielsweise Ventile der Kolbenpumpe 24, sind in der 1 nicht gezeichnet. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 20 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 42 angesteuert.
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Es versteht sich, dass das Mengensteuerventil 22 auch als Baueinheit mit der Kolbenpumpe 24 ausgebildet sein kann, wie in den nachfolgenden 2 bis 5 noch gezeigt werden wird. Beispielsweise kann das Mengensteuerventil 22 ein zwangsweise öffenbares Einlassventil der Kolbenpumpe 24 sein.
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Beim Betrieb des Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Das Mengensteuerventil 22 kann in Abhängigkeit von einem jeweiligen Bedarf an Kraftstoff geschlossen und geöffnet werden. Hierdurch wird die in den Hochdruckspeicher 28 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst. Der Kraftstoff ist beispielsweise Benzin oder Dieselkraftstoff.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform der Kolbenpumpe 24 für das Kraftstoffsystem 10 von 1 im Längsschnitt. Die Kolbenpumpe 24 ist zumindest teilweise rotationssymmetrisch um eine in der Zeichnung vertikale Längsachse 44 angeordnet. Die Kolbenpumpe 24 weist in einem mittleren Bereich der Zeichnung einen inneren massiven Gehäusekern 46 auf, welcher im Wesentlichen zylinderförmig um eine zu der Längsachse 44 senkrecht angeordnete Längsachse 48 ausgeführt ist.
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Weiterhin weist die Kolbenpumpe 24 einen im Wesentlichen topfförmig ausgeführten dünnwandigen äußeren Gehäusemantel 50 auf, welcher unter anderem den inneren Gehäusekern 46 von radial außen umhüllt. Der innere Gehäusekern 46 der Kolbenpumpe 24 gemäß 2 ist aus einem massiven Material mittels spanender Bearbeitung hergestellt und mit einem radial inneren Abschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 hydraulisch dicht verbunden. Somit bilden der innere Gehäusekern 46 und der äußere Gehäusemantel 50 zusammen ein Gehäuse (ohne Bezugszeichen), an welchem weitere Elemente und/oder Gehäuseteile der Kolbenpumpe 24 angeordnet sind, wie weiter unten noch erläutert werden wird. Vorzugsweise sind der innere Gehäusekern 46 und der äußere Gehäusemantel 50 miteinander verpresst und/oder verschweißt.
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Ein in der Zeichnung unterer Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 ist radial leicht nach außen abragend wellenförmig gebogen. Wie in der 3 noch gezeigt werden wird, ist der radial abragende Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 an zwei diametral entgegengesetzten Stellen zugleich ein Teil eines Befestigungsflansches 74, mit dem die Kolbenpumpe 24 an einer Anbaustruktur (nicht dargestellt) befestigt werden kann. Die Anbaustruktur ist beispielsweise ein Zylinderkopf der Brennkraftmaschine.
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In der Zeichnung oben ist an dem äußeren Gehäusemantel 50 ein Zulaufstutzen 54 angeordnet und fluiddicht mit dem äußeren Gehäusemantel 50 verbunden. Der Zulaufstutzen 54 ist rotationssymmetrisch zu der Längsachse 44 der Kolbenpumpe 24 ausgeführt bzw. angeordnet. In einem in der Zeichnung oberen Abschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 umschließt dieser einen Druckdämpfer 56, vorliegend einen Membrandruckdämpfer.
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Der innere Gehäusekerns 46 weist koaxial zur Längsachse 48 jeweils eine erste Stufenbohrung (ohne Bezugszeichen) bzw. eine zweite Stufenbohrung (ohne Bezugszeichen) auf, die beide in eine zur Längsachse 44 koaxiale Sackbohrung (ohne Bezugszeichen) münden, in die die Zylinderbuchse 32 eingepresst ist. In der ersten Bohrung (in der Zeichnung links) im inneren Gehäusekern 46 ist ein Abschnitt eines Auslassstutzens 60 angeordnet, in den ein Auslassventil integriert ist. In der zweiten Bohrung (in der Zeichnung rechts) ist ein Abschnitt des Mengensteuerventils 22 angeordnet. Der Auslassstutzen 60 ist mit der Hochdruckleitung 26 (siehe 1) hydraulisch verbunden. Vorzugsweise sind das Mengensteuerventil 22 und der Auslassstutzen 60 an dem inneren Gehäusekern 46 bzw. in den beschriebenen Bohrungen eingepresst und daran verschweißt. In einem in der Zeichnung oberen Abschnitt weist die Zylinderbuchse 32 radiale Öffnungen 32a bzw. 32b auf, welche den in der Zylinderbuchse 32 gebildeten Arbeitsraum 25 hydraulisch mit dem Auslassstutzen 60 bzw. mit einem Auslass des Mengensteuerventils 22 verbinden.
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Ein im Bereich des Druckdämpfers 56 vorhandener Raumabschnitt zwischen dem äußeren Gehäusemantel 50 einerseits und dem inneren Gehäusekern 46 andererseits bildet einen so genannten Dämpferraum 62 ("Fluidkammer"), welcher mit einem an die Niederdruckleitung 18 anschließbaren Niederdruckanschluss 58 hydraulisch verbunden ist. Ein in der Zeichnung unterhalb des inneren Gehäusekerns 46 vorhandener Raumabschnitt bildet einen so genannten Stufenraum 63. Der innere Gehäusekern 46 weist in einem dem Mengensteuerventil 22 zugewandten axialen Endabschnitt radiale Bohrungen 57a und 57b auf, welche einen Einlass des Mengensteuerventils 22 mit dem Dämpferraum 62 sowie mit dem Stufenraum 63 hydraulisch verbinden.
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An einem in der Zeichnung von 2 unteren Endabschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 ist ein mehrteiliger Halterungsabschnitt 65 angeordnet. Der mehrteilige Halterungsabschnitt 65 umfasst vorliegend einen als Dichtungsträger 64 ausgebildeten ersten Halterungsabschnitt, einen als Dichtungshalter 66 ausgeführten zweiten Halterungsabschnitt, sowie einen inneren Halterungsabschnitt 68. Der Dichtungsträger 64, der Dichtungshalter 66 und der innere Halterungsabschnitt 68 sind jeweils ebenfalls in Bezug auf die Längsachse 44 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Der mehrteilige Halterungsabschnitt 65 ist Teil eines "Kundenanschlusses", mittels welchem die Kolbenpumpe 24 in der oben bereits erwähnten Anbaustruktur aufgenommen werden kann.
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Vorliegend sind der Dichtungsträger 64, der Dichtungshalter 66 und der innere Halterungsabschnitt 68 unter Verwendung von gezogenen bzw. geprägten gebogenen Blechen (Tiefziehteile) hergestellt. Weil diese Elemente den Stufenraum 63 begrenzen, welcher einen vergleichsweise niedrigen hydraulischen Druck aufweist, sind diese Elemente vergleichsweise dünn und leicht ausgeführt. Die drei besagten Elemente berühren einander zumindest paarweise oder sind zumindest bereichsweise und paarweise kraftschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere ist der Dichtungshalter 66 in einem radial inneren Bereich als Ringscheibe ausgeführt, wobei Abschnitte des Dichtungsträgers 64 und des inneren Halterungsabschnitts 68 durch ein zentrisch in dem Dichtungshalter 66 angeordnetes Loch ragen.
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In einer umlaufenden radial einwärtigen Ausprägung des Dichtungsträgers 64 ist eine Gehäusedichtung 70, welche vorliegend als O-Ringdichtung ausgeführt ist, angeordnet. Dabei bildet die umlaufende Ausprägung des Dichtungsträgers 64 zusammen mit einem radial äußeren Randabschnitt des Dichtungshalters 66 eine radial umlaufende Nut, in welcher die Gehäusedichtung 70 formschlüssig gehalten ist. Der Dichtungsträger 64 ist mit einem in der 2 unteren Endabschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 fluiddicht verbunden, vorliegend verschweißt.
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In einem unteren Bereich von 2 ist konzentrisch zu der Längsachse 44 eine als Schraubenfeder ausgeführte Kolbenfeder 72 angeordnet. Dabei liegt ein in der Zeichnung oberer Endabschnitt der Kolbenfeder 72 axial an einem sich radial erstreckenden bundartigen Abschnitt des Dichtungshalters 66 an, welcher somit auch ein axiales Gegenlager für die Kolbenfeder 72 bildet. Ein in der Zeichnung unterer Endabschnitt der Kolbenfeder 72 liegt axial an einem Federteller 73 an, welcher an einem in der Zeichnung unteren Endabschnitt des Kolbens 30 kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit diesem verbunden ist.
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Der einstückig ausgeführte Kolben 30 weist im Wesentlichen zwei Durchmesser (ohne Bezugszeichen) auf. In einem axial mittleren Bereich des Kolbens 30 weist der Kolben 30 einen vergleichsweise großen Durchmesser auf, welcher im Wesentlichen einem Innendurchmesser der Zylinderbuchse 32 entspricht. In einem dem Arbeitsraum 25 zugewandten Endabschnitt sowie in einem in der Zeichnung unteren Endabschnitt des Kolbens 30 weist dieser jeweils einen verminderten Durchmesser auf. Der untere Endabschnitt des Kolbens 30 wird von einer von dem Dichtungsträger 64 gehaltenen Kolbendichtung 76 radial umschlossen, so dass eine Leckage von Kraftstoff aus der Kolbenpumpe 24 in die Anbaustruktur bzw. umgekehrt eine Leckage von flüssigen Medien (beispielsweise Motorenöl) aus der Anbaustruktur in die Kolbenpumpe 24 verhindert oder zumindest minimiert werden kann.
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Im Betrieb der Kolbenpumpe 24 kann – abhängig von hydraulischen Drücken und einer axialen Bewegung bzw. Position des Kolbens 30 sowie abhängig von einem Zustand des Mengensteuerventils 22 und des Auslassventils – Kraftstoff aus der Niederdruckleitung 18 über den Zulaufstutzen 54 zunächst in den Dämpferraum 62 und dann durch die radialen Bohrungen 57a und 57b zu dem Einlass des Mengensteuerventils 22 und danach in den Arbeitsraum 25 strömen. Ebenso kann – abhängig von hydraulischen Drücken und der axialen Bewegung bzw. Position des Kolbens 30 sowie abhängig von dem Zustand des Mengensteuerventils 22 und des Auslassventils – Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 25 in die Hochdruckleitung 26 unter Druck gefördert werden.
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Insbesondere in der 3 ist zu erkennen, dass der radial abragende Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 als Befestigungsflansch 74 ausgebildet ist. Zur Befestigung der Kolbenpumpe 24 an der Anbaustruktur der Brennkraftmaschine weist der Befestigungsflansch 74 zwei kreisförmige Löcher 77 auf, durch welche Schrauben (nicht dargestellt) gesteckt werden können. Der Befestigungsflansch 74 ist mit dem Dichtungsträger 64 fluiddicht verbunden, vorliegend verschweißt. Dadurch wird die mechanische Stabilität des Befestigungsflansches 74 zusätzlich verbessert.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Kolbenpumpe 24. Nachfolgend werden insbesondere die Unterschiede der Ausführungsform von 4 in Bezug auf die 2 beschrieben. Insbesondere ist der innere Gehäusekern 46 der Kolbenpumpe 24 gemäß 4 mit einem Verfahren des Metall-Pulverspritzgiesens hergestellt. In vergleichbarer Weise kann der innere Gehäusekern 46 alternativ auch mittels Feinguss ausgeführt sein.
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Ein in der 4 unterer Endabschnitt des inneren Gehäusekerns 46 ist konzentrisch zu der Längsachse 44 zu einem den Kolben 30 radial umschließenden Kragen (ohne Bezugszeichen) ausgeformt. Mittels des Kragens wird vorliegend die Zylinderbuchse 32 gebildet, wobei die Führungsöffnung in üblicher Weise durch spanenden Bearbeitung herausgearbeitet wird. Eine separate Zylinderbuchse 32 ist in der Ausführungsform gemäß 4 also nicht erforderlich.
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Zusammen mit der Darstellung von 4 ist aus 5 zu erkennen, dass der innere Gehäusekern 46 besonders kompakt aufgebaut ist. Dadurch ergibt sich ein besonders kleiner Bauraum bzw. eine besonders kleine Masse für den inneren Gehäusekern 46 und somit für die Kolbenpumpe 24 insgesamt. Durch das Metall-Pulverspritzgießen kann die Kolbenpumpe 24 mit weniger Bauteilen aufgebaut werden, wobei ein Zerspanungsaufwand entfällt oder minimiert wird.
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Die 6 und 7 beschreiben zusammen eine dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe 24, einschließlich eine Abwandlung. Insbesondere ist der innere Gehäusekern 46 gemäß den 6 und 7 im Wesentlichen als zylindrische Scheibe 82 ausgeführt, wobei eine Achse der zylindrischen Scheibe 82 parallel – vorliegend sogar konzentrisch – zu der Längsachse 44 der Kolbenpumpe 24 angeordnet ist. Die zylindrische Scheibe 82 ist, vergleichbar zu der Ausführung des inneren Gehäusekerns 46 gemäß 2, mittels spanender Bearbeitung hergestellt.
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Die 7 zeigt eine radiale Schnittdarstellung der Kolbenpumpe 24 ähnlich zu einer Draufsicht zu der Darstellung gemäß 6. Dabei sind jedoch – im Unterschied zu der 6 – das Mengensteuerventil 22 und der Auslassstutzen 60 in einem Winkel 86 zueinander angeordnet. Der Winkel 86 ist radial um die Längsachse 44 definiert und beträgt vorliegend 120 Grad.
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Weiterhin ist in der 7 eine radial äußere Abflachung 88 der zylindrischen Scheibe sichtbar. Vorliegend ermöglicht die Abflachung 88 eine hydraulische Verbindung zwischen dem Dämpferraum 62 und dem Stufenraum 63. Weiterhin sind in der 7 zwei jeweils rechtwinklig zu den radialen Bohrungen 57a und 57b (6) ausgeführte radiale Bohrungen 57c und 57d sichtbar.
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Man erkennt, dass der Winkel 86 in vergleichsweise weiten Grenzen auch einen anderen Wert als 120 Grad aufweisen kann. Dies wird insbesondere durch die Ausführung des inneren Gehäusekerns 46 als zylindrische Scheibe 82 ermöglicht.
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Die 8 und 9 zeigen zusammen eine Ausführungsform des äußeren Gehäusemantels 50 der Kolbenpumpe 24 mit einem im Wesentlichen rund ausgeführten Mantelquerschnitt. Vergleichbar zu den Ausführungsformen gemäß der 2 bis 7 ist der radial abragende Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 als Befestigungsflansch 74 ausgebildet. An zwei radial einander gegenüber angeordneten Bereichen des äußeren Gehäusemantels 50 weist dieser zwei Abflachungen 90 auf. Die Abflachungen 90 ermöglichen insbesondere eine definierte Anordnung bzw. Montage des inneren Gehäusekerns 46 sowie des Mengensteuerventils 22 und des Auslassstutzens 60 an dem äußeren Gehäusemantel 50.
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Die 10 und 11 zeigen zusammen eine weitere Ausführungsform des äußeren Gehäusemantels 50 der Kolbenpumpe 24 mit einem im Wesentlichen sechseckig ausgeführten Mantelquerschnitt. Dabei ergeben sich die zu der Anordnung des Mengensteuerventils 22 und des Auslassstutzens 60 erforderlichen Abflachungen 90 (siehe die 8 und 9) sozusagen von selbst durch die Seitenflächen des Sechsecks. In weiteren vorliegend nicht gezeigten Ausführungsformen der Kolbenpumpe 24 ist der äußere Gehäusemantel 50 als radialsymmetrisches Vieleck ausgeführt, insbesondere als Viereck, Fünfeck oder Achteck.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform des äußeren Gehäusemantels 50 der Kolbenpumpe 24 mit einem als Pratz ausgeführten Befestigungsflansch 74. Der Befestigungsflansch 74 ist in der 12 ein separates Teil und ist mit dem – vorliegend radial vergleichsweise kurz ausgeführten – radial abragenden Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 starr verbunden, wie weiter unten noch erläutert werden wird. An einem in der Zeichnung unteren radial inneren Abschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 ist ergänzend der Dichtungsträger 64 in einer in Bezug auf die oben beschriebenen Figuren veränderten Ausführungsform angeordnet.
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Der äußere Gehäusemantel 50 und der Dichtungsträger 64 sind beide im Wesentlichen rotationssymmetrisch bzw. radialsymmetrisch zu der Längsachse 44 ausgeführt. Vorliegend weist der Dichtungsträger 64 einen in der Zeichnung nach oben axial abragenden Kragen 94 auf, mit welchem er mit dem äußeren Gehäusemantel 50 verbunden ist. Wie schon bei den 2 bis 11 ist auch bei der 12 der äußere Gehäusemantel 50 – und ebenso der Dichtungsträger 64 – mindestens bereichsweise durch eine plastische Verformung, insbesondere mittels Tiefziehen, hergestellt.
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Sonstige Elemente der Kolbenpumpe 24 sind in der 12 der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der in der 12 dargestellten Elemente derart, dass in einem ersten Schritt der Befestigungsflansch 74 mittels einer Pressverbindung 96 radial außen mit einem in der Zeichnung unteren Mantelabschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 verbunden wird. In einem zweiten Schritt wird danach von unten eine radial umlaufende Schweißverbindung 98 zwischen dem radial abragenden Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 und einem radial inneren Abschnitt des Befestigungsflansches 74 hergestellt.
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In ähnlicher Weise kann der Dichtungsträger 64 mit dem äußeren Gehäusemantel 50 verbunden werden. Dabei wird in einem ersten Schritt der axial abragende Kragen 94 des Dichtungsträgers 64 mit einem in der Zeichnung unteren radial inneren Abschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 verpresst. In einem zweiten Schritt wird danach die derart hergestellte Pressverbindung mittels einer vorzugsweise radial umlaufenden Schweißverbindung zusätzlich gesichert. In einem in der Zeichnung unteren Bereich weist der Dichtungsträger 64 eine zentrisch zu der Längsachse 44 angeordnete kreisförmige Öffnung 100 auf, durch welche der Kolben 30 ragen kann (nicht mit dargestellt).
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Die 13 zeigt eine vierte Ausführungsform der Kolbenpumpe 24. Dabei ist der Befestigungsflansch 74 – ähnlich zu den 2 bis 11 – im Wesentlichen durch den radial abragenden Randabschnitt 52 des äußeren Gehäusemantels 50 ausgeführt. Der Dichtungsträger 64 ist vorliegend mit einem in der Zeichnung unteren axialen Endabschnitt des äußeren Gehäusemantels 50 verbunden, wozu der radial abragende Randabschnitt 52 eine zusätzliche umlaufende Ausprägung aufweist, siehe die Zeichnung. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung mittels Schweißen, beispielsweise mittels einer radial umlaufenden I-Naht oder Kehlnaht, wie es in der 13 mit einem Pfeil 101 bezeichnet ist. Alternativ ist die Verbindung zwischen dem Dichtungsträger 64 und dem äußeren Gehäusemantel 50 auch mittels einer Durchschweißung möglich.
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14 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Kolbenpumpe 24. Hierbei weist der Dichtungsträger 64 – ähnlich zu der 12 – einen in der Zeichnung nach oben axial abragenden Kragen 94 auf, mittels dessen er mit einem radial inneren Bereich eines axialen Endabschnitts des äußeren Gehäusemantels 50 verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung in einem ersten Herstellschritt durch Einpressen und wird in einem zweiten Herstellschritt mittels einer Schweißnaht zusätzlich gesichert. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine I-Naht. Auch eine Durchschweißung ist, vergleichbar zu der 13 möglich. Die Verbindung zwischen dem äußeren Gehäusemantel 50 und dem Dichtungsträger 64 ist in der 14 durch einen Pfeil 102 gekennzeichnet.
