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Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug angegeben, insbesondere für eine Pumpenanordnung mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe. Weiterhin wird eine derartige Pumpenanordnung angegeben.
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Pumpenanordnungen beziehungsweise Pumpen werden in Kraftfahrzeugen beispielsweise eingesetzt, um Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine mit hohem Druck einspritzen zu können. Derartige Pumpen sind eingerichtet, den Kraftstoff mit einem Druck zu beaufschlagen, der bei Benzin Brennkraftmaschinen beispielsweise in einem Bereich von 150 bar bis 600 bar liegt und bei Dieselbrennkraftmaschinen bis zu 3000 bar oder mehr betragen kann. Die Pumpe ist beispielsweise an der Brennkraftmaschine befestigt und wird von dieser angetrieben.
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Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Herstellen einer Pumpenanordnung anzugeben, das eine einfache und zuverlässige Herstellung ermöglicht. Es ist weiterhin wünschenswert, eine Pumpenanordnung anzugeben, die zuverlässig und variabel ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine ein Bereitstellen eines Metallblechs mit einer Haupterstreckungsrichtung. Das Metallblech ist entlang der Haupterstreckungsrichtung größer ausgedehnt, als senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung. Die Haupterstreckungsrichtung entspricht auch einer Haupterstreckungsebene. Eine Ausnehmung wird in das Metallblech eingebracht. Beispielsweise wird die Ausnehmung so in das Metallblech eingebracht, dass die Ausnehmung vollständig von dem Metallblech umgeben ist. Die Ausnehmung wird beispielsweise mittels eines Stanzens oder eines Bohrens oder eines anderen Verfahrens in das Metallblech eingebracht, wobei insbesondere nicht zerspanende Verfahren verwendet werden.
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Ein Befestigungsbereich wird aus dem Metallblech ausgebildet. Der Befestigungsbereich wird so ausgebildet, dass er unmittelbar an die Ausnehmung angrenzt. Das Metallblech, das unmittelbar an die Ausnehmung angrenzend angeordnet ist und die Ausnehmung begrenzt, wird umgeformt, um den Befestigungsbereich auszubilden. Der Befestigungsbereich wird so ausgebildet, dass er entlang einer Längsachse verläuft. Die Längsachse ist quer zu der Haupterstreckungsrichtung ausgerichtet. Beispielsweise entspricht die Längsachse einer Senkrechten auf die Haupterstreckungsebene des Metallblechs. Der Befestigungsbereich wird so ausgebildet, dass er über einen Koppelbereich des Metallblechs vorspringt. Den Koppelbereich bildet das Metallblech außerhalb des Befestigungsbereichs aus. Der Koppelbereich ist weiterhin entlang der Haupterstreckungsrichtung ausgebildet und der Befestigungsbereich verläuft quer dazu entlang der Längsachse.
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Der Befestigungsbereich wird an einem Pumpengehäuse der Pumpenanordnung angeordnet. Das Pumpengehäuse umgibt beispielsweise einen Zylinderraum der Pumpenanordnung, in dem ein Pumpenkolben auf und ab bewegt wird, um Fluid zu fördern. Der Befestigungsbereich wird an dem Pumpengehäuse mittels Schweißen fixiert. Der Befestigungsbereich wird so an dem Pumpengehäuse fixiert, dass eine Kontaktfläche des Koppelbereichs zum Kontakt mit der Brennkraftmaschine zumindest bereichsweise entlang der Längsachse versetzt zu einer Auflagefläche des Pumpengehäuses zum Auflegen des Pumpengehäuses auf die Brennkraftmaschine ist.
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Die Auflagefläche verläuft quer zur Längsachse. Die Auflagefläche ist im betriebsfertigen Zustand der Pumpenanordnung in Kontakt mit der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Entlang der Längsachse ist die Koppelfläche des Koppelbereichs versetzt angeordnet und somit zumindest zeitweise beabstandet von der Brennkraftmaschine. Zum Befestigen der Pumpenanordnung an der Brennkraftmaschine ist es möglich, die Koppelfläche hin zu der Brennkraftmaschine zu bewegen, sodass beispielsweise die Koppelfläche auch in Kontakt mit der Brennkraftmaschine gerät, insbesondere in Kontakt mit dem Zylinderkopf. Mittels des ungeformten Metallblechs, das an dem Pumpengehäuse angeordnet ist wird ein Flansch ausgebildet zum Befestigen der Pumpenanordnung an der Brennkraftmaschine.
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An dem umgeformten Metallblech, das den Flansch ausbildet, befindet sich an der Schnittstelle zum Pumpengehäuse der Befestigungsbereich, der nach Art eines hochgezogenen Kragens ausgebildet ist. Der Flansch wird um einige 10tel Millimeter versetzt zu der Auflagefläche befestigt, um eine Vorspannung der Pumpenanordnung auf der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Der beispielsweise zylinderförmige Befestigungsbereich ist ausgebildet, die entstehenden Radialkräfte besser auszugleichen, als ein flächig ausgedehnter Flansch. Radialkräfte entstehen beispielsweise beim Pressverband des Flansches auf das Pumpengehäuse und/oder beim Verschweißen. Auch thermische Effekte können Kräfte verursachen, die von dem Befestigungsbereich ausgeglichen werden können. Somit sind größere Durchmessertoleranzen beim Ausbilden der Ausnehmung möglich. Auf eine zerspanende Bearbeitung des Innendurchmessers der Ausnehmung kann verzichtet werden. Insbesondere ist nur eine Stanztechnik und Umformetechnik zur Herstellung des Flansches erforderlich.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Zugdruckumformen des Metallblechs zum Ausbilden des Befestigungsbereichs. Insbesondere wird das Metallblech mittels Zugdruckumformen umgeformt, das die Ausnehmung umgibt. Beispielsweise wird ein Teil des Metallblechs, der die Ausnehmung unmittelbar umgibt und diese begrenzt, mittels eines Ziehverfahrens umgeformt. Dies ermöglicht eine einfache, kostengünstige und schnelle Herstellung des Flansches. Zudem ist der Befestigungsbereich dadurch stabil.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Innenseite des Befestigungsbereichs bearbeitet. Dadurch wird ein vorgegebenen Innendurchmessers des Befestigungsbereichs ausgebildet. Beispielsweise werden mittels eines Stanzprozesses überschüssige Teile des Metallblechs an den Befestigungsbereich entfernt. Mittels eines Drückens wird die Innenseite des Befestigungsbereichs auf den vorgegebenen Innendurchmesser kalibriert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein zurückgesetzter Bereich der Ausnehmung an dem Koppelbereich ausgebildet. An dem zurückgesetzten Bereich ist der Koppelbereich beabstandet zu dem Pumpengehäuse ausgebildet, nachdem der Befestigungsbereich an dem Pumpengehäuse fixiert wurde. Somit sind der Kontakt und die Verbindung zwischen dem Flansch und dem Pumpengehäuse lediglich im Koppelbereich ausgebildet. Außerhalb des Koppelbereichs ist ein Abstand zwischen dem Flansch und dem Pumpengehäuse realisiert. Dadurch wirken Radialkräfte beispielsweise aus der Presspassung des Flansches auf das Pumpengehäuse und Radialkräfte aus dem Wärmeeintrag während eines Schweißens vorrangig in dem Koppelbereich, der diese Kräfte gut aufnehmen und ausgleichen kann.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Neigung des Koppelbereichs ausgebildet in Richtung zum Befestigungsbereich, sodass der Koppelbereich mit der Längsachse einen Winkel kleiner 90° einschließt. Somit ist stets gewährleistet, dass der Koppelbereich nach der Herstellung nach oben gebogen ist. Dadurch ist die Vorspannkraft beim Befestigen der Pumpenanordnung auf der Brennkraftmaschine genau einstellbar.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem zurückgesetzten Bereich der Ausnehmung ist es gemäß weiteren Ausführungsformen möglich, eine schräge Flanke an dem Pumpengehäuse auszubilden. Die schräge Flanke wird insbesondere benachbart zu der Auflagefläche ausgebildet, sodass der Koppelbereich beabstandet zu dem Pumpengehäuse ist, nachdem der Befestigungsbereich an dem Pumpengehäuse fixiert wurde. Dadurch wird vergleichbar zu dem zurückgesetzten Bereich realisiert, dass auftretende Radialkräfte vorrangig von dem Koppelbereich ausgeglichen werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Befestigungsbereich mittels Schweißen an dem Pumpengehäuse fixiert. Das Schweißen erfolgt quer zur Längsachse. Das Schweißen erfolgt entlang der Hauptausdehnungsrichtung des Koppelbereichs quer zum Hauptverlauf des Befestigungsbereichs. Das Schweißen erfolgt in eine Richtung, sodass ein Ende einer Schweißnaht in dem Pumpengehäuse angeordnet ist.
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Die Schweißverbindung wird in dem Befestigungsbereich ausgebildet, die beabstandet von der Koppelfläche ist. Somit können Verunreinigungen der Koppelfläche vermieden werden, die beim Schweißen auftreten können. Dadurch, dass ein Ende der Schweißnaht in dem Pumpengehäuse angeordnet ist, kann auf zusätzliche Rillen im Pumpengehäuse oder andere Elemente verzichtet werden, die herkömmlich beispielsweise zum Schutz der übrigen Pumpenanordnung vor Verunreinigungen wie Schweißspritzer angeordnet werden. Somit ist beispielsweise ein vergleichsweise geringer Materialdurchmesser des Pumpengehäuses realisierbar und auf zusätzliche Bearbeitungsschritte des Pumpengehäuses kann verzichtet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform werden zwei Schweißnähte ausgebildet zum Fixieren des Befestigungsbereichs an dem Pumpengehäuse. Die zwei Schweißnähte sind entlang der Längsachse voneinander beabstandet. Die zwei Schweißnähte werden beispielsweise um 180° versetzt beginnend ausgebildet. Dadurch ist eine Symmetrie der aufgrund des Schweißens auftretenden Materialveränderungen realisiert. Dies trägt zur Stabilität und Verlässlichkeit der Pumpenanordnung bei.
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Eine Pumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine weist gemäß einer Ausführungsform ein Pumpengehäuse mit einer Längsachse auf. Das Pumpengehäuse ist mit einer Brennkraftmaschine koppelbar. Das Pumpengehäuse weist eine Auflage auf zum Auflegen des Pumpengehäuses auf die Brennkraftmaschine und zum Ausrichten des Pumpengehäuses relativ zu der Brennkraftmaschine. Die Pumpenanordnung weist einen Flansch auf. Der Flansch weist einen Befestigungsbereich auf zum Befestigen des Flansches an dem Pumpengehäuse. Der Flansch weist einen Koppelbereich auf zum Koppeln der Pumpenanordnung an der Brennkraftmaschine. Eine Haupterstreckungsrichtung des Koppelbereichs erstreckt sich quer zur der Längsachse. Der Befestigungsbereich springt entlang der Längsachse über den Koppelbereich vor.
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Eine derartige Pumpenanordnung ist beispielsweise mittels eines beschriebenen Herstellungsverfahrens gemäß zumindest einer Ausführungsform herstellbar. Somit gelten die für das Verfahren beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen auch für die Pumpenanordnung und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 3 bis 6 Schritte zur Herstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 7 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 8 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 9 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 10 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 11 verschiedene Ausgestaltungen des Flansches gemäß Ausführungsbeispielen,
- 12 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 13 eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 14 eine schematische Darstellung eines Flansches gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung 100. Die Pumpenanordnung ist beispielsweise eine Benzinhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine 103 (beispielsweise 9) eines Kraftfahrzeugs. Die Pumpenanordnung 100 ist insbesondere ausgebildet, Drücke von 300 bar oder mehr bereitzustellen.
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Die Pumpenanordnung 100 weist ein Pumpengehäuse 101 auf. Das Pumpengehäuse umgibt einen Zylinderraum, in dem ein Kolben 125 (12) entlang einer Längsachse bewegbar ist, um Fluid anzusaugen und mit Druck zu beaufschlagen.
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Die Pumpenanordnung 100 weist einen Flansch 105 auf. Der Flansch 105 erstreckt sich bereichsweise quer zur Längsachse 102 und dient als Montageschnittstelle zum Befestigen der Pumpenanordnung 100 an der Brennkraftmaschine 103.
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2 zeigt eine Schnittansicht der Pumpenanordnung 100. Der Flansch 105 weist zwei Löcher 122 auf. In den Löchern 122 ist jeweils eine Schraube 126 angeordnet. Mittels der Schrauben 126 ist die Pumpenanordnung 100 an der Brennkraftmaschine 103 fixierbar.
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Der Flansch 105 weist einen Befestigungsbereich 106 und einen Koppelbereich 107 auf. Der Koppelbereich 107 erstreckt sich entlang einer Haupterstreckungsrichtung 108. Diese entspricht in der Darstellung der 2 beispielsweise einer Horizontalen. Die Längsachse 102 verläuft quer und insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 108. In der Darstellung der 2 verläuft die Längsachse 102 beispielsweise entlang einer Vertikalen.
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Der Befestigungsbereich 106 verläuft quer zum Koppelbereich 107 zumindest bereichsweise entlang der Längsachse 102.
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Der Flansch 105 ist an dem Befestigungsbereich 106 mit dem Pumpengehäuse 101 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse 101 und dem Flansch 105 ist an dem Befestigungsbereich 106 des Flansches 105 ausgebildet, der entlang der Längsachse 102 verläuft und über den Koppelbereich 107 vorspringt. Die Befestigung des Flansches 105 an der Brennkraftmaschine erfolgt an dem Koppelbereich 107, der entlang der Haupterstreckungsrichtung 108 quer zum Befestigungsbereich 106 ausgerichtet ist.
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Im Folgenden wird die Herstellung des Flansches 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit den 3 bis 6 beschrieben. Die 3A, 4A, 5A und 6A zeigen dabei jeweils eine Schnittansicht und die 3B, 4B, 5B sowie 6B jeweils eine perspektivische Ansicht.
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Zunächst wird ein Metallblech 109 zur Verfügung gestellt, wie in 3 dargestellt. Das Metallblech 109 ist beispielsweise ein Edelstahlblech mit einer Dicke von etwa 3 mm. Beispielsweise ist das Metallblech 109 aus einem größeren Metallblech ausgestanzt. Das Metallblech 109 erstreckt sich im Querschnitt entlang der Haupterstreckungsrichtung 108 beziehungsweise entlang einer Haupterstreckungsebene.
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Wie in 4 dargestellt, wird eine Ausnehmung 110 in das Metallblech 109 eingebracht. Beispielsweise wird die Ausnehmung 110 mittels eines Stanzens oder eines Prägens oder eines Bohrens in das Metallblech 109 eingebracht. Die Ausnehmung 110 ist insbesondere rund und wird vollständig von dem Metallblech 109 umgeben.
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Nachfolgend wird das Metallblech 109 insbesondere in einem Umformbereich 135 umgeformt. Der Umformbereich 135 grenzt unmittelbar an die Ausnehmung 110 an und begrenzt die Ausnehmung 110.
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Wie in 5 dargestellt, wird der Umformbereich quer zur Haupterstreckungsrichtung 108 entlang der Längsrichtung 102 gezogen. Dadurch wird der vorspringende Befestigungsbereich 106 ausgebildet. Mittels Zug- und Druckumformen des Metallblechs 109 insbesondere im Umformbereich 135 wird die Ausrichtung des Metallblechs 109 in dem Umformbereich 135 verändert, um den Befestigungsbereich 106 auszubilden. An die Ausnehmung 110 angrenzend weist das Metallblech 109 einen Vorsprung 123 auf. Dieser wird nachfolgend entfernt, wie in 6 dargestellt.
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Nach dem Entfernen des Vorsprungs 123 weist eine Innenseite 112 des Befestigungsbereichs 106 einen vorgegebenen Innendurchmesser 113 auf. Der Innendurchmesser ist insbesondere in Abhängigkeit eines Außendurchmessers des Pumpengehäuses 101 vorgegeben. Die Innenseite 112 ist der Ausnehmung 110 zugewandt und begrenzt diese.
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Zusätzlich werden die beiden Löcher 122 in den Koppelbereich 107 eingebracht.
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Das freie Ende des Befestigungsbereichs 106 wird nach dem Entfernen des Vorsprungs 103 beispielsweise nachbearbeitet, um ein einfacheres Aufpressen des Flansches 105 auf das Pumpengehäuse 101 zu ermöglichen. Beispielsweise erfolgt die Nachbearbeitung mittels eines Prägens, Drückens oder Pressens.
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Der Innendurchmesser 113 wird beispielsweise ebenfalls mittels Drücken, Pressen und/oder Prägen nachbearbeitet, um den vorgegebenen Innendurchmesser 113 innerhalb vorgegebener Toleranzen zu realisieren.
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An dem Flansch 105 befindet sich somit im Bereich der großen, mittleren Ausnehmung 110 an der Schnittstelle zum Pumpengehäuse 101 der hochgezogene Befestigungsbereich 106. Dieser Befestigungsbereich 106 entsteht aus Material, das im Metallblech 109 sowieso vorhanden ist.
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Das verfügbare Material in dem Umformbereich 135 wird durch den Umformprozess aus dem gelochten Metallblech 109 (4) topfförmig gezogen (5).
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Danach wird der Vorsprung 123 ausgestanzt und der Innendurchmesser 113 kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt beispielsweise mittels eines Stempels oder einem sonstigen Drückens oder Pressens.
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Durch den Umformprozess und den Ziehprozess zum Ausbilden des Befestigungsbereichs 106 tritt ein Materialfluss auf. Zudem tritt eine Ausdünnung des Metallblechs 109 in dem Befestigungsbereich 106 auf. Beispielsweise weist der Befestigungsbereich 106 eine Dicke von zirka 50 % der ursprünglichen Dicke des Metallblechs 109 auf. Dadurch wird nachfolgend ein Verschweißen des Flansches 105 mit dem Pumpengehäuse 109 vereinfacht.
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Durch die Umformung des Metallblechs 109 in dem Umformbereich 135 wird eine Verfestigung des Materials in dem Befestigungsbereich 106 und im Übergang zum Koppelbereich 107 erreicht. Der vorspringende Befestigungsbereich 106 wirkt verstärkend auf den Flansch 105 gegenüber Verformungen wie eine Rippe. Auf einen hochgezogenen Außenrand des Koppelbereichs 107 kann verzichtet werden, der beispielsweise bei herkömmlichen Flanschen zur Verstärkung ausgebildet wird.
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Wie in 7 dargestellt, wird durch das Umformen und Ausbilden des Befestigungsbereichs 106 eine Materialstruktur 124 im Metallblech 109 nicht unterbrochen. Die Materialstruktur 124, auch Faserverlauf genannt, entspricht beispielsweise einer Gitterstruktur oder anderen mikroskopischen Materialeigenschaften des Metallblechs 109, die sich bei der Herstellung des Metallblechs 109 ausbilden. Da der Flansch 105 mittels nicht zerspanenden Verfahren hergestellt wird, werden diese Materialstrukturen 124 nicht unterbrochen. Dies führt zu einem vergleichsweise stabilen Flansch.
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8 zeigt die Innenseite 112 des Flansches 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Detaildarstellung.
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In dem vorspringenden Befestigungsbereich 106 umgibt die Innenseite 112 die Ausnehmung 110 mit dem Innenradius 113. Somit ist ein Kontaktbereich 129 an dem Befestigungsbereich 106 ausgebildet. Der Kontaktbereich 129 dient zum direkten Kontakt des Flansches 105 mit dem Pumpengehäuse 101. Im fertig montierten Zustand berührt der Flansch 105 das Pumpengehäuse 109 mit dem Kontaktbereich 129. Beispielsweise berührt der Flansch 105 das Pumpengehäuse 101 nicht außerhalb des Kontaktbereichs 129.
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Neben dem Kontaktbereich 129 ist ein zurückgesetzter Bereich 114 ausgebildet. Der Kontaktbereich 129 und der zurückgesetzte Bereich 114 begrenzen gemeinsam die Ausnehmung 110. Der zurückgesetzte Bereich ist quer zur Längsachse 102 in Bezug auf den Kontaktbereich 129 zurückgesetzt. Der zurückgesetzte Bereich 114 weist einen größeren Innendurchmesser 130 auf als der Kontaktbereich 129. Der Innendurchmesser 130 ist größer als der Innendurchmesser 113. Beispielsweise ist der Innendurchmesser 130 zwischen 0,01mm und 1mm größer als der Innendurchmesser 113.
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Der Innendurchmesser 130 ist insbesondere so viel größer, dass der zurückgesetzte Bereich 114 im fertig montierten Zustand einen Abstand 115 (10) zu dem Pumpengehäuse 101 aufweist. Dadurch treten während der Herstellung und im Betrieb Spannungen und Kräfte zwischen dem Flansch 105 und dem Pumpengehäuse 101 vorrangig am Befestigungsbereich 106 auf.
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Der Befestigungsbereich 106 weist eine geringere Blechstärke 133 auf als der Koppelbereich 107, der eine größere Blechstärke 134 aufweist. Insbesondere ist die Ausdehnung des Koppelbereichs 107 quer zur Längsachse 102 deutlich größer als die Ausdehnung des Befestigungsbereichs 106 quer zur Längsachse 102. Dadurch kann der Befestigungsbereich 106 auftretende Kräfte leichter ausgleichen als der Koppelbereich 107. Aufgrund des zurückgesetzten Bereichs 114 ist der Koppelbereich 107 beabstandet von dem Pumpengehäuse 101 angeordnet. Eine Kraftübertragung zwischen dem Pumpengehäuse 101 und dem Flansch 105 findet insbesondere nur an dem Kontaktbereich 129 des Befestigungsbereichs 106 statt.
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9 zeigt die Pumpenanordnung 100 in einem mit der Brennkraftmaschine 103 gekoppelten Zustand.
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Das Pumpengehäuse 101 weist einen Auflagevorsprung 104 auf, der quer zur Längsachse 102 vorspringt. An dem Auflagevorsprung 104 ist eine Auflagefläche 131 ausgebildet. An der Auflagefläche 131 ist das Pumpengehäuse 101 in Kontakt mit der Brennkraftmaschine 103, beispielsweise mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 103. Die Auflagefläche 131 ist quer zur Längsachse 102 ausgerichtet.
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Der Auflagevorsprung 104 mit der Auflagefläche 131 dient zur Auflage des Pumpengehäuses 101 auf die Brennkraftmaschine 103. Mittels des Auflagevorsprungs 104 mit der Auflagefläche 131 ist zudem eine Ausrichtung des Pumpengehäuses 101 relativ zur Brennkraftmaschine 103 realisiert. Die Ausrichtung des Pumpengehäuses 101 relativ zur Brennkraftmaschine 103 ist insbesondere nicht mittels des Flansches 105 realisiert, sondern mittels des Pumpengehäuses 101 selbst.
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Das Pumpengehäuse 101 ist beispielsweise mittels eines Drehprozesses hergestellt und weist daher herstellungsbedingt vergleichsweise geringe Toleranzen auf. Daher ist das Pumpengehäuse 101 relativ zur Brennkraftmaschine 103 verlässlich innerhalb enger Toleranzen ausgerichtet, auch wenn der Flansch 105 größere Herstellungstoleranzen aufweist.
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Der Flansch 105 ist am Kontaktbereich 129 des Befestigungsbereichs 106 in unmittelbarem Kontakt mit dem Pumpengehäuse 101. Außerhalb des Kontaktbereichs 129 ist der Flansch 105 beabstandet zum Pumpengehäuse 101. Insbesondere am zurückgesetzten Bereich 114 ist ein Abstand 115 (10) quer zur Längsrichtung 102 zwischen dem Pumpengehäuse 101 und dem Flansch 105 ausgebildet. Der zurückgesetzte Bereich 114 wird beispielsweise bereits während dem Umformen des Umformbereichs 135 ausgebildet und gegebenenfalls nachbearbeitet, beispielsweise durch ein Drücken und/oder Pressen oder ein weiteres nicht spanendes Verfahren.
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Der Flansch 105 ist mittels einer Schweißverbindung mit den Schweißnähten 118, 119 an dem Pumpengehäuse 101 befestigt. Es können auch mehr als zwei Schweißnähte 118, 119 oder nur eine einzige Schweißnaht 118 vorgesehen sein. Die Schweißnähte 118, 119 sind im Befestigungsbereich 106 ausgebildet.
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Wie detaillierter aus 10 ersichtlich, verlaufen die Schweißnähte 118, 119 jeweils schräg beziehungsweise quer zur Längsachse 102. Die Schweißnähte 118, 119 verlaufen jeweils quer zum Befestigungsbereich 106. Die Schweißnähte 118, 119 sind von außerhalb des Befestigungsbereichs 106 in Richtung hin zum Pumpengehäuse 101 eingebracht. Ein Ende 132 der Schweißnähte 118, 119 ist jeweils im Inneren des Pumpengehäuses 101 angeordnet. Die Schweißnähte 118, 119 verlaufen insbesondere nicht entlang einer Außenwand des Pumpengehäuses 101, sondern quer dazu.
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Die Schweißnähte sind entlang der Längsrichtung 102 an einem Ende des Flansches 105 angeordnet, das einer Kontaktfläche 111 des Koppelbereichs 107 abgewandt ist. Die Kontaktfläche 111 dient zur Auflage auf der Brennkraftmaschine 103 im montierten Zustand.
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Aufgrund der möglichst weit entfernten Anordnung der Schweißnähte 118, 119 von der Kontaktfläche 111 sind Verschmutzungen der Kontaktfläche 111 aufgrund des Schweißens möglichst gut vermeidbar. Dadurch ist eine verlässliche und präzise Befestigung der Pumpenanordnung 100 an der Brennkraftmaschine 103 möglich und Fehler in der relativen Ausrichtung der Pumpenanordnung 100 zur Brennkraftmaschine 103 aufgrund von Verschmutzungen kann vermieden werden, die durch das Schweißen entstehen können.
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Der gleiche Effekt wird erzielt durch das Anordnen der Enden 132 der Schweißnähte 118, 119 in dem Pumpengehäuse 101. An den Enden 132 können somit keine Verschmutzungen in das Pumpengehäuse 101 verlassen. Es können an den Enden 132 keine Schweißspritzer oder ähnliches auftreten, die beispielsweise die Kontaktfläche 111 verunreinigen können.
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Die Schweißung zur Ausbildung der Schweißnähte 118, 119 erfolgt radial durch den Befestigungsbereich 106 hindurch oberhalb des Koppelbereichs 107. Der Koppelbereich 107 schirmt die Kontaktfläche 111 vor Einflüssen des Schweißprozesses ab. Verschmutzungen, Schweißspritzer und ähnliches sind somit von der Kontaktfläche 111 entfernt. Dadurch können Abdeckvorrichtungen wie Nuten oder ein Gehäusebund an der Montagekontaktstelle entfallen. Die seitlich angeordneten, radial in das Pumpengehäuse 101 eingebrachten Schweißnähte 118, 119 enden in dem Pumpengehäuse 101, sodass ein Schweißaustritt an den Enden 132 eliminiert ist. Dadurch kann auf eine Spritzschutzrille verzichtet werden, die herkömmlich vorgesehen wird.
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Bevorzugt werden zwei Schweißnähte 118, 119 verwendet. Dadurch ist ein gleichzeitiger Beginn der Schweißung an beiden Schweißnähten 118, 119 möglich. Der Beginn erfolgt insbesondere um 180° versetzt. Dadurch wird ein geringer Verzug beim Schweißen erreicht. Somit treten Materialspannungen und Veränderungen symmetrisch auf, die beim Schweißen entstehen. Aufgrund der Ausbildung von zwei Schweißnähten 118, 119 kann eine geringere Schweißenergie als bei einer großen Naht verwendet werden. Dadurch ist ein geringerer Wärmeeintrag realisierbar und daher eine weniger erhitzte Baugruppe im Montageprozess. Beispielsweise weisen die beiden Scheißnähte 118, 119 jeweils im Querschnitt eine Ausdehnung entlang der Längsrichtung 102 von etwa 0,5mm auf.
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Die beiden Schweißnähte 118, 119 weisen zumindest einen geringen Abstand zueinander auf und überlappen nicht. Dadurch wird eine Doppelschweißung verhindert, die den Anbindequerschnitt verringern würde. Beispielsweise sind die beiden Schweißnähte etwa 0,1mm voneinander beabstandet.
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Die Schweißnähte 118, 119 haben jeweils nur eine einzige Nahteintrittsstelle, da die Nahttiefe im Pumpengehäuse 101 ausläuft. Die Schweißnähte 118, 119 haben insbesondere keine Nahtaustrittsstelle, die freiliegt.
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Alternativ oder zusätzlich zum zurückgesetzten Bereich 114 ist der Abstand 115 zwischen dem Flansch 105 und dem Pumpengehäuse 101 an der Innenseite 112 außerhalb des Kontaktbereichs 129 mittels einer schrägen Flanke 117 an dem Pumpengehäuse 101 realisierbar. Beispielsweise weist das Pumpengehäuse 101 entlang der Längsachse 102 abschnittsweise einen größer werdenden Durchmesser auf, wobei der Durchmesser an der Auflagefläche 131 klein ist und mit zunehmenden Abstand zur Auflagefläche 131 größer wird. Dadurch ist im montierten Zustand zwischen dem Kontaktbereich 129 und der Auflagefläche 131 der Abstand 115 realisiert. Das Pumpengehäuse 101 weist also beispielsweise alternativ oder zusätzlich zum Flansch 105 einen zurückgesetzten Bereich auf, der insbesondere mittels der schrägen Flanke 117 gebildet ist. Dadurch treten während der Herstellung und im Betrieb Spannungen und Kräfte zwischen dem Flansch 105 und dem Pumpengehäuse 101 vorrangig am Befestigungsbereich 106 auf.
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11 zeigt verschiedene Ausgestaltungen des Flansches 105. Die Ausgestaltung des Flansches 105 ist einfach an verschiedene Schnittstellen unterschiedlicher Brennkraftmaschinen 103 anpassbar.
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Beispielsweise ist ein Unterschied zwischen den verschiedenen Ausgestaltungen des Flansches 105 ein Abstand zwischen den Löchern 122, der beispielsweise 66 mm oder 75 mm betragen kann.
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Zudem kann der Durchmesser der Löcher 122 wie gewünscht angepasst werden, beispielsweise in Abhängigkeit der verwendeten Schrauben 126. Beispielsweise weisen die Löcher 122 einen Durchmesser M8 oder einen Durchmesser M6 auf.
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Es ist auch möglich, den Koppelbereich 107 unsymmetrisch auszubilden. Beispielsweise weisen die Löcher 122 links und rechts der Ausnehmung 110 einen unterschiedlichen Abstand zur Ausnehmung auf.
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Bei den unabhängigen Ausführungen des Flansches 105 können die Werkzeuge zur Herstellung der Ausnehmung 110 und des Befestigungsbereichs 106 gleich bleiben. Beispielsweise werden lediglich die Stempel für die Bohrungsabstände der Löcher 122 und das Ausschneiden der Außenkontur angepasst. Somit ist es möglich, mittels des Flanschs 105 die Pumpenanordnung 100 an unterschiedlichste Brennkraftmaschinen 103 anzubringen. Dabei ist eine kostengünstige Herstellung möglich, da der Flansch 105 einfach an die unterschiedlichen Vorgaben der Brennkraftmaschinen 103 angepasst werden kann.
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12 zeigt einen Querschnitt der Pumpenanordnung 100. Der Flansch 105 wurde zunächst auf das Pumpengehäuse mittels Presspassung aufgepresst. Danach wurden die Schweißnähte 118, 119 eingebracht. Der Flansch 105 ist lediglich im Bereich der Schweißnähte 118, 119 in Kontakt mit dem Pumpengehäuse 101. Die definierte Einleitung der Radialkräfte in den Befestigungsbereich 106 oberhalb des Koppelbereichs 107 erfolgt aufgrund der Durchmesserabstufung zwischen dem Innendurchmesser 113 des Befestigungsbereichs 106 und dem Innendurchmesser 130 im zurückgesetzten Bereich 114. Alternativ oder zusätzlich ist die schräge Flanke 117 am Gehäusekörper 117 ausgebildet. Die schräge Flanke 117 erleichtert zum einen das Aufpressen des Flansches 105 auf das Pumpengehäuse 101. Die schräge Flanke 117 ist gemäß Ausführungsbeispielen zudem so ausgestaltet, dass der Abstand 115 zwischen dem zurückgesetzten Bereich 114 und dem Pumpengehäuse 101 im montierten Zustand ausgebildet ist.
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13 zeigt die relative Anordnung entlang der Längsachse 102 zwischen dem Flansch 105 und dem Pumpengehäuse 101. Das Pumpengehäuse 101 weist den Auflagevorsprung 104 mit der Auflagefläche 131 auf. Dadurch wird die Lage des Pumpengehäuses 101 relativ zu der Brennkraftmaschine 103 definiert. Der Flansch 105 ist insbesondere entlang der Längsachse 102 relativ zu dem Pumpengehäuse in Abhängigkeit der Auflagefläche 131 befestigt. Der Flansch 105 wird so an dem Pumpengehäuse 101 befestigt, dass der Kontaktbereich 129 einen vorgegebenen Abstand 136 zu der Auflagefläche 131 aufweist. Beispielsweise beträgt der Abstand mehr als 4 mm oder mehr als 5 mm.
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Der Flansch 105 ist so am Pumpengehäuse 101 befestigt, dass die Kontaktfläche 111 beabstandet zu der Brennkraftmaschine 103 angeordnet ist, bevor die Schrauben 126 festgeschraubt sind. Zwischen der Auflagefläche 131 und der Kontaktfläche 111 ist ein Versatz 127 entlang der Längsachse 102 ausgebildet. Der Versatz ist beispielsweise größer als 0,01 mm und kleiner als 0,5 mm.
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Durch den Versatz wird sichergestellt, dass die relative Position des Pumpengehäuses 101 zu der Brennkraftmaschine 103 stets durch den Auflagevorsprung 104 mit der Auflagefläche 131 vorgegeben wird und insbesondere nicht durch eine Auflage der Kontaktfläche 111 auf der Brennkraftmaschine 103 beeinträchtigt wird. Somit ist beispielsweise eine ungewünschte Schrägstellung des Pumpengehäuses 101 relativ zur Brennkraftmaschine 103 vermeidbar. Zudem sind Ebenheitsabweichungen des Koppelbereichs 107 dadurch ausgleichbar, sodass auch eine nicht vollständig ebene Kontaktfläche 111 stets beabstandet zu der Brennkraftmaschine 103 ist, bevor der Flansch 105 vollständig an der Brennkraftmaschine 103 fixiert ist.
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Ebenenabweichungen entstehen beispielsweise herstellungsbedingt, wenn der Koppelbereich 107 beispielsweise leicht nach oben oder nach unten gebogen ist. Die Toleranz für das Aufpressmaß des Flansches 105 soll sehr gering gehalten werden. Auch hierfür ist es vorteilhaft, wenn Ebenheitsabweichungen des Flansches 105 beim Aufpressmaß nicht berücksichtigt werden müssen. Entsprechend wird die Größe des Versatzes 127 vorgegeben.
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Zudem ermöglicht der Versatz 127 ein Vorspannen des Pumpengehäuses 101 gegenüber der Brennkraftmaschine 103, wenn die Pumpenanordnung 101 vollständig an der Brennkraftmaschine 103 fixiert ist. Die Schrauben 126 drücken den Koppelbereich 107 gegen die Brennkraftmaschine 103. Daraus resultiert eine Federkraft des Flansches 105, die das Pumpengehäuse 101 gegen die Brennkraftmaschine 103 drückt.
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14 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Flansches 105. Der Koppelbereich 107 ist nach außen hin leicht geneigt oder gewölbt, sodass sich der Versatz 127 von der Mitte nach außen vergrößert. Beispielsweise ist der Versatz 127 außen zwischen 0,1 und 0, 5 mm groß.
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Der Koppelbereich 107 weist einen Winkel 116 zur Längsrichtung 102 auf, der kleiner als 90° ist und insbesondere größer als 70°, insbesondere größer als 80°.
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Vergleichbar weist der Koppelbereich 107 und der Befestigungsbereich 106 einen Winkel 128 zueinander auf, der kleiner als 90° ist und größer als 70°, insbesondere größer als 80°.
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Durch die Neigung oder Wölbung des Koppelbereichs nach oben ist die Vorspannkraft auf das Pumpengehäuse 101 realisierbar sowie der Versatz 127 zwischen der Auflagefläche 131 und der Kontaktfläche 111 verlässlich realisiert. Die Neigung ergibt sich beispielsweise aus dem Design des Flansches 105, das so gestaltet ist, dass der Koppelbereich 107 nach der Herstellung nach oben gebogen ist. Dadurch wird das Aufpressmaß und/oder die Vorspannung relativ zu der Auflagefläche 131 gewährleistet.
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Die Pumpenanordnung 100 zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass der Flansch 105 gemäß Ausführungsbeispielen komplett als Stanzumformteil hergestellt ist. Gemäß Ausführungsbeispielen wird komplett auf spanende Bearbeitung verzichtet.
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Durch das Umformen ist der Befestigungsbereich 106 mit der reduzierten Blechstärke 133 herstellbar. Dabei werden Unterbrechungen der Materialstruktur 124 des Metallblechs 109 vermieden.
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Der Presssitz an der beziehungsweise der Kontaktbereich 129 ist insbesondere ausschließlich am Befestigungsbereich 106 angeordnet oberhalb des Koppelbereichs 107. Dadurch ist eine größere Toleranz vertretbar, da im Befestigungsbereich 106 mögliche Aufweitungen durch den Presssitz besser tolerierbar sind als bei einem flachen Flansch.
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Die zwei Schweißnähte 118, 119 sind umlaufend um den Flansch 105 an dem Befestigungsbereich 106 ausgebildet. Auf ein Durchschweißen entlang der Längsachse 102 von einer Seite des Flansches zur anderen Seite des Flansches 105 wird verzichtet. Die Schweißnähte 118, 119 enden jeweils im Pumpengehäuse 101. Hierdurch ist vermeidbar, dass Schweißspritzer auf die Kontaktfläche 111 gelangen. Zudem ist beispielsweise auf weitere Ausformungen verzichtbar, die herkömmlich als Schweißspritzschutz dienen.
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Die Umformung des Umformbereichs 135 zum Befestigungsbereich 106 führt zu einer Materialverfestigung. Dies führt zu einem Flansch mit einer erhöhten Stabilität gegenüber flachen Flanschen.
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Verschiedene Außenkonturen des Flansches 105 und Anordnungen und Durchmesser der Löcher 122 sind bei gleichbleibendem Design des Befestigungsbereichs 106 einfach möglich. Daher sind viele Stufen des Stanzwerkzeugs zur Herstellung bei verschiedenen Varianten des Flanschdesigns wiederverwendbar.
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Durch den Versatz 127 des Flansches 105 zum Pumpengehäuse 101 ist eine Vorspannung der Pumpenanordnung 101 variabel einstellbar und insbesondere bei verschiedenen Brennkraftmaschinen 103 ohne Designänderung des Flansches 105 beziehungsweise des Pumpengehäuses 101 unterschiedlich einstellbar. Das Vorspannmaß beziehungsweise die Vorspannkraft wird bei der Montage durch das Aufpressmaß definiert, beispielsweise mittels entsprechender Vorgabe für den Abstand 136. Zudem gewährleistet der Versatz 127, dass die Pumpenanordnung 100 mittels des Auflagevorsprungs 104 relativ zum Motor ausgerichtet ist und damit eine möglichst genaue, insbesondere senkrechte, Ausrichtung realisierbar ist.
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Die Pumpenanordnung 100 ermöglicht so eine gute Dauerhaltbarkeit bei vergleichsweise einfacher, kostengünstiger und schneller Herstellbarkeit. Somit ist eine ausreichend verlässliche Pumpenanordnung 100 auch bei eingeschränkten Bauraumvorgaben realisierbar.
