DE10042720A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kraftstoffpumpe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem in einem Zylinder verlagerbar angeordneten Pumpelement, das mit einem Arbeitsraum in Verbindung steht, mit einer eine Antriebswelle aufweisenden Antriebseinrichtung, mit mindestens einem Lager für die Antriebswelle sowie mit einer zwischen dem Arbeitsraum und dem Lager angeordneten Dichteinrichtung, die mindestens ein Dichtelement umfasst, vorgeschlagen. Die Kraftstoffpumpe (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Dichtelement (73, 75) dem Pumpelement (13) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbe­ sondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraft­ fahrzeugs, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 196 27 757 A1 geht eine Kraftstoffpumpe der hier angesprochenen Art hervor, die dazu dient, einer Brennkraftmaschine Kraftstoff zuzuführen. Die Kraftstoffpumpe umfasst ein von einem Kolben gebil­ detes Pumpelement, das in einem Zylinder angeordnet und mit Hilfe einer Antriebseinrichtung verlagerbar ist. Das Pumpelement steht mit einem Arbeitsraum in Verbindung, dessen Volumen bei einer Verlagerung des Pumpelements vergrößerbar oder verkleinerbar ist, wodurch eine Pumpwirkung erzielt wird. Die An­ triebseinrichtung umfasst eine Antriebswelle mit einem mit dem Pumpelement zusammenwirkenden, ex­ zentrisch zur Drehachse der Antriebswelle angeord­ neten Nocken, der in einem mit Kraftstoff gefüllten Vorratsraum angeordnet ist. Ferner ist eine zwi­ schen dem Nocken und einem Lager für die Antriebs­ welle angeordnete Dichteinrichtung vorgesehen, die verhindern soll, dass Kraftstoff aus dem Kraft­ stoffvorratsraum zum Lager der Antriebswelle ge­ langt. Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffpumpe ist, dass die im Kraftstoffvorratsraum angeordneten Teile der Antriebswelle ständig mit dem schlechte Schmiereigenschaften besitzenden Kraftstoff in Kon­ takt stehen, so dass eine Schmierung der Kontakt­ fläche zwischen dem Nocken und dem Pumpelement mit einem Fett oder Öl nicht möglich ist. Dies führt zu einem unerwünscht hohen Verschleiß der Kraftstoff­ pumpe.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kraft­ stoffpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kraftstoffpumpe mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese umfasst mindestens ein mit einem Arbeitsraum in Verbindung stehendes Pumpelement, das in einem Zylinder angeordnet ist. Das Pumpelement ist mit Hilfe einer eine drehbar gelagerte Antriebswelle aufweisenden Antriebseinrichtung verlagerbar. Zur Abdichtung mindestens eines Lagers für die An­ triebswelle gegenüber dem Arbeitsraum ist eine min­ destens ein Dichtelement umfassende Dichteinrich­ tung vorgesehen. Die Kraftstoffpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass das Dichtelement dem Pumpelement zugeordnet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass nur das Pumpelement und der Zylinder mit dem Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, in Kontakt kommen. Es ist daher eine Öl- oder Fettschmierung für die Antriebswelle realisierbar, wodurch der Verschleiß einzelner Kom­ ponenten der Kraftstoffpumpe reduziert werden kann. Durch das Zusammenwirken des Dichtelements mit dem Pumpelement kann ferner eine Kraftstoffpumpe mit einer kompakten Bauweise realisiert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, dass erste und zweite Dichtelemente vorgesehen sind, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, derart, dass zwischen den Dichtelementen ein Trennraum gebildet ist, der zum Auffangen einer verhältnismäßig geringen Kraftstoffmenge dient, die beispielsweise durch einen Spalt zwischen dem Pump­ element und beispielsweise dem Dichtelement hin­ durchtreten kann. In bevorzugter Ausführungsform ist der Trennraum mit einem Trennmedium, beispiels­ weise Luft, durchspülbar. Das vorzugsweise gasför­ mige Trennmedium trägt also den Kraftstoff aus dem Trennraum aus, so dass er nicht zur Antriebsein­ richtung gelangt. Der Trennraum, der beispielsweise mit einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine verbun­ den sein kann, kann kontinuierlich mit dem Trennme­ dium durchspülbar sein. Es ist auch möglich, dass der Trennraum nur in bestimmten Intervallen mit dem Trennmedium durchspült wird. Es ist auch möglich, nicht aktiv zu durchspülen, sondern nur Ver­ dunstungs- und Verdampfungseffekte zu nutzen. Die Sicherheit gegen ein Eindringen des Kraftstoffs in den Bereich der Antriebseinrichtung, insbesondere des Antriebswellenlagers oder der Nockengleit­ fläche, kann dadurch weiter erhöht werden.

Es wird ein Ausführungsbeispiel der Kraftstoffpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass beide Dichtelemente dem Pumpenelement zugeordnet sind. Die Dichtelemente können daher in den Zylinder in­ tegriert werden, so dass dieser zusammen mit dem Pumpelement zu einer vormontierbaren Baueinheit zu­ sammengefasst werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind das mindestens eine Lager, das von einem Gleitlager o­ der einem Wälzlager gebildet sein kann, und die An­ triebswelle in einem Schmiermittelraum angeordnet, der gegenüber dem Trennraum abgedichtet ist. Da­ durch kann eine gewünschte Schmierung dieser Bau­ teile sichergestellt und deren Verschleiß reduziert werden.

Bevorzugt wird ferner ein Ausführungsbeispiel, das sich dadurch auszeichnet, dass die Kraftstoffpumpe als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Das wenig­ stens eine Pumpenelement ist hier also von einem Kolben gebildet, der im Zylinder verschiebbar ist und vorzugsweise in den Arbeitsraum für den Kraft­ stoff hineinragt. Eine Abdichtung dieser Kol­ ben Zylindereinheit durch das mindestens eine Dichtelement, das beispielsweise von einem mit der Außenfläche des Kolbens zusammenwirkenden Abstrei­ fer gebildet sein kann, ist in einfacher Weise mög­ lich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Kraftstoffpumpe 1, die hier als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Die Kraftstoffpumpe 1 ist überall dort einsetzbar, wo ein Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, gefördert werden soll. Rein beispielhaft wird im folgenden davon ausgegangen, dass die Kraftstoffpumpe 1 zur Zuführung eines Kraftstoffs zu einer in der Figur nicht dargestell­ ten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dient.

Die Kraftstoffpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Zylinder 5 in einer randoffenen Ausnehmung 7 angeordnet ist. Die Ausnehmung 7 ist durch einen Deckel 9 verschließbar. Im Zylinder 5 befindet sich eine Durchgangsöffnung 11, in der ein Pumpelement 13 verschiebbar angeordnet ist, das hier von einem Kolben 15 gebildet ist. Der Kolben 15 ist zylind­ risch ausgebildet und weist vorzugsweise einen kreiszylindrischen Querschnitt auf, wobei seine Länge um ein mehrfaches größer ist als sein Durch­ messer. Die Kraftstoffpumpe kann auch mehr als ein Pumpelement beziehungsweise Kolben aufweisen, die vorzugsweise jeweils mit einem Arbeitsraum verbun­ den sind. Im folgenden wird rein beispielhaft davon ausgegangen, dass die Kraftstoffpumpe 1 nur diesen einen Kolben 15 aufweist.

Der Kolben 15 ragt mit einem ersten Ende in einen Arbeitsraum 17, der mit einem Kraftstoff, zumindest teilweise, befüllbar ist. Der Arbeitsraum 17 ist durch eine im Bereich der Durchgangsöffnung 11 von oben in das Gehäuse 3 eingebrachte Vertiefung 19 gebildet, die durch eine auf der Oberseite des Zy­ linders 5 aufliegende erste Platte 21 verschlossen ist. Auf der ersten Platte 21 liegt eine weitere, zweite Platte 23, die von dem in die Ausnehmung 7 eingreifenden Deckel 9 gegen die erste Platte 21 gedrückt wird.

Der Arbeitsraum 17 ist über einen Fluidpfad 25 mit einer Niederdruckseite und einem zweiten Fluidpfad 27 mit einer Hochdruckseite der Kraftstoffpumpe 1 verbindbar. Im ersten Fluidpfad 25 befindet sich eine erste Ventileinrichtung 29, die hier ein gegen die Kraft eines hier von einer Druck-Schraubenfeder gebildeten Federelement verlagerbares Membranele­ ment umfasst, und im zweiten Fluidpfad 27 eine zweite Ventileinrichtung 31. Bei einer Abwärtsbewe­ gung des Kolbens 15 in der Darstellung gemäß der Figur gelangt der Kraftstoff über den ersten Fluidpfad 25 in den Arbeitsraum 17, das heißt, der Kraftstoff wird angesaugt. Dabei ist die Verbindung zur Hochdruckseite der Kraftstoffpumpe 1 verschlos­ sen. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 15 in Richtung des Deckels 9 wird mit Hilfe der Ventil­ einrichtungen 29, 31 die Verbindung zur Nieder­ druckseite verschlossen und zur Hochdruckseite der Kraftstoffpumpe 1 geöffnet, so dass der im Arbeits­ raum 17 befindliche Kraftstoff unter Druck auf die Hochdruckseite gelangt.

An seinem dem Arbeitsraum 17 abgewandten Ende ist der Kolben 15 mit einem topfförmig ausgebildeten, auch als Tassenstößel bezeichneten Führungselement 33 gekoppelt beziehungsweise befestigt, das in einer Bohrung 35 im Gehäuse 3, in die auch der Zy­ linder 5 teilweise hineinragt, geführt ist. In der Bohrung 35 befindet sich ferner ein Federelement 37, das hier von einer Druckfeder gebildet ist, die sich an einer Ringschulter 39 eines Adapters 40 für ein Dichtelement abstützt und das Führungselement 33 so weit vom Zylinder 5 wegdrückt, bis es mit seiner Unterseite an einer Anlagefläche 41 eines Nockens 43 einer Antriebseinrichtung 45 für die Kraftstoffpumpe 1 anliegt.

Die Antriebseinrichtung 45 umfasst eine Antriebs­ welle 47, mit der ein oder mehrere Nocken 43 ver­ bunden oder einstückig ausgebildet sind. Der in der Figur erkennbare Nocken 43 ist exzentrisch zur Drehachse 49 der Antriebswelle 47 angeordnet, so dass bei einer Rotation der Antriebswelle 47 der mit den Nocken 43 zusammenwirkende Kolben 15 min­ destens eine Hubbewegung ausführt. Die Antriebs­ welle 47 ist im Gehäuse 3 der Kraftstoffpumpe 1 durch ein erstes Lager 51 und ein zweites Lager 53 drehbar gelagert. Die Drehachse 49 der Antriebs­ welle 47 verläuft im wesentlichen quer zur Verlage­ rungsrichtung des Kolbens 15. Die in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel als Gleitlager ausgebildeten Lager 51, 53 sind in einem Abstand zueinander angeordnet, wobei sich zwischen den Lagern 51, 53 der Nocken 43 befindet. An ihrem einen Ende ist die Antriebswelle 47 drehfest mit einem Koppelelement 55 verbunden, an dem beispielsweise eine Riemenscheibe oder der­ gleichen befestigbar ist. An ihrem anderen Ende kann die Antriebswelle 47 beispielsweise mit einer Pumpe für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, beispielsweise Öl, gekoppelt sein.

Über einen im Gehäuse 3 eingebrachten Zuführungska­ nal 57 kann ein vorzugsweise flüssiges Schmiermit­ tel, beispielsweise Öl, der Bohrung 35, in der das Führungselement 33 geführt ist, zugeführt werden. Damit sich das Schmiermittel in der gesamten Boh­ rung 35, die durch das Führungselement 33 in eine erste Kammer 59 und eine zweite Kammer 61 unter­ teilt ist, verteilen kann, ist im Boden des topf­ förmigen Führungselements 33 eine Verbindungsboh­ rung 63 eingebracht. Das Schmiermittel gelangt von der Bohrung 35 durch Spalte zwischen dem Führungs­ element 33 und dem Gehäuse 3 sowie der Bohrung 63 und einer den Nocken 43 aufnehmenden Kammer 65 bis zu den Lagern 51 und 53 der Antriebswelle 47, die hierdurch geschmiert werden können. Um ein Austre­ ten des Schmiermittels aus dem von der Bohrung 35 und der Kammer 65 gebildeten Schmiermittelraum 67 und ein Eindringen von Schmutz in die Lager 51, 53 zu verhindern, ist der Schmiermittelraum 67 im Be­ reich der Antriebswelle 47 auf der einen Seite mit­ tels eines Wellendichtrings 69 und auf der anderen Seite gegebenenfalls mit nicht dargestellten Mit­ teln verschlossen.

Es bleibt festzuhalten, dass die Lager 51, 53, Be­ reiche der Antriebswelle 47, insbesondere der No­ cken 43, das Führungselement 33 für den Kolben 15 und Teile des Kolbens 15 im Schmiermittelraum 67 angeordnet und durch Schmiermittel, vorzugsweise Öl, geschmiert werden können, wodurch der Ver­ schleiß dieser Teile reduzierbar ist.

Um zu verhindern, dass Kraftstoff durch den Spalt zwischen dem Kolben 15 und der Durchgangsöffnung 11 im Zylinder 5 in den Schmiermittelraum 67 gelangt, ist eine Dichteinrichtung 71 vorgesehen, die dem Kolben 15 zugeordnet ist. Die Dichteinrichtung 71 umfasst ein erstes Dichtelement 73 und ein zweites Dichtelement 75. Das Dichtelement 73 ist in einem Sackloch 77 an der Unterseite des Zylinders 5 ange­ ordnet. Darunter ist das von dem Adapter 40 gehal­ tene Dichtelement 75 angeordnet, so dass zwischen den Dichtelementen 73, 75 ein Trennraum 79 gebildet wird. Die Dichtelemente 73, 75 sind bei diesem Aus­ führungsbeispiel jeweils von einem mindestens eine an der Außenumfangsfläche des Kolbens 15 anliegende Dichtlippe aufweisenden Abstreifer gebildet. An­ stelle der Abstreifer oder zusätzlich zu den Ab­ streifern kann die Dichteinrichtung 71 auch an sich bekannte Kolbenringe aufweisen, die in einer Um­ fangsnut im Kolben oder in einer Nut in der Durch­ gangsöffnung 11 angeordnet sein können.

Die Dichtelemente 73, 75 sind - in Verlagerungsrich­ tung des Kolbens 15 gesehen - in einem Abstand von­ einander angeordnet, wodurch der Trennraum 79 ge­ bildet ist, der über einen ersten Anschluss 81 mit einem nicht dargestellten Saugrohr der Brennkraft­ maschine und einem zweiten Anschluss 83 mit einer Frischluftzuführung verbindbar ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird der erste Anschluss 81 mit einem Unterdruck beaufschlagt, wodurch über den Trennraum 79 und den zweiten Anschluss 83 Luft an­ gesaugt wird, so dass sich eine Luftströmung (Pfeile 85) vom zweiten Anschluss 83 zum ersten An­ schluss 81 ergibt, die trotz des ersten Dichtele­ ments 73 in den Trennraum 79 eingedrungenen Kraft­ stoff und/oder trotz des zweiten Dichtelements 75 vom Schmiermittelraum 67 in den Trennraum 79 ge­ langtes Schmiermittel aus dem Trennraum 79 aus­ trägt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Trennraum 79 nicht aktiv durchströmt, sondern der im Trennraum 79 befindliche Kraftstoff kann über die offenen Anschlüsse 81, 83, die nicht mit einem Saugrohr beziehungsweise einer Frischluftzu­ führung verbunden sind, verdunsten.

Es bleibt festzuhalten, dass mit Hilfe der Dicht­ einrichtung 71 eine sichere Trennung des Schmier­ mittelraums 67 von dem mit Kraftstoff befüllbaren Arbeitsraum 17 realisiert ist, so dass ein Eindrin­ gen des Kraftstoffs in den Schmiermittelraum 67 praktisch ausgeschlossen werden kann. Sämtliche Bauteile der Antriebseinrichtung 45 sind also vom Kraftstoff getrennt, wobei einige Teile beziehungs­ weise Bereiche der Antriebseinrichtung 45 durch das Schmiermittel im Schmiermittelraum 67 geschmiert sind, so dass ein hoher Verschleiß vermieden wird. Lediglich Bereiche des im Zylinder 5 verschiebbar angeordneten Kolbens 15 werden mit dem Kraftstoff, der nur schlechte Schmiereigenschaften aufweist, benetzt. Durch den mit dem Trennmedium, vorzugs­ weise Luft, durchspülten Trennraum 79 ist quasi eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Arbeitsraum 17 und dem Schmiermittelraum 6T geschaffen.

Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der in der Figur dargestellten Dichteinrichtung 71 kann eine sehr große Pumpwirkung bei einer Verlagerung des Kolbens 15, wie sie bei bekannten Dichteinrichtun­ gen mit Bälgen oder Membranen auftritt, vermieden werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsversuche ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmel­ derin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder in der Zeichnung offen­ barte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen wei­ sen auf die weitere Ausbildung des Gegenstands des Hauptanspruchs durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruchs hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständ­ lichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Er­ findungen, die eine von den Gegenständen der vor­ hergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das/die Ausfüh­ rungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Viel­ mehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abän­ derungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombi­ nation oder Abwandlung von einzelnen, in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und den Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschrie­ benen und in der Zeichnung enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegen­ stand führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (9)

1. Kraftstoffpumpe, insbesondere für eine Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem in einem Zylinder verlagerbar angeordneten Pumpelement, das mit einem Arbeitsraum in Verbin­ dung steht, mit einer eine Antriebswelle aufweisen­ den Antriebseinrichtung, mit mindestens einem Lager für die Antriebswelle sowie mit einer zwischen dem Arbeitsraum und dem Lager angeordneten Dichtein­ richtung, die mindestens ein Dichtelement umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (73, 75) dem Pumpelement (13) zugeordnet ist.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass erste und zweite Dichtelemente (73, 75) vorgesehen sind, die in einem Abstand von­ einander angeordnet sind, und dass sich zwischen den Dichtelementen (73, 75) ein Trennraum (79) be­ findet.

3. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Dichtelemente (73, 75) dem Pumpelement (13) zugeord­ net sind.

4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (73) im Zylinder (5) und das zweite Dichtelement (75) an einem Adapter (40) angeordnet sind.

5. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (73) den Trennraum (79) gegenüber dem Arbeitsraum (17) abdichtet.

6. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (75) den Trennraum (79) gegenüber einem Schmiermittelraum (67) abdichtet.

7. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindes­ tens eine Lager (51, 53) und die Antriebswelle (47) im Schmiermittelraum (67) angeordnet sind.

8. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trenn­ raum (79) mit einem Trennmedium, insbesondere Luft, durchspülbar ist.

9. Kraftstoffpumpe nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ra­ dialkolbenpumpe ausgebildet ist.