DE102009000859A1

DE102009000859A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102009000859A1
Application number: DE200910000859
Authority: DE
Inventors: Gerhard Meier; Alfons Schoetz; Markus Schetter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14), insbesondere zur Förderung von Kraftstoff für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Pumpenelement. Das Pumpenelement umfasst einen Zylinder (28), einen Kolben (56) und einen Stößel (50), wobei der Stößel (50) eine Hubbewegung einer rotierenden Nockenwelle auf den Kolben (56) überträgt und wobei zwischen dem Stößel (50) und dem Zylinder (28) eine Rundführung ausgebildet ist. Der Zylinder (28) weist eine Ringnut (70) auf, in der ein Sicherungsring (72) eingesetzt ist. Der Sicherungsring (72) ragt dabei in entspanntem Zustand über die Ringnut (70) hinaus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs 2.
Stand der Technik
Kraftstoff-Hochdruckpumpen sind für den Einsatz in Common-Rail-Einspritzsystemen zur Erzeugung eines Hochdrucks im Common-Rail in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Ein Beispiel für eine solche Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist aus der DE 10 2006 048 722 A1 bekannt. Um den Kolben des Pumpenelements von Querkräften zu entlasten ist bei der oben genannten Kraftstoff-Hochdruckpumpe zwischen Kolben und Antriebswelle ein Stößel vorgesehen, der im Pumpengehäuse geführt wird.
Bekannt ist auch die Verwendung einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe als Steckpumpe zu verwenden. D. h. die Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird zum Beispiel in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gesteckt und von der im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle angetrieben. Dadurch können ein Pumpengehäuse und eine separate Antriebswelle für die Kraftstoff-Hochdruckpumpe entfallen. Dadurch werden der Bauraumbedarf und die Herstellungskosten verringert.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass sie auch als Steckpumpe eingesetzt werden kann. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe soll zudem in der Herstellung kostengünstig sein.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1, sowie des nebengeordneten Anspruchs 2 gelöst. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Die Verwendung eines Pumpenelements mit Rollenstößel erfordert eine Verliersicherung des Rollenstößels, damit er sich nicht vom übrigen Teil des Pumpenelements vor der Montage im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine lösen kann. Erfindungsgemäß wird dies durch einen Sicherungsring sichergestellt, der bspw. nach DIN 7993 als Runddraht-Sprengring gefertigt werden kann und damit ein preiswert zu beziehendes Standardbauteil darstellt. Der Sicherungsring ist in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe derart angeordnet, dass er zwischen dem Zylinder der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und dem darauf beweglichen Stößel wirkt. Die Ringnut ist so dimensioniert, dass der Sicherungsring vollständig in der Ringnut verschwindet, wenn er zusammengedrückt wird.
Nach erfolgter Montage des Stößels entspannt sich der Sicherungsring wieder und ragt dann in eine Ausnehmung in einer inneren Führungsfläche des Stößels bzw. des Zylinders. Dadurch wird eine demontierbare Verliersicherung zwischen Stößel und Zylinder gebildet,
Der Durchmesser der Ausnehmung ist so bemessen, dass der Sicherungsring in entspanntem Zustand nicht an der Ausnehmung anliegt und in Folge dessen weder Reibung noch Verschleiß auftritt.
Die Ausnehmung ist derart ausgestaltet, dass sie in axialer Richtung größer oder gleich dem Hub des Pumpenelements ist, so dass sie die Bewegung des Pumpenkolbens nicht behindert. Die Ausnehmung ist darüber hinaus derart ausgestaltet, dass sie mindestens an einem Ende eine Fase oder einen Radius aufweist und dass die Ringnut so dimensioniert ist, dass der Sicherungsring in einem gespanntem Zustand vollständig in der Ringnut aufgenommen ist. Dies vereinfacht eine Montage erheblich und macht eine zerstörungsfreie Demontage möglich. Hierzu kann eine notwendige Radialkraft zum Zusammenschieben des Sicherungsrings über eine Axialkraft beim Aufschieben oder Herabziehen des Stößels aufgebracht werden. Außerdem kann an einem freien Ende des Stößels ebenfalls eine Fase oder ein Radius vorgesehen sein, um besonders zur Montage das Aufschieben des Stößels über den Sicherungsring zu erleichtern. Die Fase oder der Radius unterstützen die Kraftübersetzung.
Schließlich kann durch den Winkel der Fase bzw. der Größe des Radius die Montage- und damit auch die Haltekraft konstruktiv vorgegeben werden.
Die Ausnehmung unterteilt die Führungsfläche zwischen Stößel und Zylinder in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt. Bei der Positionierung der Ausnehmung ist zu berücksichtigen, dass eine optimale Führung des Stößels auf dem Zylinderkopf gewährleistet ist. Der näher an einem Antrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe angeordnete Abschnitt der Führungsfläche sollte dabei in aller Regel länger sein, als der am entgegengesetzten Ende des Führungsfläche vorhandene Abschnitt. Dadurch werden eventuelle Querkräfte, die vom Antrieb herrühren weitgehend neutralisiert. Der Verschleiß der Anordnung wird gemindert und damit die Nutzungsdauer verlängert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe im Längsschnitt;
2 eine Detailansicht II aus 1;
3 eine Darstellung des Sicherungsrings aus 1 oder 2; und
4 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Einspritzventilen.
Detaillierte Beschreibung
Beginnend mit der 4 wird eine Brennkraftmaschine 10 starkvereinfacht dargestellt. Aus einem Tank 12 wird Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 14 gefördert, die wiederum Kraftstoff unter hohem Druck in ein Rail 16 (Hochdruckbereich) fördert. An das Rail 16 sind mehrere Einspritzventile 18 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt oder indirekt in ihnen zugeordnete Brennräume 20 einspritzen. Dabei ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 14 als sogenannte Steckpumpe ausgebildet und in die Brennkraftmaschine 10 integriert.
1 zeigt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 14 im Detail und 2 zeigt einen Ausschnitt II aus 1 in einer vergrößerten Darstellung. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 14 umfasst eine in 1 im oberen Bereich dargestellte Niederdruckeinheit 22 und eine im unteren Bereich dargestellte Hochdruckeinheit 24. Ein Gehäuse 26 der Niederdruckeinheit 22 ist von oben über zwei Schrauben (nicht sichtbar) an einem Zylinderkopf 28 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 14 befestigt. Über einen Zulaufstutzen 30 wird der Kraftstoff in der Niederdruckeinheit 22 zu einer Zumesseinheit 32 geführt und gelangt von dort in einen Saugventilraum 34 des Zylinderkopfs 28.
Mit Hilfe eines Überdruckventils 36 wird ein konstanter Druck des Kraftstoffs eingestellt und eine eventuell auftretende Absteuermenge über einen Rücklaufstutzen 38 in den Tank 12 zurückgeführt. Die Niederdruckeinheit 22 ist über einen Außenbund des Zylinderkopfes 28 zentriert und über einen radial verbauten O-Ring 40 nach außen abgedichtet. Ein Saugventil 42 ist über einen Schraubring 44 auf dem Zylinderkopf 28 befestigt. Das Saugventil 42 ist zu einem Hochdruckraum 48 des Zylinderkopfs 28 abgedichtet.
Ein tassenförmig ausgebildeter Stößel 50 ist an einem Zylinderkopfschaft 51 in der Art einer Rundführung innengeführt. Über eine exzentrische Bohrung 52 kann ein Kolbenfuß 54 eines Hochdruckkolbens 56 bei einer Montage in den Stößel 50 eingeführt werden. Wenn der Hochdruckkolben 56 anschließend in eine zentrische Position bewegt wird, dann sind Stößel 50 und Hochdruckkolben 56 miteinander gekoppelt.
Der durch den Hochdruckkolben 56 unter Druck gesetzte Kraftstoff gelangt vom Hochdruckraum 48 über ein Hochdruckventil 58 ins Common-Rail 16. Im Stößel 50 ist in 1 an der unteren Seite ein Rollenschuh 60 eingepresst. Eine Laufrolle 62 ist im Rollenschuh 60 gelagert und überträgt eine Hubbewegung eines Nockens einer rotierenden Nockenwelle (nicht dargestellt) auf den Stößel 50.
Der Zylinderkopf 28 ist dabei für einen Steckpumpenantrieb modifiziert. Dies geschieht dadurch, dass der Förderraum 48 beziehungsweise der Hochdruckkolben 56 durch ein Dichtelement 64, welches bspw. aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist, gegen das Motoröl der Brennkraftmaschine abgedichtet wird. Das Dichtelement 64 ist an einem unteren Ende der Führung des Hochdruckkolbens 56 eingepresst und wird durch einen Pressteller 66 axial gesichert. Eine Hochdruckleckage wird über eine Drainagebohrung 68 im Körper des Zylinderkopfs 28 in den Saugventilraum 34 zurückgeführt.
Im Zylinderkopfschaft 51 befindet sich weiter eine Ringnut 70, die einen Runddraht-Sprengring 72 aufnimmt. Die Ringnut 70 und der Sprengring 72 sind dabei derart ausgestaltet, dass in einem entspannten Zustand der Sprengring 72 aus der Ringnut radial herausragt, aber unter Kraftaufwendung in einem angespannten Zustand vollständig in der Ringnut 70 aufgenommen werden kann. Der Stößel 50 weist in einem Bereich der Ringnut 70 eine axiale Ausnehmung 74 auf. Die Ausnehmung 74 ist axial auf beiden Seiten von zwei Abschnitten einer Führungsfläche (Siehe die Bezugszeichen F1 und F2 in 2) begrenzt. Dabei ist die Ausnehmung 74 so dimensioniert, dass der Sprengring 72 in entspanntem Zustand die Wand des Stößels 50 nicht berührt. Außerdem ist die axiale Länge der Aussparung 74 mindestens so groß wie der Hub des Hochdruckkolbens 56 während des Betriebs.
Die beiden axialen Enden der Ausnehmung 74 können eine Fase 76 aufweisen. Ebenso weisen die freien Enden des Stößels 50 an einer Innenseite (also zum Zylinderkopfschaft 51 zeigend) eine Fase 78 auf. Die Fasen 76 und 78 können auch durch einen Radius ersetzt werden.
3 zeigt eine Darstellung des Sprengrings 72. Er ist nach DIN 7993 aus einem runden, federnden Material (vorzugsweise Federstahl) gefertigt und eignet sich bevorzugt zum Anbringen an Wellen oder wellenartigen Gegenständen. Der Sprengring 72 weist in seinem Umfang eine Unterbrechung G auf. Die Unterbrechung G ermöglicht, dass durch ein radiales Zusammendrücken oder Auseinanderziehen der Sprengring 72 in seinem Durchmesser verändert werden kann. Nach der Krafteinwirkung geht der Sprengring 72 in seine Ausgangsabmessungen wieder zurück. Die DIN 7993 beschreibt Ausführungsformen der Runddraht-Sprengringe für Wellen und für Bohrungen.
Die Ausgestaltung des Stößels 50, des Zylinderkopfschafts 51, der Ringnut 70, des Sprengrings 72 und der Ausnehmung 74 ermöglichen folgende Montage des Stößels 50:
Zunächst wird der Sprengring 72 in die Ringnut 70 eingesetzt, indem der Sprengring 72 über den Zylinderkopfschaft 51 bis zur Ringnut 70 geschoben wird. Danach überragt der Außendurchmesser des Sprengrings 72 den Durchmesser des Zylinderkopfschafts 51. Jetzt wird der Stößel 50 (von der Antriebsseite her) auf den Zylinderkopfschaft 51 aufgeschoben, bis das freie Ende des Zylinderkopfschafts 51 mit der Fase 78 am Sprengring 72 anliegt.
Der Zylinderkopfschaft 51 dient schon beim Aufschieben des Stößels 50 als Führung. Nach dem Aufsetzen der Fase 78 am Sprengring 72 wird der Sprengring 72 soweit zusammengedrückt, bis der Sprengring 72 in der Ringnut 70 vollständig aufgenommen ist. Jetzt wird der Stößel 50 weiter über den Zylinderkopfschaft 51 geschoben werden, bis sich der Sprengring 72 in der Ausnehmung 74 wieder entspannen kann. Die Betriebsstellung des Stößels 50 ist nun erreicht, in der sich der Stößel 50 nur noch im Bereich der axialen Ausdehnung der Ausnehmung 74 bewegen kann. Die Anordnung dient damit als Montage- und Verliersicherung des Stößels 50 am Zylinderkopfschaft 51.
Zu einer Demontage wird der Stößel 50 bis an das axiale Ende der Ausnehmung 74, das als Fase 76 ausgebildet ist, gefahren. Danach wird die Axialkraft zum Auseinanderziehen des Stößels 50 und des Zylinderkopfschafts 51 erhöht. Die Fase 76 wirkt nun in der Weise, dass die Axialkraft auch hier in die Radialkraft umgesetzt wird und den Sprengring 72 soweit zusammendrückt, dass der Stößel 50 zerstörungsfrei abgezogen werden kann.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Stößel 50 an einer Innenwand eine Ringnut aufweist und dass der Zylinderkopfschaft 51 die Ausnehmung umfasst. In diesem Fall muss eine Ausführungsform des Runddraht-Sprengrings für Bohrungen in die Ringnut des Stößels 50 eingepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006048722 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 7993 [0006]
- DIN 7993 [0025]
- DIN 7993 [0025]

Claims

Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14), insbesondere zur Förderung von Kraftstoff für ein Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Pumpenelement, umfassend einen Zylinder (28), einen Kolben (56) und einen Stößel (50), wobei der Stößel (50) eine Hubbewegung einer rotierenden Nockenwelle auf den Kolben (56) überträgt und wobei zwischen dem Stößel (50) und dem Zylinder (28) eine Rundführung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (28) eine Ringnut (70) aufweist, dass in der Ringnut (70) ein Sicherungsring (72) eingesetzt ist, und dass der Sicherungsring (72) in entspanntem Zustand über die Ringnut (70) hinausragt.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14), insbesondere zur Förderung von Kraftstoff für ein Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Pumpenelement, umfassend einen Zylinder (28), einen Kolben (56) und einen Stößel (50), wobei der Stößel (50) eine Hubbewegung einer rotierenden Antriebswelle auf den Kolben (56) überträgt und wobei zwischen dem Stößel (50) und dem Zylinder (28) eine Rundführung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel eine Ringnut (70) aufweist, dass in der Ringnut (70) ein Sicherungsring (72) eingesetzt ist, und dass der Sicherungsring (72) in entspanntem Zustand über die Ringnut (70) hinausragt.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer inneren Führungsfläche des Stößels (50) eine axiale Ausnehmung (74) vorgesehen ist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Führungsfläche des Zylinders (28) eine Ausnehmung vorgesehen ist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (74) in axialer Richtung größer oder gleich dem Hub des Pumpenelements (56) ist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Ausnehmung (74) so gewählt ist, dass der Sicherungsring (72) in entspanntem Zustand nicht an der Ausnehmung (74) anliegt.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (74) die Führungsfläche in einen ersten Abschnitt (F1) und einen zweiten Abschnitt (F2) unterteilt.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (70) so dimensioniert ist, dass der Sicherungsring (72) in einem gespanntem Zustand vollständig in der Ringnut (70) aufgenommen ist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (74) mindestens an einem Ende eine Fase (76) oder einen Radius aufweist.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (72) als Sprengring, insbesondere nach DIN 7993, ausgebildet ist.