DE102009000859A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe - Google Patents
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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 aus1 ; -
3 eine Darstellung des Sicherungsrings aus1 oder2 ; und -
4 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Einspritzventilen. - Detaillierte Beschreibung
- Beginnend mit der
4 wird eine Brennkraftmaschine10 starkvereinfacht dargestellt. Aus einem Tank12 wird Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe14 gefördert, die wiederum Kraftstoff unter hohem Druck in ein Rail16 (Hochdruckbereich) fördert. An das Rail16 sind mehrere Einspritzventile18 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt oder indirekt in ihnen zugeordnete Brennräume20 einspritzen. Dabei ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe14 als sogenannte Steckpumpe ausgebildet und in die Brennkraftmaschine10 integriert. -
1 zeigt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe14 im Detail und2 zeigt einen Ausschnitt II aus1 in einer vergrößerten Darstellung. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe14 umfasst eine in1 im oberen Bereich dargestellte Niederdruckeinheit22 und eine im unteren Bereich dargestellte Hochdruckeinheit24 . Ein Gehäuse26 der Niederdruckeinheit22 ist von oben über zwei Schrauben (nicht sichtbar) an einem Zylinderkopf28 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe14 befestigt. Über einen Zulaufstutzen30 wird der Kraftstoff in der Niederdruckeinheit22 zu einer Zumesseinheit32 geführt und gelangt von dort in einen Saugventilraum34 des Zylinderkopfs28 . - Mit Hilfe eines Überdruckventils
36 wird ein konstanter Druck des Kraftstoffs eingestellt und eine eventuell auftretende Absteuermenge über einen Rücklaufstutzen38 in den Tank12 zurückgeführt. Die Niederdruckeinheit22 ist über einen Außenbund des Zylinderkopfes28 zentriert und über einen radial verbauten O-Ring40 nach außen abgedichtet. Ein Saugventil42 ist über einen Schraubring44 auf dem Zylinderkopf28 befestigt. Das Saugventil42 ist zu einem Hochdruckraum48 des Zylinderkopfs28 abgedichtet. - Ein tassenförmig ausgebildeter Stößel
50 ist an einem Zylinderkopfschaft51 in der Art einer Rundführung innengeführt. Über eine exzentrische Bohrung52 kann ein Kolbenfuß54 eines Hochdruckkolbens56 bei einer Montage in den Stößel50 eingeführt werden. Wenn der Hochdruckkolben56 anschließend in eine zentrische Position bewegt wird, dann sind Stößel50 und Hochdruckkolben56 miteinander gekoppelt. - Der durch den Hochdruckkolben
56 unter Druck gesetzte Kraftstoff gelangt vom Hochdruckraum48 über ein Hochdruckventil58 ins Common-Rail16 . Im Stößel50 ist in1 an der unteren Seite ein Rollenschuh60 eingepresst. Eine Laufrolle62 ist im Rollenschuh60 gelagert und überträgt eine Hubbewegung eines Nockens einer rotierenden Nockenwelle (nicht dargestellt) auf den Stößel50 . - Der Zylinderkopf
28 ist dabei für einen Steckpumpenantrieb modifiziert. Dies geschieht dadurch, dass der Förderraum48 beziehungsweise der Hochdruckkolben56 durch ein Dichtelement64 , welches bspw. aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist, gegen das Motoröl der Brennkraftmaschine abgedichtet wird. Das Dichtelement64 ist an einem unteren Ende der Führung des Hochdruckkolbens56 eingepresst und wird durch einen Pressteller66 axial gesichert. Eine Hochdruckleckage wird über eine Drainagebohrung68 im Körper des Zylinderkopfs28 in den Saugventilraum34 zurückgeführt. - Im Zylinderkopfschaft
51 befindet sich weiter eine Ringnut70 , die einen Runddraht-Sprengring72 aufnimmt. Die Ringnut70 und der Sprengring72 sind dabei derart ausgestaltet, dass in einem entspannten Zustand der Sprengring72 aus der Ringnut radial herausragt, aber unter Kraftaufwendung in einem angespannten Zustand vollständig in der Ringnut70 aufgenommen werden kann. Der Stößel50 weist in einem Bereich der Ringnut70 eine axiale Ausnehmung74 auf. Die Ausnehmung74 ist axial auf beiden Seiten von zwei Abschnitten einer Führungsfläche (Siehe die Bezugszeichen F1 und F2 in2 ) begrenzt. Dabei ist die Ausnehmung74 so dimensioniert, dass der Sprengring72 in entspanntem Zustand die Wand des Stößels50 nicht berührt. Außerdem ist die axiale Länge der Aussparung74 mindestens so groß wie der Hub des Hochdruckkolbens56 während des Betriebs. - Die beiden axialen Enden der Ausnehmung
74 können eine Fase76 aufweisen. Ebenso weisen die freien Enden des Stößels50 an einer Innenseite (also zum Zylinderkopfschaft51 zeigend) eine Fase78 auf. Die Fasen76 und78 können auch durch einen Radius ersetzt werden. -
3 zeigt eine Darstellung des Sprengrings72 . 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 Sprengring72 weist in seinem Umfang eine Unterbrechung G auf. Die Unterbrechung G ermöglicht, dass durch ein radiales Zusammendrücken oder Auseinanderziehen der Sprengring72 in seinem Durchmesser verändert werden kann. Nach der Krafteinwirkung geht der Sprengring72 in seine Ausgangsabmessungen wieder zurück. Die DIN 7993 beschreibt Ausführungsformen der Runddraht-Sprengringe für Wellen und für Bohrungen. - Die Ausgestaltung des Stößels
50 , des Zylinderkopfschafts51 , der Ringnut70 , des Sprengrings72 und der Ausnehmung74 ermöglichen folgende Montage des Stößels50 :
Zunächst wird der Sprengring72 in die Ringnut70 eingesetzt, indem der Sprengring72 über den Zylinderkopfschaft51 bis zur Ringnut70 geschoben wird. Danach überragt der Außendurchmesser des Sprengrings72 den Durchmesser des Zylinderkopfschafts51 . Jetzt wird der Stößel50 (von der Antriebsseite her) auf den Zylinderkopfschaft51 aufgeschoben, bis das freie Ende des Zylinderkopfschafts51 mit der Fase78 am Sprengring72 anliegt. - Der Zylinderkopfschaft
51 dient schon beim Aufschieben des Stößels50 als Führung. Nach dem Aufsetzen der Fase78 am Sprengring72 wird der Sprengring72 soweit zusammengedrückt, bis der Sprengring72 in der Ringnut70 vollständig aufgenommen ist. Jetzt wird der Stößel50 weiter über den Zylinderkopfschaft51 geschoben werden, bis sich der Sprengring72 in der Ausnehmung74 wieder entspannen kann. Die Betriebsstellung des Stößels50 ist nun erreicht, in der sich der Stößel50 nur noch im Bereich der axialen Ausdehnung der Ausnehmung74 bewegen kann. Die Anordnung dient damit als Montage- und Verliersicherung des Stößels50 am Zylinderkopfschaft51 . - Zu einer Demontage wird der Stößel
50 bis an das axiale Ende der Ausnehmung74 , das als Fase76 ausgebildet ist, gefahren. Danach wird die Axialkraft zum Auseinanderziehen des Stößels50 und des Zylinderkopfschafts51 erhöht. Die Fase76 wirkt nun in der Weise, dass die Axialkraft auch hier in die Radialkraft umgesetzt wird und den Sprengring72 soweit zusammendrückt, dass der Stößel50 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 Zylinderkopfschaft51 die Ausnehmung umfasst. In diesem Fall muss eine Ausführungsform des Runddraht-Sprengrings für Bohrungen in die Ringnut des Stößels50 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 (10)
- 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.
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