DE102009047576A1 - pump assembly - Google Patents
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Abstract
Eine Pumpenanordnung (1), die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst eine Hochdruckpumpe (2), die eine Hochdruckpumpenwelle (7) aufweist, und eine Zahnradpumpe (3), die eine Zahnradpumpenwelle (8) aufweist. Ferner ist eine Kupplung (12) zwischen der Hochdruckpumpenwelle (7) und der Zahnradpumpenwelle (8) vorgesehen, die zumindest eine Opferfläche (21, 22) aufweist.A pump assembly (1), particularly for fuel injection systems of air-compressing auto-ignition internal combustion engines, comprises a high pressure pump (2) having a high pressure pump shaft (7) and a gear pump (3) having a gear pump shaft (8). Furthermore, a coupling (12) is provided between the high-pressure pump shaft (7) and the gear pump shaft (8), which has at least one sacrificial surface (21, 22).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, insbesondere eine Pumpenanordnung mit einer Hochdruckpumpe und einer Außenzahnradpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The invention relates to a pump arrangement, in particular a pump arrangement with a high pressure pump and an external gear pump. Specifically, the invention relates to the field of fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
Aus der
Die aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Axialausgleich der Kupplung zwischen der Hochdruckpumpenwelle und der Zahnradpumpenwelle beziehungsweise dem Zahnrad über die Lebensdauer gewährleistet werden kann.The pump assembly according to the invention with the features of
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpenanordnung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the pump arrangement specified in
Speziell bei Hochdruckpumpen für Common-Rail-Anwendungen ist es vorteilhaft, dass die Zahnradpumpe über die Kupplung von der Hochdruckpumpenwelle angetrieben wird. Die Hochdruckpumpenwelle dient hierbei als Antriebswelle. Bei der Übertragung des Antriebsmoments von der Hochdruckpumpenwelle auf die Zahnradpumpenwelle entsteht durch Relativbewegungen von der Kupplung zur Antriebswelle ein abrasiver Verschleiß. Dieser Verschleiß wird durch schlecht schmierende Brennstoffe verstärkt und kann daher zum Ausfall der Pumpenanordnung führen. Dies ist speziell bei der Ausgestaltung einer herkömmlichen Kupplung aus Hartmetall der Fall, da sich diese stark in die Hochdruckpumpenwelle einarbeitet, so dass die erforderliche axiale Beweglichkeit der Kupplung zum Spielausgleich nicht mehr gegeben ist und es somit zum Bruch der Kupplung oder eines Bauteils der Schnittstelle zwischen der Hochdruckpumpe und der Zahnradpumpe kommen kann. Speziell bei hohen Drehzahlen und schlecht schmierenden Brennstoffen ist solch ein abrasiver Verschleiß so groß, dass eine herkömmliche Kupplung zu stark in die Antriebswelle einläuft und die Gefahr eines Bruches der Kupplung besteht. Durch Verbesserung der Reibpartner, insbesondere des Antriebswellenmaterials oder des Kupplungsmaterials und der damit erfolgenden Verminderung des abrasiven Verschleißes wird die Belastung einer Zahnradlagerung der Zahnradpumpe zu groß, so dass sich beispielsweise ein Lagerpin des Primärzahnrades der Zahnradpumpe zu stark verbiegt. Hierbei kann es zum Einlaufen der Zahnräder in ein Gehäuseteil der Zahnradpumpe kommen. Somit wird bei Verringerung des abrasiven Verschleißes die Problematik an eine andere Stelle der Konstruktion der Pumpenanordnung verschoben.Especially in high pressure pumps for common rail applications, it is advantageous that the gear pump is driven by the coupling of the high pressure pump shaft. The high pressure pump shaft serves as a drive shaft. In the transmission of the drive torque from the high pressure pump shaft to the gear pump shaft is formed by relative movements of the clutch to the drive shaft abrasive wear. This wear is amplified by poorly lubricating fuels and can therefore lead to failure of the pump assembly. This is the case especially in the design of a conventional clutch made of hard metal, since this is heavily incorporated into the high-pressure pump shaft, so that the required axial mobility of the clutch for clearance compensation is no longer given and thus to break the clutch or a component of the interface between the high pressure pump and the gear pump can come. Especially at high speeds and poorly lubricating fuels such abrasive wear is so great that a conventional clutch runs too much into the drive shaft and there is a risk of breakage of the clutch. By improving the friction partners, in particular the drive shaft material or the coupling material and thus reducing the abrasive wear, the load of a gear bearing of the gear pump is too large, so that, for example, a Lagerpin the primary gear of the gear pump bends too much. This can lead to the running of the gears in a housing part of the gear pump. Thus, the problem is shifted to a different location of the construction of the pump assembly when reducing the abrasive wear.
Durch die Opferfläche der Kupplung wird weiterhin ein abrasiver Verschleiß ermöglicht. Somit wird zum einen ein Einlaufen der Hochdruckpumpenwelle in die Kupplung verhindert und zum anderen eine erhöhte Belastung an anderen Stellen der Pumpenanordnung, insbesondere an der Zahnradlagerung, verhindert.Due to the sacrificial surface of the coupling, an abrasive wear is still possible. Thus, on the one hand prevents the high-pressure pump shaft from entering the coupling and, on the other hand, prevents increased stress at other points of the pump arrangement, in particular at the gear bearing.
Vorteilhaft ist es deshalb, dass die Kupplung ein axiales Spiel zwischen der Hochdruckpumpenwelle und der Zahnradpumpenwelle ermöglicht. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Hochdruckpumpenwelle einen Zweiflach aufweist, dass der Zweiflach eine erste Seitenfläche und eine von der ersten Seitenfläche abgewandte zweite Seitenfläche aufweist, dass die erste Seitenfläche eine Opferschicht aufweist und dass die zweite Seitenfläche eine Opferschicht aufweist. Durch die Opferschichten ist hierbei jeweils eine Opferfläche gebildet. Eine Stärke der jeweiligen Opferschicht ist in Bezug auf eine erwartete Lebensdauer der Pumpenanordnung vorgegeben. Somit ist die Opferschicht groß genug, so dass über die Lebensdauer ein vollständiger Verschleiß der Opferfläche nicht vorkommt. Ein Axialausgleich der Kupplung bleibt somit über die Lebensdauer der Pumpenanordnung, insbesondere der Zahnradpumpe, erhalten, da die Kupplung sich am Zweiflach nicht festfressen kann. Hierbei kann die Opferfläche bei einer weitgehenden Beibehaltung der Konstruktion der Pumpenanordnung realisiert werden. Speziell sind die erforderlichen Änderungen an den Bauteilen der Pumpenanordnung gering und auf den Bereich der Kupplung begrenzt. Somit kann mit geringem konstruktiven Aufwand die Lebensdauer der Pumpenanordnung verlängert werden.It is therefore advantageous that the coupling allows axial play between the high-pressure pump shaft and the gear pump shaft. Furthermore, it is advantageous that the high-pressure pump shaft has a two-fold, that the two-flat has a first side surface and a second side surface facing away from the first side surface, that the first side surface has a sacrificial layer and that the second side surface has a sacrificial layer. Through the sacrificial layers in each case a sacrificial surface is formed. A thickness of the respective sacrificial layer is predetermined with respect to an expected life of the pump assembly. Thus, the sacrificial layer is large enough so that over the life of a complete wear of the sacrificial surface does not occur. An axial compensation of the clutch thus remains over the life of the pump assembly, in particular the gear pump, obtained because the coupling can not seize at the two-fold. In this case, the sacrificial surface can be realized while largely maintaining the construction of the pump arrangement. Specifically, the required changes to the components of the pump assembly are small and limited to the range of the coupling. Thus, the life of the pump assembly can be extended with little design effort.
In vorteilhafter Weise greift der Zweiflach der Hochdruckpumpenwelle zumindest teilweise in eine Nut der Zahnradpumpenwelle ein. Die Kupplung kann allerdings auch durch einen anders ausgestalteten Antriebsstummel der Hochdruckpumpenwelle, die mit zumindest einer Opferfläche versehen ist, realisiert werden.Advantageously, the two-face of the high pressure pump shaft engages at least partially a groove of the gear pump shaft. However, the coupling can also be realized by a differently designed drive stub of the high-pressure pump shaft, which is provided with at least one sacrificial surface.
Somit wird auch bei hochdrehenden Hochdruckpumpen und bei schlecht schmierenden Brennstoffen, die beispielsweise zur Schmierung im Bereich der Kupplung dienen, ein axiales Spiel im Bereich der Kupplung über die Lebensdauer der Pumpenanordnung gewährleistet.Thus, even with high-speed high-pressure pumps and poorly lubricating fuels, which serve for example for lubrication in the region of the coupling, an axial clearance in the region of the coupling over the life of the pump assembly guaranteed.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference numerals. It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Pumpenanordnung
Die Hochdruckpumpe
Zwischen der Hochdruckpumpenwelle
In diesem Ausführungsbeispiel sind an dem Kupplungsteil
Die Kupplung
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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