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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 10 2011 087 701 A1 bekannt. Diese Pumpe weist ein Gehäuseteil auf, in dem in einer Zylinderbohrung ein Pumpenkolben beweglich angeordnet ist, der in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Die Pumpe weist ein Einlassventil auf, das im Gehäuseteil angeordnet ist und durch das der Pumpenarbeitsraum mit einem Zulauf für Fördermedium verbindbar ist. Im Zulauf ist eine Zumesseinrichtung vorgesehen, durch die die dem Pumpenarbeitsraum zugeführte Menge an Fördermedium variabel einstellbar ist. Der Zulauf verläuft teilweise durch ein Niederdruckmodul, in dem die Zumesseinrichtung angeordnet ist und das mit einem Grundgehäuseteil der Pumpe verbunden ist. Am Niederdruckmodul ist ein Anschluss für den Zulauf angeordnet, der beispielsweise von einer Förderpumpe zum Niederdruckmodul führen kann. Der Zulauf verläuft von der Zumesseinrichtung im Niederdruckmodul durch das Grundgehäuseteil der Pumpe zu dem im Gehäuseteil angeordneten Einlassventil. Nachteilig bei dieser Pumpe ist der aufwendige Verlauf des Zulaufs durch das Grundgehäuseteil der Pumpe, wodurch deren Herstellung aufwendig und teuer ist. Wenn die Pumpe kein Grundgehäuseteil sondern nur das Gehäuseteil mit der Zylinderbohrung aufweist ist das Niederdruckmodul nicht verwendbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Niederdruckmodul auf einfache Weise direkt mit dem Gehäuseteil der Pumpe verbunden werden kann und keine aufwendigen Bohrungen oder ähnliches für den Zulauf erforderlich sind, der direkt vom Niederdruckmodul durch den zylinderförmigen Ansatz des Gehäuseteils zum Einlassventil führt. Die Pumpe ist somit einfach, kostengünstig und mit kompakter Baugröße herstellbar.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist eine flexible Ausrichtung des Anschlusses für den Zulauf an der Pumpe ermöglicht. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 und insbesondere Anspruch 4 ermöglicht eine günstige Strömungsführung von der Zumesseinrichtung zum Einlassventil. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist ein geringes Gewicht und eine einfache Herstellung des Niederdruckmoduls und damit der Pumpe ermöglicht. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine günstige Strömungsführung im Niederdruckmodul vom Zulaufanschluss zur Zumesseinrichtung.
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Zeichnung
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt mit einem dieser zugeordneten Niederdruckmodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 die Pumpe in einer Ansicht in Pfeilrichtung II in 1 und 3 die Pumpe mit dem Niederdruckmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist ein Gehäuseteil 10 auf, das nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Der Zylinderkopf 10 weist eine Zylinderbohrung 12 auf, in der ein Pumpenkolben 14 verschiebbar dicht geführt ist. Der Pumpenkolben 14 begrenzt mit seinem in die Zylinderbohrung 12 ragenden Ende einen Pumpenarbeitsraum 16. Das aus der Zylinderbohrung 12 ragende Ende des Pumpenkolbens 14 ist mit einer Übertragungseinrichtung beispielsweise in Form eines Rollenstößels 20 verbunden. Der Rollenstößel 20 stützt sich an einem Nocken 22 einer Antriebswelle 24 ab, durch den bei der Drehbewegung der Antriebswelle 24 eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 14 in der Zylinderbohrung 12 bewirkt wird. Die Antriebswelle 24 kann Teil der Pumpe sein oder Teil der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Nockenwelle oder eine andere Welle.
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Der Pumpenarbeitsraum 16 ist über ein Einlassventil 26 mit einem Niederdruckzulauf 27 zur Pumpe und über ein Auslassventil 28 mit einem Hochdruckablauf verbindbar, der beispielsweise zu einem Hochdruckspeicher 30 führt. Der Niederdruckzulauf 27 kann beispielsweise von einer Förderpumpe, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter ansaugt, gespeist werden. Das Einlassventil 26 weist ein Ventilgehäuse 32 auf und ist als Rückschlagventil ausgebildet. Das Einlassventil 26 weist ein kolbenförmiges Ventilglied 34 auf, das über seinen Schaft 36 im Ventilgehäuse 32 geführt ist und das mit einer an seinem im Durchmesser gegenüber dem Schaft 36 vergrößerten Kopf 38 ausgebildeten Dichtfläche mit einem am Ventilgehäuse 32 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Das Ventilglied 34 ist durch eine Schließfeder 40 in Schließrichtung beaufschlagt.
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Der Zylinderkopf 10 ist in einer Aufnahme 44 eines Grundgehäuses der Pumpe oder eines Gehäuses der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Zylinderkopf oder Motorblock, eingesetzt, wobei die Aufnahme 44 beispielsweise als Bohrung ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 10 weist dabei einen flanschartigen Bereich 46 auf, der einen größeren Querschnitt aufweist als die Aufnahme 44 und der auf der die Aufnahme 44 umgebenden Außenseite anliegt. An den flanschartigen Bereich 46 des Zylinderkopfs 10 schließt sich ein durch die Aufnahme 44 ragender Fortsatz 48 an, in dem die Zylinderbohrung 12 verläuft und aus dem das mit dem Rollenstößel 20 verbundene Ende des Pumpenkolbens 14 herausragt. Auf der dem Fortsatz 48 gegenüberliegenden Seite des flanschartigen Bereichs 48 schließt sich ein hohlzylinderförmiger Ansatz 50 am Zylinderkopf 10 an, der zumindest annähernd koaxial zur Zylinderbohrung 12 verläuft.
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Das Ventilgehäuse 32 des Einlassventils 26 ist von der der Zylinderbohrung 12 abgewandten Außenseite her in den hohlzylinderförmigen Ansatz 50 eingesetzt, wobei das Ventilgehäuse 32 an einer am Übergang von der Zylinderbohrung 12 zum Ansatz 50 gebildeten Ringschulter 52 des Zylinderkopfs 10 anliegt. Von der Außenseite her ist in den Ansatz 50 eine Verschlussschraube 56 eingefügt, die ein Außengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde des Ansatzes 50 zusammenwirkt. Durch die Verschlussschraube 56 wird das Ventilgehäuse 32 gegen die Ringschulter 52 gepresst, um den Pumpenarbeitsraum 16 zum Ansatz 50 hin abzudichten. Gegebenenfalls kann zwischen dem Ventilgehäuse 32 und der Ringschulter 52 ein Dichtring angeordnet sein. Die Verschlussschraube 56 weist auf ihrer dem Ventilgehäuse 32 zugewandten Innenseite eine zentrale Ausnehmung 58 auf, in der das aus dem Ventilgehäuse 32 ragende Ende des Schafts 36 des Ventilglieds 34 und die Schließfeder 40 angeordnet sind.
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Im Umfang des Ventilgehäuses 32 sind wenigstens eine oder vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Zulaufbohrungen 60 vorgesehen, durch die Kraftstoff in das Einlassventil 26 eintritt. Das Ventilgehäuse 32 ist im Ansatz 50 von einer Ringnut 62 umgeben, in die die Zulaufbohrungen 60 münden. Die Ringnut 62 ist mit dem Außenumfang des Ansatzes 50 über wenigstens eine durch den Ansatz 50 verlaufende Bohrung 64 verbunden.
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Am Zylinderkopf 10 ist seitlich, zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 13 der Zylinderbohrung 12, ein Stutzen 66 ausgebildet, in dem das Auslassventil 28 angeordnet ist. Am Stutzen 66 ist eine zum Speicher 30 führende hydraulische Leitung anschließbar.
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In den 1 und 2 ist die Pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Für den Zylinderkopf 10 ist ein Niederdruckmodul 70 vorgesehen, durch das der Zulauf 27 zum Einlassventil 26 verläuft. Das Niederdruckmodul 70 weist ein Modulgehäuse 72 auf, das mit dem Zylinderkopf 10 verbunden ist und das auf den hohlzylinderförmigen Ansatz 50 des Zylinderkopfs 10 aufgesetzt ist. Das Modulgehäuse 72 ist aus einem Werkstoff mit geringem Gewicht, beispielsweise Leichtmetall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Kunststoff hergestellt. Das Modulgehäuse 72 weist eine näherungsweise zylindrische Form auf, wobei dieses auf den Ansatz 50 des Zylinderkopfs 10 aufgesetzt ist und eine den Ansatz 50 aufnehmende Ausnehmung 74 aufweist. Das Modulgehäuse 72 liegt am flanschartigen Bereich 46 des Zylinderkopfs 10 an und zwischen dem Modulgehäuse 72 und dem Bereich 46 ist ein Dichtelement 76, beispielsweise in Form eines Dichtrings, eingespannt. Das Modulgehäuse 72 kann beispielsweise auf den Zylinderkopf 10 aufgepresst oder mittels einer Rastverbindung oder über wenigstens eine oder mehrere Schrauben am Zylinderkopf 10 befestigt sein.
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An die Ausnehmung 74 schließt sich im Modulgehäuse 72 eine Öffnung 78 an, in die eine Zumesseinrichtung 80 eingesetzt ist, die dazu dient die dem Einlassventil 26 zugeführte Kraftstoffmenge variabel einstellen zu können. Die Zumesseinrichtung 80 ist beispielsweise als Proportionalventil ausgebildet, durch das unterschiedlich große Durchflussquerschnitte eingestellt werden können. Die Zumesseinrichtung 80 weist ein Gehäuse auf, in dem ein Kolben 82 angeordnet ist, durch den der Durchflussquerschnitt zwischen einem in die Zumesseinrichtung 80 mündenden Zulauf und einem von dieser abführenden Ablauf eingestellt wird. Der Kolben 82 ist mittels eines elektrischen Aktors 84, beispielsweise eines Elektromagneten, gegen eine Feder 85 verschiebbar. Abhängig von der Stellung des Kolbens 82 werden durch diesen unterschiedlich große Durchflussquerschnitte eingestellt. Der Zulauf in die Zumesseinrichtung 80 erfolgt zumindest annähernd radial zur Längsachse 83 des Kolbens 82 und der Ablauf führt zumindest annähernd koaxial zur Längsachse 83 des Kolbens 82 von der Zumesseinrichtung 80 ab und mündet in der Ausnehmung 74 des Modulgehäuses 72. Zwischen dem Außenumfang des Ansatzes 50 des Zylinderkopfs 10 und der Ausnehmung 74 ist ein Ringraum gebildet, so dass Kraftstoff von der Ausnehmung 74 über die Bohrung 64 im Ansatz 50 zum Einlassventil 26 gelangen kann. An der Zumesseinrichtung 80 ist ein elektrischer Anschluss 81 zur Verbindung mit einer elektronischen Steuereinrichtung angeordnet, durch die der Aktor 84 angesteuert wird. Bei mit dem Zylinderkopf 10 verbundenem Niederdruckmodul 70 ist die Zumesseinrichtung 80 so angeordnet, dass die Längsachse 83 von deren Kolben 82 zumindest annähernd koaxial zur Zylinderbohrung 12 verläuft.
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Das Modulgehäuse 72 weist einen zumindest annähernd radial zur Ausnehmung 74 nach außen ragenden Vorsprung 86 mit einer Bohrung 87 auf. In die Bohrung 87 ist ein Anschlussstutzen 88 eingefügt, beispielsweise eingepresst. Am Anschlussstutzen 88 ist eine hydraulische Leitung anschließbar, die beispielsweise von einer Förderpumpe zum Niederdruckmodul 70 führt. Die Bohrung 87 im Modulgehäuse 72 ist über eine weitere Bohrung 89 mit der Zumesseinrichtung 80 verbunden, wobei die weitere Bohrung 89 in einem den Kolben 82 der Zumesseinrichtung 80 umgebenden Ringraum 90 im Modulgehäuse 72 mündet. Der Ringraum 90 und die Bohrung 87 können dabei in Richtung der Längsachse 83 des Kolbens 82 zueinander versetzt angeordnet sein, so dass die weitere Bohrung 89 entsprechend schräg im Modulgehäuse 72 verläuft.
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Im Betrieb der Pumpe gelangt Kraftstoff beispielsweise von einer Förderpumpe gefördert aus einem Vorratsbehälter über den Anschlussstutzen 88 in die Bohrung 87 im Modulgehäuse 72 und von dort über die weitere Bohrung 89 in den Ringraum 90. Vom Ringraum 90 gelangt der Kraftstoff über den vom Kolben 82 der Zumesseinrichtung 80 eingestellten Durchflussquerschnitt und durch den Kolben 82 in die Ausnehmung 74 und von dieser über die Bohrung 64 und die Zulaufbohrungen 60 im Ventilgehäuse 32 zum Einlassventil 26. Durch die koaxiale Anordnung des Kolbens 82 der Zumesseinrichtung 80 zum Einlassventil 26, das wiederum koaxial zur Zylinderbohrung 12 angeordnet ist, wird eine günstige Einströmung des Kraftstoffs erreicht. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 öffnet das Einlassventil 26, so dass Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 16 einströmt. Die beim Saughub des Pumpenkolbens 14 über das Einlassventil 26 in den Pumpenarbeitsraum 16 einströmende Kraftstoffmenge ist abhängig von dem durch den Kolben 82 der Zumesseinrichtung 80 eingestellten Durchflussquerschnitt. Wenn durch die Pumpe kein Kraftstoff gefördert werden soll, so wird die Zumesseinrichtung 80 geschlossen, so dass diese den Durchflussquerschnitt sperrt. Sollte infolge einer Leckage der Zumesseinrichtung dennoch Kraftstoff zur Pumpe gelangen und durch diese gefördert werden, so kann durch geeignete Maßnahmen in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung der zu viel geförderte Kraftstoff abgeleitet werden. Gegebenenfalls kann zwischen der Förderpumpe, durch die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter zum Niederdruckmodul 70 gefördert wird, und dem Niederdruckmodul 70 ein Überströmventil angeordnet sein, durch das von der Förderpumpe zu viel geförderter Kraftstoff, der nicht durch die Zumesseinrichtung 80 der Pumpe zugeführt wird, abgeleitet werden kann. Das Überströmventil ist dabei nicht am Niederdruckmodul 70 angeordnet, sondern beispielsweise an der Förderpumpe.
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Am Niederdruckmodul 70 ist als einziger hydraulischer Anschluss der Anschlussstutzen 88 angeordnet sowie der elektrische Anschluss 81 für die Zumesseinrichtung 80 vorgesehen. Weitere hydraulische Anschlüsse, beispielsweise für einen Rücklauf, sind nicht vorgesehen. Das Niederdruckmodul 70 kann infolge der kreiszylinderförmigen Ausbildung des Ansatzes 50 des Zylinderkopfs 10 in beliebigen Drehstellungen auf den Zylinderkopf 10 aufgesetzt werden, wobei über die Ausnehmung 74 und den zwischen dieser und dem Ansatz 50 des Zylinderkopfs 10 vorhandenen Ringraum stets eine Verbindung zwischen dem Ablauf der Zumesseinrichtung 80 und dem Einlassventil 26 vorhanden ist.
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In 3 ist die Pumpe mit dem Niederdruckmodul 170 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Zylinderkopf 10 der Pumpe ist gleich ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel, jedoch ist das Niederdruckmodul 170 anders ausgebildet und die Zumesseinrichtung 180 ist anders angeordnet. Das Modulgehäuse 172 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist flacher ausgebildet als beim ersten Ausführungsbeispiel und weist einen Flansch 173 mit einer Öffnung 174 auf, wobei das Modulgehäuse 172 so auf den Zylinderkopf 10 aufgesetzt ist, dass dessen Öffnung 174 den Ansatz 50 des Zylinderkopfs 10 umgibt. Seitlich an den Flansch 173 anschließend weist das Modulgehäuse 172 einen Vorsprung 186 auf, an dessen Ende in eine Bohrung 187 der Anschlussstutzen 88 eingesetzt ist. Zwischen dem Anschlussstutzen 88 und dem Flansch 173 ist im Modulgehäuse 172 eine weitere Öffnung 178 vorgesehen, in die die Zumesseinrichtung 80 eingesetzt ist. Die Öffnung 178 ist mit ihrer Längsachse zumindest annähernd parallel zur Längsachse der Öffnung 174 ausgerichtet. An die Bohrung 187 schließt sich im Modulgehäuse 172 eine weitere Bohrung 189 an, die in einen den Kolben 82 der Zumesseinrichtung 80 radial umgebenden Ringraum 190 mündet. Zwischen der Zumesseinrichtung 80 und dem Modulgehäuse 172 ist ein Raum 191 gebildet, in den der Ablauf der Zumesseinrichtung 80 mündet und der mit einer in die Öffnung 174 mündenden Bohrung 192 verbunden ist. Zwischen dem Ansatz 50 und der Öffnung 174 im Flansch 173 des Modulgehäuses 172 ist ein Ringraum gebildet.
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Zwischen dem Flansch 173 des Modulgehäuses 172 und dem flanschartigen Bereich 46 des Zylinderkopfs 10 ist ein Dichtelement 76 angeordnet. Außerdem ist oberhalb der Bohrung 64 im Ansatz 50 des Zylinderkopfs 10 zwischen dem Ansatz 50 und der Öffnung 174 des Flanschs 173 ein Dichtelement 193, beispielsweise in Form eines Dichtrings, angeordnet. Weiterhin ist zwischen der Verschlussschraube 56 und dem Innenmantel des Ansatzes 50 ein Dichtelement 194, beispielsweise in Form eines Dichtrings, angeordnet. Somit ist der Übergang zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Niederdruckmodul sowie das Einlassventil 26 nach außen abgedichtet.
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Das Niederdruckmodul 170 kann infolge der kreiszylinderförmigen Ausbildung des Ansatzes 50 des Zylinderkopfs 10 in beliebigen Drehstellungen mit dem Zylinderkopf 10 verbunden werden. Über den zwischen dem Ansatz 50 und der Öffnung 174 des Flanschs 173 vorhandenen Ringraum ist unabhängig von der Drehstellung des Niederdruckmoduls 70 stets eine Verbindung zwischen der Bohrung 192 des Modulgehäuses 172 mit der Bohrung 64 des Ansatzes 50 und somit dem Einlassventil 26 vorhanden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087701 A1 [0002]
