DE10228552A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents
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Abstract
Radialkolbenpumpeneinheit für ein Hochdruckeinspritzsystem mit einem Pumpengehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) mit einem Exzenterabschnitt (3) gelagert ist, auf dem ein Hubring (4) sitzt, der mindestens einen in radialer Richtung zur Antriebsachse (2) bewegbaren, federbelasteten Kolben (5) bewegt, wobei die Antriebswelle (2) derart gestaltet ist, dass sie einen fliegend gelagerten Endbereich (6) aufweist, der gleichzeitig der Antrieb einer Kraftstoffvorförderpumpe (8) ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpeneinheit zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common Rail Einspritzsystem.
-
DE 198 48 035 A1 ist eine Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen insbesondere bei einem Common Rail Einspritzsystem bereits bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem eine Antriebswelle geführt ist. Die Antriebswelle besitzt einen Exzenterabschnitt, auf dem ein Hubring geführt ist. An dem Hubring stützen sich vorzugsweise mehrere, bezüglich der Antriebwelle radial im Pumpengehäuse längs bewegbar geführten Pumpenkolben ab. Jedem Pumpenkolben ist ein Saugventil sowie ein Druckventil zugeordnet. Über das Saugventil wird dem Pumpenkolben Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich zugeführt. Nach dem Druckaufbau wird der komprimierte Kraftstoff über das Druckventil abgeleitet. - Einer derartigen Radialkolbenpumpe ist üblicherweise eine Kraftstoffvorförderpumpe vorgeschaltet, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank der Hochdruckpumpe zuführt. Die Kraftstoffvorförderpumpe wird in der Regel durch einen Elektromotor oder über die Nockenwelle angetrieben. Bei dem Nockenwellenantrieb kann die Vorförderpumpe direkt auf der Nockenwelle sitzen oder über einen Riemen angetrieben werden. Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse im Motorraum ist es notwendig, die Kraftstoffhochdruckpumpe sowie die Vorförderpumpe möglichst kompakt zu bauen.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpeneinheit für Hochdruckeinspritzsysteme bereit zu stellen, das eine sehr kompakte Bauweise aufweist.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Radialkolbenpumpe eine Antriebswelle aufweist, die einen fliegend gelagerten Endbereich aufweist, der gleichzeitig der Antrieb einer Kraftstoffvorförderpumpe ist. Der Vorteil dieser Anordnung ist eine äußerst kompakte Bauform der Radialkolbenpumpeneinheit da eine dritte Lagerung der Antriebsachse eingespart wird. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der kompakten Anordnung von Hochdruckpumpe und Kraftstoff-Vorförderpumpe ergibt ist der, dass die Leitung von der Kraftstoff-Vorförderpumpe zum Saugventil der Hochdruckpumpe auf ein Minimum reduziert werden kann.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den fliegenden Endbereich der Antriebswelle mit einem Verzahnungsprofil zur Aufnahme der Kraftstoffvorförderpumpe zu versehen. Dies hat den Vorteil, dass die Kraftstoff-Vorförderpumpe lediglich auf die Welle aufgesteckt und gesichert werden muss und keine zusätzlichen Bauteile wie beispielsweise eine Kupplung notwendig sind. Hierdurch lässt sich die radiale Baubreite der Radialkolbenpumpeneinheit weiter verringern.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
-
1 einen Längsschnitt durch die Radialkolbenpumpeneinheit, -
2 einen weiteren Längschnitt durch die Radialkolbenpumpeneinheit -
3 einen Schnitt durch eine Steuerscheibe längs der Schnittlinie E-E' -
4 eine weitere Darstellung der Radialkolbenpumpeneinheit - Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Die beiden Schnitte liegen jeweils senkrecht zur Wellenachse, sind jedoch in einem bestimmten Winkel zueinander verschoben. Dies ist notwendig, da die einzelnen Bauteile der Radialkolbenpumpeneinheit auf dem Umfang verteilt sind und nur so alle Bauteile dargestellt werden können.
- Eine Antriebswelle
2 (1 ) ist über ein erstes Wellenlager9a und ein zweites Wellenlager9b im Pumpengehäuse1 gelagert. Die Antriebswelle2 weist ein Exzenterabschnitt3 auf. Auf dem Exzenterabschnitt3 ist ein Hubring4 angeordnet. Auf dem Hubring4 stützen sich vorzugsweise drei in radialer Richtung zur Antriebsachse bewegbare, federbelastete Pumpenkolben5 (2 ) ab. Die Pumpenkolben5 sind dabei vorzugsweise 120° gegeneinander versetzt, in einer Radialebene zur Achse der Antriebswelle2 , im Pumpengehäuse1 angeordnet. Die Antriebswelle2 weist einen fliegend gelagerten Endbereich6 auf, der gleichzeitig der Antrieb einer Kraftstoff-Vorförderpumpe8 ist. Zur Aufnahme der Kraftstoff-Vorförderpumpe8 weist der fliegend gelagerte Endbereich6 ein. Verzahnungsprofil7 auf. - Das Pumpengehäuse
1 ist als Topfgehäuse ausgebildet. Das fliegend gelagerte Ende der Antriebswelle2 sitzt auf der zum Pumpengehäuse1 offenen Topfseite. Die offene Topfseite des Pumpengehäuses1 wird durch einen angeflanschten Topfdeckel31 verschlossen. Der Topfdeckel31 ist derart gestaltet, dass er gleichzeitig eine Pumpenkammer32 der Kraftstoff-Vorförderpumpe8 ausbildet. Im Topfdeckel31 ist zusätzlich der Kraftstoffzulaufanschluss10 , ein Strömungskanal12 , eine Schmierungsbohrung14 sowie ein Volumenstromregelventil16 untergebracht. Hierdurch ist eine sehr kompakte Bauweise der Radialkolbenpumpeneinheit möglich. - Der Kraftstoff tritt dabei, durch den Kraftstoff-Zulaufanschluss
10 , im Topfdeckel31 , in die Radialkolbenpumpeneinheit ein. Über den Strömungskanal12 gelangt der Kraftstoff zur Kraftstoff-Vorförderpumpe8 . Der Strömungskanal ist derart gestaltet, dass eine beidseitige Befüllung der Pumpenkammer32 möglich ist. Die Schmierbohrung14 dient zur Schmierung der Kraftstoff-Vorförderpumpe8 . Der Kraftstoff tritt mit einem Vordruck von ca. 5–10 bar aus der Kraftstoff-Vorförderpumpe8 aus und gelangt von dort aus in das Volumenstrom-Regelventil16 , welches platzsparend in den Topdeckel31 integriert ist. Vom Volumenstrom-Regelventil16 gelangt der Kraftstoff darin zu einer Steuerscheibe18 . Die Steuerscheibe18 dient dabei dazu, den Kraftstoff gleichmäßig auf die am Umfang verteilten Saugventile zu verteilen. Hierzu ist an der Steuerscheibe16 eine umlaufende Ringnut19 vorgesehen. - Jedem Pumpenkolben
5 ist jeweils ein Saugventil24 und ein Druckventil28 zugeordnet. Während des Saughubs der Pumpenkolben5 öffnet das Saugventil24 und Kraftstoff kann in den Zylinderraum26 einströmen. Während des Kompressionshubs des Pumpenkolbens5 wird der Kraftstoff im Zylinderraum26 komprimiert. Hierbei sind sowohl das Saugventil24 als auch das Druckventil28 geschlossen. Am Ende des Kompressionshubes des Pumpenkolbens5 öffnet das Druckventil28 und der Kraftstoff kann in die Hochdruckleitung strömen. -
3 zeigt einen Schnitt durch die Steuerscheibe18 . Die Schnittachse ist in2 durch die Achse E-E' gekennzeichnet. Die Steuerscheibe16 ist fest mit dem Pumpengehäuse1 verbunden. Die Steuerscheibe18 weist Verformungstaschen33 auf, die eine elastische Verformung der Steuerscheibe18 insbesondere beim Anlauf der Antriebswelle2 erlauben. Die Steuerscheibe18 weist ein Druckbegrenzungsventils30 für die Kraftstoffvorförderpumpe8 auf. Als Vorförderpumpe eignet sich insbesondere eine Flügelzellenpumpe bzw. eine Sperrflügelpumpe. -
4 zeigt in schematischer Darstellung eine Radialkolbenpumpeneinheit. Am äußeren Umfang des Pumpengehäuses1 sind eine ebene Flächen36 und eine ebene Fläche37 angeordnet, welche zur Aufnahme der Pumpenanschlüsse39 und40 dienen. Unterhalb der Anschlüsse39 und40 befindet sich der in das Pumpengehäuse integrierte Hochdruckspeicher41 , der durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Hochdruckspeicher41 kann vorteilhaft in das Pumpengehäuse1 integriert werden, da durch die Auslegung des Pumpengehäuses1 als hochdruckfestes Bauteil an bestimmten Stellen des Pumpengehäuses1 genügend Materialreserven vorhanden sind um den Hochdruckspeicher41 zu integrieren. Insbesondere bietet sich die Integration des Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse an, wenn gleichzeitig ein Druckregelventil42 in den Hochdruckspeicher integriert wird. Der Hochdruckspeicher41 ist, auf der in der Zeichnung rechten Seite, mit dem Druckregelventil42 verbunden. Auf der in der Zeichnung linken Seite befindet sich eine Leitung zum Anschluss40 . - Das Pumpengehäuse
1 lässt sich kostengünstig aus Kugelgraphitguss fertigen. Sollen mit der Radialkolbenpumpeneinheit sehr hohe Drücke realisiert werden, ist das Pumpengehäuse1 vorzugsweise aus Kugelgraphitguss mit bainitischen Gefüge oder als Stahlschmiedeteil auszuführen. - Der Topfdeckel
31 kann vorzugsweise aus Aluminiumdruckguss oder Kunststoff gefertigt werden. - Die Steuerscheibe
16 kann vorzugsweise aus Stahl, Kunststoff oder Aluguss gefertigt werden. An das Pumpengehäuse1 kann vorzugsweise eine Anflanschung zur unmittelbaren Befestigung der Radialkolbenpumpeneinheit am Motor vorgesehen werden.
Claims (10)
- Radialkolbenpumpeneinheit für Hochdruck-Einspritzsysteme mit – einem Pumpengehäuse (
1 ), in dem – eine Antriebswelle (2 ) mit einem Exenterabschnitt (3 ) gelagert ist, auf dem – ein Hubring (4 ) sitzt, der mindestens einen in radialer Richtung zur Antriebsache bewegbaren, federbelasteten – Pumpenkolben (5 ) bewegt dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2 ) einen fliegend gelagerten Endbereich (6 ) aufweist, der gleichzeitig der Antrieb einer Kraftstoff-Vorförderpumpe (8 ) ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der fliegend gelagerte Endbereich (
8 ) der Antriebswelle (2 ) ein Verzahnungsprofil (7 ) zur Aufnahme der Kraftstoff-Vorförderpumpe (8 ) aufweist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Vorförderpumpe (
8 ) eine Flügelzellenpumpe ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Vorförderpumpe (
8 ) eine Sperrflügelpumpe ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (
1 ) als Topfgehäuse ausgebildet ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (
1 ) als Kugelgraphitgußteil oder als Stahlschmiedeteil hergestellt ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass der fliegend gelagerte Endbereich (
6 ) der Antriebwelle (2 ) auf der zum Pumpengehäuse (1 ) offenen Topfseite liegt und das Pumpengehäuse (1 ) durch einen angeflanschten Topfdeckel (31 ) verschlossen ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Topfdeckel (
31 ) ein Volumenstrom-Regelventil (24 ) beinhaltet. - Radialkolbenpumpeneinheit nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Topfdeckel (
31 ) aus Aluminiumdruckguß oder Kunststoff hergestellt ist. - Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass am Pumpengehäuse (
1 ) eine Anflanschung zur unmittelbaren Befestigung am Motor vorgesehen ist.
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