DE10355029A1

DE10355029A1 - Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinsprizeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10355029A1
Application number: DE2003155029
Authority: DE
Inventors: Helmut Simon; Markus Nieslony; Matthias Distel; Markus Koch; Wolfram Rittmannsberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-23
Also published as: WO2005052356A2

Abstract

Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement (32) auf mit einem durch eine Antriebswelle (12) der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (34). Der Pumpenkolben (34) stützt sich über einen in einer Bohrung (52) eines Gehäuses (10) der Hochdruckpumpe verschiebbar geführten Stößel (50) an der Antriebswelle (12) ab. Die Antriebswelle (12) weist einen exzentrisch zu ihrer Drehachse (13) ausgebildeten Wellenabschnitt (26) auf, auf dem ein Ring (28) drehbar gelagert ist, an dem der Stößel (50) anliegt. Der Stößel (50) ist in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Ring (28) anliegt, und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) in der Bohrung (52) geführt ist, und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Pumpenkolben (34) anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzschicht (60) versehen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die DE 198 44 272 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist eine rotierend angetriebene Antriebswelle auf, die einen exzentrisch zu ihrer Drehachse ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt ist ein Ring drehbar gelagert. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement mit einem zumindest mittelbar durch die Antriebswelle über den Ring in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf. Der Ring weist an seinem Umfang entsprechend der Anzahl der Pumpenelemente Abflachungen auf, an denen die Pumpenkolben über einen Stößel anliegen. Beim Betrieb der Hochdruckpumpe kommt es zu hohen Belastungen des Rings und der Pumpenkolben und der Stößel, insbesondere zu hohen Flächenpressungen. Außerdem kann es zu Gleitbewegungen zwischen dem Ring und den Stößeln kommen. Die Stößel sind in Bohrungen des Gehäuses der Hochdruckpumpe verschiebbar geführt. Die Pumpenkolben stützen sich in den Stößeln ab. Eine Schmierung des Kontaktbereichs zwischen dem Ring und den Stößeln, zwischen den Stößeln und den Bohrungen des Gehäuses, in denen diese geführt sind, und zwischen den Pumpenkolben und den Stößeln erfolgt durch den im Inneren des Gehäuses der Hochdruckpumpe vorhandenen Kraftstoff. Insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen ist die Schmierung durch den Kraftstoff jedoch nicht mehr ausreichend, so dass es zu starkem Verschleiß des Rings und/oder der Stößel und/oder der Pumpenkolben kommt, was schließlich zum Ausfall der Hochdruckpumpe führen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verschleißschutzbeschichtung eine ausreichende Verschleißbeständigkeit des Kontaktbereichs der Bauteile und damit eine ausreichende Haltbarkeit der Hochdruckpumpe sichergestellt ist. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass der Stößel an seinen verschiedenen Oberflächenbereichen, an denen sich dieser am Ring abstützt oder in der Bohrung geführt ist oder an dem sich der Pumpenkolben an diesem abstützt mit unterschiedlichen, für die jeweiligen Anforderungen optimierten Verschleißschutzbeschichtungen versehen ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht auf einfache Weise eine optimale Abstützung des Pumpenkolbens am Stößel.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe, 2 einen Ausschnitt der Hochdruckpumpe in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt entlang Linie II-II in 1 und 3 den Ausschnitt der Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 3 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das mehrteilig ausgebildet ist und in dem eine Antriebswelle 12 angeordnet ist. Die Antriebswelle 12 ist im Gehäuse 10 über zwei in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 voneinander beabstandete Lagerstellen 14 und 16 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 14,16 können in verschiedenen Teilen des Gehäuses 10 angeordnet sein.
In einem zwischen den beiden Lagerstellen 14,16 liegenden Bereich weist die Antriebswelle 12 einen exzentrisch zu ihrer Drehachse 13 ausgebildeten Wellenabschnitt 26 auf, auf dem ein Übertragungselement 28 in Form eines Polygonrings über eine Lagerstelle 30 drehbar gelagert ist. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein, vorzugsweise mehrere im Gehäuse 10 angeordnete Pumpenelemente 32 mit jeweils einem Pumpenkolben 34 auf, der durch den Polygonring 28 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 13 der Antriebsewelle 12 angetrieben wird. Der Pumpenkolben 34 ist in einer Zylinderbohrung 36 im Gehäuse 10 oder einem Einsatz im Gehäuse 10 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner dem Übertragungselement 28 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 36 einen Pumpenarbeitsraum 38. Der Pumpenarbeitsraum 38 weist über einen im Gehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal 40 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals 40 in den Pumpenarbeitsraum 38 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 38 öffnendes Einlassventil 42 angeordnet, das ein federbelastetes Ventilglied 43 aufweist. Der Pumpenarbeitsraum 38 weist ausserdem über einen im Gehäuse 10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 44 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Speicher 110 verbunden ist. Mit dem Speicher 110 sind ein oder mehrere Injektoren 120 verbunden, durch die Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 44 in den Pumpenarbeitsraum 38 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 38 öffnendes Auslassventil 46 angeordnet, das ebenfalls ein federbelastetes Ventilglied 47 aufweist.
Der Pumpenkolben 34 stützt sich über einen Stößel 50 an dem auf dem Wellenabschnitt 26 gelagerten Polygonring 28 ab. Der Stößel 50 ist hülsenförmig ausgebildet und liegt mit seinem geschlossenen Ende am Polygonring 28 an. Der Stößel 50 ist in einer Bohrung 52 im Gehäuse 10 der Hochdruckpumpe verschiebbar mit geringem Spiel geführt. Der Pumpenkolben 34 wird durch eine vorgespannte Rückstellfeder 54 mit seinem Kolbenfuss 35 in Anlage an der Innenseite des Bodens 56 des Stößels 50 gehalten und der Stößel 50 wird durch die Rückstellfeder 54 mit der Außenseite seines Bodens 56 in Anlage am Polygonring 28 gehalten. Die Rückstellfeder 54 stützt sich über einen auf dem Pumpenkolben 34 angeordneten Federteller 55 am Pumpenkolben 34 ab oder an einem im Durchmesser vergrößerten Kolbenfuß des Pumpenkolbens 34. Bei der Drehbewegung der Antriebswelle 12 wird der Polygonring 28 nicht mit dieser mitbewegt, führt jedoch aufgrund des Exzenterabschnitts 26 eine Bewegung senkrecht zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 aus, die die Hubbewegung des Pumpenkolbens 34 bewirkt. Der Polygonring 28 weist in seinem Außenmantel für jedes Pumpenelement 32 eine Abflachung 29 auf, an der der Stößel 50 anliegt. Beim Saughub des Pumpenkolbens 34, bei dem sich dieser radial nach innen bewegt, wird der Pumpenarbeitsraum 38 durch den Kraftstoffzulaufkanal 40 bei geöffnetem Einlassventil 42 mit Kraftstoff befüllt, wobei das Auslassventil 46 geschlossen ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 34, bei dem sich dieser radial nach aussen bewegt, wird durch den Pumpenkolben 34 Kraftstoff unter Hochdruck durch den Kraftstoffablaufkanal 44 bei geöffnetem Auslassventil 46 zum Speicher 110 gefördert, wobei das Einlassventil 42 geschlossen ist.
In 2 ist der Stößel vergrößert gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Stößel 50 ist dabei auf seiner Kontaktstelle zum Polygonring 28, das ist die Außenseite seines Bodens 56, mit der der Stößel 50 an der Abflachung 29 des Polygonrings 28 anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzbeschichtung 60 versehen. Zusätzlich oder alternativ ist der Stößel 50 auf seiner Kontaktstelle zur Bohrung 52, das ist die Mantelfläche 58 des Stößels, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche, mit der der Stößel 50 in der Bohrung 52 geführt ist, mit einer Verschleißschutzbeschichtung 60 versehen. Zusätzlich oder alternativ ist der Stößel 50 auf seiner Kontaktstelle zum Pumpenkolben 34, das ist die Innenseite seines Bodens 56, an der der Pumpenkolben 34 anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzbeschichtung 60 versehen. Der Stößel 50 kann auf der Innenseite seines Bodens 56, an der der Pumpenkolben 34 anliegt, eine Erhebung 57 aufweisen, um eine definierte Anlagefläche für den Pumpenkolben 34 zu schaffen. Die Verschleißschutzbeschichtung 60 kann beispielsweise durch eine Gleitlackbeschichtung gebildet sein. Die Verschleißschutzbeschichtung 60 besteht dabei aus einem Gleitlack mit den erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich Reibwert, Verschleißbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit zum Einsatz im Inneren der Hochdruckpumpe. Alternativ kann die Verschleißschutzbeschichtung 60 auch durch eine Kohlenstoffbeschichtung gebildet sein. Weiterhin alternativ kann die Verschleißschutzbeschichtung 60 auch eine durch ein chemisches oder galvanisches Verfahren aufgebrachte Beschichtung sein, beispielsweise aus Hartchrom, Manganphosphat oder Titannitrit. Durch die Verschleißschutzbeschichtung 60 wird auch bei Schmierung der Kontaktstellen des Stößels 50 zum Polygonring 28, zur Bohrung 52 und zum Pumpenkolben 34 nur durch den im Inneren des Gehäuses 10 vorhandenen Kraftstoff eine geringe Reibung und eine ausreichende Verschleißbeständigkeit der Kontaktstellen sichergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass der Stößel 50 an seinen verschiedenen Kontaktstellen zum Polygonring 28, der Bohrung 52 und zum Pumpenkolben 34 jeweils mit derselben Verschleißschutzbeschichtung 60 versehen ist oder der Stößel 50 kann an den verschiedenen Kontaktstellen mit unterschiedlichen Verschließschutzbeschichtungen 60 versehen sein, die für die jeweiligen Anforderungen optimal gewählt werden können.
In 3 ist der Stößel 50 vergrößert gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Stößel 50 ist dabei wie beim ersten Ausführungsbeispiel an seiner Kontaktstelle zum Polygonring 28, das ist an der Außenseite seines Bodens 56, und/oder an seiner Kontaktstelle zur Bohrung 52, das ist an der Außenseite seines Mantels 58, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit der Verschleißschutzbeschichtung 60 versehen. Beim zweiten Ausführungsbeispiel stützt sich der Pumpenkolben 34 über ein separates Stützelement 62 am Stößel 50 ab, das als ein im Stößel 50 angeordnetes Einsatzteil ausgebildet ist, das am Boden 56 des Stößels 50 anliegt. Das Stützelement 62 ist beispielsweise scheibenförmig ausgebildet und der Stößel 50 weist vorzugsweise auf der Innenseite seines Bodens 56 eine Vertiefung 64 auf, in die das Stützelement 62 eingesetzt ist. Das Stützelement 62 besteht beispielsweise aus verschleißfestem Stahl, aus Hartmetall, aus DMo5 nitriert oder aus Keramik. Der Werkstoff, aus dem das Stützelement 62 besteht, kann unabhängig vom Werkstoff des Stößels 50 gewählt werden. Da das Stützelement 62 nur eine geringe Größe und eine einfache Form aufweist, kann dieses auch aus hochwertigem Werkstoff kostengünstig und einfach hergestellt werden.

Claims

Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pumpenelement (32), das einen durch eine Antriebswelle (12) der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (34) aufweist, wobei sich der Pumpenkolben (34) über einen in einer Bohrung (52) eines Gehäuses (10) der Hochdruckpumpe verschiebbar geführten Stößel (50) an der Antriebswelle (12) abstützt, wobei die Antriebswelle (12) einen exzentrisch zu ihrer Drehachse (13) ausgebildeten Wellenabschnitt (26) aufweist, auf dem ein Ring (28) drehbar gelagert ist, an dem der Stößel (50) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (50) in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Ring (28) anliegt und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) in der Bohrung (52) geführt ist und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Pumpenkolben (34) anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzschicht (60) versehen ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (60) eine Gleitlackbeschichtung ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (60) aus Kohlenstoffverbindungen besteht.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (60) eine chemisch oder galvanisch aufgebrachte Beschichtung ist, insbesondere aus Hartchrom, Manganphosphat oder Titannitrit.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Pumpenkolben (34) über ein separates Stützelement (62) am Stößel (50) abstützt.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (62) scheibenförmig ausgebildet ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (62) in eine Vertiefung (64) des Stößels (50) eingesetzt ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (62) aus verschleißfestem Stahl oder aus Hartmetall besteht.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (62) aus DMo 5 besteht.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (62) aus Keramik besteht.