DE19523283A1 - Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruck­ pumpe, für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbren­ nungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige bekannte Pumpe (H. Ebertshäuser, "Fluidtechnik von A-Z", 1989, Vereinigte Fachverlage, Mainz, Seite 339), die als Taumelscheibenpumpe ausgebildet ist, weist in einem Ge­ häuse einen Zylinderblock mit mehreren Zylinderbohrungen auf, in denen die einzelnen Kolben verschiebbar angeordnet sind. Dem Zylinderblock ist eine Ventilplatte zugeordnet, an die ein die einzelnen Pumpenanschlüsse aufweisendes Gehäusedeckelteil an­ schließt. Dabei sind das Gehäuse, der Zylinderblock, die Ven­ tilplatte und das Gehäusedeckelteil miteinander verschraubt.

Bei einer anderen gattungsgemäßen Pumpe (a.a.O., Seite 295f), die als Schrägscheibenpumpe ausgebildet ist, ist der Zylinder­ block mit den einzelnen Pumpenzylindern als drehende Trommel ausgebildet, der eine die einzelnen Ventile aufweisende Ventil­ platte zugeordnet ist.

Derartige Pumpen haben den Nachteil, daß die einzelnen Bauteile relativ schwer herzustellen und aufwendig zu montieren sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Pumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Pumpenzy­ linderelement mit dem zugehörigen, der Förderseite zugeordneten Ventil in einem Halteelement eingebaut und mit diesem druck­ dicht verbunden ist. Das Pumpenzylinderelement bildet dabei zu­ sammen mit dem Ventil und dem Halteelement ein Pumpenelement, das als Vormontageteil hergestellt, mit weiteren Bauteilen ver­ vollständigt und dann als eine einzige Baueinheit in das Gehäu­ se der Pumpe eingebaut werden kann. Hierdurch wird der Montage- und Handhabungsaufwand verringert, so daß entsprechende Monta­ gekosten eingespart werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpe möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, daß das Pumpenelement nach außen metallisch abgedichtet werden kann, ohne daß Toleranzaus­ gleichsscheiben, die eine entsprechende Meßtechnik erfordern, nötig sind. Insbesondere beim Einsatz der erfindungsgemäßen Pumpe als Benzinpumpe ist die metallische Abdichtung gegenüber einer Abdichtung mit Elastomerteilen besonders vorteilhaft, da die metallische Abdichtung auch bei niedrigen Temperaturen und hohen Drücken die erforderliche Dichtigkeit der Pumpe gewähr­ leistet und gegenüber Benzin unempfindlich ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Pumpenelement der erfindungsgemäßen Pumpe sowohl bei Axialkolbenpumpen als auch bei Radial- und Reihenkolbenpumpen unverändert eingesetzt wer­ den kann. Besonders zweckmäßig ist es, daß die Kolbenführung für den Kolben in dem relativ kleinen Pumpenzylinderelement als Durchgangsbohrung ausgeführt werden kann, so daß das Pumpenzy­ linderelement einfach herstellbar ist.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, daß für die einzelnen Tei­ le der Pumpe der jeweils zweckmäßigste Werkstoff gewählt werden kann, da die Pumpenzylinderelemente, die Ventilplatten der ins­ besondere als Druckventile ausgebildeten Ventile und das Hal­ teelement als einzelne voneinander getrennte Teile ausgebildet sind, so daß die einzelnen Elemente der Pumpe aus den für sie jeweils geeignetsten Materialien hergestellt werden können.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Pumpenzylinderelemente in einem gemeinsamen Halteelement ange­ ordnet, wodurch sich eine weitere Vereinfachung der Montage er­ gibt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsge­ mäße Pumpe, die als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Radialkolben­ pumpe nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Er­ findung und

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine weitere erfin­ dungsgemäße Pumpe, die als Axialkolbenpumpe ausgebil­ det ist.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent­ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe, die insbesondere als Hochdruck­ pumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung geeignet ist, weist in einem Gehäuse 10 drei sternförmig angeordnete Kammern 11 zur Aufnahme von jeweils einem Pumpenelement 12 auf, von de­ nen in Fig. 1 nur eines vollständig dargestellt ist. Die Pumpe dient zum Fördern eines Druckmediums, beispielsweise einer Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, speziell Benzin.

An dem Gehäuse 10 ist ein gestrichelt dargestellter Befesti­ gungsflansch 13 mit Bohrungen 14 zur Befestigung der Pumpe an einem entsprechenden Trägerelement vorgesehen.

Jedes Pumpenelement 12 umfaßt ein Halteelement 15, das bei­ spielsweise als Einschraubstutzen mit einer als Aufnahmeraum dienenden Sacklochbohrung 16, einem Außengewinde 17 und einer Eingriffsöffnung 18 für ein Schraubwerkzeug ausgebildet ist. In die Sacklochbohrung 16 ist ein Ventil 19 mit einer eine Venti­ löffnung aufweisenden Ventilplatte 19′ und einer zugeordneten Ventilkugel 19′′ sowie ein Pumpenzylinderelement 22 mit einer Führungs- oder Zylinderbohrung 22′ füreinen Kolben 23 einge­ setzt, wobei der Kolben 23 in der Führungs- oder Zylinderboh­ rung 22′ verschiebbar angeordnet ist. Die Führungs- oder Zylin­ derbohrung 22′ ist dabei vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet, könnte aber auch als Sackloch mit einem entspre­ chenden Auslaß ausgeführt werden.

Das Ventil 19, das vorzugsweise als Druckventil ausgebildet ist, ist zwischen einem vom Kolben 23 im Zylinderraum des Pum­ penzylinderelements 22 festgelegten Arbeitsraum 27 und einem Förder- oder Hochdruckbereich 20 im Halteelement 15 angeordnet. Dabei liegt das Ventil 19 mit einer an der Ventilplatte 19′ vorgesehenen Dichtfläche 19′a an einer als entsprechende Dicht­ fläche ausgebildeten Stirnfläche 22a des Pumpenzylinderelements 22 an.

Der Hochdruckbereich 20 ist über Förderöffnungen 21 und einen Ringkanal 21′ mit einem entsprechenden Hochdruckanschluß (nicht dargestellt) im Gehäuse 10 verbunden. In der Ventilplatte 19′ ist ein Durchlaß 20′ vorgesehen. Der Hochdruckbereich 20 er­ streckt sich vom Ventil 19, durch den Durchlaß 20′, durch die Förderöffnungen 21 und durch den Ringkanal 21′ bis zum in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Hochdruckanschluß.

Am Außenumfang des Pumpenzylinderelements 22 ist eine Schulter 24 vorgesehen, gegen die ein am Haltelement 15 vorgesehener Flansch 25 so umgebördelt ist, daß das Pumpenzylinderelement 22 die Ventilplatte 19′ gegen einen Boden 26 der Sacklochbohrung 16 drückt, so daß das Pumpenzylinderelement 22 druckdicht an der Ventilplatte 19′ und der umgebördelte Flansch 25 druckdicht an der Schulter 24 anliegt.

Der im Pumpenzylinderelement 22 angeordnete Kolben 23 weist ei­ nen in Axialrichtung des Kolbens 23 verlaufenden Zulaufkanal 28 auf, der an seinem vom Arbeitsraum 27 abgewandten Ende über ei­ ne Querbohrung 29 mit einem im Gehäuse 10 vorgesehenen Zulauf- oder Niederdruckbereich 30 in Verbindung steht.

Dem Kolben 23 ist ein Zulaufventil 31 zugeordnet, das eine Ven­ tilplatte 32 aufweist, die die Mündung des Zulaufkanals 28 in den Arbeitsraum 27 je nach der Bewegung des Kolbens 23 freigibt oder verschließt.

Um den Kolben 23 in eine oszillierende Pumpbewegung zu verset­ zen, ist eine Kurbelwelle 33 vorgesehen, auf deren Kurbelab­ schnitt ein Exzenterläufer 34 mit Gleitflächen 35 angeordnet ist. An dem Kolben 23 ist ein Gleitschuh 36 vorgesehen, der von Federn 37 in Anlage an der entsprechenden Gleitfläche 35 gehal­ ten wird. Die Federn 37 sind am umgebördelten Flansch 25 und an einem Federteller 38 abgestützt, der mit einem Sicherungsring 39 am Kolben 23 angebracht ist.

Das Ventil 19 gestattet ein Strömen des Druckmediums vom Ar­ beitsraum 27 in den Hochdruckbereich 20 und verhindert ein Rückströmen des Druckmediums vom Hochdruckbereich 20 in den Ar­ beitsraum 27.

Bei einer Rotation der Kurbelwelle 33 um ihre Drehachse A führt der Exzenterläufer 34 auf dem Kurbelabschnitt eine exzentrische Umlaufbewegung um die Drehachse A der Kurbelwelle 33 aus, da der Mittelpunkt des Kurbelabschnitts um den Abstand e gegen die Drehachse A der Kurbelwelle 33 versetzt ist.

Das Pumpenelement 12 der erfindungsgemäßen Pumpe wird in fol­ gender Weise zusammengebaut.

Zunächst wird die Ventilplatte 19 mit der Ventilkugel 20 in die Sacklochbohrung 16 eingelegt. Danach wird das Pumpenzylindere­ lement 22 eingesetzt, so daß die Stirnfläche 22a des Pumpenzy­ linderelements 22 an der Dichtfläche 19′a der Ventilplatte 19′ anliegt. Jetzt wird der Bördelrand oder Flansch 25 so umgebör­ delt, daß das Pumpenzylinderelement 22 sowohl mit der Ventil­ platte 19′ als auch mit dem Halteelement 15 druckdicht verbör­ delt ist. Anschließend wird der Kolben 23 mit dem Zulaufventil 31 eingesetzt und die Feder 37 wird zusammen mit dem Federtel­ ler 38 angebracht und mit dem Sicherungsring 39 am Kolben 23 gehalten. Durch Anbringen des Gleitschuhs 36 und von Dichtungs­ ringen 40 wird das Pumpenelement 12 vervollständigt und als Vormontageteil fertiggestellt.

An den Federteller 38 ist eine Lasche 38′ angeformt, die so ge­ bogen ist, daß sie einen Absatz des Gleitschuhs 36 übergreift und dadurch den Gleitschuh 36 am Kolben 23 festhält. Dies er­ leichtert die Handhabung des Pumpenelements 12 als Vormontage­ teil wesentlich.

Danach kann das Pumpenelement 12 einfach in die entsprechende Kammer 11 im Gehäuse 10 eingesetzt und befestigt werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Pumpenelements 12 als Vormontageteil läßt sich der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Pumpe vereinfachen, wodurch Montagekosten gespart werden kön­ nen.

Insbesondere die Abdichtung der einzelnen Bauteile des Pum­ penelements wird dabei auf einfache Weise mit metallischen Dichtungen vorgenommen.

Die in Fig. 2 gezeigte Pumpe entspricht weitgehend der anhand von Fig. 1 beschriebenen und unterscheidet sich im wesentlichen nur durch die Ausbildung des Zulaufventils, der Gleitschuhe und des Kurbelabschnitts der Kurbelwelle sowie der Abdichtung des der Förderseite zugeordneten Ventils 19 und Pumpenzylinderele­ ments 22. Im folgenden werden daher nur die von der Ausgestal­ tung der Pumpe nach Fig. 1 wesentlich abweichenden Bauteile be­ schrieben.

Die Radialkolbenpumpe nach Fig. 2 weist den Kolben 23 zugeord­ nete Gleitschuhe 41 auf, die mit einer kreiszylindrischen Dichtfläche 42 unmittelbar auf einem Kurbelabschnitt der Kur­ belwelle 33 aufliegen und mit einem Zulaufkanal 43 versehen sind. Der Kurbelabschnitt der Kurbelwelle 33 weist eine Nut 44 auf, die sich um den halben Umfang des Kurbelabschnitts der Kurbelwelle 33 herum erstreckt. An ihrem vom Kurbelabschnitt der Kurbelwelle 33 abgewandten Ende besitzen die Gleitschuhe 41 eine halbkugelförmige Dichtfläche 45, die mit einer im wesent­ lichen kegelförmigen Dichtfläche 46 am Kolben 23 zusammenwirkt.

Die Gleitschuhe 41 bilden somit zusammen mit dem Kurbelab­ schnitt der Kurbelwelle 33 ein von der Kurbelwellenstellung ge­ steuertes Zulaufventil, das, wie bei dem in Fig. 2 rechts un­ ten dargestellten Pumpenelement 12, während des Kompressionshu­ bes des Kolbens 23 den Arbeitsraum 27 im Pumpenzylinderelement 22 vom Niederdruckbereich 30 im Pumpengehäuse 10 absperrt, bis der Kolben 23, wie bei dem in Fig. 2 oben dargestellten Pum­ penelement 12 gezeigt, den Kompressionshub beendet hat. Bei ei­ ner weiteren Bewegung des Kurbelabschnitts der Kurbelwelle 33 in Richtung des Pfeiles D wird beim folgenden Saughub der Ar­ beitsraum 27 über den Zulaufkanal 28 im Kolben 23, den Zulauf­ kanal 43 im Gleitschuh 41 und die Nut 44 mit dem Zulauf- oder Niederdruckbereich 30 verbunden, wie dies bei dem in Fig. 2 links unten dargestellten Pumpenelement 12 gezeigt ist.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Ventilplatte 19′ des Ventils 19 ei­ ne weitere Dichtfläche 19′b auf, mit der sie auf einem als Dichtfläche dienenden Anschlag 15b in abdichtender Anlage ge­ halten wird.

Auch bei dieser Pumpe bildet das Pumpenelement 12 ein Vormonta­ geteil, das bis auf die beschriebenen Unterschiede, insbesonde­ re in der Ausbildung des Gleitschuhs 41 und des Zulaufventils, dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Pumpenelement 12 ent­ spricht.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Pumpenelement 12 läßt sich nicht nur wie anhand der Fig. 1 und 2 dargestellt, bei Ra­ dialkolbenpumpen einsetzen, sondern in gleicher Weise z. B. auch bei Axial- und Reihenpumpen, sowie bei Schrägachsenpumpen.

Fig. 3 zeigt eine Axialkolbenpumpe mit einem Gehäuse 10, in dem eine Antriebswelle 50 durch Wälzlager 51 drehbar gelagert ist. Um den Niederdruckbereich 30 im Gehäuse 10 gegen den La­ gerbereich der Antriebswelle 50 abzudichten, ist ein Dichtele­ ment 52 vorgesehen, das mit einer Dichtlippe 53 an einer Dicht­ fläche 54 der Antriebswelle 50 anliegt. An ihrem in den Nieder­ druckbereich 30 hinein ragenden Ende trägt die Antriebswelle 50 eine Taumelscheibe 55, auf deren schräggestellter Gleitfläche 56 Gleitschuhe 57 für die Kolben 23 der einzelnen Pumpenelemen­ te 12′ angeordnet sind. In das Gehäuse 10 ist ein Halteelement 15′ eingesetzt, das eine Mehrzahl von Sacklochbohrungen 16 auf­ weist, wobei in jede dieser Sacklochbohrungen 16 ein Ventil 19 mit einer Ventilplatte 19′ und einer zugeordneten Ventilkugel 19′′ sowie ein Pumpenzylinderelement 22 mit einem darin angeord­ neten Kolben 23 aufgenommen ist. Die Ventilplatte 19′ ist dabei zusammen mit dem Pumpenzylinderelement 22 druckdicht in die je­ weilige Sacklochbohrung 16 eingebördelt.

Die in den Sacklochbohrungen 16 gebildeten Förder- oder Hoch­ druckbereiche 20 sind über quer verlaufende Förderöffnungen 21 mit einem parallel zur Kolbenlängsrichtung angeordneten Förder- oder Druckkanal 60 verbunden, der mit seinem vom Niederdruckbe­ reich 30 im Gehäuse 10 abgewandten Ende mit einem Förder- oder Hochdruckanschluß 61 am Halteelement 15′ in Verbindung steht und dessen dem Niederdruckbereich 30 zugewandtes Ende durch ein Überdruckventil 62 verschlossen ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung umfaßt also das Vormontageteil ein Haltee­ lement 15′, in dem mehrere Pumpenzylinderelemente 22 mit zuge­ ordneten Ventilen 19 und Kolben 23 eingesetzt sind.

Der Zusammenbau des Vormontageteils erfolgt dabei in entspre­ chender Weise wie bei dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Vor­ montageteil. Das fertige, mit einer Dichtung 40 am Außenumfang des Halteelements 15′ versehene Bauteil mit dem Vormontageteil wird in das Gehäuse 10 eingesetzt, wobei das Halteelement 15′ mittels eines umgebördelten Flansches 63 druckdicht gegen eine als weitere Dichtung wirkende Anschlagschulter 64 gepreßt wird, um so das die Pumpenelemente 12 aufnehmende Vormontageteil in dem Gehäuse 10 zu halten.

Zweckmäßigerweise erstreckt sich der umgebördelte Flansch 63, mit dem das Halteelement 15′ im Gehäuse 10 gehalten ist, nicht um den gesamten Umfang der Aufnahmeöffnung für das Halteelement 15′ herum, sondern ist nur an einzelnen Umfangsabschnitten aus­ gebildet.

In entsprechender Weise sind auch die Pumpenzylinderelemente 22 nicht notwendigerweise von einem vollständig umlaufenden Flansch 25 in den Sacklochbohrungen 16 gehalten, sondern nur an einzelnen Umfangsabschnitten.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Halteelement 15 in das Gehäuse 10 eingeschraubt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das Halteelement 15′ in das Gehäuse 10 eingebördelt. Es sei darauf hingewiesen, daß auch das in Fig. 3 gezeigte Halteelement 15′ mit einem Außenge­ winde versehen werden kann, mit dem es in ein im Gehäuse 10 vorgesehenen Innengewinde (nicht dargestellt) einschraubbar ist. Die Bördelung erübrigt sich dann.

Auch die in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele können abgewandelt werden, in dem beispielsweise das Halteele­ ment 15 eingebördelt anstatt eingeschraubt wird.

Claims (10)

1. Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoff­ einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors,
mit einem einen Zulaufbereich (30) und einen Förderbe­ reich (20) aufweisenden Gehäuse (10),
mit wenigstens einem Kolben (23), der in einer Kolben­ führung eines Pumpenzylinderelements (22) verschiebbar angeordnet ist und darin einen wirkungsmäßig zwischen dem Zulaufbereich (30) und dem Förderbereich (20) vorge­ sehenen Arbeitsraum (27) festlegt,
wobei der Arbeitsraum (27) in Abhängigkeit von der Ver­ schiebungsrichtung des Kolbens (23) abwechselnd mit dem Zulauf- und dem Förderbereich (30, 20) verbindbar ist, und
mit den Kolben (23) beaufschlagenden Antriebsmitteln (33, 34; 50, 55),
dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenzylinderelement (22) mit einem zwischen dem Arbeitsraum (27) und dem Förderbereich (20) vorgese­ henen Ventil (19) in einem Halteelement (15, 15′) ange­ bracht ist, das am Gehäuse (10) befestigt ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (15, 15′) zumindest einen Aufnahmeraum (16) für ein Pumpenzylinderelement (22) und das der Förder­ seite zugeordnete Ventil (19) aufweist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (15′) eine ungerade Anzahl, insbesondere drei Aufnahmeräume (16) für jeweils ein Pumpenzylinderelement (22) und das der Förderseite zuge­ ordnete Ventil (19) aufweist.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufnahmeraum (16) als Sackbohrung ausgebildet ist, in die das dem Förderbereich (20) zugeordnete Ven­ til (19) und das Pumpenzylinderelement (22) so einge­ setzt sind, daß der Förderbereich (20) druckdicht vom Arbeitsraum (27) getrennt ist, wobei im Halteelement (15, 15′) eine Förderöffnung (21) vorgesehen ist, über die der in der Sackbohrung (16) gebildete Förderbereich mit einem Förderanschluß (61) verbunden ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Förderanschluß (61) am Halteelement (15′) vorgesehen ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Halteelement (15) als Einschraubstut­ zen ausgebildet ist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpenzylinderelement (22) eine an seinem Außenumfang umlaufende Schulter (24) aufweist, gegen die ein am Halteelement (15, 15′) vorgesehener Bördelrand oder Flansch (25) umgebördelt ist.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zwischen dem Arbeitsraum (27) und dem Förderbereich (20) vorgesehene Ventil (19) eine Ventil­ platte (19′) aufweist, die mit einer Dichtfläche (19′a) an einer ebenfalls als Dichtfläche ausgebildeten Stirn­ fläche (22a) des Pumpenzylinderelements (22) anliegt und die zwischen dem Pumpenzylinderelement (22) und einem Anschlag im Halteelement (15, 15′) eingespannt ist.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag für das Ventil (19) eine vorzugsweise ringför­ mige Dichtfläche (15b) vorgesehen ist, gegen die Ventil­ platte (19′) des Ventil (19) mit einer entsprechenden ringförmigen Dichtfläche (19′b) gedrückt ist.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolbenführung (22′) für den Kolben (23) im Pumpenzylinderelement (22) als Durchgangsbohrung ausgeführt ist.