DE19712872A1 - Pumpe, insbesonder Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Pumpe, insbesonder Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Hoch
druckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Ver
brennungsmotors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 44 19 927 A1 ist eine als Kolbenpumpe ausgebildete
Hochdruckpumpe für Kraftstoff bekannt, in deren Pumpengehäuse
eine einen Arbeitsraum umfaßende Kolben-Zylinder-Einheit an
geordnet und eine Pumpenwelle zum Antrieb der Kolben-
Zylinder-Einheit gelagert ist. Die Pumpenwelle ist in ihrer
Mitte gelagert und trägt an ihrem abtriebsseitigen, fliegend
gelagerten Ende einen Exzenter, über den die Kolben-Zylinder-Ein
heit beaufschlagt wird. Zum Antrieb der Pumpenwelle ist
auf ihrem aus dem Pumpengehäuse herausragenden Ende ein An
triebszahnrad befestigt.
Aufgrund der Lagerung der Pumpenwelle im Pumpengehäuse ergibt
sich eine relativ große Baulänge der Pumpe, die somit einen
relativ großen Platzbedarf aufweist. Außerdem ist eine rela
tiv aufwendige Antriebsverbindung von einer Motorwelle zum
Antriebszahnrad erforderlich, die ebenfalls einen gewissen
Einbauraum im Motorraum benötigt. Darüber hinaus ergeben sich
große Lagerbelastungen, die zu einem erhöhten Verschleiß und
einer verringerten Lebensdauer führen, da die wirksame Lager
länge verglichen mit der Länge des vom Lager hervorstehenden
abtriebsseitigen Endes der Pumpenwelle relativ klein ist.
Aus der DE 42 17 910 A1 ist eine von einem Verbrennungsmotor
angetriebene Hydraulikpumpe bekannt, die in einem Hohlraum
einer Zylinderkopfwand angeordnet ist. In diesen Hohlraum er
streckt sich durch eine Öffnung in der Zylinderkopfwand ein
Ende einer Nockenwelle, auf dem ein Exzenter drehfest ange
ordnet ist, der einen Kolben eines Pumpenelements antreibt.
Nach dem Einsetzen des Pumpenelements und dem Anbringen des
Exzenters auf dem Nockenwellenende wird der Hohlraum in der
Zylinderkopfwand mittels eines Deckels verschlossen.
Diese bekannte Pumpe, die als Schmiermittelpumpe eingesetzt
wird, weist zwar eine relativ kurze Baulänge auf, jedoch läßt
sie sich nicht unabhängig von dem Verbrennungsmotor herstel
len. Außerdem kann die Funktion dieser bekannten Pumpe und
ihrer einzelnen Pumpenelemente erst nach dem Einbau in die
Zylinderkopfwand des Motors geprüft werden.
Die Pumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1
hat dem gegenüber den Vorteil, daß sich durch die drehfeste
Lagerung der Pumpenwelle an einer Welle des Antriebsmotors
keine Lager für die Pumpenwelle im Pumpengehäuse benötigt
werden, so daß sich eine verkürzte Baulänge der Pumpe ergibt.
Außerdem ergibt sich durch den Wegfall der Lagerung der Pum
penwelle im Pumpengehäuse eine erhöhte Lebensdauer.
Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Pumpe als sepa
rate Baugruppe herstellen und unabhängig vom Verbrennungsmo
tor auf ihre Funktionsfähigkeit prüfen. Um beim Transport und
der Lagerung unkontrollierte Bewegungen der beweglichen Pum
penelemente und damit Probleme bei der späteren Montage und
Beschädigungen zu vermeiden, ist bei einem bevorzugten Aus
führungsbeispiel der Erfindung eine Transporthalterung für
die Pumpenwelle vorgesehen, die vorzugsweise zwei voneinander
beabstandete Haltemittel aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchführung der Pum
penwelle aus dem Pumpengehäuse abgedichtet ist, da das Pum
peninnere hierdurch vor Verunreinigungen während der Lage
rung, dem Transport und der Montage geschützt ist.
Um ein Radialspiel in der Lagerung der Welle des Verbren
nungsmotors ohne Einfluß auf die Dichtigkeit der Pumpe aus
gleichen zu können, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, daß die Durchführung der Pumpenwel
le aus dem Pumpengehäuse mittels einer Axialwellendichtung
abgedichtet ist, bei der zwei ebene Flächen dicht aufeinander
gepreßt werden. Damit läßt sich auch bei einer exzenterförmi
gen Bewegung der Dichtflächen gegeneinander eine einwandfreie
Abdichtung sicherstellen.
Eine besonders unproblematische Montage der Pumpe ergibt
sich, wenn die Pumpenwelle einen antriebsseitigen Lagerzapfen
aufweist, der in eine entsprechende axiale Bohrung in der
Welle des Verbrennungsmotors einsteckbar ist. Diese Ausbil
dung ermöglicht auch den besonders einfachen Anschluß eines
Hilfsantriebs, der für einen Testbetrieb der Pumpe zu Prüf
zwecken erforderlich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Hauptanspruch angegebenen Kolbenpumpe möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver
einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Pumpe nach einem er
sten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2a einen Schnitt durch das abtriebsseitige Ende
einer Welle eines Verbrennungsmotors für die
Verwendung mit einer Pumpe nach der Erfindung,
Fig. 2b eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Endes
der Welle nach Fig. 2a,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Pumpenwelle für die
Pumpe nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Pumpenwelle für eine
Pumpe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Pumpe nach dem zwei
ten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent
sprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt eine erfindungsgemäße Pumpe ein
Pumpengehäuse 10 mit einem oder mehreren Aufnahmebereichen 11
für jeweils ein Pumpenelement 12 und einen Aufnahmebereich
13, in dem eine Pumpenwelle 14 mit ihrem abtriebsseitigen En
de angeordnet ist. Der Aufnahmebereich 13 für das ab
triebsseitige Ende der Pumpenwelle 14 bildet zusammen mit ihm
zugewandten Abschnitten des bzw. der Aufnahmebereiche 11 ei
nen Zulaufbereich 15 für ein unter relativ niedrigem Druck
stehendes zu förderndes Medium, insbesondere für unter Vor
druck stehenden Kraftstoff. Der Zulaufbereich 15 ist über ei
ne nicht dargestellte Zulaufleitung mit einem nicht gezeigtem
Niederdruck-Zulaufanschluß am Pumpengehäuse 10 verbunden ist.
Das Pumpenelement 12 umfaßt als Arbeitselement einen Kolben
16, der in einer Kolbenführung 17 verschiebbar geführt ist.
Die Kolbenführung 17 ist in ein Halteteil 18 eingesetzt, das
das Pumpenelement 12 im Aufnahmebereich 11 des Pumpengehäuses
10 hält. Am Außenumfang des Halteteils 18 ist im Bereich sei
nes inneren Endes eine Dichtung 19 vorgesehen, die den Zu
laufbereich 15 gegen einen Förderbereich 20 abdichtet, in den
das zu fördernde Medium mit relativ hohem Druck, insbesondere
mit Hochdruck gepumpt wird und der das Halteteil 18 im Be
reich von darin vorgesehenen Auslaßbohrungen 21 umgibt. Der
Förderbereich 20 ist über eine nicht dargestellte Leitung mit
einem nicht gezeigten Hochdruck-Auslaßanschluß am Pumpenge
häuse 10 verbunden. Nach außen wird der Förderbereich 20
durch eine Dichtung 22 zwischen dem Halteteil 18 und der den
Aufnahmebereich 11 für das Pumpenelement 12 umgebenden Ge
häuseinnenwand abgedichtet.
Der Kolben 16 weist einen axialen Zulaufkanal 23 auf, der am
in der Kolbenführung 17 angeordneten Ende des Kolbens 16 mün
det und der über eine quer verlaufende Zulaufbohrung 24 im
aus der Kolbenführung 17 hervorstehenden Ende des Kolbens 16
mit dem Zulaufbereich 15 verbunden ist. An der Mündung des
axialen Zulaufkanals 23 trägt der Kolben 16 ein Zulaufventil
25 und begrenzt damit in der Kolbenführung 17 einen Arbeits
raum 26, der von einem Auslaßventil 27 gegen einen Hochdruck-Aus
laßbereich 28 verschließbar ist. Der Hochdruck-Auslaßbe
reich 28 steht über die Auslaßbohrungen 21 mit dem Förderbe
reich 20 in Verbindung.
Das Zulaufventil 25 ist dabei so ausgebildet, daß es während
des Saughubs des Kolbens 16, also wenn sich dieser aus der
Kolbenführung 17 herausbewegt, öffnet, so daß während des
Saughubs zu förderndes Medium aus dem Zulaufbereich 15 durch
die Zulaufbohrung 24, den Zulaufkanal 23 und das offene Zu
laufventil 25 in den Arbeitsraum 26 strömen kann. Während des
Förderhubs, also wenn sich der Kolben 16 in die Kolbenführung
17 hineinbewegt, schließt das Zulaufventil 25, so daß das im
Arbeitsraum 26 eingeschlossene Medium unter Druck gesetzt
wird. Sobald der Druck im Arbeitsraum 26 einen vom Auslaßven
til 27 vorgegebenen Hochdruck erreicht, öffnet dieses und das
unter Hochdruck stehende zu fördernde Medium kann durch das
offene Auslaßventil 27, den Hochdruck-Auslaßbereich 28, die
Auslaßbohrungen 21 in den Förderbereich 20 gepumpt werden,
von wo aus es durch die nicht gezeigte Leitung zum Hochdruck-Aus
laßanschluß am Pumpengehäuse 10 strömt.
Am freien aus der Kolbenführung 17 hervorstehenden Ende Ende
des Kolbens 16 ist ein Gleitschuh 29 angebracht, mit dem sich
der Kolben 16 über einen auf einem als Kurbelelement dienen
den Exzenter 31 der Pumpenwelle 14 drehbar gelagerten Hubring
30 abstützt, so daß der Kolben 16 von der Pumpenwelle 14 an
treibbar ist. Um den Kolben 16 während seines Saughubs über
den Gleitschuh 29 mit dem Hubring 30 in Eingriff zu halten,
ist eine Feder 32 vorgesehen, die sich mit ihrem einen Ende
am Gleitschuh 29 und mit ihrem anderen Ende am Halteteil 18
abstützt.
Wie besonders gut in Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Pum
penwelle 14 einen Dichtbund 33 auf, an den sich auf der vom
Exzenter 31 abgewandten Seite ein Lagerzapfen 34 anschließt,
der gegenüber dem Dichtbund 33 einen verringerten Durchmesser
aufweist. An der zwischen dem Lagerzapfen 34 und dem Dicht
bund 33 gebildeten Schulter 35 sind Mitnehmernasen 36 vorge
sehen, die einander in Bezug auf die Pumpenwellenachse A dia
metral gegenüberliegen. Zwischen dem Dichtbund 33 und dem Ex
zenter 31 ist ein umfangsmäßig umlaufender Haltesteg 37 vor
gesehen, dessen Außenumfang größer ist als der des Dichtbunds
33. An der freien Stirnseite des Exzenters 31 ist ein Hilfs
zapfen 38 angebracht, der koaxial mit dem Lagerzapfen 34 aus
gerichtet ist.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Pumpenwelle 14 so in das Pumpenge
häuse 10 eingesetzt, daß ihr Hilfszapfen 38 mit radialem
Spiel in einer im Pumpengehäuse 10 vorgesehenen Hilfsbohrung
39 läuft, während der Dichtbund 33 im Bereich einer Durchlaß
öffnung 40 des Pumpengehäuses 10 liegt, die von einem sich in
Bezug auf die Pumpenwellenachse A axial erstreckenden Zen
trierbund 41 umgeben ist. Der Zentrierbund 41 und die Hilfs
bohrung 39 sind dabei miteinander koaxial ausgerichtet.
In die Durchlaßöffnung 40 ist eine Radialwellendichtung 43
dicht eingesetzt, deren Innendurchmesser größer ist als der
Außendurchmesser des Dichtbundes 33. Am Innendurchmesser der
Radialwellendichtung 43 ist eine Stützfläche 42 vorgesehen.
Zur Abdichtung des Zulaufsbereichs 15 bzw. des Aufnahmebe
reichs 13 für den Exzenter 31 der Pumpenwelle 14 ist in der
Radialwellendichtung 43 eine Dichtlippe 44 gehalten, deren
Innerdurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des
Dichtbundes 33. Somit wird die Dichtlippe 44 vom Dichtbund 33
verformt und liegt abdichtend an diesem an. Anstatt der
Dichtlippe 44 kann auch beispielsweise ein Nutring oder der
gleichen verwendet werden.
Bei der Lagerung und beim Transport der Pumpe, also der
selbstständigen, aus Pumpengehäuse 10, Pumpenelement 12, Pum
penwelle 14 und Radialwellendichtung 43 bestehenden Baugrup
pe, wird die Pumpenwelle 14 von der bzw. den Federn 32 mit
ihrem Dichtbund 33 gegen die an der Radialwellendichtung 43
vorgesehene Stützfläche 42 und mit dem Hilfszapfen 38 gegen
die Innenwand der Hilfsbohrung 39 gedrückt und festgehalten.
Dabei kann die Dichtlippe 44 der Radialwellendichtung 43 nur
um die halbe Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmes
ser der Stützfläche 42 und dem Außendurchmesser des Dichtbun
des 33 verformt werden. Diese Durchmesserdifferenz ist dabei
so ausgelegt, daß eine bleibende Verformung der Dichtlippe 44
vermieden wird. Zweckmäßigerweise ist der Innendurchmesser
der Dichtlippe 44 so gewählt, daß die Dichtlippe 44, auch
wenn sie in der beschriebenen Weise während Transport und La
gerung verformt ist, das Innere der Pumpe gegen Staub und
Schmutz abdichtet. Die Radialwellendichtung 43 ist so geformt
und die Dichtlippe 44 ist so eingebaut, daß die Pumpenwelle
14 an der Stützfläche 42 zur Anlage kommt, bevor die Dicht
lippe 44 durch Quetschung beschädigt werden könnte.
Der Dichtbund 33 und die Stützfläche 42 der Radialwellendich
tung 43 bilden dabei zusammen mit dem Hilfszapfen 38 und der
Hilfsbohrung 39 eine Transporthalterung für die Pumpenwelle
14 im Pumpengehäuse 10, die die Pumpenwelle 14 bei nicht am
Motorgehäuse 45' befestigter Pumpe im wesentlichen in ihrer
späteren Betriebslage im Pumpengehäuse 10 hält. Hierbei ist
es von Vorteil, daß die ein erstes Haltemittel bildende
Stützfläche 42 und die ein zweites Haltemittel bildende
Hilfsbohrung 39 axial voneinander beabstandet sind, so daß
die Pumpenwelle 14 im Pumpengehäuse 10 nicht verkippen kann.
Damit läßt sich insbesondere verhindern, daß der oder die
Kolben 16 zu weit aus der bzw. den zugeordneten Kolbenführun
gen 17 herausgezogen werden, was bei der Montage der Pumpe zu
Problemen, insbesondere zu Beschädigungen der Kolben 16 beim
Wiedereinschieben führen kann.
Anstelle der Hilfsbohrung 39 kann als zweites Haltemittel
auch ein Hilfszapfen oder dergleichen an der Innenwand des
Pumpengehäuses 10 vorgesehen werden. In diesem Fall wäre dann
eine entsprechende Hilfsbohrung oder dergleichen im bzw. am
Exzenter 31 anzuordnen.
Zusätzlich dient der Haltesteg 37 an der Pumpenwelle 14 wäh
rend des Transports und der Lagerung zusammen mit der Radial
wellendichtung 43 als Herausfallsicherung für die Pumpenwelle
14.
Um die Pumpe, also die aus Pumpengehäuse 10, Pumpenelement
12, Pumpenwelle 14 und Radialwellendichtung 43 bestehende
selbständige Baugruppe an einer Wand 45 eines Verbrennungsmo
tors zu montieren und dabei die Pumpenwelle 14 mit einer an
getriebenen Welle 46 des Verbrennungsmotors, z. B. mit einer
Nockenwelle in Eingriff zu bringen, wird zunächst der Lager
zapfen 34 der Pumpenwelle 14 in eine, insbesondere als Paß
bohrung ausgebildete, axiale Lagerbohrung 47 in der Welle 46
und nachfolgend der Zentrierbund 41 in eine zur Welle 46 des
Verbrennungsmotors koaxiale Aufnahmebohrung 48 eingeschoben.
Dabei treten die Mitnehmernasen 36 an der Schulter 35 der
Pumpenwelle 14 in eine als Mitnehmerausnehmung dienende Nut
49 am stirnseitigen Ende der Welle 46 ein, die wie insbeson
dere in den Fig. 2a und 2b gezeigt, in einem stirnseitigen
Bund 50 vorgesehen ist. Die Pumpenwelle 14 ist somit durch
das Fügen des Lagerzapfens 34 der Pumpenwelle 14 in die La
gerbohrung 47 der Welle 46 radial und durch des Verzahnen der
Mitnehmernase 36 mit der Nut 49 drehfest in der Welle 46 des
Verbrennungsmotors gelagert.
Die radiale Lagerung der Pumpenwelle 14 an der Welle 46 des
Verbrennungsmotors läßt sich auch in umgekehrter Weise mit
einem Lagerzapfen an der Welle 46 und einer Lagerbohrung in
der Pumpenwelle 14 verwirklichen. Ferner ist es möglich, so
wohl die Welle 46 des Verbrennungsmotors als auch die Pumpen
welle 14 jeweils mit einer Lagerbohrung zu versehen, und zur
Lagerung der Pumpenwelle 14 an der Welle 46 des Verbrennungs
motors einen Lagerzapfen zu verwenden, der in beide Lagerboh
rungen eingesetzt wird. Insbesondere lassen sich hierdurch
sowohl an der noch nicht montierten Pumpe als auch am Ver
brennungsmotor weit über das Pumpengehäuse 10 bzw. das Motor
gehäuse 45' vorstehende Teile vermeiden, die insbesondere
beim Transport leicht beschädigt werden können.
Die axiale Lagerung der Pumpenwelle 14 kann in nahezu jeder
beliebigen Weise erfolgen, da hier nur sehr geringe Lager
kräfte aufzunehmen sind. Z.B. kann sich die Pumpenwelle 14
mit dem Hilfszapfen 38 am Boden der Hilfsbohrung 39 oder mit
der Stirnfläche des Exzenters 31 direkt oder über den Hubring
30 an einer gegenüberliegenden Innenwand des Pumpengehäuses
10 abstützen. In der anderen axialen Richtung kann die axiale
Lagerung der Pumpenwelle 14 beispielsweise durch Abstützung
der Mitnehmernasen 36 an der Welle 46 des Verbrennungsmotors
oder durch Abstützung des Haltestegs 37 am Stützring 44 er
folgen.
In der Aufnahmebohrung 48 ist ein Leckraum für aus dem Zu
laufbereich 15 durch die Radialwellendichtung 43 auslecken
des, zu förderndes Medium, insbesondere Kraftstoff, gebildet,
der durch einen in die Außenumfangsfläche des Zentrierbundes 41
eingesetzten Dichtring 52 gegen die äußere Umgebung und
durch eine Lippendichtung 51 gegen die Welle 46 und damit ge
gen Schmieröl aus deren Wellenlager abgedichtet ist. Dieser
Leckraum wird beispielsweise über eine Bohrung 48' im Pumpen
gehäuse 10 entsorgt, die, wenn das zu fördernde Medium Kraft
stoff ist, in nicht näher dargestellter Weise mit einem An
saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden sein kann. Anstelle
der Bohrung 48' im Pumpengehäuse 10 kann auch, wie in Fig. 5
dargestellt eine Bohrung 48'' im Motorgehäuse 45' vorgesehen
sein.
Durch eine ständige Entsorgung des Leckraums wird die Lippen
dichtung 51, die zur Abdichtung gegen Schmieröl ausgelegt
ist, gegen schädliche Einwirkungen des zu fördernden Mediums,
insbesondere Kraftstoff, geschützt. Hierdurch läßt sich die
Lebensdauer der Lippendichtung 51 verlängern.
Da die Aufnahmebohrung 48 in der Wand 45 des Verbrennungsmo
tors mit der angebtriebenen Welle 46 koaxial ausgerichtet ist
und da der Zentrierbund 41 mit der Hilfsbohrung 39 ebenfalls
koaxial bzw. konzentrisch ausgerichtet ist, ist die Pumpen
welle 14, die mit ihrem Lagerzapfen 34 in der als Paßbohrung
ausgebildeten Lagerbohrung 47 der Welle 46 gelagert ist, auch
mit ihrem Hilfszapfen 38 zur Hilfsbohrung 39 und mit ihrem
Stützbund 33 zur Radialwellendichtung 43 koaxial ausgerich
tet. Da ferner der Außendurchmesser des Hilfszapfens 38 klei
ner ist als der Innendurchmesser der Hilfsbohrung 39 und da
der Außendurchmesser des Dichtbundes 33 kleiner ist, als der
Durchmesser der Stützfläche 42 an der Radialwellendichtung
43, läuft die Pumpenwelle 14 beim Betrieb, also wenn sie vom
Verbrennungsmotor über die Welle 46, vorzugsweise die Nocken
welle, angetrieben wird, ohne eigene radiale Lagerung im Pum
pengehäuse 10 in diesem frei ohne irgendwo zu streifen.
Die an die Wand 45 des Motorgehäuses 45' des Verbrennungsmo
tors angesetzte Baugruppe aus Pumpengehäuse 10, Pumpenelement
12, Pumpenwelle 14 und Radialwellendichtung 43 kann bei
spielsweise mittels Schrauben 53, von denen nur eine gezeigt
ist, an der Wand 45 des Verbrennungsmotors befestigt werden.
Anstelle der beschriebenen Pumpenwelle 14 mit den Mitnehmer
nasen 36 kann auch eine Pumpenwelle 14' verwendet werden, die
im Lagerzapfen 34 benachbart zum Dichtbund 33 eine Querboh
rung 54 aufweist, in die, wie in Fig. 5 im Zusammenhang mit
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
ein Mitnehmerstift 55 eingesetzt ist, der über den Außenum
fang des Lagerzapfens 34 so weit vorsteht, daß er in Mitnah
meeingriff mit den Nuten 49 an der Welle 46 des Verbrennungs
motors bringbar ist.
Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt das zweite Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Pumpe ein Pumpengehäuse 10, in dem ein oder
mehrere Pumpenelemente 12 und eine Pumpenwelle 14' angeordnet
sind. Der Aufbau und die Anordnung des Pumpenelements 12 ent
spricht dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Aufbau. Die Pum
penwelle 14' unterscheidet sich von der anhand von Fig. 1 und
3 beschriebenen Pumpenwelle nur durch die unterschiedliche
Ausbildung der Mitnahmemittel für die drehfeste Lagerung an
der Welle 46 des Verbrennungsmotors. Anstelle der bei der
Pumpe nach Fig. 1 vorgesehenen Radialwellendichtung 43 ist
jedoch bei der in Fig. 5 gezeigten Pumpe eine Axialwellen
dichtung 56 vorgesehen, um den Zulaufbereich 15 gegen die
Aufnahmebohrung 48 in der Wand 45 des Verbrennungsmotors ab
zudichten.
Die Axialwellendichtung 56 umfaßt einen auf den Dichtbund 33
aufgepreßten Mitnehmer 57, in den, benachbart zum Haltesteg
37 eine Feder 58 und ein Druckring 59 auf der vom Haltesteg
37 abgewandten Seite der Feder 58 eingesetzt ist. Dabei ist
zwischen dem Druckring 59 und dem Dichtbund 33 ein Dichtring
60 angeordnet, der den Druckring 59 zum Toleranzausgleich in
axialer Richtung verschiebbar gegen den Dichtbund 33 abdich
tet.
In eine axiale Verlängerung 61 des Zentrierbundes 41 ist ein
Gleitring 62 eingesetzt, der auf seinem Außenumfang einen
Dichtring 63 trägt. Eine Scheibe 64, die an der Verlängerung
61 des Zentrierbundes 41 z. B. durch Verbördeln befestigt
ist, hält den Gleitring 62 zusammen mit dem Dichtring 63 im
Aufnahmebereich der Verlängerung 61 des Zentrierbundes 41.
Beim Zusammenbau der Pumpe nach Fig. 5 werden zunächst der
Mitnehmer 57, die Feder 58, der Dichtring 60 und der Druck
ring 59 in dieser Reihenfolge auf dem Dichtbund 33 der Pum
penwelle 14' montiert. Anschließend wird der Mitnehmerstift
55 in die Querbohrung 54 eingesetzt. Da die Länge des Mitneh
merstifts 55 größer ist als der Außendurchmesser des Dicht
bundes 33 bzw. größer als der Innendurchmesser des Druckrings
59 hält der Mitnehmerstift 55 die auf der Pumpenwelle 14' an
geordneten Teile der Axialwellendichtung 56 auf dem Dichtbund
33 und dient somit als Herausfallsicherung insbesondere für
den Druckring 59 so lange dieser noch nicht am Gleitring 62
anliegt.
Sobald die Pumpenwelle 14' in das Pumpengehäuse 10 eingesetzt
und auch die in der axialen Verlängerung 61 des Zentrierbun
des 41 gehaltenen Teile der Axialwellendichtung 56 montiert
sind, wird der Druckring 59 von der Feder 58 mit seiner von
der Feder 58 abgewandten Stirnfläche 65, die eine radiale,
quer zur Pumpenwellenachse A liegende Dichtfläche bildet,
axial gegen eine Stirnfläche am Gleitring 62 gepreßt, die ei
ne als Dichtfläche dienende Gleitfläche 66 darstellt. Die
Kraft der Feder 58, die zwischen dem Druckring 59 und dem
Haltesteg 37 angeordnet ist, wird über den Haltesteg 37, den
Exzenter 31 und den Hilfszapfen 38 am Pumpengehäuse 10 abge
stützt.
Die Axialwellendichtung 56 wirkt hierbei als erstes Haltemit
tel der Transporthalterung, während die Scheibe 64, die den
Gleitring 62 in der Verlängerung 61 des Zentrierbundes 41
hält als Herausfallsicherung beim Transport und bei der La
gerung der Pumpe dient.
Um während des Betriebs der Pumpe für die Pumpenwelle 14' ein
reibungsarmes axiales Gleitlager bereitzustellen, ist in der
Hilfsbohrung 39 eine Scheibe 67 eingesetzt, die den Hilfszap
fen 38 in axialer Richtung abstützt und vorzugsweise aus ei
nem reibungsarmen Werkstoff, insbesondere aus einem Gleitla
gerwerkstoff hergestellt ist.
Die Verwendung der beschriebenen Axialwellendichtung 56 bei
der erfindungsgemäßen Pumpe hat den Vorteil, daß ein mögli
ches Radialspiel der Welle 46 des Verbrennungsmotors, das zu
einem exzentrischen Umlauf der Pumpenwellenachse A und damit
zu einem exzentrischen Umlauf des Druckrings 59 führt, keinen
Einfluß auf die Abdichtung der Pumpe hat, da die aufeinander
liegenden Dichtflächen eben sind und senkrecht zum Sollver
lauf der Pumpenwellenachse A liegen. Eine infolge des Radial
spiels der Welle 46 des Verbrennungsmotors auftretende Ver
kippung des Druckrings 59 gegenüber dem Dichtbund 33 wird
hierbei durch die Feder 58 und den Dichtring 60 ausgeglichen.
Die erfindungsgemäße Pumpe, die beispielsweise anhand von Ra
dialkolbenpumpen mit einem Pumpenelement 12 oder mehreren,
vorzugsweise mit drei sternförmig angeordneten Pumpenelemen
ten 12 beschrieben wurde, läßt sich auch als Axialkolbenpumpe
ausbilden. Darüber hinaus ist es möglich, die erfindungsgemä
ße Pumpe, bei der die Pumpenwelle 14, 14' ohne Eigenlagerung
im Pumpengehäuse 10 dicht in diesem eingesetzt und in einer
Antriebswelle radial und drehfest lagerbar ist, auch als
Zahnradpumpe oder dergleichen auszuführen. Besonders vorteil
haft läßt sich die Erfindung bei allen Pumpenarten einsetzen,
bei denen ein oder mehrere Arbeitselemente über einen Exzen
ter einer Pumpenwelle anzutreiben sind.
Die erfindungsgemäße Pumpe hat insbesondere den Vorteil, daß
sie als selbständige Baugruppe unabhängig von anderen Teilen
hergestellt und als vollständig vormontierte, bereits abge
dichtete Baugruppe direkt beim Hersteller geprüft werden
kann. Dabei läßt sich insbesondere auch der Pumpenbetrieb,
also sowohl die Funktionsfähigkeit der einzelnen Pumpenele
mente 12, als auch deren Zusammenwirken mit der Pumpenwelle
14, 14' und die Dichtheit vollständig prüfen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß bei der späteren Montage am end
gültigen Einsatzort, also an einem Verbrennungsmotor, kein
Montageschmutz in die Pumpe eindringen kann. Darüber hinaus
verlängert der Wegfall der Lagerung der Pumpenwelle 14, 14'
im Pumpengehäuse 10 die Lebensdauer der Pumpe.
Die bei der erfindungsgemäßen Pumpe vorgesehene Transporthal
terung erleichtert wesentlich die spätere Montage der Pumpe am
Motorgehäuse 45', da die Pumpenwelle 14, 14' und damit auch
der Lagerzapfen 34 im wesentlichen in der vorgesehenen Be
triebsstellung gehalten werden.
Die Verwendung einer Axialwellendichtung ermöglicht darüber
hinaus auf besonders zuverlässige Weise eine Abdichtung der
Pumpe unabhängig von Toleranzen der Welle 46 des Verbren
nungsmotors insbesondere unabhängig von deren Radialspiel.
Als Werkstoff für den Druckring 59 und den Gleitring 62 kön
nen formstabile, reibungsmäßig und verschleißmäßig bestens
aufeinander abgestimmte, kraftstoffbeständige Werkstoffe ver
wendet werden. Die Feder 58 sorgt für eine, von Maßtoleranzen
und Verschleiß weitgehend unabhängige, gleichmäßige und
gleichbleibende Flächenpressung zwischen den aufeinander
gleitenden Flächen des Druckrings 59 und des Gleitrings 62,
also zwischen der Stirnfläche 65 und der Gleitfläche 66.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Stützfläche 42 über die Radialwellendichtung 43 indirekt am
Pumpengehäuse 10 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, z. B.
den Außendurchmesser des Haltesteges 37 so auf den Durchmes
ser der Durchlaßöffnung 40 abzustimmen, daß vor dem Anbau des
Pumpengehäuses 10 an das Motorgehäuse 45' sich die Pumpenwel
le 14 bzw. 14' über den umlaufenden Haltesteg 37 an der
Durchlaßöffnung 40 abstützen kann. Bei dieser Variante dient
die Durchlaßöffnung 40 als direkt am Pumpengehäuse 10 vorge
sehene Stützfläche 42' (Fig. 5). Die Stützfläche 42 bzw. 42'
ist also jeweils mindestens indirekt mit dem Pumpengehäuse 10
verbunden.
Zwischen der Stützfläche 42 bzw. 42' und dem Bereich der Pum
penwelle 14 bzw. 14', der vor dem Anbau des Pumpengehäuses 10
an das Motorgehäuse 45' an der Stützfläche 42, 42' anliegt,
gibt es eine Durchmesserdifferenz, also einen radialen Ab
stand, wobei der Abstand so bemessen ist, daß die Pumpenwelle
14, 14', sobald die Pumpe an das Motorgehäuse 45' angebaut
ist, unabhängig von eventuell auftretendem Radialschlag der
Welle 46, die Stützfläche 42 bzw. 42' nicht berühren kann.
Claims (21)
1. Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoff
einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, mit einem
Pumpengehäuse, mit wenigstens einem im Pumpengehäuse
wirkungsmäßig zwischen einem Zulaufbereich und einem
Förderbereich liegenden Arbeitsraum, in welchem ein Ar
beitselement beweglich angeordnet ist, und mit einer im
Pumpengehäuse vorgesehenen Pumpenwelle, durch die das
Arbeitselement antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumpengehäuse (10) an einer Wand (45) eines Mo
torgehäuses (45') des Verbrennungsmotors befestigbar
ist, wobei die Pumpenwelle (14, 14') an einer im Motor
gehäuse (45') gelagerten Welle (46) des Verbrennungsmo
tors radial lagerbar ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Transporthalterung (33, 42, 42', 38, 39; 33,
56, 38, 39) für die Pumpenwelle (14; 14') vorgesehen
ist, die die Pumpenwelle (14; 14') im wesentlichen in
ihrer Betriebslage hält, solange das Pumpengehäuse (10)
nicht am Motorgehäuse (45') befestigt ist.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Transporthalterung erste und zweite Haltemittel
(42, 42'; 56 bzw. 39) umfaßt, die in Richtung der Längs
achse der Pumpenwelle (14, 14') voneinander beabstandet
sind.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Haltmittel (42, 42'; 56) die Pumpenwelle
(14; 14') im Bereich einer im Pumpengehäuse (10) vorge
sehenen Durchlaßöffnung (40) abstützen, während die
zweiten Haltemittel (39) am gehäuseinneren Ende der Pum
penwelle (14; 14') angreifen.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pumpenwelle (14, 14') mit
ihrem antriebsseitigen Ende dicht durch eine im Pumpen
gehäuse (10) vorgesehene Durchlaßöffnung (40) hindurch
geführt ist.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpenwelle (14; 14') einen Dichtbund (33) auf
weist, der mit einer, die Pumpenwelle (14; 14') umgrei
fenden Dichtung (43; 56) zusammenwirkt, um das Pumpenge
häuse (10) im Durchlaßbereich für die Pumpenwelle (14;
14') abzudichten.
7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Pumpengehäuse (10) mindestens indirekt eine
die Pumpenwelle (14, 14') umgreifende Stützfläche (42,
42') vorgesehen ist, deren Durchmesser größer als der
korrespondierende Durchmesser der Pumpenwelle (14, 14')
ist.
8. Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die Pumpenwelle (14; 14') umgrei
fende Dichtung (43) eine radial innenliegende Dichtlip
pe (44) aufweist, die mit ihrem Innenumfang auf dem
Dichtbund (33) aufliegt und deren Innendurchmesser klei
ner als der Außendurchmesser des Dichtbundes (33) ist.
9. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Dichtbund (33) der Pumpenwelle (14') ein
axial verschiebbarer Druckring (59) dicht angeordnet
ist, der mit einer Stirnfläche (65) gegen eine radial
stehende Gleitfläche (66) gedrückt wird, die an einem in
die Durchlaßöffnung (40) für die Pumpenwelle (14') dicht
eingesetzten, zumindest in einer Richtung axial festste
henden Gleitring (62) vorgesehen ist.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pumpenwelle (14, 14') auf
der dem Pumpengehäuse (10) zugeordneten Seite des Dicht
bundes (33) einen Haltesteg (37) trägt, der über den
Dichtbund (33) radial nach außen vorsteht.
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 10 und 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpenwelle
(14; 14') umgreifende Dichtung (43; 56) die ersten Hal
temittel (42; 56) umfaßt bzw. bildet.
12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (14, 14') an
ihrem antriebsseitigen Ende einen aus dem Pumpengehäuse
(10) vorstehenden Lagerzapfen (34) aufweist, der in eine
entsprechende axiale Lagerbohrung (47) in der Welle (46)
des Verbrennungsmotors einsteckbar ist.
13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Pumpenwelle (14; 14')
ein Mitnehmermittel (36; 55) vorgesehen ist, das bei am
Verbrennungsmotor montierter Pumpe in wenigstens eine am
abtriebsseitigen Ende der Welle (46) des Verbrennungsmo
tors vorgesehene Mitnahme (49) eingreift.
14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß als Mitnehmermittel ein sich quer zur Pumpenwelle
(14') erstreckender Mitnehmerstift (55) vorgesehen ist,
der über den Außenumfang des Lagerzapfens (34) nach au
ßen vorsteht.
15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmerstift (55) sich quer zur Pumpenwelle
(14') durch eine entsprechende Querbohrung (54) hindurch
erstreckt und auf mindestens einer Seite nach außen über
den Dichtbund (33) vorsteht.
16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ausrichtung der Pumpen
welle (14, 14') im Pumpengehäuse (10) an diesem ein der
Durchlaßöffnung (40) für die Pumpenwelle (14, 14') zuge
ordnetes Zentriermittel (41) vorgesehen ist, das mit ei
nem entsprechenden, der Welle (46) des Verbrennungsmo
tors zugeordneten Zentriermittel (48) an der Wand (45)
des Motorgehäuses (45') zusammenwirkt.
17. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß am Pumpengehäuse (10) als Zentriermittel ein die
Durchlaßöffnung (40) für die Pumpenwelle (14, 14') umge
bender Zentrierbund (41) vorgesehen ist, der in eine als
Zentriermittel dienende, mit der Welle (46) des Verbren
nungsmotors koaxiale Aufnahmebohrung (48) in der Wand
(45) des Motorgehäuses (45') einsetzbar ist.
18. Pumpe nach Anspruch 16 oder 17 und 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (14, 14') an
ihrem gehäuseinneren Ende ein Stützmittel (38) aufweist,
das mit dem am Pumpengehäuse (10) angeordneten zweiten
Haltemittel (39) zusammenwirkt, wobei das zweite Halte
mittel (39) mit dem Zentriermittel (41) koaxial ausge
richtet ist.
19. Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpenwelle (14, 14') als Stützmittel einen zum
Lagerzapfen (34) koaxialen Hilfszapfen (38) aufweist,
der mit radialem Spiel in eine mit dem Zentriermittel
(41) koaxiale, als zweites Haltemittel dienende Hilfs
bohrung (39) eingreift.
20. Pumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hilfszapfen (38) in der Hilfsbohrung (39) in
axialer Richtung abgestützt ist.
21. Pumpe nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Hilfsbohrung (39) eine als
Axiallager dienende Scheibe (67) eingesetzt ist, die
vorzugsweise aus einem reibungsarmen Werkstoff, insbe
sondere aus einem Gleitlagerwerkstoff besteht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |