DE19814505A1 - Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung - Google Patents
Radialkolbenpumpe zur KraftstoffhochdruckerzeugungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit
einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle, die
einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist,
auf dem ein Ring gleitend gelagert ist, der mit mindestens
drei bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen
Zylinderraum angeordneten Kolben zusammenwirkt, an deren
zur Antriebswelle gewandten Enden jeweils eine Platte
angebracht ist.
Bei einer derartigen innen abgestützten Radialkolbenpumpe
haben die an den Kolben angebrachten Platten Kontakt mit
dem auf der Antriebswelle gelagerten Ring. Die Kolben
werden infolge der Exzentrizität der Antriebswelle
nacheinander in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Der Hub
der Kolben ist dabei konstant und entspricht dem zweifachen
Betrag der Exzentrizität der Antriebswelle.
Um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen, ist
vorgeschlagen worden, die Zylinderräume bei sinkendem
Bedarf mit weniger Kraftstoff zu befüllen. Bei dieser
sogenannten Elementteilbefüllung werden die einzelnen
Bauteile der Radialkolbenpumpe extrem belastet.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine
Teilbefüllung der Zylinderräume der Radialkolbenpumpe zu
ermöglichen. Dabei soll der Verschleiß der einzelnen
Bauteile minimiert und Beschädigungen im Betrieb vermieden
werden. Insbesondere soll die erfindungsgemäße
Radialkolbenpumpe einen Pumpendruck von bis zu 2000 bar in
Förderrichtung aushalten.
Das Problem ist bei einer Radialkolbenpumpe zur
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit
einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle, die
einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist,
auf dem ein Ring gleitend gelagert ist, der mit mindestens
drei bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen
Zylinderraum angeordneten Kolben zusammenwirkt, an deren
zur Antriebswelle gewandten Enden jeweils eine Platte
angebracht ist, dadurch gelöst, daß die Platte starr mit
dem zugehörigen Kolben verbunden ist. Bei einer
herkömmlichen Radialkolbenpumpe ist die Platte durch einen
käfigförmigen Plattenhalter beweglich an dem zugehörigen
Kolben angebracht. Die bewegliche Anbringung der Platte an
dem Kolben soll dabei verhindern, daß Momente von der
Platte auf den Kolben übertragen werden. Bei einer
Elementteilbefüllung treten jedoch größere Belastungen an
dem Plattenhalter, der Platte und dem Kolben auf. Im Rahmen
der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß die
erhöhte Belastung bei herkömmlichen Radialkolbenpumpen auf
ein Verdrehen und Kippen des Rings um seine eigene Achse
zurückzuführen ist. Dieses Verdrehen und Kippen wird darauf
zurückgeführt, daß bei einer Elementteilbefüllung nicht
alle Platten dauernd fest genug an dem Ring anliegen. Durch
die starre Verbindung der Platte mit dem Kolben wird die
Bauteilfestigkeit erhöht. Insbesondere bei einer
Nullförderung im Saughub wird die Kraftübertragung von dem
Kolben auf den Ring verbessert, weil sich die Platte nicht
bewegen kann. Dadurch ist gewährleistet, daß alle Platten
auch dann an dem Ring anliegen, wenn die Zylinderräume nur
teilweise oder gar nicht mit Kraftstoff befüllt sind. Ein
Verdrehen oder Kippen des Rings wird vermieden.
Die erfindungsgemäße Lösung liefert darüber hinaus den
Vorteil, daß auf die bei herkömmlichen Radialkolbenpumpe
verwendeten Plattenhalter verzichtet werden kann. Das
heißt, es werden weniger Einzelteile benötigt. Zudem wird
die Montage des Kolbens in dem zugehörigen Zylinderraum
vereinfacht.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte mit einem Bund ausgestattet
ist. Der Bund bildet einen Anschlag für eine Feder, welche
die Platte und den Kolben gegen den Ring drückt. Die in den
Kolbenfuß integrierte Federführung hat den Vorteil, daß
weniger Einzelteile benötigt werden. Darüber hinaus wird
die Montage der Kolben vereinfacht.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auf der zur
Antriebswelle gewandten Seite einen vorstehenden Bereich
aufweist, der eine Anlagefläche für den Ring bildet.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein sich nachstellender
Verschleißkontakt zwischen Ring und Platte gewährleistet.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring für jeden Kolben
eine Abflachung vorgesehen ist. Die polygonförmige
Gestaltung des Rings hat den Vorteil, daß der
Bewegungsablauf optimiert wird. Allerdings wirkt sich bei
der Verwendung eines polygonförmigen Rings das vorab
geschilderte Kippen des Rings um seine eigene Achse
verstärkt aus. Daher kommt in diesem Fall der vorliegenden
Erfindung eine besondere Bedeutung zu. Das Kippen
verursacht Stoßkräfte auf die Platte, die auf den
Plattenhalter und den Kolben übertragen werden. Die daraus
resultierenden Momente können zu Beschädigungen an den
betroffenen Bauteilen führen. Durch die starren Platten
wird die Bewegung des polygonförmigen Rings auch bei einer
Elementteilbefüllung wirksam stabilisiert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der
nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen
beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in
der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein.
Fig. 1 zeigt die Darstellung eines Schnitts längs zu der
Antriebswelle einer ersten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;
Fig. 2 zeigt die Darstellung eines Schnitts entlang der
Linie A-B in Fig. 1; und
Fig. 3 zeigt die Darstellung eines Schnitts quer zu der
Antriebswelle einer zweiten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Radialkolbenpumpe zur
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen. Die
Radialkolbenpumpe wird insbesondere in Common-Rail-Ein
spritzsystemen zur Kraftstoffversorgung von
Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet "common rail"
soviel wie "gemeinsame Leitung", "gemeinsame Schiene" oder
"gemeinsame Verteilerleiste". Im Gegensatz zu herkömmlichen
Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über
getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert
wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail-Ein
spritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist.
Die gezeigte Radialkolbenpumpe ist mit einer integrierten
Bedarfsmengenregelung ausgestattet. Die Kraftstoffzufuhr
und Dimensionierung erfolgt über eine nicht dargestellte
Zumesseinheit.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Radialkolbenpumpe
umfaßt eine in einem Pumpengehäuse 2 gelagerte
Antriebswelle 4 mit einem exzentrisch ausgebildeten
Wellenabschnitt 6. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 6
ist ein Ring 8 vorgesehen, gegenüber dem der
Wellenabschnitt 6 drehbar ist. Der Ring 8 umfaßt drei
jeweils um 120° zueinander versetzte Abflachungen 10, gegen
die sich jeweils ein Kolben 12 abstützt. Die Kolben 12 sind
jeweils in einem Zylinderraum 18 zur Antriebswelle 4 in
radialer Richtung hin- und herbewegbar aufgenommen. Der Fuß
eines jeden Kolbens 12 ist einstückig mit einer Platte 14,
die jeweils an der zugehörigen Abflachung 10 des Rings 8
anliegt. Die Platte 14 weist einen Bund 16 auf. Der Bund 16
bildet einen Anschlag für eine Feder 20, die den Kolben 12
mit der Platte 14 gegen den Ring 8 drückt.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe gezeigt. Diese
Ausführungsform ist der in den Fig. 1 und 2 gezeigten
ersten Ausführungsform ähnlich. Um Wiederholungen zu
vermeiden sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Der in Fig. 3 gezeigte Ring 8 ist jedoch rund und nicht
polygonförmig. Durch den runden Ring wird eine
Toleranzunabhängigkeit der einzelnen Koleen untereinander
gewährleistet.
Ein weiterer Unterschied zu der vorab beschriebenen
Ausführungsform besteht darin, daß an der Platte 14 ein
vorstehender Bereich 19 ausgebildet ist. Der vorstehende
Bereich 19 befindet sich in Kontakt mit dem Ring 8 und
nützt sich im Betrieb infolge von Reibung ab.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Radialkolbenpumpe
dient dazu, Kraftstoff, der von einer Vorförderpumpe aus
einem Tank geliefert wird, mit Hochdruck zu beaufschlagen.
Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird dann in die
oben angesprochene gemeinsame Leitung gefördert.
Claims (4)
1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem,
mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten
Antriebswelle (4), die einen exzentrisch ausgebildeten
Wellenabschnitt (6) aufweist, auf dem ein Ring (8)
gleitend gelagert ist, der mit mindestens drei
bezüglich der Antriebswelle (4) radial in einem
jeweiligen Zylinderraum (18) angeordneten Kolben (12)
zusammenwirkt, an deren zur Antriebswelle (4)
gewandten Enden jeweils eine Platte (14) angebracht
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14) starr
mit dem zugehörigen Kolben (12) verbunden ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte (14) mit einem Bund
(16) ausgestattet ist.
3. Radialkolbenpumpe einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring (8) für jeden
Kolben (12) eine Abflachung (10) vorgesehen ist.
4. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14)
auf der zur Antriebswelle (14) gewandten Seite einen
vorstehenden Bereich (19) aufweist, der eine
Anlagefläche für den Ring (8) bildet.
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