DE19841642C2 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

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 exzentrisch ausgebildet ist oder in Umfangsrichtung nockenartige Erhebungen aufweist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einer jeweiligen Elementbohrung angeordneten Kolben, die durch Drehen der Antriebswelle in der jeweiligen Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar sind, um Kraftstoff über einen Ansaugkanal, in dem ein Ansaugventil angeordnet ist, in einen Zylinderraum zu saugen, der von dem Kolben in der Elementbohrung begrenzt wird und der mit einem Hochdruckkanal verbunden ist, in dem ein Hochdruckventil angeordnet ist, wobei die Elementbohrung mit dem Ansaugkanal und dem Hochdruckkanal in einem Elementkopf angeordnet ist.

Eine derartige Radialkolbenpumpe ist aus der DE 42 13 798 A1 bekannt. Bei der bekannten Radialkolbenpumpe hat sich die hohe Anzahl der Hochdruckdichtstellen als nachteilig erwiesen.

Aus der US 3,806,285 ist eine Pumpe mit einem hin- und hergehenden Kolben bekannt. Der Kolben ist in einer zylindrischen Aussparung des Pumpengehäuses aufgenommen. Wegen der bei dieser Pumpe verwendeten Weichdichtungen ist diese Pumpe nicht für so hohe Drücke geeignet wie die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe.

Die DE 77 36 591 U1 beschreibt eine Kolbenpumpe mit wenigstens einer als Baueinheit mit einem eigenen Gehäuse ausgebildeten Kolbenzylindereinheit mit einem Saugventil sowie einem Druckventil, die ebenfalls als eigene Baueinheiten mit eigenem Gehäuse ausgebildet sind und die beidseits auf die Kolbenzylindereinheit aufgesetzt sind. Bei dieser Radialkolbenpumpe sind die Kolben nicht direkt im Element, sondern über Stützringe geführt.

Der der Erfindung am nächsten liegende Stand der Technik ergibt sich aus der DE 197 27 249 A1. Darin wird eine gattungsgemäße Radialkolbenpumpe beschrieben, deren Kolben jeweils in einem Zylindereinsatz hin- und herbewegbar aufgenommen sind. Der Zylindereinsatz ist über einen Stützring an einer Schulter des Pumpengehäuses abgestützt. Diese Radialkolbenpumpe hat den Nachteil, dass ihr Hochdruckteil eine Vielzahl von Hochdruckdichtstellen aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl der Hochdruckdichtstellen bei der bekannten Radialkolbenpumpe zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe soll einen pumpenseitigen Spitzendruck von bis zu 2.000 bar aushalten. Außerdem soll die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe kostengünstig herstellbar sein.

Die Aufgabe ist bei einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle, die exzentrisch ausgebildet ist oder in Umfangsrichtung nockenartige Erhebungen aufweist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einer jeweiligen Elementbohrung angeordneten Kolben, die durch Drehen der Antriebswelle in der jeweiligen Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar sind, um Kraftstoff über einen Ansaugkanal, in dem ein Ansaugventil angeordnet ist, in einen Zylinderraum zu saugen, der von dem Kolben in der Elementbohrung begrenzt wird und der mit einem Hochdruckkanal verbunden ist, in dem ein Hochdruckventil angeordnet ist, wobei die Elementbohrung mit dem Ansaugkanal und dem Hochdruckkanal in einem Elementkopf angeordnet ist, dadurch gelöst, dass die Elementbohrung in dem Elementkopf als Sackloch ausgebildet ist, von dem der Ansaugkanal und der Hochdruckkanal ausgehen. Durch die Ausführung des Elementkopfes als Sacklochelementkopf wird die Anzahl der Hochdruckdichtstellen gegenüber der bekannten Radialkolbenpumpe reduziert. Durch die einfache Bauweise verringert sich zudem die Anzahl der benötigten Einzelteile. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf Weichdichtungskonzepte im Hochdruckbereich verzichtet werden. Das ergibt eine sehr hohe Funktionssicherheit.

Darüber hinaus ist der Elementkopf der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe gesondert hydropulsprüfbar. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass der Elementkopf als Baugruppe vormontierbar ist. Der vormontierte Elementkopf kann in einfacher Art und Weise am Gehäuse montiert werden. Daraus resultiert eine sehr hohe Prozesssicherheit in der Montage. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Erfindung ohne grundlegende Änderung des Gehäusekonzeptes auf die bekannte Radialkolbenpumpe übertragen werden kann.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal und der Hochdruckkanal im Wesentlichen senkrecht zu der Elementbohrung angeordnet sind. Dadurch wird das Positionieren der Werkzeuge in der Fertigung erleichtert. Außerdem vereinfacht sich die Montage.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal und der Hochdruckkanal miteinander fluchten. Dadurch ergibt sich eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe. Durch eine einzige Bohrung, die senkrecht zu der Elementbohrung verläuft, kann ein Teil des Ansaugkanals und des Hochdruckkanals erzeugt werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für das Hochdruckventil und für das Ansaugventil zwei Bohrungen in dem Elementkopf vorgesehen sind, die sowohl miteinander als auch mit dem Ansaugkanal und dem Hochdruckkanal fluchten. Dadurch ergibt sich ein einfacher symmetrischer Aufbau des Elementkopfes der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt längs zu der Antriebswelle einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe; und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Elementkopfes aus Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen im Schnitt. Die in Fig. 1 dargestellte Radialkolbenpumpe wird insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen zur Kraftstoffversorgung von Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet Common-Rail soviel wie "gemeinsame Leitung" oder "gemeinsame Schiene". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail- Einspritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist.

Die in Fig. 1 dargestellte Radialkolbenpumpe umfasst eine in einem Pumpengehäuse 1 gelagerte Antriebswelle 2 mit einem exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt 3. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 3 ist ein Polygonring 4 gelagert, gegenüber dem der Wellenabschnitt 3 drehbar ist. Der Polygonring 4 umfasst drei jeweils um 120° zueinander versetzte Abflachungen, gegen die sich jeweils ein Kolben 5 abstützt. Die Kolben, von denen in der in Fig. 1 dargestellten Schnittansicht nur der Kolben 5 zu sehen ist, sind jeweils in einer Elementbohrung 6 zur Antriebswelle 2 in radialer Richtung hin- und herbewegbar aufgenommen. An dem zu der Antriebswelle 2 hin gerichteten Ende des Kolbens 6 ist ein tellerförmiger Fuß ausgebildet. Gegen den tellerförmigen Fuß ist eine Feder 7 vorgespannt. Die Feder 7 drückt den Kolben 6 gegen den exzentrischen Wellenabschnitt 3 der Antriebswelle 2 bzw. den darauf gelagerten Polygonring 4.

Die in Fig. 1 dargestellte Radialkolbenpumpe dient dazu, Kraftstoff, der von einer Vorförderpumpe aus einem Tank geliefert wird, mit Hochdruck zu beaufschlagen. Beim Ansaugen gelangt der Kraftstoff über einen Ansaugkanal 8, in dem ein Ansaugventil 9 angeordnet ist, in einen Zylinderraum 10. Der in den Zylinderraum 10 angesaugte Kraftstoff wird durch den Kolben 5 mit Hochdruck beaufschlagt und gelangt dann über einen Hochdruckkanal 11, in dem ein Hochdruckventil 12 angeordnet ist, zu einem gemeinsamen Hochdruckanschluss 13. Der gemeinsame Hochdruckanschluss 13 führt dann zum Rail.

Aus der in Fig. 2 dargestellten vergrößerten Ansicht eines Ausschnitts aus Fig. 1 geht hervor, dass der Ansaugkanal 8, die Elementbohrung 6 und der Hochdruckkanal 11 in einem insgesamt mit 14 bezeichneten Elementkopf angeordnet sind.

Der Elementkopf 14 hat die Form eines Quaders, von dem ein zylinderförmiger Vorsprung 15 ausgeht. An dem zylinderförmigen Vorsprung 15 ist ein Zentrierbund 16 ausgebildet. Der Zentrierbund 16 bildet gleichzeitig einen Anschlag für die Feder 7.

Die Elementbohrung ist in dem Elementkopf 14 als Sackloch ausgebildet. Am Ende der Elementbohrung 6 münden an diametral gegenüberliegenden Stellen der Ansaugkanal 8 und der Hochdruckkanal 11. Der Ansaugkanal 8 und der Hochdruckkanal 11 werden durch eine einzige Bohrung entlang einer Achse 17 gebildet, die senkrecht zu der Längsachse der Elementbohrung 6 ist.

Die den Ansaugkanal 8 und den Hochdruckkanal 11 bildende Bohrung ist nach außen hin stufenweise aufgebohrt. Die so gebildeten Abschnitte mit nach außen hin zunehmendem Durchmesser schaffen Bauraum für das Ansaugventil 9 und das Hochdruckventil 12. An einem Verschlussstopfen 22 für das Hochdruckventil 12 ist eine Beißkante 23 ausgebildet.

Claims (4)

1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse (1) gelagerten Antriebswelle (2), die exzentrisch ausgebildet ist oder in Umfangsrichtung nockenartige Erhebungen aufweist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle (2) raidal in einer jeweiligen Elementbohrung (6) angeordneten Kolben (5), die durch Drehen der Antriebswelle (2) in der jeweiligen Elementbohrung (6) in radialer Richtung hin- und herbewegbar sind, um Kraftstoff über einen Ansaugkanal (8), in dem ein Ansaugventil (9) angeordnet ist, in einen Zylinderraum (10) zu saugen, der von dem Kolben (5) in der Elementbohrung (6) begrenzt wird und der mit einem Hochdruckkanal (11) verbunden ist, in dem ein Hochdruckventil (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementbohrung (6) in einem Elementkopf (14) als Sackloch ausgebildet ist, von dem der Ansaugkanal (8) und der Hochdruckkanal (11) ausgehen, und, dass der Elementkopf (14) im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist, von dem ein im wesentlichen zylinderförmiger Vorsprung (15) ausgeht, an dem ein Zentrierbund (16) ausgebildet ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (8) und der Hochdruckkanal (11) im Wesentlichen senkrecht zu der Elementbohrung (6) angeordnet sind.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (8) und der Hochdruckkanal (11) miteinander fluchten.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Hochdruckventil (12) und das Ansaugventil (9) zwei Bohrungen (19, 20) in dem Elementkopf (14) vorgesehen sind, die sowohl miteinander als auch mit dem Ansaugkanal (8) und dem Hochdruckkanal (11) fluchten.