EP1375915B1 - Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen mit verbessertem Wirkungsgrad - Google Patents

Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen mit verbessertem Wirkungsgrad Download PDF

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EP1375915B1
EP1375915B1 EP20030003558 EP03003558A EP1375915B1 EP 1375915 B1 EP1375915 B1 EP 1375915B1 EP 20030003558 EP20030003558 EP 20030003558 EP 03003558 A EP03003558 A EP 03003558A EP 1375915 B1 EP1375915 B1 EP 1375915B1
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EP
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pump
pressure
radial piston
fuel
piston pump
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EP20030003558
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Helmut Rembold
Thomas Fuerst
Ulrich Aldinger
Markus Kuhn
Bernd Hirninger
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F04B49/24—Bypassing

Definitions

  • the invention relates to a radial piston pump for high-pressure fuel supply in fuel injection systems of internal combustion engines, especially in common rail injection systems, preferably with a plurality of respect to a mounted in a pump housing drive shaft radially arranged pump elements, wherein the pump elements are actuated by the drive shaft and each have a suction side and a high pressure side and with high pressure channels in the pump housing, each connecting the high pressure side of a pump element to a high pressure port in the pump housing.
  • Such radial piston pumps are for example for high pressure generation in internal combustion engines with gasoline direct injection known.
  • the pump is operated unregulated.
  • the pressure control required in common-rail injection systems is achieved via a pressure control valve on the common rail. This means that in part-load operation, a considerable part of the pump work performed by the radial piston pump is subsequently dissipated again in the pressure regulating valve, which results in a low degree of utilization of the fuel injection system.
  • the efficiency of this radial piston pump is not yet satisfactory.
  • each pump element has a suction line and a pressure line.
  • a common arranged on the pressure side Magentventil is provided.
  • a radial piston pump for high-pressure fuel supply in fuel injection systems of internal combustion engines, especially in common-rail injection systems, preferably with a plurality of relative to a mounted in a pump housing drive shaft radially arranged pump elements, wherein the pump elements are actuated by the drive shaft and each have a suction side and a high pressure side and with high-pressure channels in the pump housing, which each connect the high-pressure side of a pump element with a high pressure port in the pump housing, a quantity control valve is provided, which in the open state, a hydraulic connection between the high-pressure channels and the suction sides the pump elements produces, and are provided between the quantity control valve and the suction sides of the pump elements, a storage volume and a throttle.
  • the flow rate of the radial piston pump can be controlled in a wide range.
  • the regulation takes place via a suitable Control of the fast switching quantity control valve, so that unnecessary pumping work is prevented and thus the efficiency of the fuel injection system is increased.
  • the storage volume and a cooperating with the storage volume throttle prevents the pressure surges occurring when opening the flow control valve fully penetrate the suction side of the radial piston pump and can lead to unacceptably high pressure loads and undesirable dynamic disturbances.
  • each high-pressure channel hydraulically connects the high-pressure sides of two pump elements by the shortest path, that the number of high-pressure channels is smaller by 1 than the number of pump elements, and that a high-pressure port branches off from a high-pressure channel.
  • the storage volume is limited by a puncture in the pump housing and a sleeve sealed against the pump housing, so that the desired storage volume can be manufactured easily manufactured. It has also proved to be advantageous if a throttle is provided in the sleeve, which is arranged between the storage volume and the suction side of the pump elements.
  • the pump housing in two parts and to limit the storage volume of a first housing part and a second housing part.
  • the sleeve can be dispensed with, which further reduces the assembly effort.
  • each pump element has a piston, a cylinder bore and a cylinder head, that the piston oscillates in the cylinder bore and delimits a delivery space, that a first check valve is arranged on the suction side, that the first check valve in the piston is integrated, and that on the high pressure side, a second check valve is arranged.
  • the load capacity of the radial piston pump according to the invention is further increased when the sliding bearing is forcibly traversed by fuel, in particular by the flowing through the fuel port cool fuel.
  • a cooling and / or lubrication of the sliding bearing is made, which increases its capacity and durability.
  • the cooling of the sliding bearing can be further improved if a plurality of holes are provided in the drive shaft or a bearing shell of the sliding bearing, which are flowed through by fuel. It is not important for the effect according to the invention, whether the holes are mounted directly in the drive shaft or arranged in a sleeve applied to the drive shaft.
  • the Kolbenfußplatte is articulated mounted on the piston, and that the lifting movement of the eccentric portion of the drive shaft is transmitted via a polygon ring on the Kolbenfußplatte. It has been found in simulation calculations that reduced in this embodiment, the mechanical stress on the components involved and the friction losses are reduced.
  • Fig. 1 is a block diagram of a radial piston pump 1 according to the invention is shown.
  • the radial piston pump 1 has a suction side 3 and a (high) -Pruckseite 5, the over a third check valve 7 communicates with a common rail 9.
  • the pressure control in the common rail 9 via a pressure control valve 11 which directs excess fuel from the common rail 9 in a fuel return line 13.
  • the fuel return line 13 opens into the suction side 3 of the radial piston pump 1.
  • the suction side 3 is supplied with fuel by a fuel tank, not shown here.
  • a quantity control valve 15 is provided between the pressure side 5 and fuel return 13, which in turn is hydraulically connected to the suction side 3, a quantity control valve 15 is provided. If the quantity control valve 15, as shown in Fig. 1, is opened, no pressure build-up can take place on the pressure side 5 of the radial piston pump 1, since a hydraulic connection via the fuel return line 13 with the suction side 3 is. In this state, the radial piston pump 1 promotes no fuel in the common rail 9, since the pressure in the common rail 9 is much higher than the pressure on the suction side 3 of the radial piston pump 1. If the quantity control valve 15 is closed, the hydraulic connection between the suction side 3 and pressure side 5 is interrupted via the fuel return 13, so that a pressure build-up in the pump elements 17 of the radial piston pump 1 can take place.
  • the radial piston pump 1 promotes fuel in the common rail 9 as soon as the pressure built up by the pump elements 17 is greater than the pressure prevailing in the common rail 9 pressure.
  • the pumping work to be applied by the radial piston pump 1 can be minimized and thus the degree of utilization of the fuel injection system according to the invention can be improved.
  • a memory 19 and downstream of the memory 19 reduce and attenuate the resulting pressure on the opening of the quantity control valve pressure peaks to an acceptable level. As a result, first impermissibly high compressive stresses on the suction side 3 are avoided. Second, the suction of fuel by the pump elements 17 is no longer affected by the muted pressure surges.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a radial piston pump 1 according to the invention in a longitudinal section (2a) and a cross section along the section line B-B (2b).
  • the radial piston pump 1 consists of a pump housing 23, which is designed in two parts.
  • the pump housing 23 thus consists of a first housing part 23a and a second housing part 23b.
  • a recess 25 is incorporated, which forms the memory 19 in the assembled state together with the first housing part 23a.
  • the throttle 21 is arranged between the memory 19 and the suction side 3.
  • a drive shaft 27 is rotatably mounted in the pump housing 23.
  • the drive shaft 27 has an eccentric portion 29 with a polygonal ring 31.
  • the eccentric portion 29 engages over the polygon ring 31 freely distributed over the circumference pump elements 17, of which in Fig. 2a, only one is visible.
  • Each pump element 17 has a piston 33 which in a cylinder bore 35 is guided and a delivery chamber 37 limited.
  • the pump elements 17 are inserted radially from the outside into the pump housing 23 and clamped to the pump housing 23 via a fastening screw 39.
  • a first check valve 41 is provided, which allows the suction of fuel into the delivery chamber 37.
  • Via a transverse bore 41 in the piston 33 the hydraulic connection between the first check valve 41 and the suction side 3 is produced.
  • a second check valve 49 is provided in a cylinder head 47 of the pump elements 17, through which the high-pressure fuel pushed out of the delivery chamber 37 by the piston 33 passes into high-pressure channels 51a and 51b.
  • the high pressure passages 51a and 51b are part of the pressure side indicated by 5 in FIG.
  • the high pressure passages 51a and 51b connect the three pumping elements 17 by the shortest route, that is, in this case, the high pressure passages 51a and 51b are made straight.
  • there are three pump elements 17 and two high-pressure channels 51a and 51b. Transferred to radial piston pumps with a different number m of pump elements 17 applies to the number n of the high-pressure channels n m - 1
  • the quantity control valve 15 is connected to the high pressure passage 51 a. If the quantity control valve 15 is opened, as mentioned in connection with FIG. 1, a not visible in Fig. 2b hydraulic connection between the high-pressure channels 51 a and 51 b on the one hand and the suction side 3 on the other hand made.
  • a high pressure port 53 branches off.
  • the third check valve 7 is integrated.
  • Fig. 2b From Fig. 2b it can be seen that the piston 33 rest with a Kolbenfußplatte 57 on the polygon ring 31.
  • the Kolbenfußplatte 57 is connected via a ball joint 59 with the piston 33, so that the Kolbenfußplatte 57 optimally rests on the polygon ring 31.
  • 'Optimal' means in this context that no local load peaks occur and depending on the dynamic load and the lubricity state between Kolbenfußplatte 57 and polygon ring 31, the Kolbenfußplatte 57 always rests on a large area on the polygon ring 31.
  • the Kolbenfußplatte 57 can take a caused by the axial and radial forces skew. As a result, a "Germankanten" of the Kolbenfußplatte 57 on the polygon ring 31 are counteracted. As a result, reduce the piston lateral forces in the cylinder guide, the mechanical efficiency improves and durability or resilience of the high-pressure fuel pump can be improved.
  • Fig. 3 is another embodiment of a Radial piston pump 1 according to the invention shown in longitudinal section. Identical components are provided with the same reference numerals, and the same applies with regard to an exemplary embodiment for the other exemplary embodiments.
  • the housing 23 is made in one piece.
  • the memory 19 is formed by a recess 61 in the pump housing 23. This puncture is sealed by a sleeve 63, which hydraulically separates the storage volume of the accumulator 19 from the suction side 3.
  • the throttle 21 is arranged.
  • the memory 19 according to the invention can be used without major change to the pump housing 23 both in radial piston pumps 1 with one-piece pump housing 23 or two-part pump housing 23a and 23b.
  • the sealing of the memory 19 to the suction side can be done in the embodiments of FIGS. 2 and 3 by O-rings, metal sealing rings or B synthkanten.
  • FIG. 4 and 5 show the slide bearing 45 along a section line II and a section line JJ (see Fig. 2a) in detail.
  • a sleeve 65 has been pressed, are incorporated in the longitudinal grooves 67.
  • the sleeve 65 is rotatably mounted in a bearing shell 69, which is pressed in the first housing part 23a.
  • the grooves 67 are, as is apparent from Fig. 2a in conjunction with Fig. 4, flows through the sucked from the fuel tank cool fuel.
  • the sleeve 65 and the bearing shell 69 are cooled, which is very helpful in particular when using the radial piston pump according to the invention in internal combustion engines with gasoline direct injection.
  • the sliding bearing 45 is designed so that at the transition of the drive shaft 27 to the eccentric portion 29 in the bearing shell 69 channels 71 are provided through which the fuel which has flowed through the grooves 67, can flow freely in order to guide the largest possible portion of the sucked fuel through the grooves 67. As a result, the cooling effect is further improved.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Common-Rail-Einspritzsystemen, mit vorzugsweise mehreren bezüglich einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle radial angeordneten Pumpenelementen, wobei die Pumpenelemente von der Antriebswelle betätigt werden und je eine Saugseite und eine Hochdruckseite aufweisen und mit Hochdruckkanälen im Pumpengehäuse, welche jeweils die Hochdruckseite eines Pumpenelements mit einem Hochdruckanschluss im Pumpengehäuse verbinden.
  • Solche Radialkolbenpumpen sind beispielsweise zur Hochdruckerzeugung bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung bekannt. Dabei wird die Pumpe ungeregelt betrieben. Die bei Common-Rail-Einspritzsystemen erforderliche Druckregelung erfolgt über ein Druckregelventil am Common-Rail. Dies bedeutet, dass im Teillastbetrieb ein erheblicher Teil der von der Radialkolbenpumpe geleisteten Pumpenarbeit anschließend im Druckregelventil wieder dissipiert wird, was einen niedrigen Nutzungsgrad des Kraftstoffeinspritzsystems zur Folge hat. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieser Radialkolbenpumpe noch nicht befriedigend.
  • Aus der DE 198 30 302 A1 ist eine Radialkolbenpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt bei der sich die Pumpenelemente nach außen gegen einen umlaufenden Exzenterring abstützen. Dabei weist jedes Pumpenelement eine Saugleitung und eine Druckleitung auf. Zur Fördermengenregelung ist ein gemeinsames auf der Druckseite angeordnetes Magentventil vorgesehen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Bei einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Common-Rail-Einspritzsystemen, mit vorzugsweise mehreren bezüglich einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle radial angeordneten Pumpenelementen, wobei die Pumpenelemente von der Antriebswelle betätigt werden und je eine Saugseite und eine Hochdruckseite aufweisen und mit Hochdruckkanälen im Pumpengehäuse, welche jeweils die Hochdruckseite eines Pumpenelements mit einem Hochdruckanschluss im Pumpengehäuse verbinden, ist ein Mengensteuerventil vorgesehen, welches in geöffnetem Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen den Hochdruckkanälen und den Saugseiten der Pumpenelemente herstellt, und sind zwischen Mengensteuerventil und den Saugseiten der Pumpenelemente ein Speichervolumen und eine Drossel vorgesehen.
  • Durch das druckseitige Mengensteuerventil kann die Fördermenge der Radialkolbenpumpe in weiten Bereichen geregelt werden. Die Regelung erfolgt über eine geeignete Ansteuerung des schnell schaltenden Mengensteuerventils, so dass unnötige Pumpenarbeit verhindert und somit der Nutzungsgrad des Kraftstoffeinspritzsystems erhöht wird. Durch das Speichervolumen und eine mit dem Speichervolumen zusammenwirkende Drossel wird verhindert, dass die beim Öffnen des Mengensteuerventils auftretenden Druckstöße voll auf die Saugseite der Radialkolbenpumpe durchschlagen und dort zu unzulässig hohen Druckbeanspruchungen und unerwünschten dynamischen Störungen führen können.
  • Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Hochdruckkanal die Hochdruckseiten zweier Pumpenelemente auf kürzestem Weg hydraulisch miteinander verbindet, dass die Zahl der Hochdruckkanäle um 1 kleiner als die Zahl der Pumpenelemente ist, und dass von einem Hochdruckkanal ein Hochdruckanschluss abzweigt. Durch diese Merkmale wird die Zahl der Hochdruckkanäle minimiert und außerdem das Volumen dieser Hochdruckkanäle minimiert. Somit wird auf der Hochdruckseite der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe das schädliche Volumen minimiert, was zu einer weiteren Erhöhung des Pumpenwirkungsgrads in allen Betriebszuständen führt. Das Mengensteuerventil ist hydraulisch mit einem der Hochdruckkanäle verbunden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe wird das Speichervolumen durch einen Einstich im Pumpengehäuse und eine gegen das Pumpengehäuse abgedichtete Hülse begrenzt, so dass das gewünschte Speichervolumen fertigungstechnisch einfach hergestellt werden kann. Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Hülse eine Drossel vorgesehen ist, welche zwischen dem Speichervolumen und der Saugseite der Pumpenelemente angeordnet ist.
  • Alternativ ist es auch möglich, das Pumpengehäuse zweiteilig auszuführen und das Speichervolumen von einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil zu begrenzen. Dadurch kann auf die Hülse verzichtet werden, was den Montageaufwand weiter reduzieren hilft.
  • Zur weiteren Verbesserung des Pumpenwirkungsgrads ist vorgesehen, dass jedes Pumpenelement einen Kolben, eine Zylinderbohrung und einen Zylinderkopf aufweist, dass der Kolben in der Zylinderbohrung oszilliert und einen Förderraum begrenzt, dass auf der Saugseite ein erstes Rückschlagventil angeordnet ist, dass das erste Rückschlagventil in den Kolben integriert ist, und dass auf der Hochdruckseite ein zweites Rückschlagventil angeordnet ist.
  • Die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe, deren Antriebswelle in dem Pumpengehäuse des Wellengleitlagers gelagert wird, wird weiter erhöht, wenn das Gleitlager zwangsweise von Kraftstoff, insbesondere von dem durch den Kraftstoffanschluss strömenden kühlen Kraftstoff, durchströmt wird. Dadurch wird eine Kühlung und/oder Schmierung des Gleitlagers vorgenommen, was dessen Belastbarkeit und Lebensdauer erhöht. Die Kühlung des Gleitlagers kann weiter verbessert werden, wenn in der Antriebswelle oder einer Lagerschale des Gleitlagers mehrere Bohrungen vorgesehen sind, die von Kraftstoff durchströmt werden. Dabei ist es für den erfindungsgemäßen Effekt nicht von Bedeutung, ob die Bohrungen direkt in der Antriebswelle angebracht werden oder in einer auf die Antriebswelle aufgebrachten Hülse angeordnet sind.
  • In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kolbenfußplatte gelenkig am Kolben gelagert ist, und dass die Hubbewegung des exzentrischen Abschnitts der Antriebswelle über einen Polygonring auf die Kolbenfußplatte übertragen wird. Es hat sich bei Simulationsrechnungen herausgestellt, dass bei dieser Ausgestaltung die mechanische Beanspruchung der beteiligten Bauteile reduziert und die Reibungsverluste verringert werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
    • Zeichnung
  • Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;
    Fig. 2:
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe im Längs- und Querschnitt;
    Fig. 3:
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe im Längsschnitt sowie
    Fig. 4 u. 5:
    Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kühlung des Gleitlagers der Radialkolbenpumpe.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe 1 dargestellt. Die Radialkolbenpumpe 1 hat eine Saugseite 3 und eine (Hoch)-Druckseite 5, die über ein drittes Rückschlagventil 7 mit einem Common-Rail 9 in Verbindung steht. Die Druckregelung im Common-Rail 9 erfolgt über ein Druckregelventil 11, welches überschüssigen Kraftstoff aus dem Common-Rail 9 in einen Kraftstoffrücklauf 13 leitet. Der Kraftstoffrücklauf 13 mündet in die Saugseite 3 der Radialkolbenpumpe 1. Die Saugseite 3 wird von einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank mit Kraftstoff versorgt.
  • Zwischen Druckseite 5 und Kraftstoffrücklauf 13, der wiederum mit der Saugseite 3 hydraulisch in Verbindung steht, ist ein Mengensteuerventil 15 vorgesehen. Wenn das Mengensteuerventil 15, wie in Fig. 1 dargestellt, geöffnet ist, kann auf der Druckseite 5 der Radialkolbenpumpe 1 kein Druckaufbau stattfinden, da eine hydraulische Verbindung über den Kraftstoffrücklauf 13 mit der Saugseite 3 besteht. In diesem Zustand fördert die Radialkolbenpumpe 1 keinen Kraftstoff in das Common-Rail 9, da der Druck im Common-Rail 9 sehr viel höher als der Druck auf der Saugseite 3 der Radialkolbenpumpe 1 ist. Wenn das Mengensteuerventil 15 geschlossen wird, ist die hydraulische Verbindung zwischen Saugseite 3 und Druckseite 5 über den Kraftstoffrücklauf 13 unterbrochen, so dass ein Druckaufbau in den Pumpenelementen 17 der Radialkolbenpumpe 1 stattfinden kann. In diesem Zustand fördert die Radialkolbenpumpe 1 Kraftstoff in das Common-Rail 9, sobald der von den Pumpenelementen 17 aufgebaute Druck größer als der im Common-Rail 9 herrschende Druck ist. Durch diese Art der Mengenregelung kann die von der Radialkolbenpumpe 1 aufzubringende Pumpenarbeit minimiert und somit der Nutzungsgrad des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems verbessert werden.
  • Damit die beim Öffnen des Mengensteuerventils 15 auftretenden Druckstöße im Kraftstoffrücklauf 13 und auf der Saugseite 3 minimiert werden, ist im Kraftstoffrücklauf 13 ein Speicher 19 sowie stromabwärts des Speichers 19 eine Drossel 21 vorgesehen. Der Speicher 19 sowie die Drossel 21 verringern und dämpfen die beim Öffnen des Mengensteuerventils entstehenden Druckspitzen auf ein zulässiges Maß. Dadurch werden erstens unzulässig hohe Druckbeanspruchungen auf der Saugseite 3 vermieden. Zweitens wird das Ansaugen von Kraftstoff durch die Pumpenelemente 17 durch die gedämpften Druckstöße nicht mehr beeinträchtigt.
  • In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe 1 in einem Längsschnitt (2a) und einem Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B (2b) dargestellt.
  • Die Radialkolbenpumpe 1 besteht aus einem Pumpengehäuse 23, welches zweiteilig ausgeführt ist. Das Pumpengehäuse 23 besteht somit aus einem ersten Gehäuseteil 23a und einem zweiten Gehäuseteil 23b. In das zweite Gehäuseteil 23b ist eine Ausnehmung 25 eingearbeitet, die in montiertem Zustand zusammen mit dem ersten Gehäuseteil 23a den Speicher 19 bildet. Zwischen dem Speicher 19 und der Saugseite 3 ist die Drossel 21 angeordnet.
  • Im Pumpengehäuse 23 ist eine Antriebswelle 27 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 27 weist einen exzentrischen Abschnitt 29 mit einem Polygonring 31 auf. Der exzentrische Abschnitt 29 greift über den Polygonring 31 frei über den Umfang verteilte Pumpenelemente 17 an, von denen in Fig. 2a nur eines sichtbar ist.
  • Jedes Pumpenelement 17 weist einen Kolben 33 auf, der in einer Zylinderbohrung 35 geführt ist und einen Förderraum 37 begrenzt. Die Pumpenelemente 17 werden radial von außen in das Pumpengehäuse 23 eingesetzt und über eine Befestigungsschraube 39 mit dem Pumpengehäuse 23 verspannt. Im Kolben 33 ist ein erstes Rückschlagventil 41 vorgesehen, welches das Ansaugen von Kraftstoff in den Förderraum 37 ermöglicht. Über eine Querbohrung 41 im Kolben 33 wird die hydraulische Verbindung zwischen erstem Rückschlagventil 41 und der Saugseite 3 hergestellt. Der vom nicht dargestellten Tank angesaugte Kraftstoff strömt auf die Saugseite 3 der Radialkolbenpumpe 1 und durchströmt anschließend ein Gleitlager 45 der Antriebswelle 27, bevor er von den Pumpenelementen 17 angesaugt wird.
  • In Fig. 2b wird das gleiche Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie B-B dargestellt. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass in einem Zylinderkopf 47 der Pumpenelemente 17 je ein zweites Rückschlagventil 49 vorgesehen ist, durch das der von dem Kolben 33 aus dem Förderraum 37 ausgeschobene, unter hohem Druck stehende Kraftstoff in Hochdruckkanäle 51a und 51b gelangt. Die Hochdruckkanäle 51a und 51b sind Teil der in Fig. 1 mit 5 gekennzeichneten Druckseite.
  • Die Hochdruckkanäle 51a und 51b verbinden die drei Pumpenelemente 17 auf kürzestem Weg, d.h. in diesem Fall, dass die Hochdruckkanäle 51a und 51b geradlinig ausgeführt sind. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es drei Pumpenelemente 17 und zwei Hochdruckkanäle 51a und 51b. Übertragen auf Radialkolbenpumpen mit einer anderen Zahl m von Pumpenelementen 17 gilt für die Zahl n der Hochdruckkanäle n = m - 1
    Figure imgb0001
  • An den Hochdruckkanal 51a ist das Mengensteuerventil 15 angeschlossen. Wenn das Mengensteuerventil 15 geöffnet ist, wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt, eine in Fig. 2b nicht sichtbare hydraulische Verbindung zwischen den Hochdruckkanälen 51a und 51b einerseits und der Saugseite 3 andererseits hergestellt.
  • Vom Hochdruckkanal 51b zweigt ein Hochdruckanschluss 53 ab. In den Anschlussstutzen 55 ist das dritte Rückschlagventil 7 integriert.
  • Aus Fig. 2b ist zu entnehmen, dass die Kolben 33 mit einer Kolbenfußplatte 57 auf dem Polygonring 31 aufliegen. Die Kolbenfußplatte 57 ist über eine Kugelgelenkverbindung 59 mit dem Kolben 33 verbunden, so dass die Kolbenfußplatte 57 optimal auf dem Polygonring 31 aufliegt. 'Optimal' bedeutet in diesem Zusammenhang, dass keine örtliche Belastungsspitzen auftreten und abhängig von der dynamischen Belastung und dem Schmierzustand zwischen Kolbenfußplatte 57 und Polygonring 31 die Kolbenfußplatte 57 stets großflächig auf dem Polygonring 31 aufliegt.
  • Wegen der Kugelgelenkverbindung 59 kann die Kolbenfußplatte 57 eine durch die axialen und radialen Kräfte verursachte Schrägstellung einnehmen. Dadurch wird ein "Aufkanten" der Kolbenfußplatte 57 auf dem Polygonring 31 entgegengewirkt werden. In Folge dessen verringern sich die Kolbenquerkräfte in der Zylinderführung, der mechanische Wirkungsgrad verbessert sich und Lebensdauer bzw. Belastbarkeit der Kraftstoffhochdruckpumpe werden verbessert.
  • In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe 1 im Längsschnitt dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen, und es gilt das bezüglich eines Ausführungsbeispiels Gesagte für die anderen Ausführungsbeispiele entsprechend. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 23 einteilig ausgeführt. Der Speicher 19 ist durch einen Einstich 61 im Pumpengehäuse 23 gebildet. Dieser Einstich wird durch eine Hülse 63, welche das Speichervolumen des Speichers 19 von der Saugseite 3 hydraulisch trennt, abgedichtet. In der Hülse 63 ist die Drossel 21 angeordnet. Somit kann der erfindungsgemäße Speicher 19 ohne größere Änderung am Pumpengehäuse 23 sowohl bei Radialkolbenpumpen 1 mit einteiligem Pumpengehäuse 23 oder mit zweiteiligem Pumpengehäuse 23a und 23b eingesetzt werden.
  • Die Abdichtung des Speichers 19 zur Saugseite hin kann bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 durch O-Ringe, Metalldichtringe oder Beißkanten erfolgen.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen das Gleitlager 45 entlang einer Schnittlinie I-I und einer Schnittlinie J-J (s. Fig. 2a) im Detail. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, dass auf die Antriebswelle 27 eine Hülse 65 aufgepresst wurde, in die Längsnuten 67 eingearbeitet sind. Die Hülse 65 ist in einer Lagerschale 69, welche im ersten Gehäuseteil 23a eingepresst ist, drehbar gelagert. Die Nuten 67 werden, wie sich aus Fig. 2a in Verbindung mit Fig. 4 ergibt, von dem aus dem Kraftstofftank angesaugten kühlen Kraftstoff durchströmt. Dadurch werden die Hülse 65 und die Lagerschale 69 gekühlt, was insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe in Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung sehr hilfreich ist. Für die Erfindung ist es dabei ohne Bedeutung, ob der Kraftstoff durch Nuten 67 oder in die Antriebswelle 27 eingearbeitete Bohrungen (nicht dargestellt) strömt. Wesentlich ist, dass der kühle Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Kühlung des Gleitlagers 45 eingesetzt wird.
  • Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass das Gleitlager 45 so ausgestaltet ist, dass am Übergang der Antriebswelle 27 zum exzentrischen Abschnitt 29 in der Lagerschale 69 Kanäle 71 vorgesehen sind, durch die der Kraftstoff, welcher durch die Nuten 67 geströmt ist, ungehindert abfließen kann, um einen möglichst großen Anteil des angesaugten Kraftstoffs durch die Nuten 67 zu leiten. Dadurch wird die Kühlwirkung weiter verbessert.

Claims (9)

  1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Common-Rail-Einspritzsystemen, mit vorzugsweise mehren bezüglich einer in einem Pumpengehäuse (23) gelagerten Antriebswelle (27) radial angeordneten Pumpenelementen (17), wobei die Pumpenelemente (17) von der Antriebswelle (27) betätigt werden und je eine Saugseite (3) und eine Hochdruckseite (5) aufweisen und mit Hochdruckkanälen (51a, 51b) im Pumpengehäuse (23), welche jeweils die Hochdruckseite (5) eines Pumpenelements (17) mit einem Hochdruckanschluss (53) im Pumpengehäuse (23) verbinden, wobei ein Mengensteuerventil (15) vorgesehen ist, welches in geöffnetem Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen den Hochdruckkanälen (51a, 51b) und den Saugseiten (3) der Pumpenelemente (17) herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mengensteuerventil (15) und den Saugseiten (3) der Pumpenelemente (17) ein Speicher (19) und eine Drossel (21) vorgesehen sind.
  2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hochdruckkanal (51a, 51b) die Hochdruckseiten zweier Pumpenelemente (17) auf kürzestem Weg hydraulisch miteinander verbindet, dass die Zahl (n) der Hochdruckkanäle (51a, 51b) um 1 kleiner als die Zahl (m) der Pumpenelemente (17) ist, und dass von einem Hochdruckkanal (51b) ein Hochdruckanschluss (53) abzweigt.
  3. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (19) durch einen Einstich (61) im Pumpengehäuse (23) und eine gegen das Pumpengehäuse (23) abgedichtete Hülse (63) begrenzt wird.
  4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (21) in der Hülse (63) angeordnet ist.
  5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (23) zweiteilig ausgeführt ist und aus einem ersten Gehäuseteil (23a) sowie einem zweiten Gehäuseteil (23b) besteht, und dass der Speicher (19) von erstem und zweitem Gehäuseteil (23a, 23b) begrenzt wird.
  6. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Pumpenelement (17) einen Kolben (33), eine Zylinderbohrung (35) und einen Zylinderkopf (47) aufweist, dass der Kolben (33) in der Zylinderbohrung (35) oszilliert und einen Förderraum (37) begrenzt, dass auf der Saugseite (3) ein erstes Rückschlagventil (41) angeordnet ist, dass das erste Rückschlagventil (41) in den Kolben (33) integriert ist, und dass auf der Hochdruckseite (5) ein zweites Rückschlagventil (49) angeordnet ist.
  7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (27) in dem Pumpengehäuse (23) durch ein Gleitlager (45) gelagert ist, und dass das Gleitlager (45) zwangsweise von Kraftstoff, insbesondere von dem durch einen Kraftstoffanschluss strömenden Kraftstoff, durchströmt wird.
  8. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Antriebswelle (27) oder einer Lagerschale (69) des Gleitlagers (45) eine oder mehrere Bohrungen oder Nuten (67) vorgesehen sind, und dass diese Bohrungen oder Nuten (67) von Kraftstoff durchströmt werden.
  9. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfußplatte (57) gelenkig am Kolben (33) gelagert ist, und dass die Hubbewegung des exzentrischen Abschnitts (29) der Antriebswelle (27) über einen Polygonring (31) auf die Kolbenfußplatte (57) übertragen wird.
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