WO1998009075A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

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WO1998009075A1
WO1998009075A1 PCT/DE1997/001076 DE9701076W WO9809075A1 WO 1998009075 A1 WO1998009075 A1 WO 1998009075A1 DE 9701076 W DE9701076 W DE 9701076W WO 9809075 A1 WO9809075 A1 WO 9809075A1
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piston
sliding
pump according
piston pump
cam ring
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Application number
PCT/DE1997/001076
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French (fr)
Inventor
Hans-Peter Stiefel
Karl Gmelin
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Priority to JP10511144A priority patent/JPH11514722A/ja
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    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
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    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
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    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12—Coating

Definitions

  • the invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • the power transmission from the eccentric pin to the piston takes place by means of flexible transmission elements which are fastened to the piston and the cup-shaped part, which is not rotating, mounted on the drive shaft, so that between the piston and its actuating element, i.e. the cup-shaped part, or the transmission elements no sliding friction occurs.
  • a radial piston pump with external piston support in which a cylinder star is rotated by a drive shaft via a clutch during operation of the pump.
  • the cylinder star has a large number of cylinders in which pistons are arranged to be radially displaceable.
  • the cylindrical star with the pistons is circumferentially surrounded by a substantially non-rotatable cam ring, on the inner circumferential surface serving as a sliding bearing surface, the pistons are supported with their radially outer ends via sliding shoes.
  • each slide shoe has a recess in the middle of its slide surface, which is connected to the respective cylinder space.
  • grooves extending transversely to the direction of movement are also provided in the sliding surfaces of the sliding shoes.
  • the piston pump with the characterizing features of claim 1 has the advantage that high transverse forces on the pistons, which would have to be absorbed by the piston guide, are avoided.
  • one-sided transverse forces, such as occur in conventional radial piston pumps, are prevented without the need for expensive actuating elements between the cam ring and the piston.
  • a particular advantage of the invention is that the medium to be conveyed by the pump reaches all areas between the slide bearing surface on the cam ring and the slide shoe, although the cam ring only performs an oscillating slide movement with respect to the slide shoe, the displacement length of which is less than the length the sliding surface on the sliding block in the direction of displacement.
  • cam ring made of plastic, in particular of polyimide or PEEK, is particularly advantageous since this creates particularly low-friction bearing surfaces, so that additional bearing elements between the cam ring and crank element as well as measures to improve the friction on the sliding surface arranged on the piston can be dispensed with.
  • coatings in particular carbon coatings, on the sliding surface arranged on the piston and on the circumferential surface running in the piston guide of the piston improves the corresponding surface hardness and wear resistance, so that so-called seizures between the sliding surfaces can be prevented.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a piston pump according to the invention
  • FIG. 2 is a partially sectioned view of the piston pump according to FIG. 1 in the plane of the piston,
  • FIG. 3a shows a plan view of a cam ring for a piston pump according to the invention
  • 3b is a plan view of a slide bearing surface of the cam ring in the direction of arrows b in FIG. 3a,
  • FIG. 3c is an enlarged view of area C in FIGS. 3a and
  • Fig. 4 is a partially sectioned schematic representation of another piston pump according to the invention.
  • a housing 10 of a preferably selected piston pump designed according to the invention has a bearing section 11 and a pump section 12 which are connected to one another by means of screw bolts 13, only one of which is shown.
  • a drive shaft 14 is supported in the bearing section 11 by means of a roller bearing 15.
  • the rolling bearing 15 is formed by a bearing outer ring 16 and the drive shaft 14, into which ball tracks 17 for bearing balls 18 serving as rolling elements are ground.
  • end seals 19 are provided between the bearing outer ring 16 and the drive shaft 14, so that the inner region of the roller bearing 15 is sealed.
  • a drive disk 21 which carries a ring gear 22, is fitted in a rotationally fixed manner on a shaft journal 20 protruding from the housing 10.
  • a low-pressure chamber 23 provided in the housing 10 is sealed off from the rolling bearing 15 by means of an axial shaft seal 24.
  • a leakage nozzle 25 is inserted tightly into a corresponding opening 26 in the bearing section 11 of the housing 10.
  • an eccentric pin 27 is arranged as a crank element, on which a cam ring 28 is mounted by means of a bearing sleeve 29.
  • the bearing sleeve 29 has at its end facing away from the free end of the eccentric pin 27 a radial flange 30 with which it rests on a shoulder 31 of the drive shaft 14.
  • Support disc 32 is attached to the end face of the eccentric pin 27 by means of a retaining bolt 33 or the like.
  • the bearing sleeve 29 which is made of metal, preferably made of steel, has a bearing surface made of plastic, preferably of a thermoplastic, in particular of a thermoplastic serving as a solid lubricant.
  • plastic preferably of a thermoplastic, in particular of a thermoplastic serving as a solid lubricant.
  • the plastic can be PTFE (polytetrafluoroethylene), PTFE with lead as filler, acetal copolymer, or a combination of PEEK (polyether ether ketone) and PTFE and a suitable filler.
  • the support disk 32 is preferably made of the same material as the bearing sleeve 29.
  • the lifting ring 28 has flat slide bearing surfaces 34, on each of which a slide shoe 36 which is fastened to a piston 35 is supported.
  • Each of the sliding shoes 36 comprises a body 38 fastened to the piston 35 by means of a clamp ring 37 and a sliding plate 39 fastened thereon, which serves as a sliding element and has a sliding surface 40 resting on the sliding bearing surface 34.
  • lubrication grooves 41 are provided in the slide bearing surfaces 34 of the cam ring 28, which are parallel to the direction of displacement of the displacement movement extend to each other.
  • the cross section of the lubrication grooves 41 is essentially V-shaped.
  • the opening angle ⁇ of the lubrication grooves 41 is approximately 90 °.
  • the tip of the V-shaped cross section of the lubrication grooves 41 is rounded.
  • the lubrication grooves 41 can also have a smaller, but preferably a larger, opening angle ⁇ .
  • the opening angle ⁇ can be up to approximately 120 °.
  • a lubricating wedge, the wedge angle of which is approximately 30 ° to 45 °, can thus form between the flanks 41 'and the sliding shoe 36, not shown in FIGS. 3a and 3c.
  • the lubrication grooves 41 can also have a different cross section. Semicircular or part-circular cross-sections with and without rounded edges are possible, as are sinusoidal cross-sections. In particular, it is expedient if the edges 41 ′′ of the lubrication grooves 41 are rounded such that the flanks 41 ′ of the lubrication grooves 41 pass over the edges 41 ′′ essentially tangentially into the slide bearing surface 34. In this way, an optimal lubricating wedge can be achieved.
  • the distance d (see FIG. 3b) between the lubrication grooves 41 is at most as large as the piston stroke of the piston 35.
  • the partial dimension T which consists of the distance d between the lubrication grooves 41 and the width b of the lubrication grooves 41, is smaller as or as large as the piston stroke.
  • the slide plates held therein are preferably made of plastic, in particular of PEEK or of polyimide.
  • a slide plate 39 can also be used be made of steel, which is provided with a metal-free or metal-containing carbon coating.
  • Such a coating brings about an improvement in the surface hardness and a reduction in sliding friction.
  • the wettability of the surface is improved by a carbon coating, so that a lubricating film from the medium to be conveyed can form more easily between the sliding surface 40 and the sliding bearing surface 34.
  • a one-piece sliding shoe 36 ' (FIG. 4) instead of the sliding shoe 36 described, which is made of plastic or steel.
  • the piston 35 guided in a piston guide 42 is supported by a spring 43, which is supported on the one hand via the clamp ring 37 on the slide shoe 36 and on the other hand on a holding part 44 into which the piston guide 42 is inserted, pressed against the slide bearing surface 34 of the cam ring 28.
  • a working chamber 45 is provided in the holding part 44 and in the piston guide 42, which is connected to the low-pressure chamber 23 via an inlet valve 46 connected to the piston 35, an axial inlet bore 47 provided in the piston 35, and inlet openings 48 arranged in the piston 35, when the piston 35 moves during a rotation of the drive shaft 14 in the direction of the drive shaft axis A.
  • the working space 45 is delimited by a valve 52.
  • the medium to be pumped is fed to the low-pressure region 23 via corresponding inlet connections 53.
  • the eccentric pin 27 rotates with an eccentricity e about the drive shaft axis A and thereby sets the cam ring 28 in a circular movement about the drive shaft axis A.
  • the cam ring 28 does not perform a rotational movement since it moves over the adjacent sliding shoes 36 is not held in rotation by the pistons 35.
  • the lubrication grooves 41 are arranged in the slide bearing surface 34 of the cam ring 28 at a distance d which is smaller than the piston stroke, that is to say at a distance which is smaller than the displacement path of the slide shoe 36 against the cam ring 38, it can be conveyed with each displacement movement Medium from one of the lubrication grooves 41 in the slide bearing surface 34 are taken from the slide surface 40 to the adjacent lubrication groove 41. Thus, the medium to be conveyed reaches all areas between the sliding bearing surface 34 and the sliding surface 40 and dry running of this sliding bearing is reliably prevented.
  • the lubrication grooves 41 can also be arranged at an oblique angle to the direction of the sliding movement.
  • the cam ring 28 Since the cam ring 28 carries out an oscillating displacement movement with its slide bearing surface 34 with respect to the piston 35 or the slide shoe 36, one-sided loads on the piston guide 42 are avoided. In addition, the good The sliding bearing of the sliding shoe 36 on the lifting ring 28 on the piston 35 acting transverse forces is significantly reduced. As a result, the wear of piston 35 and piston guide 42 can be significantly reduced, which leads to a considerable extension of the service life of the piston pump according to the invention. In order to further reduce the wear on the surfaces of the piston 35 and piston guide 42 sliding on one another and to reduce any pressure fields that may arise in this area, the piston 35 can be provided with circumferential grooves 54. In addition, it is also possible to coat the piston, which is preferably made of steel, with a metal-containing or metal-free carbon layer.
  • FIG. 4 Another embodiment of the piston pump according to the invention shown in FIG. 4 has a one-piece sliding shoe 36 'which interacts with a cam ring 28 mounted directly on the eccentric pin 27 of the drive shaft 14.
  • the cam ring 28 expediently consists of plastic, in particular of a high temperature-resistant thermoplastic, preferably of PEEK or of polyimide.
  • the slide shoe 36 'advantageously consists of steel, and its slide surface 40' can be coated with a carbon layer.
  • the carbon layer used to improve friction can be metal-free or metal-containing.
  • cam ring 28 made of PEEK or polyimide, corrosion problems that can occur with a metal cam ring are avoided. Since the preferred plastics are low-friction, a bearing sleeve between the eccentric pin 27 and the cam ring 28 can be dispensed with at the same time, which further simplifies the construction of the piston pump according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens einem Kolben (35), der in einer in einem Gehäuse (10) vorgesehenen Kolbenführung (42) verschiebbar gelagert ist, mit einer in dem Gehäuse (10) gelagerten Antriebswelle (14), an der ein Kurbelelement (27) vorgesehen ist, und mit einem auf dem Kurbelelelement (27) drehbar gelagerten Hubring (28), über den der Kolben (35) von der Antriebswelle (14) beaufschlagbar ist. Um hohe Querkräfte auf den Kolben (35) zu vermeiden, ist vorgesehen, daß der Kolben (35) mit einer an ihm angeordneten Gleitfläche (40) auf einer zugeordneten Gleitlagerfläche (34) am nicht rotierenden Hubring (28) abgestützt ist, wobei die Gleitlagerfläche (34) Schmierrillen (41) aufweist, die quer zur Relativbewegung zwischen Kolben (35) und Hubring (28) angebracht sind.

Description

KOLBENPUMPE
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Bei einer derartigen bekannten Kolbenpumpe (DE 44 19 927 AI) werden drei sternförmig angeordnete Kolben mittels eines Ex- zenterzapfens angetrieben, der an einem freien Ende einer im Pumpengehäuse fliegend gelagerten Antriebswelle vorgesehen ist. Auf dem Exzenterzapfen ist ein topfförmiges Teil mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert, das durch eine in der Antriebswelle vorgesehene Schmierleitung hindurch geschmiert wird. Anstelle des Wälzlagers ist auch ein Gleitlager verwendbar, das bei geeigneter Materialpaarung auch als Trockenlager ausgebildet werden kann. Die Kraftübertragung vom Exzenterzapfen auf die Kolben erfolgt mittels biegsamer Übertragungselemente, die an den Kolben und dem auf der Antriebswelle gelagerten topfförmigen Teil, das nicht rotiert, befestigt sind, so daß zwischen den Kolben und ihrem Betätigungselement, also dem topfförmigen Teil, bzw. den Übertragungselementen keine Gleitreibung auftritt.
Aus "Hydraulik in Theorie und Praxis. Von Bosch." W. Götz, 1983, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, ist eine Radialkolbenpumpe mit äußerer Kolbenabstützung bekannt, bei der ein Zylinderstern beim Betrieb der Pumpe von einer Antriebswelle über eine Kupplung gedreht wird. Der Zylinderstern weist eine Vielzahl von Zylindern auf, in denen Kolben radial verschieb- bar angeordnet sind. Der Zylinderstern mit den Kolben ist um- fangsmäßig von einem im wesentlichen drehfesten Hubring umgeben, auf dessen als Gleitlagerfläche dienender Innenumfangs- fläche sich die Kolben mit ihren radial äußeren Enden über Gleitschuhe abstützen.
Um eine hydrostatische Lagerentlastung der vom Hubring und den Gleitschuhen gebildeten Gleitlagern zu erreichen, weist jeder Gleitschuh in der Mitte seiner Gleitfläche eine Ausnehmung auf, die mit dem jeweiligen Zylinderraum verbunden ist. In Richtung der Gleitbewegung neben der Ausnehmung sind außerdem quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Rillen in den Gleitflächen der Gleitschuhe vorgesehen.
Beim Betrieb dieser bekannten Pumpe bewegen sich die Gleit- schuhe entlang der Innenumfangsflache des Hubrings stets in einer Richtung.
Bei einer bekannten Radialkolbenpumpe (DE 42 41 827 AI) mit innerer Kolbenabstützung ist auf einer Antriebswelle ein Ex- zenterteil drehfest angeordnet, dessen Außenumfangsflache als Gleitlagerfläche für die sich darauf abstützenden Kolben dient. Auch bei dieser bekannten Pumpe erfolgt die Relativbewegung zwischen der Gleitfläche am Kolben und der Gleitlagerfläche am Exzenterteil stets in derselben Richtung.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die Kolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des An- spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß hohe Querkräfte auf den Kolben, die von der Kolbenführung aufgenommen werden müßten, vermieden werden. Insbesondere werden einseitig wirkende Querkräfte, wie sie bei üblichen Radialkolbenpumpen aufreten, verhindert, ohne daß zwischen dem Hubring und dem Kolben aufwendige Betätigungselemente vorgesehen werden müssen.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das von der Pumpe zu fördernde Medium in sämtliche Bereiche zwi- sehen der Gleitlagerfläche am Hubring und dem Gleitschuh gelangt, obwohl der Hubring gegenüber dem Gleitschuh lediglich eine oszillierende Gleitbewegung ausführt, deren Verschiebelänge kleiner ist als die Länge der Gleitfläche am Gleitschuh in Verschieberichtung.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Hubrings aus Kunststoff, insbesondere aus Polyimid oder PEEK, da hierdurch besonders reibungsarme Lagerflächen geschaffen werden, so daß auf zusätzliche Lagerelemente zwischen Hubring und Kurbelele- ment sowie auf reibungsverbessernde Maßnahmen an der am Kolben angeordneten Gleitfläche verzichtet werden kann.
Die Verwendung von Beschichtungen, insbesondere Kohlenstoff- beschichtungen, auf der am Kolben angeordneten Gleitfläche sowie auf der in der Kolbenführung laufenden Umfangsflache des Kolbens verbessert die entsprechende Oberflächenhärte und den Verschleißwiderstand, so daß sogenannte Fresser zwischen den aufeinander gleitenden Flächen verhindert werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kolbenpumpe möglich.
ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe,
Fig. 2 eine in der Ebene der Kolben teilweise geschnittene Darstellung der Kolbenpumpe nach Figur 1,
Fig. 3a eine Draufsicht auf einen Hubring für eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe,
Fig. 3b eine Draufsicht auf eine Gleitlagerfläche des Hubrings in Richtung der Pfeile b in Figur 3a,
Fig. 3c eine vergrößerte Darstellung des Bereichs C in Figur 3a und
Fig. 4 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent- sprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Wie Fig. 1 zeigt, weist ein Gehäuse 10 einer bevorzugt ausgewählten, erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenpumpe einen La- gerabschnitt 11 sowie einen Pumpenabschnitt 12 auf, die mittels Schraubbolzen 13, von denen nur einer dargestellt ist, miteinander verbunden sind. Im Lagerabschnitt 11 ist eine Antriebswelle 14 mittels eines Wälzlagers 15 gelagert. Das Wälzlager 15 wird dabei von einem Lageraußenring 16 und der Antriebswelle 14 gebildet, in die Kugelbahnen 17 für als Wälzkörper dienende Lagerkugeln 18 eingeschliffen sind. Außerdem sind zwischen dem Lageraußenring 16 und der Antriebswelle 14 stirnseitige Dichtungen 19 vorgesehen, so daß der Innenbereich des Wälzlagers 15 abgedichtet ist.
Zum Antrieb der Antriebswelle 14 ist auf einem aus dem Gehäuse 10 herausragenden Wellenzapfen 20 eine Antriebsscheibe 21 drehfest aufgesteckt, die einen Zahnkranz 22 trägt.
Ein im Gehäuse 10 vorgesehener Niederdruckraum 23 ist zum Wälzlager 15 hin mittels einer Axialwellendichtung 24 abgedichtet. Um beim Betrieb der Kolbenpumpe in den Bereich zwischen die Axialwellendichtung 24 und das Wälzlager 15 eindringendes Medium abzuführen, ist ein Leckstutzen 25 dicht in eine entsprechende Öffnung 26 im Lagerabschnitt 11 des Gehäuses 10 eingesetzt.
An dem sich in den Niederdruckraum 23 erstreckenden, freien Ende der Antriebswelle 14 ist als Kurbelelement ein Exzenter- zapfen 27 angeordnet, auf dem ein Hubring 28 mittels einer Lagerhülse 29 gelagert ist. Die Lagerhülse 29 weist an ihrem vom freien Ende des Exzenterzapfens 27 abgewandten Ende einen radialen Flansch 30 auf, mit dem sie an einer Schulter 31 der Antriebswelle 14 anliegt. Um den Hubring 28 und die Lagerhül- se 29 auf dem Exzenterzapfen 27 axial zu halten, ist eine Stützscheibe 32 mittels eines Haltebolzens 33 oder dergleichen an der Stirnseite des Exzenterzapfens 27 angebracht.
Die den aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, bestehenden Hubring 28 lagernde Lagerhülse 29 weist dabei eine Lauffläche aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Thermoplasten, insbesondere aus einem als Festschmierstoff dienenden Thermoplasten auf. Obwohl es dabei möglich ist, die Lagerhülse 29 vollständig aus Kunststoff herzustellen, ist es erfindungsge- maß bevorzugt, für die Lagerhülse 29 einen Verbundwerkstoff, insbesondere einen Metall/Kunststoff-Verbundwerkstoff vorzusehen. Als Kunststoff kann dabei PTFE (Polytetrafluorethy- len) , PTFE mit Blei als Füllstoff, Acetal-Copolymerisat , oder eine Kombination von PEEK (Polyetheretherketon) und PTFE so- wie einem geeigneten Füllstoff vorgesehen sein. Die Stützscheibe 32 ist vorzugsweise aus demselben Material hergestellt wie die Lagerhülse 29.
Wie die Figuren 2 und 3a bis 3c zeigen, weist der Hubring 28 ebene Gleitlagerflächen 34 auf, auf denen jeweils ein an einem Kolben 35 befestigter Gleitschuh 36 abgestützt ist. Jeder der Gleitschuhe 36 umfaßt dabei einen mittels eines Klammerrings 37 am Kolben 35 befestigten Körper 38 und ein an diesem befestigtes Gleitplättchen 39, das als Gleitelement dient und eine auf der Gleitlagerfläche 34 aufliegende Gleitfläche 40 besitzt .
Bei einer Drehung der Antriebswelle 14 ergibt sich eine Verschiebebewegung zwischen dem Gleitschuh 36 und dem Hubring 28. Wie in den Figuren 3a bis 3c zu sehen ist, sind in den Gleitlagerflächen 34 des Hubrings 28 Schmierrillen 41 vorgesehen, die sich quer zur Verschieberichtung der Verschiebebewegung parallel zu einander erstrecken. Der Querschnitt der Schmierrillen 41 ist dabei im wesentlichen V-förmig. Der Öff- nungswinkel α der Schmierrillen 41 beträgt dabei etwa 90° . Die Spitze des V-förmigen Querschnitts der Schmierrillen 41 ist dabei abgerundet. Je nach der Viskosität und Schmierfähigkeit eines zu fördernden Mediums können die Schmierrillen 41 auch einen kleineren, vorzugsweise aber einen größeren Öffnungswinkel α aufweisen. Der Öffnungswinkel α kann dabei bis zu ungefähr 120° betragen. Zwischen den Flanken 41' und dem in Fig. 3a und 3c nicht dargestellten Gleitschuh 36 kann sich somit ein Schmierkeil ausbilden, dessen Keilwinkel etwa 30° bis 45° beträgt.
Die Schmierrillen 41 können aber auch einen anderen Querschnitt aufweisen. Halb- oder teilkreisförmige Querschnitte mit und ohne abgerundeten Kanten sind ebenso möglich wie sinusförmige Querschnitte. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Kanten 41" der Schmierrillen 41 so abgerundet sind, daß die Flanken 41' der Schmierrillen 41 über die Kanten 41" im wesentlichen tangential in die Gleitlagerfläche 34 übergehen. Hierdurch läßt sich ein optimaler Schmierkeil erreichen.
Der Abstand d (siehe Fig. 3b) zwischen den Schmierrillen 41 ist höchstens so groß wie der Kolbenhub des Kolbens 35. Vorzugsweise ist jedoch das Teilmaß T, das aus dem Abstand d zwischen den Schmierrillen 41 und der Breite b der Schmierrillen 41 besteht, kleiner als oder so groß wie der Kolben- hub. Um eine gute Schmierwirkung bei ausreichendem Traganteil zwischen dem Hubring 28 und dem Gleitschuh 36 zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Breite b der Schmierrillen 41 ungefähr halb so groß wie den Abstand d zwischen den Schmierrillen 41 ausführen.
Während der Körper 38 des Gleitschuhs 36 zweckmäßigerweise aus Metall besteht, sind die darin gehaltenen Gleitplättchen vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus PEEK oder aus Polyimid. Es kann aber auch ein Gleitplättchen 39 verwendet werden, das aus Stahl besteht, der mit einer metallfreien oder metallhaltigen Kohlenstoffbeschichtung versehen ist.
Eine derartige Beschichtung bewirkt eine Verbesserung der Oberflächenhärte sowie eine Verringerung der Gleitreibung. Außerdem wird durch eine Kohlenstoffbeschichtung die Benetzbarkeit der Oberfläche verbessert, so daß sich ein Schmierfilm aus dem zu fördernden Medium leichter zwischen der Gleitfläche 40 und der Gleitlagerfläche 34 ausbilden kann. Außerdem ist es möglich, anstelle des beschriebenen Gleitschuhs 36 einen einstückigen Gleitschuh 36' (Fig. 4) zu verwenden, der aus Kunststoff oder Stahl besteht. Bei einem einstückigen Gleitschuh aus ist es zweckmäßig, die Gleitfläche 40 mit einer metallhaltigen oder metallfreien Kohlenstoff- Schicht zu beschichten.
Wie besonders deutlich in Figur 1 zu erkennen ist, wird der in einer Kolbenführung 42 geführte Kolben 35 von einer Feder 43, die sich einerseits über den Klammerring 37 am Gleitschuh 36 und andererseits an einem Halteteil 44 abstützt, in das die Kolbenführung 42 eingesetzt ist, gegen die Gleitlagerfläche 34 des Hubrings 28 gedrückt. Im Halteteil 44 und in der Kolbenführung 42 ist ein Arbeitsraum 45 vorgesehen, der über ein mit dem Kolben 35 verbundenes Zulaufventil 46, eine im Kolben 35 vorgesehene, axiale Zulaufbohrung 47 und im Kolben 35 angeordnete ZulaufÖffnungen 48 mit dem Niederdruckraum 23 verbunden ist, wenn sich der Kolben 35 während einer Drehung der Antriebswelle 14 in Richtung auf die Antriebswellenachεe A bewegt. Gegenüber einem Hochdruckbereich 49, der über eine Leitung 50 mit einem Hochdruckanschluß 51 der Kolbenpumpe verbunden ist, ist der Arbeitsraum 45 von einem Ventil 52 begrenzt. Der Zulauf von zu förderndem Medium zum Niederdruckbereich 23 erfolgt über entsprechende Zulaufanεchlüsse 53. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe läuft der Exzenterzapfen 27 mit einer Exzentrizität e um die Antriebswellenachse A um und versetzt dabei den Hubring 28 in eine Umlaufbewegung um die Antriebswellenachse A. Eine Rotationsbe- wegung führt der Hubring 28 dabei nicht aus, da er über die anliegenden Gleitschuhe 36 durch die Kolben 35 nicht drehend gehalten wird. Infolge der Umlaufbewegung des Hubrings 28 tritt jedoch eine Verschiebebewegung zwischen der Gleitfläche 40 und der Gleitlagerfläche 34 des Hubrings 28 auf. Der Ver- schiebeweg der Verschiebebewegung ist betragsmäßig doppelt so groß wie die Exzentrizität e des Exzenterzapfens 27 und somit gleich dem Betrag des Kolbenhubs des Kolbens 35.
Da die Schmierrillen 41 in der Gleitlagerfläche 34 des Hubrings 28 in einem Abstand d angeordnet sind, der kleiner als der Kolbenhub ist, also in einem Abstand, der kleiner als der Verschiebeweg des Gleitschuhs 36 gegen den Hubring 38 ist, kann bei jeder Verschiebebewegung zu förderndes Medium aus einer der Schmierrillen 41 in der Gleitlagerfläche 34 von der Gleitfläche 40 zur benachbarten Schmierrille 41 mitgenommen werden. Somit gelangt zu förderndes Medium in sämtliche Bereiche zwischen der Gleitlagerfläche 34 und der Gleitfläche 40 und ein Trockenlaufen dieses Gleitlagers wird sicher verhindert .
Obwohl es bevorzugt ist, die Schmierrillen 41, wie in Figur 3a und 3b dargestellt, quer zur Verschieberichtung der Gleit- fläche 40 auf der Gleitlagerfläche 34 auszubilden, können die Schmierrillen 41 auch unter einem schrägen Winkel gegen die Richtung der Gleitbewegung angeordnet werden.
Da der Hubring 28 mit seiner Gleitlagerfläche 34 eine oszillierende Verschiebebewegung gegenüber dem Kolben 35 bzw. dem Gleitschuh 36 ausführt, werden einseitige Belastungen der Kolbenführung 42 vermieden. Außerdem werden durch die gute Gleitlagerung des Gleitεchuhs 36 auf dem Hubring 28 auf den Kolben 35 wirkende Querkräfte wesentlich verringert. Hierdurch läßt sich der Verschleiß von Kolben 35 und Kolbenführung 42 deutlich vermindern, was zu einer erheblichen Verlän- gerung der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe führt. Um den Verschleiß der aufeinander gleitenden Flächen von Kolben 35 und Kolbenführung 42 weiter zu vermindern und in diesem Bereich gegebenenfalls entstehende Druckfelder abzubauen, kann der Kolben 35 mit umlaufenden Rillen 54 verse- hen sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, den vorzugsweise aus Stahl bestehenden Kolben mit einer metallhaltigen oder metallfreien KohlenstoffSchicht zu beschichten.
Eine in Figur 4 gezeigte andere Ausgestaltung der erfindungs- gemäßen Kolbenpumpe weist einen einstückigen Gleitschuh 36' auf, der mit einem unmittelbar auf dem Exzenterzapfen 27 der Antriebswelle 14 gelagerten Hubring 28 zusammenwirkt. Der Hubring 28 besteht dabei zweckmäßigerweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem hoch temperaturbeständigen Thermopla- sten, vorzugsweise aus PEEK oder aus Polyimid. Der Gleitschuh 36' besteht hierbei zweckmäßigerweise aus Stahl, wobei seine Gleitfläche 40' mit einer KohlenstoffSchicht beschichtet sein kann. Die zur Reibungsverbesserung dienende Kohlenstoff - Schicht kann dabei metallfrei oder metallhaltig sein.
Durch die Verwendung des Hubrings 28 aus PEEK oder Polyimid werden Korrosionsprobleme, die bei einem Hubring aus Metall auftreten können, vermieden. Da die bevorzugten Kunststoffe reibungsarm sind, kann gleichzeitig auf eine Lagerhülse zwi- sehen dem Exzenterzapfen 27 und dem Hubring 28 verzichtet werden, wodurch der Aufbau der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe weiter vereinfacht wird.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraft- stoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens einem Kolben, der in einer in einem Gehäuse vorgesehenen Kolbenführung verschiebbar gelagert ist, mit einer in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, an der ein Kurbelelement vorgesehen ist, und mit einem auf dem Kurbelelement drehbar gelagerten Hubring, über den der Kolben von der Antriebswelle beaufschlagbar ist,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Kolben (35) mit einer an ihm angeordneten Gleitfläche (40) auf einer zugeordneten Gleitlagerfläche (34) am nicht rotierenden Hubring (28) abgestützt ist, wobei die Gleitlagerfläche (34) Schmierrillen (41) aufweist, die im wesentlichen quer zur Relativbewegung zwischen Kolben (35) und Hubring (28) angebracht sind.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (d) der im wesentlichen parallel zu einander in der ebenen Gleitlagerfläche (34) vorgese- henen Schmierrillen (41) kleiner ist als der Kolbenhub des Kolbens (35) .
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß das Teilmaß (T) der in der Gleitlagerfläche (34) vorgesehenen Schmierrillen (41) kleiner ist als oder so groß wie der Kolbenhub des Kolbens (35) .
4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanten (41") der Schmier- rillen (41) abgerundet sind.
5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Hubring (28) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, besteht und über eine Lagerhülse 5 (29) mit einer Lauffläche aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Thermoplasten, insbesondere aus einem als Festschmierstoff dienenden Thermoplasten, auf dem Kurbelelement (27) gelagert ist.
o 6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerhülse (29) für den Hubring (28) aus einem Metall/Kunststoff-Verbundwerkstoff besteht.
7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 5 gekennzeichnet , daß der Hubring (28) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Polymer, insbesondere aus Polyimid oder PEEK, besteht.
8. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- 0 durch gekennzeichnet , daß die am Kolben (35) angeordnete Gleitfläche (40) an einem an diesem angebrachten Gleitschuh (36, 36') vorgesehen ist.
9. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- 5 durch gekennzeichnet , daß die am Kolben (35) angeordnete Gleitfläche (40) aus Stahl, vorzugsweise aus beschichtetem Stahl, insbesondere aus mit Kohlenstoff beschichtetem Stahl, besteht.
0 10. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die am Kolben (35) angeordnete Gleitfläche (40) an einem am Gleitschuh (36) angebrachten Gleitelement (39) vorgesehen ist.
11. Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Gleitelement (39) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Polymer, insbesondere aus Polyimid oder PEEK, besteht.
12. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (35) in seiner Außenumfangsflache umlaufende Rillen (54) aufweist .
13. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenumfangsflache des Kolbens (35) eine Beschichtung, insbesondere eine Kohlenstoffbeschichtung aufweist .
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