WO2023104620A1 - Piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine - Google Patents
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Definitions
- Piston pump in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
- the invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
- DE 102017212 498 A1 discloses a piston pump that can be used, for example, in internal combustion engines with direct gasoline injection.
- Such piston pumps have a seal between the pump housing and the pump piston.
- a sealing ring which is stationary relative to the pump housing and is made of a plastic material, is used as the seal.
- the sealing ring is arranged between the pump housing and the pump piston in such a way that it is acted upon by the pressure acting from the pumping chamber, at least in some areas, radially inwards against the pump piston and axially against a mating surface assigned to the pump housing. It is thus quasi “activated” by the pressure acting from the pumping chamber. In addition, it is acted upon axially by a spring device against the mating surface associated with the pump housing.
- a piston pump in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine.
- a high-pressure fuel pump is used both in diesel and in gasoline internal combustion engines. It usually compresses the fuel to a very high pressure and feeds it into a fuel collection line ("rail"), from where the fuel is injected directly into associated combustion chambers of the internal combustion engine by means of injectors.
- the piston pump according to the invention comprises a pump piston which is a receiving opening of a pump housing is received. The pump housing, together with the pump piston and possibly other components, delimits a pumping chamber in which the fuel can be compressed.
- a seal which at least temporarily interacts with the pump piston is arranged in the form of a ring around the pump piston. This is typically ring-shaped or sleeve-shaped. It seals a radial gap between the pump piston and the pump housing, "radial” being understood here and below as a direction that is at least approximately orthogonal to the longitudinal axis of the above-mentioned receiving opening in the pump housing or orthogonal to the longitudinal axis of the pump piston.
- the seal is therefore arranged in regions between the pump housing and the pump piston and essentially coaxially with the pump piston.
- a radial inner surface of the seal lies at least in regions on a radial outer surface of the pump piston.
- at least one area of an end face of the seal rests axially against a mating surface that is assigned to the pump housing and is arranged on the side of the seal that faces away from the pumping chamber.
- This counter surface can be created, for example, by an annular end face of a retaining ring, which is accommodated in a recess in the pump housing, for example pressed into it and/or welded to the pump housing.
- the abutment of the radial inner surface of the seal on the pump piston and the axial front surface of the seal on the counter surface is caused in the piston pump according to the invention as well as in corresponding seals from the prior art during normal operation of the piston pump, in particular by a comparatively high hydraulic pressure acting from the pumping chamber acts on a radial outer surface of the seal and on a surface of the seal acting away from the delivery chamber in the axial direction.
- the desired maximum sealing effect of the seal thus only occurs after the piston pump has started operating. The seal is thus "activated" by the start of operation of the piston pump.
- the piston pump according to the invention also includes an annular section which is arranged in a ring shape around the pump piston and seen in the axial direction between the seal and the pumping chamber. According to the invention it is provided that the ring-shaped section is directly adjacent to the seal.
- a spring which in conventional piston pumps acts on the seal against the counter surface, is therefore no longer present in the piston pump according to the invention.
- the seal is thus “free” insofar as its radial movement is not restricted by a spring contacting it.
- the seal is thus held in the axial direction between the mating surface and the annular section with little axial play. This enables the advantage mentioned at the outset that the seal centers itself hydraulically.
- the seal as mentioned above, can be activated, in the area of the mutually adjacent ends of the ring-shaped section and seal, for example between the ring-shaped Section and the seal, at least one substantially radially extending flow passage present. Even if the seal is (still) in contact with the ring-shaped section at the start of operation of the piston pump, the pressure build-up radially outside of the seal is thus ensured.
- the flow cross section of the flow passage should be dimensioned in such a way that there is almost no throttling. In any event, the pressure drop across the flow passage should be significantly less than the pressure drop across the initial gap between the seal and mating surface.
- At least one flow passage is present in or on the seal, for example in or on an edge facing the annular section. Since the seal is usually made of plastic, this is easy to produce.
- At least one flow passage is present in or on the ring-shaped section, for example in or on an edge facing the seal.
- the ring-shaped section is a guide section for the pump piston.
- the ring-shaped section can preferably be provided as a guide element which is separate from the pump housing and which is inserted into the receiving opening in the pump housing and fixed in this.
- the ring-shaped section can be pressed into the receiving opening.
- Such a guide section ensures—at least also—the radial centering of the pump piston.
- a corresponding guide gap is present between the guide section and the pump piston, through which a high pressure is transmitted from the delivery chamber in the direction of the seal during operation of the piston pump.
- the spacers have a round, preferably circular, cross-section when viewed in the axial direction.
- the spacers can be designed in the form of axially extending nub-like projections. This keeps stresses in the material low.
- the spacers have a rectangular cross-section when viewed in the axial direction. This is very easy to produce.
- the seal is supported in the axial direction on a counter surface with an end facing away from the pumping chamber, and that the hydraulic gap between the seal and the counter surface is designed in such a way that when the piston pump starts to operate, the seal is laminar in the gap Flow conditions prevail, in particular that the gap has a width in the range of 5-300 pm. This can be achieved, for example, by appropriately dimensioning the distance between the mating surface and the annular section. The measure provided causes a noticeable drop in pressure in the gap at the start of operation of the piston pump.
- the seal is made of a plastic material. Such a seal is particularly easy to produce.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a piston pump
- FIG. 2 shows an enlarged schematic longitudinal section through a region of the piston pump from FIG. 1 with a pump piston, a seal, an annular section in the form of a guide element and a retaining element;
- Figure 3 is a perspective view of the seal of Figure 2;
- FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through the right-hand area of FIG. 2 to explain leakage paths
- FIG. 5 shows a simplified hydraulic circuit diagram of the arrangement of FIG. 4
- Figure 6 is a perspective view similar to Figure 3 of an alternative embodiment of a seal.
- Figure 7 is a perspective view similar to Figure 3 of yet another alternative embodiment of a seal.
- a piston pump in the form of a high-pressure fuel pump bears the reference numeral 10 overall in FIG. It usually conveys the fuel to a fuel rail to which a number of injectors are connected, which injects the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine.
- the piston pump 10 comprises a controllable inlet valve 12 and an outlet valve 14 designed as a check valve, as well as a pump housing 16.
- a receiving opening 18 for a pump piston 20 is present in this housing.
- the pump piston 20 can be moved in the receiving opening 18 parallel to a longitudinal axis 22 of the receiving opening 18 .
- a drive not shown in the drawing, is used for this purpose. This can be, for example, a camshaft or an eccentric shaft of the internal combustion engine.
- the pump piston 20 is designed, for example, as a stepped piston with a section 24 with a smaller diameter and a section 26 with a larger diameter, although this is by no means mandatory.
- the pump housing 16 can be designed as an overall rotationally symmetrical part.
- the pump piston 20 is received in the pump housing 16 in the receiving opening 18, which is designed as a stepped blind hole with sections that each have different diameters.
- a sleeve-shaped seal 32 made of a plastic material is arranged between the section 26 of the pump piston 20 and an inner peripheral wall 30 of the receiving opening 18 .
- This seals directly between the pump piston 20 and the pump housing 16, and thus seals the pumping chamber 28 ("high-pressure area") located above the annular seal 32 in FIG. 1 compared to that in FIG 1 below the annular seal 32 arranged area (“low pressure area”).
- a sleeve-shaped guide element 34 which is separate from the sleeve-shaped seal 32 and is arranged above the seal 32, which to this extent forms an annular section.
- FIG. 1 below the seal 32, there is also a sleeve-shaped holding element 36, which is arranged in the lower region of the receiving opening 18 in FIG.
- sleeve-shaped seal 32 rests against a mating surface (without reference number in Figure 1) of retaining element 36 that faces seal 32 in such a way that a static sealing point is formed there, which seals seal 32 from retaining element 36.
- the retaining element 36 can be pressed into the pump housing 12 or it can be caulked in the receiving opening 18 or welded to the pump housing 16 .
- the piston pump 10 has a further guide element 38, which is also a sleeve-shaped part and is arranged in a carrier (no reference number) which protrudes downwards from the pump housing 16 in FIG.
- the guide element 38 also serves to guide the pump piston 20 relative to the pump housing 16.
- the seal 32 has a first section 39 which extends in the axial direction and which is therefore overall sleeve-shaped or cylindrical. From the bottom edge of the seal 32 in the figures, that is to say the edge facing the holding element 36, a circumferential second section 40 extends radially outwards in the manner of a circumferential annular collar. In normal operation of the piston pump 10, a lower end face 42 of the seal 32 or of the radially extending section 40 in Figure 2 contacts a mating face 44 of the holding element 36 which faces upwards in Figure 1.
- annular section 34 and seal 32 there are a plurality of flow passages 46 which at least also extend radially overall (ie allow a radial flow). In the present case, these are present on an upper edge 48 of the seal 32 in the figures.
- the Flow passages 46 are formed between each adjacent spacer 50 as viewed in the circumferential direction. It can be seen in particular from FIG. 3 that the total extent of the flow passages 46 seen in the circumferential direction is considerably greater than the total extent of the spacers 50 seen in the circumferential direction.
- the spacers 50 have a rectangular cross section when viewed in the axial direction. They are formed integrally with the seal 32 in the manner of axially extending projections or nubs.
- spacers 50 are provided, distributed uniformly over the circumference. It goes without saying that more spacers can also be provided in non-illustrated embodiments.
- R1 denotes the leakage path through the gap between the pump piston 20 and the receiving opening 18 of the pump housing 16 above the annular portion 34.
- R2 denotes the leakage path between the seal 32 and the pump piston 20.
- R3 denotes the leakage path through the flow passages 46 through.
- R4 denotes the leakage path between the radial outside of the annular collar 40 and the receiving opening 18.
- R5 denotes the leakage path through the initially existing gap between the lower end face 42 of the annular collar 40 of the seal 32 and the counter surface 44 of the retaining element 36.
- R6 denotes the leakage path between the Holding element 36 and the pump piston 20.
- P1 denotes the pressure that is present above the gap between the pump piston 20 and the receiving opening 18, with P1 essentially corresponding to the pressure in the pumping chamber 28 (pressure in the high-pressure area).
- PO designates the pressure that is present below the gap between the pump piston 20 and the holding element 36, with PO essentially corresponding to the pressure in the low-pressure area.
- P1 is > PO. This is achieved by appropriate dimensioning of R5, taking into account all tolerances and boundary conditions.
- the gaps are to be dimensioned in such a way that there are sufficient cross sections on the leakage paths R1, R3, R4 and R6 that there is almost no throttling.
- the gap at the throttling point R5 should be designed in such a way that laminar flow conditions prevail in it for narrow gaps. As can be seen from FIG. 5, ultimately only two relevant throttle points remain, namely the leakage paths R2 and R5.
- the seal 32 is accommodated with a small, defined axial play between the annular section 34 and the holding element 36 .
- a small gap between the counter surface 44 and the front surface 42 (leakage path R5).
- this gap is in the range of 5-300 pm.
- the seal 32 is similar to that shown in Figure 3.
- the spacers 50 are round, namely circular, in cross-section.
- Figure 7 shows the guide element or the annular section 34 of a further embodiment of a piston pump 10.
- the spacers 50 are not on the seal 32, but on a lower one in the figure and to the seal 32 pointing edge of the guide element 34, specifically in the form of spacers 50 having rectangular cross sections.
- the flow passage is provided as a channel, for example in the form of a radial or inclined radial bore, in the seal and/or the annular section.
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Abstract
A piston pump (10) comprises a pump piston (20), a delivery chamber (28), a seal (32) arranged in a ring shape around the pump piston (20) and interacting at least intermittently with the latter, and an annular portion (34) which is arranged in a ring shape around the pump piston (20) and, seen in the axial direction, is arranged between seal (32) and delivery chamber (28). It is proposed that the annular portion (34) is directly adjacent to the seal (32) and that, in the region of the mutually adjacent ends of annular portion (34) and seal (32), there is at least one flow passage (46) having overall a substantially radial extent.
Description
Beschreibung Description
Titel title
Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Die DE 102017212 498 A1 offenbart eine Kolbenpumpe, die beispielsweise bei Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung zum Einsatz kommen kann. Derartige Kolbenpumpen verfügen über eine Dichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben. Als Dichtung kommt ein gegenüber dem Pumpengehäuse stationärer Dichtring zum Einsatz, der aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Der Dichtring ist zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben so angeordnet, dass er von dem aus dem Förderraum wirkenden Druck wenigstens bereichsweise nach radial innen gegen den Pumpenkolben und axial gegen eine dem Pumpengehäuse zugeordnete Gegenfläche beaufschlagt wird. Er wird somit quasi durch den vom Förderraum her wirkenden Druck „aktiviert“. Darüber hinaus wird er von einer Federeinrichtung axial gegen die dem Pumpengehäuse zugeordnete Gegenfläche beaufschlagt. DE 102017212 498 A1 discloses a piston pump that can be used, for example, in internal combustion engines with direct gasoline injection. Such piston pumps have a seal between the pump housing and the pump piston. A sealing ring, which is stationary relative to the pump housing and is made of a plastic material, is used as the seal. The sealing ring is arranged between the pump housing and the pump piston in such a way that it is acted upon by the pressure acting from the pumping chamber, at least in some areas, radially inwards against the pump piston and axially against a mating surface assigned to the pump housing. It is thus quasi "activated" by the pressure acting from the pumping chamber. In addition, it is acted upon axially by a spring device against the mating surface associated with the pump housing.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wird es ermöglicht, dass sich die Dichtung hydraulisch „automatisch“, nämlich weitgehend ungehindert, relativ zum Pumpenkolben zentriert. Hierdurch wird die Belastung der Dichtung verringert bzw. vergleichmäßigt, und die Schmierung und Kühlung der Dichtung wird verbessert. Insgesamt führt dies zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Dichtung und damit auch der Kolbenpumpe. Durch den Entfall der bisher vorhandenen Feder, die die Dichtung in axialer Richtung beaufschlagt, wird auch die Montage vereinfacht und werden Kosten reduziert. Außerdem wird weniger Bauraum benötigt und hierdurch das Totvolumen verringert. Hierdurch steigt der Liefergrad der Kolbenpumpe. The problem on which the present invention is based is solved by a piston pump having the features of claim 1 . Advantageous developments are specified in the dependent claims. In the case of the piston pump according to the invention, it is made possible for the seal to center itself hydraulically “automatically”, namely largely unhindered, relative to the pump piston. This reduces or evens out the load on the seal and improves the lubrication and cooling of the seal. Overall, this leads to an increase in the service life of the seal and thus also of the piston pump. Due to the omission of the previously existing spring, which acts on the seal in the axial direction, assembly is also simplified and costs are reduced. In addition, less installation space is required, thereby reducing the dead volume. This increases the volumetric efficiency of the piston pump.
Konkret wird dies erreicht durch eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine. Eine solche Kraftstoff- Hochdruckpumpe kommt sowohl bei Diesel- als auch bei Benzin- Brennkraftmaschinen zum Einsatz. Üblicherweise verdichtet sie den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn in eine Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“), von wo aus der Kraftstoff mittels Injektoren direkt in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird., Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe umfasst einen Pumpenkolben, der in einer Aufnahmeöffnung eines Pumpengehäuses aufgenommen ist. Das Pumpengehäuse begrenzt zusammen mit dem Pumpenkolben und eventuell noch weiteren Komponenten einen Förderraum, in dem der Kraftstoff verdichtet werden kann. Specifically, this is achieved by a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine. Such a high-pressure fuel pump is used both in diesel and in gasoline internal combustion engines. It usually compresses the fuel to a very high pressure and feeds it into a fuel collection line ("rail"), from where the fuel is injected directly into associated combustion chambers of the internal combustion engine by means of injectors., The piston pump according to the invention comprises a pump piston which is a receiving opening of a pump housing is received. The pump housing, together with the pump piston and possibly other components, delimits a pumping chamber in which the fuel can be compressed.
Ringförmig um den Pumpenkolben herum ist eine mit dem Pumpenkolben wenigstens zeitweise zusammenwirkende Dichtung angeordnet. Diese ist typischerweise ringförmig oder hülsenförmig ausgebildet. Sie dichtet einen radialen Spalt zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpengehäuse ab, wobei „radial“ hier und nachfolgend als eine Richtung verstanden wird, die wenigstens in etwa orthogonal zur Längsachse der oben erwähnten Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse bzw. orthogonal zur Längsachse des Pumpenkolbens ist. Die Dichtung ist also bereichsweise zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenkolben und im Wesentlichen koaxial zum Pumpenkolben angeordnet. A seal which at least temporarily interacts with the pump piston is arranged in the form of a ring around the pump piston. This is typically ring-shaped or sleeve-shaped. It seals a radial gap between the pump piston and the pump housing, "radial" being understood here and below as a direction that is at least approximately orthogonal to the longitudinal axis of the above-mentioned receiving opening in the pump housing or orthogonal to the longitudinal axis of the pump piston. The seal is therefore arranged in regions between the pump housing and the pump piston and essentially coaxially with the pump piston.
Eine radiale Innenfläche der Dichtung liegt im normalen Betrieb der Kolbenpumpe wenigstens bereichsweise an einer radialen Außenfläche des
Pumpenkolbens an. Mindestens mit einem Bereich einer Stirnfläche liegt die Dichtung im Normalbetrieb der Kolbenpumpe axial an einer dem Pumpengehäuse zugeordneten Gegenfläche an, die auf der vom Förderraum abgewandten Seite der Dichtung angeordnet ist. Diese Gegenfläche kann beispielsweise durch eine ringförmige Stirnfläche eines Halterings geschaffen werden, der in einer Ausnehmung im Pumpengehäuse aufgenommen ist, beispielsweise in diese eingepresst und/oder mit dem Pumpengehäuse verschweißt ist. During normal operation of the piston pump, a radial inner surface of the seal lies at least in regions on a radial outer surface of the pump piston. During normal operation of the piston pump, at least one area of an end face of the seal rests axially against a mating surface that is assigned to the pump housing and is arranged on the side of the seal that faces away from the pumping chamber. This counter surface can be created, for example, by an annular end face of a retaining ring, which is accommodated in a recess in the pump housing, for example pressed into it and/or welded to the pump housing.
Die Anlage der radialen Innenfläche der Dichtung am Pumpenkolben und der axialen Stirnfläche der Dichtung an der Gegenfläche wird bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ebenso wie bei entsprechenden Dichtungen aus dem Stand der Technik im Normalbetrieb der Kolbenpumpe insbesondere durch einen vom Förderraum her wirkenden vergleichsweise hohen Hydraulikdruck bewirkt, der an einer radialen Außenfläche der Dichtung und an einer in axialer Richtung vom Förderraum weg wirkenden Fläche der Dichtung angreift. Die gewünschte maximale Dichtwirkung der Dichtung ergibt sich somit erst nach Aufnahme des Betriebs der Kolbenpumpe. Die Dichtung wird somit durch die Aufnahme des Betriebs der Kolbenpumpe „aktiviert“. The abutment of the radial inner surface of the seal on the pump piston and the axial front surface of the seal on the counter surface is caused in the piston pump according to the invention as well as in corresponding seals from the prior art during normal operation of the piston pump, in particular by a comparatively high hydraulic pressure acting from the pumping chamber acts on a radial outer surface of the seal and on a surface of the seal acting away from the delivery chamber in the axial direction. The desired maximum sealing effect of the seal thus only occurs after the piston pump has started operating. The seal is thus "activated" by the start of operation of the piston pump.
Ferner gehört zu der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ein ringförmiger Abschnitt, der ringförmig um den Pumpenkolben herum und in axialer Richtung gesehen zwischen Dichtung und Förderraum angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der ringförmige Abschnitt zu der Dichtung unmittelbar benachbart ist. Eine Feder, die bei herkömmlichen Kolbenpumpen die Dichtung gegen die Gegenfläche beaufschlagt, ist bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe also nicht mehr vorhanden. Die Dichtung ist somit insoweit „frei“, als ihre radiale Bewegung nicht durch eine sie kontaktierende Feder eingeschränkt wird. Die Dichtung wird somit in axialer Richtung zwischen der Gegenfläche und dem ringförmigen Abschnitt mit geringem axialem Spiel gehalten. Hierdurch wird der eingangs erwähnte Vorteil ermöglicht, dass sich die Dichtung hydraulisch selbst zentriert. The piston pump according to the invention also includes an annular section which is arranged in a ring shape around the pump piston and seen in the axial direction between the seal and the pumping chamber. According to the invention it is provided that the ring-shaped section is directly adjacent to the seal. A spring, which in conventional piston pumps acts on the seal against the counter surface, is therefore no longer present in the piston pump according to the invention. The seal is thus "free" insofar as its radial movement is not restricted by a spring contacting it. The seal is thus held in the axial direction between the mating surface and the annular section with little axial play. This enables the advantage mentioned at the outset that the seal centers itself hydraulically.
Um gleichwohl sicherzustellen, dass die Dichtung, wie oben erwähnt, aktiviert werden kann, ist im Bereich der zueinander benachbarten Enden von ringförmigem Abschnitt und Dichtung, beispielsweise zwischen dem ringförmigen
Abschnitt und der Dichtung, mindestens ein sich im Wesentlichen radial erstreckender Strömungsdurchlass vorhanden. Selbst dann, wenn die Dichtung bei Beginn des Betriebs der Kolbenpumpe an dem ringförmigen Abschnitt (noch) anliegt, ist der Druckaufbau radial außerhalb von der Dichtung somit sichergestellt. Der Strömungsquerschnitt des Strömungsdurchlasses sollte dabei so bemessen sein, dass dort nahezu keine Drosselung entsteht. Jedenfalls sollte der Druckabfall über den Strömungsdurchlass erheblich kleiner sein als der Druckabfall durch den anfänglich vorhandenen Spalt zwischen Dichtung und Gegenfläche. In order to nevertheless ensure that the seal, as mentioned above, can be activated, in the area of the mutually adjacent ends of the ring-shaped section and seal, for example between the ring-shaped Section and the seal, at least one substantially radially extending flow passage present. Even if the seal is (still) in contact with the ring-shaped section at the start of operation of the piston pump, the pressure build-up radially outside of the seal is thus ensured. The flow cross section of the flow passage should be dimensioned in such a way that there is almost no throttling. In any event, the pressure drop across the flow passage should be significantly less than the pressure drop across the initial gap between the seal and mating surface.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens ein Strömungsdurchlass in oder an der Dichtung, beispielsweise in oder an einem dem ringförmigen Abschnitt zugewandten Rand, vorhanden ist. Da die Dichtung üblicherweise aus Kunststoff hergestellt wird, ist dies einfach herstellbar. In a further development it is provided that at least one flow passage is present in or on the seal, for example in or on an edge facing the annular section. Since the seal is usually made of plastic, this is easy to produce.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens ein Strömungsdurchlass in oder an dem ringförmigen Abschnitt, beispielsweise in oder an einem der Dichtung zugewandten Rand, vorhanden ist. Somit kann das Design der Dichtung unverändert bleiben. Hierdurch werden die Herstellkosten reduziert. In a further development it is provided that at least one flow passage is present in or on the ring-shaped section, for example in or on an edge facing the seal. Thus, the design of the seal can remain unchanged. This reduces the manufacturing costs.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der ringförmige Abschnitt ein Führungsabschnitt für den Pumpenkolben ist. Dabei kann der ringförmige Abschnitt vorzugsweise als vom Pumpengehäuse separates Führungselement vorgesehen sein, das in die Aufnahmeöffnung im Pumpengehäuse eingesetzt und in dieser fixiert wird. Beispielsweise kann der ringförmige Abschnitt in die Aufnahmeöffnung eingepresst sein. Ein solcher Führungsabschnitt sorgt - zumindest auch - für die radiale Zentrierung des Pumpenkolbens. Zwischen dem Führungsabschnitt und dem Pumpenkolben ist ein entsprechender Führungsspalt vorhanden, durch den im Betrieb der Kolbenpumpe ein hoher Druck vom Förderraum her in Richtung zur Dichtung übertragen wird. In a further development it is provided that the ring-shaped section is a guide section for the pump piston. In this case, the ring-shaped section can preferably be provided as a guide element which is separate from the pump housing and which is inserted into the receiving opening in the pump housing and fixed in this. For example, the ring-shaped section can be pressed into the receiving opening. Such a guide section ensures—at least also—the radial centering of the pump piston. A corresponding guide gap is present between the guide section and the pump piston, through which a high pressure is transmitted from the delivery chamber in the direction of the seal during operation of the piston pump.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Bereich der zueinander benachbarten Enden von ringförmigem Abschnitt und Dichtung eine Mehrzahl von sich im Wesentlichen radial erstreckenden Strömungsdurchlässen vorhanden ist, die zwischen sich im Wesentlichen axial erstreckenden
Abstandshaltern gebildet sind, wobei die Gesamterstreckung der Strömungsdurchlässe in Umfangsrichtung gesehen größer ist als die Gesamterstreckung der Abstandshalter in Umfangsrichtung gesehen. Es wird hierdurch ein quasi "kronenartiger" Rand geschaffen. Wie oben erwähnt, können die Abstandshalter sowohl einstückig an der Dichtung als auch am ringförmigen Abschnitt vorhanden sein. Vorzugsweise sind die Strömungsdurchlässe gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Durch die hier angegebene Maßnahme wird eine geringstmöglich Drosselung sichergestellt. In a further development it is provided that in the region of the mutually adjacent ends of the ring-shaped section and the seal there is a plurality of flow passages which extend essentially radially and which extend essentially axially between them Spacers are formed, the total extent of the flow passages seen in the circumferential direction being greater than the total extent of the spacers seen in the circumferential direction. It is hereby created a quasi "crown-like" edge. As mentioned above, the spacers may be integral with both the gasket and the annular portion. The flow passages are preferably distributed evenly over the circumference. The measure specified here ensures the lowest possible throttling.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalter in axialer Richtung gesehen einen runden, vorzugsweise kreisrunden Querschnitt aufweisen. Somit können die Abstandshalter in Form von sich axial erstreckenden noppenartigen Vorsprüngen ausgebildet sein. Hierdurch werden Spannungen im Material gering gehalten. In a further development it is provided that the spacers have a round, preferably circular, cross-section when viewed in the axial direction. Thus, the spacers can be designed in the form of axially extending nub-like projections. This keeps stresses in the material low.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter in axialer Richtung gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dies ist sehr einfach herstellbar. In a further development, it is provided that the spacers have a rectangular cross-section when viewed in the axial direction. This is very easy to produce.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die Dichtung im Betrieb der Kolbenpumpe mit einem vom Förderraum abgewandten Ende in axialer Richtung an einer Gegenfläche abstützt, und dass der hydraulische Spalt zwischen Dichtung und Gegenfläche so ausgelegt ist, dass zu Betriebsbeginn der Kolbenpumpe in dem Spalt laminare Strömungsbedingungen herrschen, insbesondere, dass der Spalt eine Weite im Bereich von 5-300 pm hat. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Dimensionierung des Abstands zwischen Gegenfläche und ringförmigem Abschnitt erreicht werden. Durch die vorgesehene Maßnahme entsteht ein merklicher Druckabfall in dem Spalt zu Betriebsbeginn der Kolbenpumpe. In a further development, it is provided that during operation of the piston pump, the seal is supported in the axial direction on a counter surface with an end facing away from the pumping chamber, and that the hydraulic gap between the seal and the counter surface is designed in such a way that when the piston pump starts to operate, the seal is laminar in the gap Flow conditions prevail, in particular that the gap has a width in the range of 5-300 pm. This can be achieved, for example, by appropriately dimensioning the distance between the mating surface and the annular section. The measure provided causes a noticeable drop in pressure in the gap at the start of operation of the piston pump.
Dies ermöglicht es, dass der Druck radial außerhalb von der Dichtung deutlich höher ist als radial einwärts von dem Spalt, wodurch im Zusammenhang mit einer entsprechenden Druckfläche an der Dichtung eine resultierende Kraft entstehen kann, die die Dichtung gegen die Gegenfläche drückt. Hierdurch wird der Spalt zwischen Dichtung und Gegenfläche verringert bzw. geschlossen, wodurch der Druck radial außerhalb von der Dichtung nochmals deutlich ansteigt
und die Dichtung, wie oben erläutert wurde, nach radial einwärts gegen den Pumpenkolben gedrückt und somit „aktiviert“ wird. This allows the pressure radially outside of the seal to be significantly higher than radially inward of the gap, which, in conjunction with a corresponding pressure surface on the seal, can result in a resultant force that presses the seal against the mating surface. As a result, the gap between the seal and the mating surface is reduced or closed, as a result of which the pressure increases significantly again radially outside of the seal and the seal, as explained above, is forced radially inward against the pump piston and is thus "activated".
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Dichtung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Eine solche Dichtung ist besonders einfach herstellbar. In a further development it is provided that the seal is made of a plastic material. Such a seal is particularly easy to produce.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. Show in the drawing:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kolbenpumpe; FIG. 1 shows a longitudinal section through a piston pump;
Figur 2 einen vergrößerten schematischen Längsschnitt durch einen Bereich der Kolbenpumpe von Figur 1 mit einem Pumpenkolben, einer Dichtung, einem ringförmigen Abschnitt in Form eines Führungselements und einem Halteelement; FIG. 2 shows an enlarged schematic longitudinal section through a region of the piston pump from FIG. 1 with a pump piston, a seal, an annular section in the form of a guide element and a retaining element;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Dichtung von Figur 2; Figure 3 is a perspective view of the seal of Figure 2;
Figur 4 einen schematischen Längsschnitt durch den rechten Bereich von Figur 2 zur Erläuterung von Leckagepfaden; FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through the right-hand area of FIG. 2 to explain leakage paths;
Figur 5 eine vereinfachtes hydraulisches Schaltbild der Anordnung von Figur 4; FIG. 5 shows a simplified hydraulic circuit diagram of the arrangement of FIG. 4;
Figur 6 eine perspektivische Darstellung ähnlich zu Figur 3 einer alternativen Ausführungsform einer Dichtung; und Figure 6 is a perspective view similar to Figure 3 of an alternative embodiment of a seal; and
Figur 7 eine perspektivische Darstellung ähnlich zu Figur 3 einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Dichtung. Figure 7 is a perspective view similar to Figure 3 of yet another alternative embodiment of a seal.
Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Ausführungsformen und/oder Figuren die gleichen Bezugszeichen.
Eine Kolbenpumpe in Form einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Kolbenpumpe 10 gehört zu einem nicht weiter gezeichneten Kraftstoff system einer Brennkraftmaschine. Sie fördert den Kraftstoff üblicherweise zu einem Kraftstoffrail, an welches mehrere Injektoren angeschlossen sind, die den Kraftstoff im Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzt. In the following, functionally equivalent elements and areas in different embodiments and/or figures bear the same reference symbols. A piston pump in the form of a high-pressure fuel pump bears the reference numeral 10 overall in FIG. It usually conveys the fuel to a fuel rail to which a number of injectors are connected, which injects the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine.
Die Kolbenpumpe 10 umfasst ein steuerbares Einlassventil 12 und ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 14, sowie ein Pumpengehäuse 16. In diesem ist eine Aufnahmeöffnung 18 für einen Pumpenkolben 20 vorhanden. Der Pumpenkolben 20 kann in der Aufnahmeöffnung 18 parallel zu einer Längsachse 22 der Aufnahmeöffnung 18 bewegt werden. Hierzu dient ein in der Zeichnung nicht dargestellter Antrieb. Bei diesem kann es sich beispielsweise um eine Nockenwelle oder eine Exzenterwelle der Brennkraftmaschine handeln. The piston pump 10 comprises a controllable inlet valve 12 and an outlet valve 14 designed as a check valve, as well as a pump housing 16. A receiving opening 18 for a pump piston 20 is present in this housing. The pump piston 20 can be moved in the receiving opening 18 parallel to a longitudinal axis 22 of the receiving opening 18 . A drive, not shown in the drawing, is used for this purpose. This can be, for example, a camshaft or an eccentric shaft of the internal combustion engine.
Der Pumpenkolben 20 ist vorliegend beispielhaft als Stufenkolben ausgebildet mit einem Abschnitt 24 mit kleinerem Durchmesser und einem Abschnitt 26 mit größerem Durchmesser wobei dies keineswegs zwingend ist. Der Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 mit größerem Durchmesser begrenzt zusammen mit dem Pumpengehäuse 16 einen Förderraum 28. Dieser ist über nicht weiter bezeichnete Kanäle fluidisch mit dem Einlassventil 12 und dem Auslassventil 14 verbunden. Das Pumpengehäuse 16 kann als ein insgesamt rotationssymmetrisches Teil ausgebildet sein. Der Pumpenkolben 20 ist im Pumpengehäuse 16 in der Aufnahmeöffnung 18 aufgenommen, die als eine gestufte Sacklochbohrung ausgebildet ist mit Abschnitten, die jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen. In the present case, the pump piston 20 is designed, for example, as a stepped piston with a section 24 with a smaller diameter and a section 26 with a larger diameter, although this is by no means mandatory. The section 26 of the pump piston 20 with the larger diameter, together with the pump housing 16, delimits a pumping chamber 28. This is fluidically connected to the inlet valve 12 and the outlet valve 14 via channels that are not designated further. The pump housing 16 can be designed as an overall rotationally symmetrical part. The pump piston 20 is received in the pump housing 16 in the receiving opening 18, which is designed as a stepped blind hole with sections that each have different diameters.
Zwischen dem Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 und einer inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 ist eine hülsenförmige Dichtung 32 angeordnet, die aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Diese dichtet, wie weiter unten noch stärker im Detail dargelegt werden wird, unmittelbar zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem Pumpengehäuse 16, und dichtet somit den sich in Figur 1 oberhalb von der ringförmigen Dichtung 32 befindenden Förderraum 28 („Hochdruckbereich“) gegenüber dem in Figur 1 unterhalb von der ringförmigen Dichtung 32 angeordneten Bereich („Niederdruckbereich“) ab.
Zwischen dem Abschnitt 26 des Pumpenkolbens 20 und der inneren Umfangswand 30 der Aufnahmeöffnung 18 ist ein von der hülsenförmigen Dichtung 32 separates und oberhalb von der Dichtung 32 angeordnetes hülsenförmiges Führungselement 34 angeordnet, welches insoweit einen ringförmigen Abschnitt bildet. Es dient zur radialen Führung des Pumpenkolbens 20. In Figur 1 unterhalb von der Dichtung 32 ist ein ebenfalls hülsenförmiges Halteelement 36 vorhanden, welches im in Figur 1 unteren Bereich der Aufnahmeöffnung 18 angeordnet ist. Die hülsenförmige Dichtung 32 liegt im Normalbetrieb der Kolbenpumpe 10 an einer der Dichtung 32 zugewandten Gegenfläche (in Figur 1 ohne Bezugszeichen) des Halteelements 36 derart an, dass dort eine statische Dichtstelle gebildet wird, welche die Dichtung 32 gegenüber dem Halteelement 36 abgedichtet. A sleeve-shaped seal 32 made of a plastic material is arranged between the section 26 of the pump piston 20 and an inner peripheral wall 30 of the receiving opening 18 . This seals, as will be explained in more detail below, directly between the pump piston 20 and the pump housing 16, and thus seals the pumping chamber 28 ("high-pressure area") located above the annular seal 32 in FIG. 1 compared to that in FIG 1 below the annular seal 32 arranged area (“low pressure area”). Between the section 26 of the pump piston 20 and the inner peripheral wall 30 of the receiving opening 18 there is a sleeve-shaped guide element 34 which is separate from the sleeve-shaped seal 32 and is arranged above the seal 32, which to this extent forms an annular section. It is used for the radial guidance of the pump piston 20. In FIG. 1, below the seal 32, there is also a sleeve-shaped holding element 36, which is arranged in the lower region of the receiving opening 18 in FIG. During normal operation of piston pump 10, sleeve-shaped seal 32 rests against a mating surface (without reference number in Figure 1) of retaining element 36 that faces seal 32 in such a way that a static sealing point is formed there, which seals seal 32 from retaining element 36.
Das Halteelement 36 kann in das Pumpengehäuse 12 eingepresst sein, oder es kann in der Aufnahmeöffnung 18 verstemmt oder mit dem Pumpengehäuse 16 verschweißt sein. Die Kolbenpumpe 10 weist ein weiteres Führungselement 38 auf, welches ebenfalls ein hülsenförmiges Teil und in einem Träger (ohne Bezugszeichen) angeordnet ist, der vom Pumpengehäuse 16 in Figur 1 nach unten abragt. Auch das Führungselement 38 dient zur Führung des Pumpenkolbens 20 relativ zum Pumpengehäuse 16. The retaining element 36 can be pressed into the pump housing 12 or it can be caulked in the receiving opening 18 or welded to the pump housing 16 . The piston pump 10 has a further guide element 38, which is also a sleeve-shaped part and is arranged in a carrier (no reference number) which protrudes downwards from the pump housing 16 in FIG. The guide element 38 also serves to guide the pump piston 20 relative to the pump housing 16.
Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, weist die Dichtung 32 weist einen ersten Abschnitt 39 auf, der sich in axialer Richtung erstreckt und der somit insgesamt hülsenförmig bzw. zylindrisch ist. Von dem in den Figuren unteren, also dem Halteelement 36 zugewandten Rand der Dichtung 32 erstreckt sich nach radial außen ein umlaufender zweiter Abschnitt 40 in der Art eines umlaufenden Ringbunds. Eine in Figur 2 untere Stirnfläche 42 der Dichtung 32 bzw. des sich radial erstreckenden Abschnitts 40 kontaktiert in Normalbetrieb der der Kolbenpumpe 10 eine in Figur 1 nach oben weisende Gegenfläche 44 des Halteelements 36. As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, the seal 32 has a first section 39 which extends in the axial direction and which is therefore overall sleeve-shaped or cylindrical. From the bottom edge of the seal 32 in the figures, that is to say the edge facing the holding element 36, a circumferential second section 40 extends radially outwards in the manner of a circumferential annular collar. In normal operation of the piston pump 10, a lower end face 42 of the seal 32 or of the radially extending section 40 in Figure 2 contacts a mating face 44 of the holding element 36 which faces upwards in Figure 1.
Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, sind im Bereich der zueinander benachbarten Enden von ringförmigem Abschnitt 34 und Dichtung 32 mehrere sich insgesamt zumindest auch radial erstreckende (also eine radiale Strömung zulassende) Strömungsdurchlässe 46 vorhanden. Diese sind vorliegend an einem in den Figuren oberen Rand 48 der Dichtung 32 vorhanden. Die
Strömungsdurchlässe 46 sind, in Umfangsrichtung gesehen, zwischen jeweils benachbarten Abstandshaltern 50 gebildet. Man erkennt insbesondere aus Figur 3, dass die Gesamterstreckung der Strömungsdurchlässe 46 in Umfangsrichtung gesehen erheblich größer ist als die Gesamterstreckung der Abstandshalter 50 in Umfangsrichtung gesehen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform haben die Abstandshalter 50 in axialer Richtung gesehen einen rechteckigen Querschnitt. Sie sind einstückig mit der Dichtung 32 in der Art sich axial erstreckender Vorsprünge bzw. Noppen ausgebildet. As can be seen from FIGS. 2 and 3, in the region of the mutually adjacent ends of annular section 34 and seal 32 there are a plurality of flow passages 46 which at least also extend radially overall (ie allow a radial flow). In the present case, these are present on an upper edge 48 of the seal 32 in the figures. The Flow passages 46 are formed between each adjacent spacer 50 as viewed in the circumferential direction. It can be seen in particular from FIG. 3 that the total extent of the flow passages 46 seen in the circumferential direction is considerably greater than the total extent of the spacers 50 seen in the circumferential direction. In the present exemplary embodiment, the spacers 50 have a rectangular cross section when viewed in the axial direction. They are formed integrally with the seal 32 in the manner of axially extending projections or nubs.
In der in den Figuren 1-3 gezeigten Ausführungsform sind über den Umfang gleichmäßig verteilt drei Abstandshalter 50 vorgesehen. Es versteht sich, dass in nicht gezeichneten Ausführungsformen auch mehr Abstandshalter vorgesehen sein können. In the embodiment shown in FIGS. 1-3, three spacers 50 are provided, distributed uniformly over the circumference. It goes without saying that more spacers can also be provided in non-illustrated embodiments.
In den Figuren 4 und 5 sind die hydraulischen Verhältnisse dargestellt, die zu Beginn des Betriebs der Kolbenpumpe 10 herrschen. R1 bezeichnet den Leckagepfad durch den Spalt zwischen dem Pumpenkolben 20 und der Aufnahmeöffnung 18 des Pumpengehäuses 16 oberhalb vom ringförmigen Abschnitt 34. R2 bezeichnet den Leckagepfad zwischen der Dichtung 32 und dem Pumpenkolben 20. R3 bezeichnet den Leckagepfad durch die Strömungsdurchlässe 46 hindurch. R4 bezeichnet den Leckagepfad zwischen der radialen Außenseite des Ringbunds 40 und der Aufnahmeöffnung 18. R5 bezeichnet den Leckagepfad durch den anfangs vorhandenen Spalt zwischen der unteren Stirnfläche 42 des Ringbund 40 der Dichtung 32 und der Gegenfläche 44 des Halteelements 36. R6 bezeichnet den Leckagepfad zwischen dem Halteelement 36 und den Pumpenkolben 20. The hydraulic conditions that prevail at the beginning of the operation of the piston pump 10 are shown in FIGS. R1 denotes the leakage path through the gap between the pump piston 20 and the receiving opening 18 of the pump housing 16 above the annular portion 34. R2 denotes the leakage path between the seal 32 and the pump piston 20. R3 denotes the leakage path through the flow passages 46 through. R4 denotes the leakage path between the radial outside of the annular collar 40 and the receiving opening 18. R5 denotes the leakage path through the initially existing gap between the lower end face 42 of the annular collar 40 of the seal 32 and the counter surface 44 of the retaining element 36. R6 denotes the leakage path between the Holding element 36 and the pump piston 20.
P1 bezeichnet den Druck, der oberhalb vom Spalt zwischen Pumpenkolben 20 und Aufnahmeöffnung 18 anliegt, wobei P1 im Wesentlichen dem Druck im Förderraum 28 entspricht (Druck im Hochdruckbereich). PO bezeichnet den Druck, der unterhalb des Spalts zwischen Pumpenkolben 20 und Halteelement 36 anliegt, wobei PO im Wesentlichen dem Druck im Niederdruckbereich entspricht. P1 ist > PO. Dies wird durch eine entsprechende Dimensionierung von R5 unter Berücksichtigung aller Toleranzen und Randbedingungen erreicht.
Die Spalte sind so zu dimensionieren, dass an den Leckagepfaden R1 , R3, R4 und R6 so ausreichende Querschnitte vorliegen, dass dort nahezu keine Drosselung entsteht. Der Spalt an der Drosselstelle R5 sollte so ausgelegt sein, dass in ihm laminare Strömungsbedingungen für enge Spalte herrschen. Wie aus Figur 5 hervorgeht, bleiben somit letztlich nur zwei relevante Drosselstellen übrig, nämlich die Leckagepfade R2 und R5. P1 denotes the pressure that is present above the gap between the pump piston 20 and the receiving opening 18, with P1 essentially corresponding to the pressure in the pumping chamber 28 (pressure in the high-pressure area). PO designates the pressure that is present below the gap between the pump piston 20 and the holding element 36, with PO essentially corresponding to the pressure in the low-pressure area. P1 is > PO. This is achieved by appropriate dimensioning of R5, taking into account all tolerances and boundary conditions. The gaps are to be dimensioned in such a way that there are sufficient cross sections on the leakage paths R1, R3, R4 and R6 that there is almost no throttling. The gap at the throttling point R5 should be designed in such a way that laminar flow conditions prevail in it for narrow gaps. As can be seen from FIG. 5, ultimately only two relevant throttle points remain, namely the leakage paths R2 and R5.
Die Dichtung 32 ist mit einem geringen definierten axialen Spiel zwischen dem ringförmigen Abschnitt 34 und dem Halteelement 36 aufgenommen. Zu Beginn des Betriebs der Kolbenpumpe 10 liegt somit ein geringer Spalt zwischen der Gegenfläche 44 und der Stirnfläche 42 vor (Leckagepfad R5). Typischerweise liegt dieser Spalt im Bereich von 5-300 pm. Auch zwischen der Dichtung 32 und dem Pumpenkolben 20 ist ein geringer Spalt vorhanden (Leckagepfad R2). Alle anderen Spalte bzw. Leckagepfade sind vergleichsweise groß. Wird die Kolbenpumpe 10 nun gestartet, wird der hohe Druck aus dem Förderraum 28 über den Leckagepfad R1 und durch die Strömungsdurchlässe 46 (Leckagepfad R3) in den Raum 52 zwischen Dichtung 32 und Aufnahmeöffnung 18 des Pumpengehäuses 16 übertragen. The seal 32 is accommodated with a small, defined axial play between the annular section 34 and the holding element 36 . At the beginning of the operation of the piston pump 10 there is therefore a small gap between the counter surface 44 and the front surface 42 (leakage path R5). Typically this gap is in the range of 5-300 pm. There is also a small gap between the seal 32 and the pump piston 20 (leakage path R2). All other gaps or leakage paths are comparatively large. If the piston pump 10 is now started, the high pressure from the delivery chamber 28 is transmitted via the leakage path R1 and through the flow passages 46 (leakage path R3) into the space 52 between the seal 32 and the receiving opening 18 of the pump housing 16 .
Aufgrund der relevanten Drosselung in den Leckagepfaden R2 und R5 baut sich in diesem Raum 52 ein vergleichsweise hoher Druck auf (höher als PO), der an einer vom Halteelement 36 abgewandten Ringfläche 54 des Ringbunds 40 eine axial zum Halteelement 36 hin gerichtete Kraftresultierende bewirkt. Hierdurch wird die Stirnfläche 42 des Ringbunds 40 gegen die Gegenfläche 44 gedrückt, wodurch der Leckagepfad R5 geschlossen wird. Dies führt zu einer weiteren Druckerhöhung im Raum 52, durch die der zylindrische Abschnitt 39 der Dichtung 32 nach radial innen gegen die äußere Mantelfläche des Pumpenkolbens 20 gedrückt wird. Die Dichtung 32 legt sich somit an den Pumpenkolben 20 an und dichtet dort ab. Due to the relevant throttling in the leakage paths R2 and R5, a comparatively high pressure builds up in this space 52 (higher than P0), which causes a resultant force on an annular surface 54 of the annular collar 40 facing away from the retaining element 36 that is directed axially toward the retaining element 36. As a result, the end face 42 of the annular collar 40 is pressed against the mating face 44, as a result of which the leakage path R5 is closed. This leads to a further increase in pressure in the space 52, through which the cylindrical section 39 of the seal 32 is pressed radially inwards against the outer lateral surface of the pump piston 20. The seal 32 thus rests against the pump piston 20 and seals there.
Bei der in Figur 6 gezeigte Alternative Ausführungsform ist die Dichtung 32 ähnlich zu jener in Figur 3. Allerdings haben die Abstandshalter 50 einen runden, nämlich einen kreisrunden Querschnitt. Figur 7 zeigt das Führungselement bzw. den ringförmigen Abschnitt 34 einer weiteren Ausführungsform einer Kolbenpumpe 10. Bei dieser Ausführungsform sind die Abstandshalter 50 nicht an der Dichtung 32, sondern an einem in der Figur unteren und zur Dichtung 32
weisenden Rand des Führungselements 34 vorhanden, und zwar in Form von rechteckige Querschnitte aufweisenden Abstandshaltern 50. In the alternative embodiment shown in Figure 6, the seal 32 is similar to that shown in Figure 3. However, the spacers 50 are round, namely circular, in cross-section. Figure 7 shows the guide element or the annular section 34 of a further embodiment of a piston pump 10. In this embodiment, the spacers 50 are not on the seal 32, but on a lower one in the figure and to the seal 32 pointing edge of the guide element 34, specifically in the form of spacers 50 having rectangular cross sections.
Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist der Strömungsdurchlass als Kanal, beispielsweise in Form einer radialen oder schräg radialen Bohrung, in der Dichtung und/oder dem ringförmigen Abschnitt vorgesehen.
In a further embodiment that is not shown, the flow passage is provided as a channel, for example in the form of a radial or inclined radial bore, in the seal and/or the annular section.
Claims
1. Kolbenpumpe (10), insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpenkolben (20), einem Förderraum (28), einer ringförmig um den Pumpenkolben (20) herum angeordneten und wenigstens zeitweise mit diesem zusammenwirkenden Dichtung (32), und einem ringförmigen Abschnitt (34), der ringförmig um den Pumpenkolben (20) herum und in axialer Richtung gesehen zwischen Dichtung (32) und Förderraum (28) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Abschnitt (34) zu der Dichtung (32) unmittelbar benachbart ist, und dass im Bereich der zueinander benachbarten Enden von ringförmigem Abschnitt (34) und Dichtung (32) mindestens ein sich insgesamt im Wesentlichen radial erstreckender Strömungsdurchlass (46) vorhanden ist. 1. Piston pump (10), in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, with a pump piston (20), a pumping chamber (28), a seal (32) arranged annularly around the pump piston (20) and interacting with it at least temporarily, and an annular section (34) which is arranged annularly around the pump piston (20) and seen in the axial direction between the seal (32) and the pumping chamber (28), characterized in that the annular section (34) to the seal (32) is immediately adjacent, and that in the region of the mutually adjacent ends of the annular section (34) and the seal (32) there is at least one flow passage (46) which extends essentially radially overall.
2. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strömungsdurchlass (46) in oder an der Dichtung (32) vorhanden ist. 2. Piston pump (10) according to claim 1, characterized in that at least one flow passage (46) is present in or on the seal (32).
3. Kolbenpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strömungsdurchlass (46) in oder an dem ringförmigen Abschnitt (34) vorhanden ist. 3. Piston pump (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one flow passage (46) is present in or on the annular section (34).
4. Kolbenpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Abschnitt ein Führungsabschnitt (34) für den Pumpenkolben (20) ist. 4. Piston pump (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the annular section is a guide section (34) for the pump piston (20).
5. Kolbenpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zueinander benachbarten Enden von ringförmigem Abschnitt (34) und Dichtung (32) eine Mehrzahl von sich im Wesentlichen radial erstreckenden Strömungsdurchlässen (46) vorhanden ist, die zwischen Abstandshaltern (50) gebildet sind, wobei die Gesamterstreckung der Strömungsdurchlässe (46) in Umfangsrichtung
gesehen größer ist als die Gesamterstreckung der Abstandshalter (50) in Umfangsrichtung gesehen. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstandshalter (50) in axialer Richtung gesehen einen runden, vorzugsweise kreisrunden Querschnitt aufweist. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstandshalter (50) in axialer Richtung gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Kolbenpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtung (32) im Betrieb der Kolbenpumpe (10) mit einem vom Förderraum (28) abgewandten Ende in axialer Richtung an einer Gegenfläche (44) abstützt, und dass zu Betriebsbeginn der hydraulische Spalt zwischen Dichtung (32) und Gegenfläche (44) so ausgelegt ist, dass laminare Strömungsbedingungen herrschen, insbesondere, dass der Spalt eine Weite im Bereich von 5-300 pm hat. Kolbenpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (32) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
5. Piston pump (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the region of the mutually adjacent ends of the annular section (34) and seal (32) there is a plurality of essentially radially extending flow passages (46). between spacers (50) are formed, the total extent of the flow passages (46) in the circumferential direction seen is greater than the total extent of the spacers (50) seen in the circumferential direction. Piston pump (10) according to Claim 5, characterized in that at least one spacer (50) has a round, preferably circular, cross section when viewed in the axial direction. Piston pump (10) according to Claim 5 or 6, characterized in that at least one spacer (50) has a rectangular cross section when viewed in the axial direction. Piston pump (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that when the piston pump (10) is in operation, the seal (32) is supported in the axial direction with an end remote from the pumping chamber (28) on a counter-surface (44), and that at the start of operation, the hydraulic gap between the seal (32) and counter-surface (44) is designed in such a way that laminar flow conditions prevail, in particular that the gap has a width in the range of 5-300 μm. Piston pump (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the seal (32) is made of a plastic material.
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