Titel

Kraftstoff-Hochdruckpumpe

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe, die ein Pumpengehäuse aufweist, in dem ein Druckdämpfer angeordnet ist, wie sie beispielsweise aus der WO2018054628 A1 bekannt ist. Bei der bekannten Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird der Druckdämpfer durch zwei etwa ringförmige Bauteile zwischen einem Pumpenkörper und einem Pumpendeckel fixiert.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht von dem Wunsch aus, die bekannte Vorrichtung und ihre Herstellung in zweckmäßiger Art und Weise zu vereinfachen. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass die Dämpferdose durch mindestens zwei zueinander baugleiche Halteringfedern gegen den Pumpendeckel einerseits und gegen den Pumpenkörper andererseits verspannt ist.

Dadurch, dass die Halteringfedern zueinander baugleich sind, verringert sich die Anzahl der voneinander verschiedenartigen Bauteile, die den Druckdämpfer realisieren, bzw. die die Dämpferdose gegen den Pumpendeckel einerseits und gegen den Pumpenkörper andererseits verspannen, im Vergleich zum Stand der Technik signifikant. Damit geht eine entsprechende Erleichterung bei der Herstellung der Pumpe, insbesondere durch vereinfachtes Handling und eine vereinfachte Logistik einher. Unter einer Halteringfeder wird vorliegend insbesondere ein Gebilde mit einer zumindest im Wesentlichen ringförmigen Gestalt verstanden, das eine aus zwei an ihren Rändern miteinander verschweißten Metallmembranen gebildete Dämpferdose gegen den Pumpendeckel einerseits und gegen den Pumpenkörper andererseits zu halten und auf Grund einer gewissen ihr innewohnenden Federwirkung auch in die axiale Richtung zu verspannen vermag.

Vorteilhafterweise kann es vorgesehen sein, dass die Halteringfedern auch in die radiale Richtung eine Elastizität bzw. Federwirkung aufweisen, mittels derer sie beispielsweise in dem Pumpenkörper oder in dem Pumpendeckel einklemmbar und somit beispielsweise während der Herstellung der Kraftstoff- Hochdruckpumpe bereits vor der finalen Fertigstellung der Kraftstoff- Hochdruckpumpe vormontierbar ist.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Halteringfedern an einer Position entlang ihres Umfangs offen sind, beispielsweise über einen Bereich von 5° oder 10° des Umfangswinkels oder dergleichen.

Die axiale Elastizität der Halteringfedern kann daraus resultieren, dass jede Halteringfeder im radialen Querschnitt ein Profil aufweist, das aus einem abgerundeten Verbindungsabschnitt und zwei von dem Verbindungsabschnitt in die gleiche radiale Richtung abragenden Schenkeln besteht. Durch eine Kraft in die axiale Richtung, die im Bereich der Schenkel einwirkt, können die Schenkel aufeinander zu bewegt werden, woraus wiederum eine rückfedernde Reaktion der Haltringfeder in die axiale Richtung resultiert.

Bevorzugt ist es, dass der abgerundete Verbindungsabschnitt radial außen an der Halteringfeder angeordnet ist und in radialer Richtung an dem Pumpenkörper oder dem Pumpendeckel anliegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Halteringfeder flächig an dem Pumpenkörper oder dem Pumpendeckel anliegt und die erforderlichen, in die radiale Richtung wirkenden Kräfte sicher und reproduzierbar zwischen Halteringfeder und Pumpendeckel bzw. Pumpenkörper wirken können.

Es ist also insbesondere vorgesehen, dass die abragenden Schenkel radial innen des abgerundeten Verbindungsabschnitts angeordnet sind. In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass jeder der Schenkel einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist. Dabei können die beiden ersten Abschnitte einer Halteringfeder von dem Verbindungabschnitt aus gesehen radial innen und auf gegenüberliegenden axialen Seiten angeordnet sein. Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die beiden ersten Abschnitte konisch geformt sind. Die Halterringfeder gewinnt dann nach innen im Bereich der ersten Abschnitte kontinuierlich an Bauhöhe bzw. potenziellem Federweg.

Dadurch dass die beiden zweiten Abschnitte einer Halteringfeder in dem Zustand, in dem auf die Halteringfeder keine Kräfte einwirken, in zueinander parallelen Ebenen liegen und/oder dass in dem Zustand, in dem die Halteringfeder die Dämpferdose verspannt sind, die beiden zweiten Abschnitte mit ihren nach radial innen weisenden Enden in der axialen Richtung aufeinander zu weisen, resultiert, dass zwischen den ersten und den zweiten Abschnitten eines Schenkels ein abgerundeter Anlageabschnitt ausgebildet ist, der von dem Verbindungsabschnitt aus gesehen in axialer Richtung jenseits des ersten und des zweiten Abschnitts angeordnet ist. Es ist insbesondere dieser Anlageabschnitt, über den die Halteringfedern an ihnen axial benachbarten Bauteilen anliegen. Beispielsweise ist es möglich, dass die beiden Halteringfedern mit jeweils einem Anlageabschnitt auf dem Rand einer Metallmembran der Dämpferdose aufliegen und oder dass die zum Pumpenkörper hin angeordnete Halteringfeder mit ihrer zum Pumpenkörper hin angeordneten Anlagefläche auf dem Pumpenkörper aufliegt. Auf diese Weise kommt eine flächige und reproduzierbare Anlage zwischen den benachbarten Bauteilen zustande.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kraftstoffpumpe mehr als zwei baugleiche Halteringfedern aufweist. Beispielsweise können bereits zwischen der Dämpferdose und dem Pumpendeckel zwei oder mehr Halteringfedern angeordnet sein. Diese kommen dann bevorzugt auch über ihre Anlageflächen aneinander zur Anlage.

Ebenso können auch bereits zwischen der Dämpferdose und dem Pumpengehäuse zwei oder mehr Halteringfedern angeordnet sein. Diese kommen dann ebenfalls bevorzugt auch über ihre Anlageflächen aneinander zur Anlage.

Derartige Varianten sind besonders bevorzugt für Pumpendeckel, die relativ hoch sind, und/oder die beispielsweise einen Kraftstoffanschluss an ihrer radialen Außenseite aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zum Pumpendeckel hin angeordnete Halteringfeder mit dem ersten Abschnitt ihres zum Pumpendeckel hin weisenden Schenkels, insbesondere flächig, an dem Pumpendeckel anliegt. Auf diese Weise kommt eine sichere und reproduzierbare Anlage zustande.

Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Halteringfeder Durchgangsbohrungen durch die ersten Abschnitte aufweist. Auf diese Weise ist der gesamte Dämpferraum durchströmbar bzw. ein Druckausgleich ist im gesamten Dämpferraum uneingeschränkt möglich.

Vorteilhaft ist es, wenn jede Halteringfeder im Wesentlichen rotationssymmetrisch um ihre Längsachse ist.

Im Wesentlichen rotationssymmetrisch meint insbesondere, dass die Halteringfeder auch an einer Position entlang ihres Umfangs offen sein kann und dass insbesondere nicht ausgeschlossen sein soll, dass die Halteringfeder Durchgangsbohrungen durch die ersten Abschnitte aufweisen kann, die im streng mathematisch Sinne Brechungen der Rotationssymmetrie darstellen.

Es resultiert der Vorteil, dass die Halteringe bei der Montage in der Kraftstoff- Hochdruckpumpe nicht bezüglich ihrer Orientierung um die Längsachse ausgerichtet werden müssen.

Vorteilhaft ist es, wenn jede Halteringfeder im Wesentlichen spielsymmetrisch zu einer Ebene ist, die senkrecht zu ihrer Längsachse ist.

Im Wesentlichen spielsymmetrisch schließt dabei kleinere Symmetriebrechungen, etwa durch unterschiedliche bzw. abweichende Anordnung von Durchgangsbohrungen insbesondere mit ein.

Es resultiert der Vorteil, dass die Halteringe mit Hinblick auf ihre Orientierung in axialer Richtung nicht falsch verbaut werden können.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter

Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine an sich bekannte Kraftstoff-Hochdruckpumpe in einer Gesamtansicht;

Figur 2 eine Teilansicht einer gemäß einem ersten Ausführbeispiel erfindungsgemäß modifizierten Kraftstoff-Hochdruckpumpe;

Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 3;

Figur 4 eine Teilansicht einer gemäß einem zweiten Ausführbeispiel erfindungsgemäß modifizierten Kraftstoff-Hochdruckpumpe.

In Figur 1 trägt eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 weist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse 12 auf, in oder an dem die wesentlichen Komponenten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 angeordnet sind. So weist die Hochdruck- Kraftstoffpumpe 10 ein Einlass-/Mengensteuerventil 14, einen in einem Förderraum 16 angeordneten, durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung versetzbaren Förderkolben 18, ein Auslassventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 22 auf.

In dem Gehäuse 12 ist ein erster Kanal 24 vorhanden, der sich koaxial zum Förderraum 16 und zum Förderkolben 18 erstreckt und der vom Förderraum 16 zu einem zweiten und durch eine Ausnehmung gebildeten Kanal 26 führt, der in einem Winkel von 90° zum ersten Kanal 24 angeordnet ist und in dem das Druckbegrenzungsventil 22 aufgenommen ist. Eine Längsachse des Pumpengehäuses 12 trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 28, eine Längsachse bzw. Längsrichtung des Druckbegrenzungsventils 22 das Bezugszeichen 29. In Figur 1 oben ist in dem Pumpengehäuse 12, zwischen dem Pumpendeckel 12b einerseits und dem Pumpenkörper 12b ein Druckdämpfer 30 angeordnet.

Im Betrieb wird vom Förderkolben 18 bei einem Saughub Kraftstoff über das Einlass- und Mengensteuerventil 14 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff verdichtet und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 32, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Der Hochdruckbereich 32 ist über einen Auslassstutzen 34 mit der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 verbunden. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass- und Mengensteuerventil 14 eingestellt. Bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in den Förderraum 16 strömen kann.

Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Modifikation der in Figur 1 gezeigten Pumpe. Dabei zeigt Figur 2 den oberen Abschnitt des Pumpengehäuses 12, nämlich den oberen Abschnitt des Pumpenkörpers 12a und den auf ihm fixierten Pumpendeckel 12b. Figur 3 zeigt in Vergrößerung den in Figur 2 mit III bezeichneten Ausschnitt, das Profil der Halteringfeder 30b, 30c im detaillierten radialen Querschnitt. In der Figur 3 ist das Profil in dem wie in Figur 2 in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebauten Zustand dunkel dargestellt. Dem ist in der Figur 3 das Profil der Halteringfeder 30b, 30c im entspannten Zustand, in dem keine Kräfte auf die Halteringfeder 30b, 30c einwirken, hell gegenübergestellt.

Zwischen dem Pumpenkörper 12a und dem Pumpendeckel 12b ist ein erfindungsgemäßer Druckdämpfer 30 angeordnet. Er umfasst eine Dämpferdose 30a, die aus zwei an ihren Rändern entlang einer umlaufenden Schweißnaht 93 miteinander verschweißten Metallmembranen 73 besteht, und zwei zueinander baugleiche Halteringfedern 30b, 30c, die die Dämpferdose 30a gegen den Pumpendeckel 12b einerseits und gegen den Pumpenkörper 12a andererseits verspannen. Die Halteringfedern 30b, 30c weisen im radialen Querschnitt ein Profil auf, das aus einem abgerundeten Verbindungsabschnitt 85 und zwei von dem Verbindungsabschnitt nach radial innen abragenden Schenkeln 84, 86 besteht.

Die Schenkel 84, 86 weisen jeweils einen ersten Abschnitt 83, 87 und einen zweiten Abschnitt 81, 89 auf, wobei der erste Abschnitt 83, 87 zwischen dem zweiten Abschnitt 81 , 89 und dem Verbindungsabschnitt 85 angeordnet ist.

Es ist im Beispiel vorgesehen, dass die beiden ersten Abschnitte 83,87 einer Halteringfeder 30b, 30c von dem Verbindungabschnitt 85 aus gesehen radial innen und auf gegenüberliegenden axialen Seiten - oberhalb und unterhalb des Verbindungsabschnitts 85 in den Figuren - angeordnet sind.

Die beiden ersten Abschnitte 83, 87 sind in diesem Beispiel konisch geformt, sodass sie in den in den Figuren dargestellten Querschnitten als gerade Abschnitte erscheinen. Es sind Durchgangsbohrungen 90 durch die ersten Abschnitte 83, 87 vorgesehen, sodass der Dämpferraum 72 insgesamt durchströmbar ist bzw. ein Druckausgleich innerhalb des Dämpferraums 72 herstellbar ist.

Es ist im Beispiel ferner vorgesehen, dass die zum Pumpendeckel 12b hin angeordnete Halteringfeder 30b mit dem ersten Abschnitt 87 ihres zum Pumpendeckel 12b hin weisenden Schenkels 86 flächig an dem Pumpendeckel 12b anliegt.

In diesem Beispiel ist es ferner vorgesehen, dass die beiden zweiten Abschnitte 81 , 89 jeder Halteringfeder 30b, 30c in dem Zustand, in dem auf die Halteringfeder 30b, 30c keine Kräfte einwirken (hell in Figur 3), in zueinander parallelen Ebenen liegen, insbesondere senkrecht zur Längsachse 28.

Durch eine Krafteinwirkung auf den oberen Schenkel nach unten und auf den unteren Schenkel nach oben, beispielsweise in dem Zustand, in dem die Halteringfedern 30b, 30c die Dämpferdose 30a innerhalb der Kraftsoff- Hochdruckpumpe 10 verspannen, sind die Schenkel 84, 86 leicht und elastisch aufeinander zu verformt, entsprechend der Elastizität der Halterringfedern 30b, 30c in die axiale Richtung. Dabei ist ferner zwischen den ersten 83, 87 und den zweiten Abschnitten 81 , 89 eines Schenkels 84, 86 ein abgerundeter Anlageabschnitt 82, 88 ausgebildet, der von dem Verbindungsabschnitt 85 aus gesehen in axialer Richtung jenseits des ersten 83, 87 und des zweiten Abschnitts 81 , 89 angeordnet ist.

Die beiden Halteringfedern 30b, 30c liegen mit jeweils einem Anlageabschnitt 82, 88 auf dem Rand einer Metallmembran 73 der Dämpferdose 30a auf, insbesondere auf der umlaufenden Verschweißung 93 am Rand der Metallmembranen 73.

Die zum Pumpenkörper 12a hin angeordnete Halteringfeder 30b, 30c liegt mit ihrer zum Pumpenkörper 12a hin angeordneten Anlagefläche 82 auf dem Pumpenkörper 12a auf.

Die Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist die Dämpferdose 30a durch mehr als zwei zueinander baugleiche Halteringfedern 30b, 30b‘, 30c, 30c‘, 30c“ gegen den Pumpendeckel 12b einerseits und gegen den Pumpenkörper 12a andererseits verspannt. In dem Pumpendeckel 12b sind im Beispiel fünf Halteringfedern 30b, 30b‘, 30c, 30c‘, 30c“ aufgenommen, zwei oberhalb und drei unterhalb der Dämpferdose 30a.

Die Halteringfedern 30b, 30b‘, 30c, 30c‘, 30c“ sind in diesem Beispiel an einer Position 7 entlang ihres Umfangs offen, sodass sie eine Elastizität in die radiale Richtung aufweisen, also wie in den Beispielen in radialer Richtung in den Pumpendeckel 12b oder alternativ in den Pumpenkörper 12a einklemmbar sind.

Im Beispiel der Figur 4 ist ein vergleichsweise hoher Pumpendeckel 12b realisiert. An seiner radialen Außenfläche ist ein Fluidanschluss 91 , beispielsweise ein Einlass für einen Kraftstoff wie Benzin realisiert. Im Inneren des Einlasses ist ein Filter 92 aufgenommen.