Titel

Hochdruckpumpe für ein Kraftstoff system einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Aus der DE 102004 063 075 A1 der Anmelderin ist bereits eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Förderraum, der von einem in einer Längsrichtung verschiebbaren Kolben der Hochdruckpumpe begrenzt wird, bekannt, wobei die Hochdruckpumpe ein Einlassventil aufweist, das von einem Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe zum Förderraum hin öffnet, und ein Auslassventil aufweist, das vom Förderraum weg in Richtung zu einem Auslass der Hochdruckpumpe hin öffnet, und wobei der Kolben als Stufenkolben ausgebildet ist, mit einem dem Förderraum zugewandten Bereich mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum abgewandten Bereich mit kleinerem Durchmesser, wobei zwischen dem dem Förderraum zugewandten Bereich und dem vom Förderraum abgewandten Bereich eine Ringschulter ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum abgewandte Bereich zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse herausragt, wobei an dem Pumpengehäuse ein hülsenförmiger Dichtungsträger montiert ist, der eine hülsenförmige Dichtung fixiert, in der der vom Förderraum abgewandten Bereich dichtend verschiebbar ist, wobei in dem hülsenförmigen Dichtungsträger ein hülsenförmiges Anschlagteil fixiert ist, an dem die Ringschulter zur Anlage kommt, wenn der Kolben maximal aus dem Förderraum heraus verschoben ist.

Gemäß der DE 102004 063 075 A1 ist zwischen dem Innendurchmesser des Dichtungsträgers und dem Außendurchmesser des Anschlagteils über den gesamten Umfang hinweg eine Presspassung ausgebildet, die das Anschlagteil in dem Dichtungsträger hält. Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht von der Beobachtung der Erfinder aus, dass die Presspassung gemäß dem Stand der Technik entweder sehr präzise gefertigte Partner - Dichtungsträger und Anschlagteil - voraussetzt oder aber, im Fall geringerer Fertigungstoleranzen, zwischen den Partnern sehr hohe Kräfte auftreten können, was dann zu einer übermäßigen Belastung und einer vorzeitigen Alterung des Dichtungsträgers bzw. der betreffenden Hochdruckpumpe führen kann.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass das Anschlagteil auf seiner zum Förderraum hin weisenden Seite mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Segmente aufweist, mit denen es in dem Dichtungsträger radial verpresst ist.

Durch die Ausbildung der zum Förderraum hin weisenden Seite des Anschlagteils in Form von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Segmenten und durch die Verpressung des Anschlagteils in dem Dichtungsträger mittels dieser Segmente kommt die Wirkung zustande, dass die zwischen dem Anschlagteil und dem Dichtungsträger in radialer Richtung wirkenden Kräfte auch dann nicht unzulässig groß sind, wenn das tatsächliche Übermaß des Anschlagsteils relativ zu dem Dichtungsträger aufgrund von Fertigungsschwankungen größer ist als der Sollwert dieses Übermaßes. Die radiale Steifigkeit des Anschlagsteils ist nämlich durch die erfindungsgemäße Ausbildung im Vergleich zum eingangs erwähnten Stand der Technik herabgesetzt.

Derartige Fertigungsschwankungen können damit einhergehen, dass der Dichtungsträger und das Anschlagteilteils als Tiefziehteile, Biegeteile und/oder Stanz-Biegeteile gefertigt sein können.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Anschlagteil lediglich mittels der Segmente an dem Dichtungsträger zur Anlage kommt und/oder radial verpresst ist. Wo gemäß der Erfindung eine Hülsenform vorausgesetzt wird, ist diese insbesondere durch eine exakte oder näherungsweise zylindrische Symmetrie und durch einen in Längsrichtung weisenden Durchgang durch das betreffende Teil gegeben. Im dem Durchgang der hülsenfömigen Teile ist jeweils insbesondere der Kolben der Hochdruckpumpe verschiebbar angeordnet.

Die erfindungsgemäße Pumpe eignet sich zur Verwendung in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine. Es kann sich bei dem Kraftsoff um einen Kraftstoff wie Benzin handeln.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Anschlagteil in Umfangsrichtung zwischen den Segmenten Ausnehmungen aufweist, die in Längsrichtung bis zu dem dem Förderraum zugewandten Ende des Anschlagteils reichen. Die Segmente ragen also insbesondere zungenförmig in die zum Förderraum weisende Richtung von dem Anschlagteil ab.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Segmente auf ihrer zum Förderraum weisenden Seite nach außen umgebogen sind und auf einer zum Förderraum weisenden Stirnseite des Dichtungsträgers, insbesondre plan aufliegen. Die Auflage kann in radialer Richtung beispielweise 0,5 mm oder mehr erstreckt sein. Die Anschlaghülse kann dann in die vom Förderraum weg weisende Richtung nicht mehr aus dem Dichtungsträger herausrutschen. Bei der Montage bzw. bei dem Verpressen des Anschlagsteils in dem Dichtungsträger kommt auf diese Weise die Relativbewegung in Längsrichtung zu einem natürlichen Abschluss.

Um die Nachgiebigkeit des Anschlagteils in radialer Richtung im Bereich der Verpressung gezielt zu beeinflussen, kann vorgesehen sein, dass die Segmente und die Ausnehmungen in Umfangsrichtung gleich weit oder in etwa gleich weit (+/- 10%) erstreckt sind. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen in Umfangsrichtung weiter erstreckt sind als die Segmente, beispielsweise mindestens doppelt so weit.

Beispielsweise können 3 Segmente vorgesehen sein, die sich jeweils entlang eines Umfangswinkels von 30° erstrecken und zwischen denen Ausnehmungen ausgebildet sind, die sich jeweils entlang eines Umfangswinkels von 90° erstrecken.

Es können natürlich auch 2 oder mehr als 3 Segmente vorgesehen sein und eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen zwischen ihnen.

Der Dichtungsträger und das Anschlagteil können als Tiefziehteile ausgebildet sein bzw. gefertigt werden. Die Teile können beispielsweise aus Blech durch Umformen gefertigt sein. Insofern bei diesem in der Regel vergleichsweise günstigen Fertigungsverfahren die Maßhaltigkeit der Teile vergleichsweise gering ist, ist dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung - wie eingangs erläutert - mit Hinblick auf die Funktion und Haltbarkeit der Hochdruckpumpe in weiten Grenzen unschädlich.

Auf der in Längsrichtung von dem Förderraum abgewandten Seite der Segmente kann das Anschlagteil einen Basisbereich aufweisen, von dem die Segmente in Richtung zum Förderraum hin abragen. Der Basisbereich des Anschlagteils kann dabei etwa ringförmig ausgebildet sein.

Es ist einerseits möglich, dass das Anschlagteil außer mit den Segmenten auch mit dem Basisbereich an dem Dichtungsträger zur radialen Anlage bzw. zur radialen Verpressung gelangt.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Basisbereich des Anschlagteils von dem Dichtungsträger beabstandet ist, also das Anschlagteil lediglich mittels der Segmente an dem Dichtungsträger zur Anlage kommt und/oder radial verpresst ist.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine an sich bekannte Hochdruckpumpe in einer Gesamtansicht;

Figur 2 eine Teilansicht einer gemäß einem ersten Ausführbeispiel erfindungsgemäß modifizierten Hochdruckpumpe; Figur 3 das Anschlagteil aus Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 4 eine Teilansicht einer gemäß einem zweiten Ausführbeispiel erfindungsgemäß modifizierten Hochdruckpumpe;

Figur 5 das Anschlagteil aus Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht.

In Figur 1 trägt eine Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Die 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 den Förderraum 16 begrenzenden, durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung versetzbaren Kolben 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 Kolben 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. Das Pumpengehäuses 12 weist eine Längsachse 28 auf, entlang der der Kolben 18 verschiebbar ist. In Figur 1 oben ist in dem Pumpengehäuse 12 zwischen dem Pumpendeckel 12b einerseits und dem Pumpenkörper 12a andererseits ein Druckdämpfer 30 angeordnet.

Im Betrieb wird vom Kolben 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 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 32 öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 32 in den Förderraum 16 strömen kann.

Es ist ferner vorgesehen, dass der Kolben 18 als Stufenkolben ausgebildet ist mit einem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich mit kleinerem Durchmesser 18c, wobei zwischen dem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a und dem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c eine Ringschulter 18b ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum abgewandte Bereich 18c zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse 12 herausragt, wobei an dem Pumpengehäuse 12 ein hülsenförmiger Dichtungsträger 64 montiert ist, der eine hülsenförmige Dichtung 62 fixiert, in der der vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c dichtend verschiebbar ist, wobei in dem hülsenförmigen Dichtungsträger 64 ein hülsenförmiges Anschlagteil 66 fixiert ist, an dem die Ringschulter 18b zur Anlage kommt, wenn der Kolben 18 maximal aus dem Förderraum 16 heraus verschoben ist (also in der Figur 2 maximal nach unten verschoben ist), was beispielsweise bei der Handhabung der Hochdruckpumpe 10 vor der Montage in einer Brennkraftmaschine der Fall sein kann. Das Anschlagteil 66 verhindert in dieser Situation, dass der Kolben 18 aus dem Pumpengehäuse 12 herausfallen kann.

In einer umlaufenden Nut 64a des Dichtungsträgers 64 ist ferner die Kolbenfeder 75 abgestützt. Die Kolbenfeder 75 beaufschlagt ferner den Kolben 18 über einen am Kolben 18 fixierten Federteller 77 in die vom Förderraum 16 weg gerichtete Richtung (in der Figur 2 nach unten).

Zwischen dem Dichtungsträger 64 und dem Pumpenkörper 12a ist ein auch als Stufenraum oder Ausgleichsraum bezeichneter Fluidraum 79 ausgebildet, der über eine in den Figuren nicht gezeichnete Längsbohrung im Pumpenkörper 12a mit dem Raum verbunden ist, der zwischen dem Pumpendeckel 12b und dem Pumpenkörper 12a angeordnet ist und in dem der Druckdämpfer 30 angeordnet ist.

Der Figur 1 sind auch die in dem Bereich des Dichtungsträgers 64 und des Anschlagteils 66 wirkenden Kräfte schematisch entnehmbar. Es handelt sich insbesondere um folgende Kräfte: F1 ist die Kraft mit der der Kraftstoff auf den Dichtungsträger 64, beispielsweise auf die zum Förderraum 16 hin weisende Stirnseite 64b des Dichtungsträgers 64, wirkt. F2 ist die Kraft, mit dem die Kolbenfeder 75 auf den Dichtungsträger 64, beispielsweise im Bereich der Nut 64a des Dichtungsträgers 64, einwirkt. F3 ist die Kraft, die zwischen dem Pumpenkörper 12a und dem Dichtungsträger 64 in radialer Richtung wirkt; sie ändert sich beispielsweise infolge von entsprechenden Temperaturgradienten. F4 ist die Kraft, mit der der Kolben 18 beispielsweise über die Dichtung 62 oder über weitere im Dichtungsträger 64 vorgesehene Führungselemente auf den Dichtungsträger 64 einwirkt. F5 ist die Kraft, die mit der Verpressung des Anschlagsteils 66 in dem Dichtungsträger 64 einhergeht. Die Summe der Kräfte F1 bis F5 führt zu Belastungen im Bereich des Dichtungsträgers 64, besonders an den Radien des Dichtungsträgers 64, die von der Stirnseite 64b des Dichtungsträgers ausgehen.

Auf die Kraft F5 und ihre Abhängigkeit von der relativen Maßhaltigkeit zwischen dem Anschlagteil 66 und dem Dichtungsträger 64, und darauf, dass durch die vorliegende Erfindung diese Abhängigkeit vermindert werden kann, wurde oben bereits eingegangen.

Die erfindungsgemäße Modifikation betrifft das Anschlagteil 66 (siehe zum Beispiel Figur 3) und dessen Zusammenwirken mit dem Dichtungsträger 64 (siehe zum Beispiel Figur 2).

Demgemäß ist vorgesehen, dass das Anschlagteil 66 auf seiner zum Förderraum 16 hin weisenden Seite mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Segmente 67a, 67b, 67c aufweist, mit denen es in dem Dichtungsträger 64 radial verpresst ist. Im Beispiel sind genau 3 Segmente 67a, 67b, 67c vorgesehen, die sich jeweils entlang eines Umfangswinkels von 30° erstrecken und zwischen denen Ausnehmungen 68a, 68b, 68c ausgebildet sind, die sich jeweils entlang eines Umfangswinkels von 90° erstrecken.

Die Ausnehmungen 68a, 68b, 68c haben im Beispiel die Form von Ausschnitten.

Es können natürlich alternativ auch nur 2 oder mehr als 3 Segmente 67a, 67b, 67c vorgesehen sein und eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen 68a, 68b, 68c zwischen ihnen.

In diesem Beispiel ist vorgesehen, dass die Segmente 67a, 67b, 67c auf ihrer zum Förderraum hin weisenden Seite nach außen umgebogen sind und mit dem resultierende Umbug 69 auf einer zum Förderraum 16 weisenden Stirnseite 64b des Dichtungsträgers 64 plan aufliegen.

Auf der in Längsrichtung 28 von dem Förderraum 16 abgewandten Seite der Segmente 67a, 67b, 67c weist das Anschlagteil einen Basisbereich 70 auf, von dem die Segmente 67a, 67b, 67c ausgehen bzw. abragen, und der etwa ringförmig ausgebildet ist. In diesem Beispiel kommt das Anschlagteil 66 außer mit den Segmenten 67a, 67b, 67c auch mit diesem Basisbereich 70 an dem Dichtungsträger 64 zur radialen Anlage bzw. radialen Verpressung, siehe Figur 2.

Alternativ können die Segmente 67a, 67b, 67c in Längsrichtung 28 länger ausgebildet sein und die Ausnehmungen 68a, 68b, 68c tiefer ausgebildet sein, siehe Figuren 4 und 5. Gemäß dieser Alternative ist vorgesehen, dass der Basisbereich 70 des Anschlagteils 66 nicht an dem Dichtungsträger 64 zur Anlage kommt, also von diesem beabstandet ist. Demgemäß ist vorgesehen, dass das Anschlagteil 66 auf seiner zum Förderraum 16 hin weisenden Seite mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Segmente 67a, 67b, 67c aufweist und dass das Anschlagteil 66 lediglich mittels dieser Segmente 67a, 67b, 67c an dem Dichtungsträger 64 zur Anlage kommt und/oder radial verpresst ist.