Titel

Hochdruckpumpe Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, die insbesondere als Radial- oder

Reihenkolbenpumpe ausgestaltet ist. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Hochdruckpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.

Aus der DE 10 2009 003 054 A1 ist eine Hochdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist eine Pumpenbaugruppe und eine Antriebswelle auf. Hierbei umfasst die Antriebswelle einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken. Die Pumpenbaugruppe weist eine Laufrolle auf, die mit ihrer Rollenoberfläche an einer Lauffläche des Nockens abrollt. Außerdem weist die Hochdruckpumpe ein mehrteiliges Gehäuse auf, das aus Gehäuseteilen besteht. Die Antriebswelle ist an Lagerstellen in Gehäuseteilen gelagert. Ein Gehäuseteil ist als Zylinderkopf ausgestaltet, in dem ein Auslassventil vorgesehen ist, über das unter hohem Druck stehender Brennstoff aus einem Pumpenarbeitsraum der Pumpenbaugruppe zu einem Brennstoffkanal führbar ist, der beispielsweise mit einem Common-Rail verbunden ist. Über ein an dem Zylinderkopf vorgesehenes Einlassventil ist Brennstoff aus einem Brennstoffkanal in den

Pumpenarbeitsraum einleitbar.

Die aus der DE 10 2009 003 054 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass die Ausgestaltung des Zylinderkopfes aufwändig ist, wodurch sich hohe Herstellungskosten ergeben. Speziell muss der Zylinderkopf aus einem entsprechend stabilen Werkstoff gebildet sein, damit im Pumpenarbeitsraum der gewünschte, hohe Druck des Brennstoffs erzeugt werden kann. Ferner muss der Zylinderkopf die hohen Belastungen des in dem Zylinderkopf ausgestalteten Auslassventils sowie eine Belastung des Einlassventil in Sperrrichtung aufnehmen. Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbesserter Aufbau und insbesondere eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht sind. Speziell kann der Einsatz von Werkstoffen, der für die zu erzeugenden Drücke erforderlich ist, reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.

Die Hochdruckpumpe kann ein Gehäuse aufweisen. Über den Zylinderkopfflansch ist dann eine Befestigung des Hochdruckkörpers an dem Gehäuse möglich. Hierbei ist es vorteilhaft, dass an dem Zylinderkopfflansch Befestigungsstellen, insbesondere Bohrungen, vorgesehen sind, an denen über Flanschschrauben eine Befestigung an dem Gehäuse möglich ist. Die Hochdruckpumpe kann allerdings auch als Steckpumpe ausgestaltet sein, die in eine geeignete Bohrung einer Brennkraftmaschine teilweise eingesteckt wird. Dann kann in entsprechender Weise eine vorteilhafte Befestigung des Hochdruckkörpers über den Zylinderkopfflansch an der Brennkraftmaschine erfolgen. Somit ergibt sich ein breiter Anwendungsbereich.

Vorteilhaft ist es, dass ein Einlassventil vorgesehen ist, dass eine Ventilsitzfläche des Einlassventils an dem Hochdruckkörper ausgestaltet ist und dass ein Ventilschließkörper des Einlassventils mit der Ventilsitzfläche des Hochdruckkörpers zu einem Dichtsitz zusammen wirkt. Somit kann zumindest die Ventilsitzfläche des Einlassventils an dem Hochdruckkörper ausgestaltet werden. Somit wird die Herstellung des

Zylinderkopfflansches weiter vereinfacht. Außerdem ist es möglich, dass der

Zylinderkopfflansch im Wesentlichen für die Haltefunktion dient.

Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass das Einlassventil als Saugventil ausgebildet ist und dass der Ventilschließkörper des Saugventils von einer Ventilfeder des Saugventils gegen die Ventilsitzfläche des Saugventils beaufschlagt ist. Bei einer abgewandelten

Ausgestaltung kann das Einlassventil allerdings auch als elektrisches Einlassventil ausgestaltet sein, das geeignet angesteuert werden kann. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung, bei der eine Zumesseinheit vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist es, dass eine Verschlussschraube vorgesehen ist, die in den

Zylinderkopfflansch eingeschraubt ist, und dass durch das Einschrauben der

Verschlussschraube in den Zylinderkopfflansch der Hochdruckkörper in dem Zylinderkopfflansch fixiert ist. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, dass die

Verschlussschraube den Hochdruckkörper gegen einen Absatz des Zylinderkopfflansches presst. Somit ist eine zuverlässige Fixierung des Hochdruckkörpers relativ zu dem

Zylinderkopfflansch und somit auch in Bezug auf ein Gehäuse der Hochdruckpumpe beziehungsweise eine Brennkraftmaschine oder dergleichen möglich. Dies vereinfacht auch die Ausgestaltung des Gehäuses der Hochdruckpumpe beziehungsweise der

Brennkraftmaschine, da beispielsweise eine Bohrung, in die der Hochdruckkörper, insbesondere ein Ansatz des Hochdruckkörpers, zumindest teilweise eingeführt wird, vereinfacht, insbesondere als einfache Bohrung, ausgestaltet werden kann.

Vorteilhaft ist es auch, dass ein Ventilfederraum, in dem die Ventilfeder des Saugventils zumindest teilweise angeordnet ist, in der Verschlussschraube ausgestaltet ist. Somit ist eine kompakte Ausgestaltung möglich, bei der die Verschlussschraube neben der Funktion des Fixierens des Hochdruckkörpers auch den Platz für den Ventilfederraum ermöglicht.

Ferner ist es vorteilhaft, dass in dem Hochdruckkörper zumindest ein Niederdruckkanal ausgestaltet ist, über den Brennstoff bei geöffnetem Dichtsitz zwischen dem

Ventilschließkörper des Einlassventils und der Ventilsitzfläche des Einlassventils in den Pumpenarbeitsraum im Hochdruckkörper führbar ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die vom Niederdruck beaufschlagten Flächen im Bereich des Einlassventils am Hochdruckkörper ausgebildet sind, wodurch beispielsweise die Verschlussschraube entlastet ist.

Vorteilhaft ist es auch, dass an dem Hochdruckkörper eine Dichtstelle ausgestaltet ist, dass ein Hochdruckstutzen vorgesehen ist, der in den Zylinderkopfflansch eingeschraubt ist, und dass der Hochdruckstutzen durch das Einschrauben in den Zylinderkopfflansch gegen die Dichtstelle des Hochdruckkörpers beaufschlagt ist. Somit kann der Hochdruckstutzen, in den ein Auslassventil integriert sein kann, als weiteres Bauteil mit dem Zylinderkopfflansch verbunden werden, wobei zugleich eine hochdruckfeste Verbindung mit dem

Hochdruckkörper ausgestaltet werden kann. Dadurch wird der Zylinderkopfflansch hinsichtlich der Druckbeaufschlagung und Konstruktion weiter entlastet beziehungsweise vereinfacht. Der Zylinderkopfflansch muss dann lediglich die Haltefunktion für den

Hochdruckstutzen ermöglichen. Hierdurch vereinfacht sich auch die Ausgestaltung des Hochdruckkörpers, da lediglich die Dichtstelle geeignet ausgestaltet werden muss.

Gegebenenfalls ist hierbei auch eine einfache Anpassung an unterschiedliche

Anwendungsfälle, insbesondere Winkel, unter denen der Hochdruckstutzen an den

Hochdruckkörper angesetzt wird, möglich. Insbesondere kann der Hochdruckkörper als Drehteil ausgestaltet werden. Vorteilhaft ist es hierbei ferner, dass die Dichtstelle des Hochdruckkörpers zumindest teilweise kegelförmig ausgestaltet ist. Vorteilhaft ist es auch, dass der Hochdruckkörper zwischen der Dichtstelle des Hochdruckkörpers und dem Pumpenarbeitsraum durch eine elektrochemische Bearbeitung, insbesondere ein elektrochemisches Abtragen, zumindest teilweise verrundet ist. Speziell wenn ein Winkel, unter dem der Hochdruckstutzen an den Hochdruckkörper angesetzt ist, von 90° verschieden ist, dann ist solch eine Verrundung durch elektrochemisches Bearbeiten vorteilhaft, um die erforderliche Festigkeit des Hochdruckkörpers im Bereich der Anbindung sicherzustellen.

Somit kann eine Hochdruckpumpe mit einem integrierten Saugventil und einem

Hochdruckventil, das in einen als Anschraubstutzen ausgestalteten Hochdruckstutzen integriert ist, auf kostengünstige Weise realisiert werden. Hierbei kann der

Zylinderkopfflansch aus einem kostengünstigen Werkstoff ausgebildet sein, während für den Hochdruckkörper ein hochwertiger Werkstoff, insbesondere ein hochwertiger Stahl, zum Einsatz kommen kann. Zur Befestigung dienende Schraubgewinde können hierbei in dem Zylinderkopfflansch ausgestaltet werden, was die Herstellung weiter vereinfacht. Für die Anbindung des Hochdruckstutzens können unterschiedliche Winkel bezüglich einer Achse der Pumpenbaugruppe beziehungsweise des Hochdruckkörpers vorgegeben sein.

Speziell kann somit der Hochdruckkörper aus einem hochwertigen, pulsationsfesten Werkstoff gebildet sein und als Drehteil ausgestaltet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Hochdruckpumpe 1 kann

insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 für eine

Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Die Hochdruckpumpe 1 weist einen Zylinderkopfflansch 2 und eine Pumpenbaugruppe 3 auf. Die Pumpenbaugruppe 3 ist von einem Nocken 4 einer Antriebswelle 5 antreibbar, wie es durch den Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist.

Ferner ist ein Bauteil 7 vorgesehen, bei dem es sich um ein Gehäuseteil 7 oder um ein Teil einer Brennkraftmaschine 7 handeln kann. Die Antriebswelle 5 ist in dem Bauteil 7 gelagert. Somit kann die Hochdruckpumpe 1 je nach Anwendungsfall als Steckpumpe oder als Hochdruckpumpe 1 mit einem eigenen Gehäuse 7 ausgestaltet sein.

Der Zylinderkopfflansch 2 ist über eine Flanschschraube 8, die in eine Gewindebohrung 9 des Bauteils 7 eingreift, mit dem Bauteil 7 verbunden. Hierbei sind vorzugsweise mehrere Flanschbohrungen 10 in dem Zylinderkopfflansch 2 ausgestaltet, um den

Zylinderkopfflansch 2 über mehrere solcher Flanschschrauben 8 mit dem Bauteil 7 zu verbinden.

Die Pumpenbaugruppe 3 weist einen Hochdruckkörper 15 auf. Das Bauteil 7 weist eine Bohrung 16 auf, in die sich ein Ansatz 17 des Hochdruckkörpers 15 zumindest teilweise erstreckt. In dem Ansatz 17 ist eine Zylinderbohrung 18 ausgestaltet, die in diesem

Ausführungsbeispiel eine Stufe 19 aufweist. Eine Achse (Längsachse) 20 der

Pumpenbaugruppe 3 stimmt in diesem Ausführungsbeispiel mit der Achse 20 der

Zylinderbohrung 18 überein.

In der Zylinderbohrung 18 ist ein Pumpenkolben 21 angeordnet, der in der Zylinderbohrung 18 entlang der Achse 20 geführt ist. Hierbei begrenzt der Pumpenkolben 21 mit seiner Stirnseite 22 in der Zylinderbohrung 18 einen Pumpenarbeitsraum 23. Der Zylinderkopfflansch 2 weist eine Ausnehmung 24 mit einem Absatz 25 auf. Die

Ausnehmung 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Stufenbohrung 24 ausgestaltet. Die Ausnehmung 24 dient zum Aufnehmen des Hochdruckkörpers 15. Hierbei nimmt der Zylinderkopfflansch 2 den Hochdruckkörper 15 teilweise auf. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Einlassventil 30 auf, das als Saugventil 30 ausgestaltet ist. Der Hochdruckkörper 15 weist in der Verlängerung der Zylinderbohrung 18 eine Durchgangsbohrung 31 auf. In einem Bereich zwischen der Durchgangsbohrung 31 und dem Pumpenarbeitsraum 23 ist eine Ventilsitzfläche 32 des Saugventils 30 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 33 des Saugventils 30 zu einem Dichtsitz zusammen wirkt. Der Ventilschließkörper 33 ist hierbei an einem Ventilstück 34 ausgebildet, das in der Durchgangsbohrung 31 entlang der Achse 20 geführt ist. Außerdem ist eine Verschlussschraube 35 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung 36 des Zylinderkopfflansches 2 eingeschraubt ist. Ein Ventilfederraum 37 des Saugventils 30 ist hierbei in der Verschlussschraube 35 ausgestaltet. In dem Ventilfederraum 37 ist eine Ventilfeder 38 des Saugventils 30 angeordnet, die sich einerseits an einer Stirnfläche 39 des Hochdruckkörpers 15 und andererseits an einem mit dem Ventilstück 34 verbundenen Stützring 40 abstützt. Die Ventilfeder 38 beaufschlagt dadurch den Ventilschließkörper 33 mit einer Vorspannkraft gegen die Ventilsitzfläche 32.

Außerdem sind in dem Hochdruckkörper 15 Niederdruckkanäle 41 , 42 ausgestaltet, über die unter niedrigem Druck stehender Brennstoff aus einem Ringspalt 43, der zwischen dem Zylinderkopfflansch 2, dem Hochdruckkörper 15 und der Verschlussschraube 35 ausgestaltet ist, zu dem Dichtsitz zwischen dem Ventilschließkörper 33 und der

Ventilsitzfläche 32 führbar ist. Der unter niedrigem Druck stehende Brennstoff kann hierbei beispielsweise von einer Vorförderpumpe über einen Niederdruckanschluss 44, der an dem Zylinderkopfflansch 2 vorgesehen ist, in den Ringspalt 43 gefördert werden.

Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 21 in einer Richtung 45 sinkt der Druck im

Pumpenarbeitsraum 23 so weit ab, dass der Niederdruck aus dem Ringspalt 43 gegen die Vorspannung der Ventilfeder 38 das Saugventil 30 öffnet. Dadurch wird bei dem Saughub Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 23 geführt.

Die in die Gewindebohrung 36 des Zylinderkopfflansches 2 eingeschraubte

Verschlussschraube 35 beaufschlagt den Hochdruckkörper 15 gegen den Absatz 25 des Zylinderkopfflansches 2. Somit wird der Hochdruckkörper 15 gegen den Absatz 25 gepresst. Damit ist der Hochdruckkörper 15 durch das Einschrauben der

Verschlussschraube 35 in die Gewindebohrung 36 des Zylinderkopfflansches 2 in dem Zylinderkopfflansch 2 fixiert. An dem Hochdruckkörper 15 ist eine Dichtstelle 50 ausgestaltet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dichtstelle 50 kegelförmig ausgestaltet. Ferner ist ein

Hochdruckstutzen 51 vorgesehen. Der Hochdruckstutzen 51 weist ein Außengewinde 52 auf, mit dem der Hochdruckstutzen 51 in eine Gewindebohrung 53 des

Zylinderkopfflansches 2 eingeschraubt ist. Durch das Einschrauben des Hochdruckstutzens 51 in die Gewindebohrung 53 des Zylinderkopfflansches 2 wird der Hochdruckstutzen 51 gegen die Dichtstelle 50 des Hochdruckkörpers 15 beaufschlagt. Hierdurch ist an der Dichtstelle 50 eine hochdruckfeste Dichtung gewährleistet. Der Hochdruckstutzen 51 weist außerdem ein weiteres Außengewinde 54 auf, an das eine geeignete Hochdruckleitung anschließbar ist, um beispielsweise eine Verbindung mit einem Common-Rail herzustellen. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Auslassventil 55 in Form eines Rückschlagventils 55 in den Hochdruckstutzen 51 integriert. Der Hochdruckstutzen 51 weist eine Achse 56 auf, die mit einer Achse 56 der

kegelförmigen Dichtstelle 50 übereinstimmt. Zwischen der Achse 56 des

Hochdruckstutzens 51 und der Achse 20 des Hochdruckkörpers 15 besteht ein Winkel 57, der in diesem Ausführungsbeispiel gleich 90° ist. Fig. 2 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel 57 zwischen der Achse 56 des Hochdruckstutzens 51 und der Achse 20 des Hochdruckkörpers 15 verschieden von 90°. Eine Verbindungsbohrung 58, die von der Dichtstelle 50 in den Pumpenarbeitsraum 23 führt, ist über eine Verrundung 59 an den Pumpenarbeitsraum 23 angebunden. Die Verrundung 59 ist hierbei durch eine

elektrochemische Bearbeitung (ECM) ausgebildet. Somit kann der Übergang von der Verbindungsbohrung 58 in den Pumpenarbeitsraum 23 hochdruckfest ausgestaltet werden. Somit ist der Hochdruckkörper 15 zwischen der Dichtstelle 50 des Hochdruckkörpers 15 und dem Pumpenarbeitsraum 23 zumindest teilweise durch elektrochemische Bearbeitung verrundet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verrundung 59 durch elektrochemische

Bearbeitung ausgestaltet.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.