Beschreibung

Titel

Kolben-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Kraftstoffpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Beispielsweise die aus der WO 2014095120 A1 bekannte Kolben-

Kraftstoffpumpe umfasst einen Pumpenzylinder und einen im Pumpenzylinder verschiebbar aufgenommenen Pumpenkolben. Diese Kolben-Kraftstoffpumpe weist eine Lagerungs- und Dichtanordnung für den Pumpenkolben auf, die einen Führungsbereich zur axialen Führung des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder und einen eine Dichtlippe aufweisenden Abdichtbereich umfasst.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einer Kolben-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Pumpenzylinder und einem im Pumpenzylinder axial verschiebbaren Pumpenkolben und mit einem durch den Pumpenkolben begrenzten Arbeitsraum wobei an dem Pumpenkolben eine Dichtung vorhanden ist, die den Arbeitsraum gegen einen Niederdruckbereich abdichtet, die Dichtung auch den arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens gegen den Arbeitsraum abdichtet, insbesondere vollständig abdichtet.

Insbesondere dichtet die Dichtung einen zwischen Pumpenkolben und

Pumpenzylinder vorhandenen Spalt ab. Dadurch, dass die Dichtung den arbeitsraumseitigen Endabschnitt des

Pumpenkolbens gegen den Arbeitsraum abdichtet, befindet sich der gesamte Pumpenkolben auf der vom Arbeitsraum abgewandten Seite der Dichtung, also _n

insbesondere in einem Niederdruckbereich. Auf diese Weise wird eine Leckage zwischen Arbeitsraum und Niederdruckbereich, die bei der aus dem Stand der Technik bekannten Pumpe entlang eines zwischen Pumpenkolben und Dichtung verlaufenden Pfades auftreten kann, vollständig und zuverlässig

ausgeschlossen.

Unter dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens wird vorliegend insbesondere ein Bereich verstanden, der die arbeitsraumseitige Stirnseite des Pumpenkolbens umfasst und ferner einen in axialer Richtung zum Arbeitsraum weisenden Endabschnitt des Pumpenkolbens.

Bei einem Pumpenkolben, der als sich zum Arbeitsraum hin verjüngender Stufenkolben, insbesondere mit zylindrischen Teilabschnitten, ausgebildet ist, kann der arbeitsraumseitige Endabschnitt insbesondere der verjüngte Teil des Stufenkolbens und/oder der arbeitsraumseitig der Stufe liegende Bereich des

Pumpenkolbens sein.

Der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens kann beispielsweise bezogen auf die Längserstreckung des Pumpenkolbens, also in axialer Richtung, lediglich in der arbeitsraumseitigen Hälfte des Pumpenkolbens ausgebildet sein oder sogar lediglich in dem arbeitsraumseitigen in axialer Richtung äußeren Viertel des Pumpenkolbens.

Das Abdichten des arbeitsraumseitigen Endabschnitts des Pumpenkolbens gegen den Arbeitsraum durch die Dichtung kann dadurch realisiert sein, dass die

Dichtung eine Ausnehmung mit insbesondere zylindrischer Grundgestalt aufweist, in der der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens angeordnet ist und/oder die durch den arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens ausgefüllt wird, insbesondere vollständig ausgefüllt wird. Mit anderen Worten bedeckt die Dichtung also insbesondere den

arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens sowohl radial als auch auf der dem Arbeitsraum zugewandten Stirnseite des Pumpenkolbens. Die Dichtung hat also, mit nochmals anderen Worten, insbesondere eine becherförmige Innenkontur, in der der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens angeordnet ist und/oder die durch den arbeitsraumseitigen Endabschnitt des

Pumpenkolbens ausgefüllt wird, insbesondere vollständig ausgefüllt wird. „

Der Begriff „becherförmig" impliziert hierbei insbesondere das Vorhandensein eines stirnseitigen Bodens, der beispielsweise als runde Fläche ausgebildet sein kann, und einer am Rand des Bodens umlaufend angeformten Wand, die insbesondere senkrecht zu dem Boden erstreckt sein kann.

Der Begriff „zylindrische Grundgestalt" umfasst zwar insbesondere auch tatsächlich geometrisch exakte zylindrische Formen, ist aber grundsätzlich weit, insbesondere im Sinne von„länglich" zu verstehen und stellt keine

Einschränkung hinsichtlich von Oberflächenstrukturen dar, die an dem

Pumpenkolben und an der Dichtung ausgebildet sein können und auf die weiter unten noch genauer eingegangen wird.

Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass die Dichtung auf den

Pumpenkolben mittels eines Spritzgussverfahrens unmittelbar aufgebracht ist. Unter unmittelbarem Aufbringen wird hierbei insbesondere verstanden, dass das Material der Dichtung in flüssigem Zustand auf den Kolben aufgebracht wird und sich anschließend auf diesem verfestigt, insbesondere in Folge einer Abkühlung erstarrt.

Das unmittelbare Aufbringen der Dichtung auf den Pumpenkolben mittels eines Spritzgussverfahrens hat zum einen den Vorteil, dass eine getrennte Herstellung der Dichtung und eine nachfolgende Handhabung und Verbindung mit dem Pumpenkolben entfällt und sich somit die Fertigung vereinfacht. Des Weiteren lassen sich auf diese Weise vielfältige geometrische Ausgestaltungen der Schnittstelle zwischen Dichtung und Pumpenkolben, insbesondere

formschlüssige Verbindungen, leicht realisieren.

Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass der arbeitsraumseitige

Endabschnitt des Pumpenkolbens und die Dichtung zueinander formschlüssig sind. Die Begriffe Formschluss und formschlüssige Verbindung werden dabei im Sinne der VDI 2232 verwendet; insbesondere sind der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolben und die Dichtung zueinander formschlüssig, wenn sie aufgrund ihrer Form ineinander verhakt sind.

Zusätzlich oder alternativ können der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens und die Dichtung kraftschlüssig miteinander verbunden sein, _

insbesondere kann die Dichtung unter Spannung auf dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens aufliegen.

Insbesondere zur Realisierung eines Formschlusses ist insbesondere vorgesehen, dass der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens eine erste Oberflächenstruktur aufweist und die Dichtung eine zweite

Oberflächenstruktur aufweist und die erste Oberflächenstruktur und die zweite Oberflächenstruktur zueinander komplementär sind und/oder ineinander eingreifen. Die erste Oberflächenstruktur und die zweite Oberflächenstruktur können sich dabei gegenseitig ausfüllen, insbesondere vollständig ausfüllen.

Unter einer Oberflächenstruktur der Dichtung oder des Pumpenkolbens werden hierbei insbesondere geometrische Merkmale verstanden, die nicht die oben bereits diskutierte geometrische Grundgestalt der Dichtung oder des

Pumpenkolbens betreffen. Beispielsweise können Oberflächenstrukturen lediglich Merkmale aufweisen, deren Strukturgrößen deutlich kleiner sind, zum Beispiel nicht größer als 10% sind, als Strukturgrößen der Dichtung und/oder des arbeitsraumseitigen Endabschnitts des Pumpenkolbens, zum Beispiel die Gesamtlänge, und/oder der weiteste Durchmesser der Dichtung und/oder des Pumpenkolbens und/oder des arbeitsraumseitigen Endabschnitts des

Pumpenkolbens.

Die Oberflächenstruktur der Dichtung oder des Pumpenkolbens kann

geometrisch regelmäßig sein, beispielsweise kann es sich um eine Rillenstruktur und/oder um eine Wellenstruktur handeln, insbesondere mit Rillen und/oder

Wellen, die radial um den arbeitsraumseitigen Endabschnitt des Pumpenkolbens umlaufen. Ein anderes Beispiel für eine geometrisch regelmäßige

Oberflächenstruktur ist eine Rändelstruktur, insbesondere eine

Kreuzrändelstruktur, die auf einem Pumpenkolben in einfacher Art und Weise aufgebracht werden kann. Der Begriff Rändelstruktur wird insbesondere mit

Hinblick auf die DIN 82 von 1973 verstanden. Strukturgrößen von geometrisch regelmäßigen Oberflächenstrukturen in axialer und/oder tangentialer Richtung sind insbesondere durch ihre Periodizität gegeben. Strukturgrößen von geometrisch regelmäßigen Oberflächenstrukturen in radialer Richtung sind insbesondere durch ihre Amplitude gegeben. Die Oberflächenstruktur der Dichtung und/oder des Pumpenkolbens kann andererseits auch geometrisch unregelmäßig sein, beispielsweise durch eine, insbesondere vergleichsweise hohe, Rauigkeit des Pumpenkolbens und/oder der Dichtung realisiert sein. In diesem Fall sind Strukturgrößen in axialer und oder tangentialer und oder radialer Richtung gleichermaßen auf Basis der zur Charakterisierung von Oberflächenrauigkeiten bekannten Größen gleichwohl angebbar. Beispielsweise kann Pt und/oder Rz und/oder Ra als Strukturtiefe aufgefasst werden. Beispielsweise kann die Wellenlänge, bei der das Maximum einer, insbesondere durch Fourier-Transformation gewonnenen, spektralen Zerlegung der Oberflächenrauigkeit der Dichtung und/oder des Pumpenkolbens auftritt, als Strukturgröße in axialer und/oder tangentialer Richtung aufgefasst werden.

Insbesondere sind grundsätzlich Oberflächenstrukturen mit Strukturgrößen in radialer Richtung im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm vorteilhafterweise möglich. Dabei haben tiefe Strukturen, beispielsweise mit Strukturgrößen in radialer Richtung von 0,5 mm oder mehr, den Vorteil einer besonders wirksamen

Verzahnung zwischen dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt des

Pumpenkolbens und der Dichtung. Flache Strukturen, beispielsweise mit Strukturgrößen in radialer Richtung von 0,5 mm oder weniger, haben dabei hingegen den Vorteil, dass Sie besonders einfach herstellbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strukturgröße in radialer Richtung, also die Strukturtiefe, im Vergleich zu der Strukturgröße in axialer und/oder tangentialer Richtung ausreichend groß ist, da dies den Effekt einer Verzahnung sicherstellt.

Dies ist insbesondere der Fall, wenn der arbeitsraumseitige Endabschnitt des Pumpenkolbens eine erste Oberflächenstruktur aufweist und die Dichtung eine zweite Oberflächenstruktur aufweist und die erste Oberflächenstruktur und/oder die zweite Oberflächenstruktur eine in radialer Richtung gemessene Strukturtiefe aufweist und eine in tangentialer und/oder axialer Richtung gemessene

Strukturgröße aufweist und die in tangentialer und/oder axialer Richtung gemessene Strukturgröße nicht mehr als das 10-fache der Strukturtiefe ist, vorzugsweise sogar nicht mehr als das 5-fache der Strukturtiefe ist.

Die Dichtung kann insbesondere ein thermoplastisches Material aufweisen oder aus einem thermoplastischen Material bestehen. Das thermoplastische Material „

kann insbesondere ein thermoplastisches Polymer sein, beispielsweise ein faserverstärktes thermoplastisches Polymer. Es kann sich beispielsweise um mit Carbonfaser verstärktes Polyetheretherketon (PEEK) handeln. Ein solches ist beispielsweise PEEK 150CA30. Ein weiteres bevorzugtes thermoplastisches Material ist PA66CF20.

Die Dichtung hat eine Dicke im Bereich von 0,5mm bis 1 ,8mm um eine hohe Festigkeit, eine geringe Masse und eine einfache Fertigbarkeit gleichermaßen zu gewährleisten.

Bei der Kraftstoff-Kolbenpumpe handelt es sich insbesondere um eine Pumpe, die ein Pumpengehäuse aufweist, in dem ein von dem Pumpenkolben begrenzter Arbeitsraum ausgebildet ist. Die Verdichtung des Kraftstoffs erfolgt insbesondere in diesem Arbeitsraum, insbesondere durch eine den Arbeitsraum verkleinernde axiale Bewegung des Pumpenkolbens. Es erfolgt insbesondere eine Verdichtung des Kraftstoff im Arbeitsraum auf ein hohes Druckniveau, beispielsweise auf 100bar bis 600bar.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist insbesondere zwischen dem Arbeitsraum und einem Niederdruckbereich der Pumpe ausgebildet. Der Druck im

Niederdruckbereich ist geringer als das hohe Druckniveau, das im Arbeitsraum der Pumpe generiert wird. Das Druckniveau im Niederdruckbereich kann beispielsweise bei 3bar bis 10bar liegen und durch eine separate Vorpumpe generiert sein.

Der Arbeitsraum ist insbesondere über ein Auslassventil mit einem

Pumpenauslass verbunden und insbesondere über ein elektrisch ansteuerbares Einlassventil mit einem Pumpeneinlass verbunden. Das elektrisch ansteuerbare Einlassventil kann insbesondere als Mengensteuerventil ausgebildet sein.

Optional kann zusätzlich zwischen Pumpeneinlass und Arbeitsraum ferner eine

Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Pulsationen im Niederdruckbereich der Pumpe vorgesehen sein.

Die Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Pulsationen im Niederdruckbereich kann beispielsweise ein zwischen zwei Membranen eingeschlossenes

Gasvolumen umfassen, Details hinsichtlich der Dämpfungseinrichtung können wie in der DE10327408A1 gezeigt ausgebildet sein. _

Ein weiteres zwischen Pumpenauslass und Arbeitsraum angeordnetes Ventil, das antiparallel zum Auslassventil angeordnet ist, kann vorgesehen sein und insbesondere als Druckbegrenzungsventil für einen mit der Pumpe verbindbaren Hochdruckspeicher wirken.

Vorzugsweise sind das Auslassventil und/oder das Einlassventil und/oder das Druckbegrenzungsventil ortsfest zu dem Pumpengehäuse und insofern auch ortsfest zu dem Pumpenzylinder fixiert. Eine Fixierung dieser Komponenten an dem Pumpenkolben scheidet insofern insbesondere aus. Es ergibt sich der Vorteil, dass die Masse des Pumpenkolbens gering ist und somit die Dynamik bzw. Leichtgängigkeit der Pumpe verbessert ist.

Vorzugsweise ist zusätzlich oder alternativ der Pumpenkolben als Vollkörper ausgebildet, sodass er den bei der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere bei der Benzindirekteinspritzung, hohen wirkenden Drücken ohne Verformung

standhalten kann. Eine Durchströmbarkeit des Pumpenkolbens in Längsrichtung scheidet insofern aus.

Weitere Details der Anordnung von Arbeitsraum, Auslassventil und

Druckbegrenzungsventil zueinander und im Pumpenkörper können

beispielsweise wie in der DE102004013307A1 gezeigt ausgebildet sein.

Der Pumpenzylinder kann in einer im Pumpenkörper fixierten Buchse ausgebildet sein. Alternativ kann der Pumpenzylinder auch unmittelbar im Pumpenkörper vorgesehen sein.

Der Pumpenkörper, der Pumpenkolben, der Pumpenzylinder, und/oder alle Pumpenteile, die mit dem Kraftstoff in Berührung kommen, bestehen bevorzugt lediglich aus Stählen und aus Kunstoffen, sodass im Ergebnis eine hohe

Beständigkeit auch gegenüber ethanolhaltigen Kraftstoffen und/oder anderen aggressiven Kraftstoffen gegeben ist.

Anderen Weiterbildungen der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, die Lebensdauer der Kolben-Kraftstoffpumpe zu maximieren. Ferner wurde erkannt, dass ein im Bereich der Dichtung auftretender Verschleiß maßgeblich durch die zwischen der Dichtung und dem Pumpenzylinder auftretende Reibung verursacht wird.

Die dabei auftretenden Reibphänomene lassen sich je nach Art der auftretenden Kontaktzustände der Reibpartner, hier der Dichtung und des Pumpenzylinders, gemäß der DIN 50281 in Klassen bzw. Phasen einteilen.

So tritt bei der sogenannten Festkörperreibung ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Reibpartnern auf. Die auftretenden Reibkräfte und der

resultierende Verschleiß sind entsprechend hoch.

Bei der Flüssigkeitsreibung hingegen tritt ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Reibpartnern nicht mehr auf. Die Reibpartner sind durch ein flüssiges Medium voneinander getrennt, beispielsweise durch einen durchgängigen

Flüssigkeitsfilm, vorliegend beispielsweise durch einen durchgängigen

Kraftstofffilm. Die auftretenden Reibkräfte sind hierbei in der Regel erheblich geringer als bei der Festkörperreibung. Entsprechend ist auch der auftretende Verschleiß an den Reibungspartnern entsprechend vermindert.

Ferner kann auch Misch reibung auftreten, die zeitlich und/oder räumlich nebeneinander Anteile der Festkörperreibung und Anteile der Flüssigkeitsreibung aufweist.

In der Regel ist davon auszugehen, dass die Dichtung an dem Pumpenzylinder zur Anlage kommt, wenn sie relativ zu dem Pumpenzylinder in Ruhe ist, beispielsweise in den Umkehrpunkten des Pumpenkolbens. Zu Beginn einer Relativbewegung zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder ist daher das zumindest kurzfristige Auftreten von Festkörperreibung zwischen Dichtung und Pumpenzylinder kaum vermeidbar.

Diese Weiterbildungen basieren weiterhin auf der Erkenntnis, dass die Phasen, in denen Festkörperreibung zwischen der Dichtung und dem Pumpenzylinder auftritt, minimiert werden sollten.

Insbesondere wird dies dadurch gelöst, dass eine radial außen liegende Fläche der Dichtung, die einer Innenfläche des Pumpenzylinders gegenüberliegt, in einem axialen Endbereich der Dichtung so ausgebildet ist, dass sie bei relativ zum Pumpenzylinder ruhendem Pumpenkolben an dem Pumpenzylinder anliegt und dass eine Relativbewegung zwischen Pumpenzylinder und Pumpenkolben in axialer Richtung ein Abheben der Dichtung von dem Pumpenkolben in eine radial nach innen weisende Richtung begünstigt.

Dies lässt sich insbesondere durch die Maßnahme erreichen, dass eine radial außen liegende Fläche der Dichtung, die einer Innenfläche des Pumpenzylinders gegenüberliegt, in einem axialen Endbereich der Dichtung unter einem Winkel von 10° bis 60° zur Innenwand des Pumpenzylinders radial nach innen geneigt ist. Der von dem Pumpenkolben zu verdichtende Kraftstoff übt hierbei insbesondere eine nach radial innen wirkende Kraft auf die radial außen liegende Fläche der Dichtung aus, sodass diese von dem Pumpenzylinder insbesondere etwas abheben kann und sich ein Kraftstofffilm zwischen Dichtung und

Pumpenzylinder insbesondere ausbilden kann.

Ein weiterer Gegenstand ist gegeben durch eine Kolben-Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Pumpenzylinder und einem im

Pumpenzylinder axial verschiebbaren Pumpenkolben und mit einem durch den Pumpenkolben begrenzten Arbeitsraum, wobei an dem Pumpenkolben eine Dichtung vorhanden ist, die den Arbeitsraum gegen einen Niederdruckbereich abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung auf den Pumpenkolben mittels eines Spritzgussverfahrens unmittelbar aufgebracht ist. Dieser

Gegenstand kann durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 und/oder durch Merkmale der Unteransprüche und/oder der

Ausführungsbeispiele weitergebildet und/oder ausgeführt sein.

Nachfolgend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff Systems einer

Brennkraftmaschine mit einem Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kolben-Kraftstoffpumpe

Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Ausschnitts der Kolben- Kraftstoffpumpe gemäß Figur 1 Figur 3a -3f alternative Ausführungsform der Kolben-Kraftstoffpumpe

In der Figur 4 ist eine Dichtlippe der Dichtung vergrößert dargestellt. Ausführungsformen

Ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Vorförderpumpe 14 den Kraftstoff in eine Niederdruckleitung 16 fördert. Diese führt zu einer Hochdruckpumpe in Form einer Kolben-

Kraftstoffpumpe 18. Von dieser führt eine Hochdruckleitung 20 zu einem

Kraftstoffrail 22. An dieses sind mehrere Injektoren 24 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen jeweils zugeordnete Brennräume (nicht dargestellt) einspritzen.

Die Kolben-Kraftstoffpumpe 18 umfasst ein nur bereichsweise angedeutetes Pumpengehäuse 26, in dem ein Pumpenkolben 28 verschiebbar geführt bzw. gelagert ist. Dieser kann von einem nicht dargestellten Nockenantrieb in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden, was durch einen seitlich gezeichneten Doppelpfeil 30 angedeutet ist. Der Pumpenkolben 28 wird von einer

Schraubenfeder 32 in einen in Figur 1 unteren Totpunkt beaufschlagt. Der Pumpenkolben 28 und das Pumpengehäuse 26 begrenzen einen Arbeitsraum 34. Dieser Arbeitsraum 34 ist über ein Einlassventil 36 mit der Niederdruckleitung 16 verbindbar. Ferner ist der Arbeitsraum 34 über ein Auslassventil 38 mit der Hochdruckleitung 20 verbindbar.

Sowohl das Einlassventil 36 als auch das Auslassventil 38 sind als

Rückschlagventile ausgeführt. Nicht dargestellt, aber möglich ist dabei eine Ausführung des Einlassventils 36 als Mengensteuerventil. Bei einem solchen kann das Einlassventil 36 während eines Förderhubs des Pumpenkolbens 28 zwangsweise geöffnet werden, so dass der Kraftstoff nicht in das Kraftstoffrail 22, sondern zurück in die Niederdruckleitung 16 gefördert wird. Hierdurch kann die von der Kolben-Kraftstoffpumpe 18 in das Kraftstoffrail 22 geförderte

Kraftstoff menge eingestellt werden.

Der Pumpenkolben 28 ist in einem Pumpenzylinder 40 geführt, der insoweit Teil des Pumpengehäuses 26 ist. Der Pumpenkolben 28 weist an einem dem Arbeitsraum 34 zugewandten Ende einen in Figur 1 oben angeordneten

Endabschnitt 42 auf. In der Umgebung dieses arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 weist der Pumpenkolben 28 ferner einen kreisringartigen Absatz 44 in der Art eines radial abstehenden umlaufenden Kragens auf. Eine Dichtung 46 kommt an dem Pumpenkolben 28 bzw. an dem Absatz 44 zur Anlage und umschließt den arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 axial und radial. Dadurch wird der arbeitsraumseitige Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28, vollständig gegen den Arbeitsraum 34 abgedichtet, ein im Arbeitsraum

befindliches Medium kommt also mit dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 nicht in Berührung und ein im Arbeitsraum wirksamer hydraulischer Druck wirkt also auf den arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 nicht mehr oder nur noch mittelbar über die Dichtung 46 ein.

An seinem vom Arbeitsraum 34 abgewandten Ende weist der Pumpenkolben 28 ferner einen in Figur 1 unteren Endabschnitt 52 auf. In der Umgebung dieses unteren Endabschnitts 52 ist eine Führungshülse 54 am Pumpengehäuse 26 fest angeordnet. Zwischen der Führungshülse 54 und dem Pumpengehäuse 26 ist eine O-Ring-Dichtung 56 in einer Nut 58 vorgesehen. Die Führungshülse 54 weist einen Zylinderabschnitt 60 auf, der sich koaxial zum Pumpenkolben28 erstreckt und durch welchen die Schraubenfeder 32 geführt ist. Die

Schraubenfeder 32 taucht entlang einer Kolbenlängsachse 62 zumindest abschnittsweise in eine Federaufnahmenut 64 der Führungshülse 54 ein, wo sie sich gegen die Führungshülse 54 axial abstützt. Die Führungshülse 54 weist ferner im Inneren einen kreiszylindrischen

Aufnahmeabschnitt 66 auf, der im Wesentlichen durch die innere Umfangswand des Zylinderabschnitts 60 gebildet wird. In diesem Aufnahmeabschnitt 66 ist ein ringförmiges Dichtelement 68 relativ zum Pumpengehäuse 26 ortsfest angeordnet, wobei das Dichtelement 68 einen H-förmigen Querschnitt hat. In einem sich am abragenden Ende des Zylinderabschnitts nach radial einwärts erstreckenden Kragenabschnitt 70 ist ferner ein Führungselement 72 ebenfalls relativ zum Pumpengehäuse 26 ortsfest angeordnet. Dieses somit in axialer Richtung des Pumpenkolbens 28 gesehen von der Dichtung 46 deutlich beabstandete Führungselement 72 stellt zusammen der Dichtung 46 die Führung bzw. Zweipunktlagerung des Pumpenkolbens 28 bereit. Die Ausgestaltung der Dichtung 46 und ihrer Montage auf dem Pumpenkolben ist vorliegend von besonderer Bedeutung. Auf diese Aspekte wird daher unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren 2 - 4 im Detail eingegangen.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Kolben- Kraftstoffpumpe 18, wobei der arbeitsraumseitige Endabschnitt 42 des

Pumpenkolbens 28 und die Dichtung 46 vergrößert zu erkennen sind.

Die Dichtung 46 weist eine Ausnehmung 74 mit zylindrischer Gestalt auf, die durch den arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 vollständig ausgefüllt wird, sodass in Zusammenwirken mit der zwischen

Dichtung 46 und Pumpenzylinder 40 bestehenden Dichtfunktion der

arbeitsraumseitige Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28, vollständig gegen den Arbeitsraum 34 abgedichtet ist. Dabei bedeckt die Dichtung 46 eine

Stirnseite 421 des arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 des Pumpenkolbens 28 und in unmittelbarer Anformung eine Mantelfläche 422 des arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 des Pumpenkolbens 28, sodass der arbeitsraumseitige

Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 durch die Dichtung 46 vollständig bedeckt ist.

Radial außen an der Dichtung 46 ist eine Dichtlippe 50 vorgesehen, die mit dem Pumpenzylinder 40 dichtend zusammenwirkt.

Die Dichtung 46 besteht in diesem Beispiel aus dem faserverstärkten

thermoplastischen Polymer PEEK 150CA30 oder PA66CF20. Die Dichtung 46 ist durch ein Spritzgussverfahren hergestellt, bei dem das verflüssigte

thermoplastische Polymer in axialer Anspritzrichtung, entlang der

Kolbenlängsachse 62, auf den arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des

Pumpenkolbens 28 unmittelbar aufgebracht wird. Es kann hierfür beispielsweise ein Heißkanal-Werkzeug verwendet werden, bei dem das geschmolzene thermoplastische Polymer in eine zwischen dem arbeitsraumseitigen

Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 und einer Spritzgussform ausgebildete Kavität mit relativ hoher Temperatur eingebracht wird. Im Anschluss an die Abkühlung und Erstarrung des thermoplastischen Polymers kann der

Spritzgussform der Pumpenkolben 28 mit der an ihm festgelegten Dichtung 46 entnommen werden. Die Dichtung 46 hat eine Dicke d von einem Millimeter, um eine hohe Festigkeit, eine geringe Masse und eine einfache Fertigbarkeit gleichermaßen zu gewährleisten.

In diesem Ausführungsbeispiel weisen der arbeitsraumseitige Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 und die mit diesem in Kontakt stehende Innenkontur der

Ausnehmung 74 der Dichtung 46 eine weitgehend glatte Oberfläche auf. In Figur 3a, die den Ausschnitt X aus Figur 2 wiedergibt, ist dies nochmals vergrößert dargestellt. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem

vorangehenden Ausführungsbeispielen durch modifizierte Oberflächenstrukturen auf dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 und auf der Innenkontur der Dichtung 46. In Figur 3b weisen der arbeitsraumseitige Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens

28 und die Innenkontur der Dichtung 46 umlaufende Rillen auf. Die Rillen haben eine Tiefe t von 0,5mm und eine Periodizität in axialer Richtung x von 1 mm. Es kann sich um eine Vielzahl von Rillen handeln, die jeweils in sich selbst geschlossen umlaufen. Die umlaufenden Rillen können aber auch in ihrer Gesamtheit ein ein- oder mehrgängiges Gewinde darstellen. Die auf der

Oberfläche des auf dem arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 des

Pumpenkolbens 28 ausgebildete Rillenstruktur ist auf der Innenkontur der Dichtung 46 ersichtlich komplementär, also als Negativbild, ausgebildet, was sich vorliegend im Spritzguss auf natürliche Art und Weise ergibt.

In einer andere Ausführungsform, die besonders einfach herzustellen ist, haben die Rillen eine Tiefe t von nur 0,1 mm und eine Periodizität in axialer Richtung x von 1 mm. Bei einer wiederum anderen Ausführungsform, die eine besonders gute

Verzahnung zwischen dem arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 des

Pumpenkolbens 28 und der Dichtung 46 gewährleistet, haben die Rillen eine Tiefe t von 2mm und eine Periodizität in axialer Richtung x von 9mm. Diese Rillen können auch als Wellen ausgebildet sein, siehe Figur 3c.

Beispiele arbeitsraumseitiger Endabschnitte 42 von Pumpenkolben 28 mit relativ großen Rillen, die voneinander weiter beabstandet sind, sind in den Figuren 3d und 3e gezeigt.

Alternativ zu Rillenstrukturen können auf dem arbeitsraumseitigen Endabschnitt 42 des Pumpenkolbens 28 und auf der Innenkontur der Dichtung 46 auch Rändelstrukturen oder eine Kreuzrändelstrukturen vorgesehen sein. Ein Beispiel eines solchen arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 eines Pumpenkolbens 28 ist in der Figur 3f gezeigt.

Neben den vorangehend gezeigten regelmäßigen Oberflächenstrukturen können selbstverständlich auch unregelmäßige Oberflächenstrukturen auf dem arbeitsraumseitigen Endabschnitts 42 des Pumpenkolbens 28 und auf der Innenkontur der Dichtung 46 vorgesehen sein, die insbesondere eine Rauigkeit des Pumpenkolbens 28 und der Dichtung 46 darstellen. In einem Beispiel beträgt der Pt-Wert einer Vermessung der Oberfläche des Pumpenkolbens 0,2mm und die Wellenlänge, bei der das Maximum einer spektralen Zerlegung der

Oberflächenrauigkeit (Ra-Spektrum) auftritt, liegt bei 1 mm.

Mit Bezug auf Figur 4 wird nun noch auf die Feingeometrie der Dichtlippe 50 der in den vorangehenden Ausführungsformen dargestellten Dichtungen

eingegangen.

Ein axialer Endbereich 464 der Dichtung 46 ist vorliegend arbeitsraumseitig an der Dichtlippe 50 ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass eine radial außen liegende Fläche der Dichtung 46, die einer Innenfläche des Pumpenzylinder 40 gegenüberliegt, in einem axialen Endbereich 464 der Dichtung 46 unter einem Winkel α von 10° bis 60° zur Innenwand des Pumpenzylinders 40 radial nach innen geneigt ist. Dies hat zur Wirkung oder alternativ ist vorgesehen, dass eine Relativbewegung zwischen Pumpenzylinder 40 und Pumpenkolben 28 in axialer Richtung, insbesondere in Richtung auf den Arbeitsraum 34 zu, ein Abheben der Dichtung 46 von dem Pumpenzylinder 28 in eine radial nach innen weisende Richtung begünstigt. In diesem Fall bildet sich zwischen Dichtung 46 und Pumpenzylinder 40 ein aus Kraftstoff bestehender Flüssigkeitsfilm aus, der bei geringfügiger Leckage den Verschleiß der Kolben-Kraftstoffpumpe 18 erheblich vermindert.

Zu diesem Zweck ist an bzw. auf der Dichtlippe 50 ein nach außen weisender, umlaufender Steg 468 einstückig angeformt, der im Querschnitt in Längsrichtung etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, von dem die zwei gegenüberliegenden spitze Ecken in axiale Richtungen weisen und dessen dritte stumpfe Ecke an dem Pumpenzylinder 40 (statisch) anliegt. Es ist vorgesehen, dass lediglich dieser Steg (statisch) an dem Pumpenzylinder 40 zur Anlage kommt, während die Dichtung 46 bzw. die Dichtlippe 50 im Übrigen durch einen Spalt 77 von dem Pumpenzylinder 40 beabstandet ist. Eine Breite s des Spalts 77 beträgt beispielsweise 20μηι. Bei Relativbewegung ist, wie oben geschildert, ferner auch ein Abheben des Stegs 468 von dem Pumpenzylinder 40 vorgesehen.