Titel:

Pumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzpumpe. Kraftstoffeinspritzpumpen dienen der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff. Mit Hilfe der Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein Fahrzeug angetrieben werden.

Stand der Technik

Aus der EP 1 722 098 Al geht beispielhaft eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Kolben hervor, der in einem Zylinder hin und her beweglich geführt ist. Durch die Bewegungen des Kolbens wird Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum angesaugt und anschließend verdichtet.

Die Bewegungen des Kolbens erfordern ein Triebwerk. Ein geeignetes Triebwerk kann beispielsweise eine Nockenwelle mit einem Nocken umfassen, an dem der Kolben an seinem dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Ende abgestützt ist. Die Drehbewegung der Nockenwelle wird dann in eine lineare Bewegung des Kolbens umgesetzt. Die Rückstellung kann mit Hilfe der Federkraft einer Kolbenfeder bewirkt werden. Unabhängig von der konkreten Ausführung des Triebwerks muss der Kolben bis in den Triebwerksraum geführt werden, der im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Schmiermedium beaufschlagt wird. Da in der Regel kein Kraftstoff als Schmiermedium eingesetzt wird, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die eine Medientrennung sicherstellen. Beispielsweise kann im Bereich der Führung des Kolbens ein ringförmiges Dichtelement angeordnet werden. Da dieses über die Bewegungen des Kolbens dynamisch belastet wird, ist ein besonders robustes Dichtelement vorzusehen. Üblicherweise werden daher sogenannte Stangendichtungen eingesetzt. Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Belastungen einer in einer Pumpe, insbesondere in einer Kraftstoffeinspritzpumpe, zur Medientrennung eingesetzten Stangendichtung zu verringern. Im Ergebnis soll auf diese Weise die Robustheit und damit die Lebensdauer der Pumpe gesteigert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Pumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe, umfasst ein Gehäuseteil mit einer Zylinderbohrung, in der eine Hubstange hin und her beweglich aufgenommen ist. In die Zylinderbohrung ist zur Medientrennung, insbesondere zur Trennung des Kraftstoffs als erstem Medium von einem Schmiermedium als zweitem Medium, eine Stangendichtung integriert. Erfindungsgemäß bildet das Gehäuseteil eine den Hub der Hubstange begrenzende erste Anschlagfläche aus, die mit einer an der Hubstange ausgebildeten zweiten Anschlagfläche anschlagbildend zusammenwirkt. In zumindest einer Anschlagfläche ist dabei mindestens eine Entlastungsnut ausgebildet, über welche die Zylinderbohrung mit einem medienführenden Druckraum verbunden ist, wenn die Hubstange zur Anlage an der Anschlagfläche des Gehäuseteils gelangt.

Über die mindestens eine Entlastungsnut kann ein Medium, das sich zwischen den beiden Anschlagflächen befindet, in den medienführenden Druckraum entweichen, wenn die Hubstange den Anschlag erreicht. Die mindestens eine Entlastungsnut wirkt auf diese Weise der Ausbildung eines Fluidstaus im Anschlagbereich sowie vor der Stangendichtung innerhalb der Zylinderbohrung entgegen. Das heißt, dass mit Hilfe der mindestens einen Entlastungsnut hohe Druckspitzen innerhalb der Zylinderbohrung vermieden werden, welche die Dichtfunktion und die Lebensdauer der Stangendichtung negativ beeinflussen könnten. Die mindestens eine Entlastungsnut führt demzufolge zu einer Entlastung der Stangendichtung. Die Entlastung der Stangendichtung führt nicht nur zu einer erhöhten Lebensdauer der Dichtung selbst, sondern ferner zu einer erhöhten Lebensdauer der Pumpe. Die entlastende Wirkung der mindestens einen Entlastungsnut steigt mit der Größe der Anschlagflächen, da mit der Größe der Anschlagflächen auch das Verdrängervolumen größer wird.

Bei dem Anschlag, den die beiden Anschlagflächen gemeinsam ausbilden, kann es sich um einen Anschlag handeln, der einen oberen oder unteren Totpunkt der Hubstange definiert. Bei dem Medium, das über die mindestens eine Entlastungsnut in den medienführenden Druckraum entweicht, kann es sich insbesondere um den einzuspritzenden Kraftstoff handeln.

Die mindestens eine Entlastungsnut verläuft bevorzugt radial in Bezug auf eine Längsachse der Zylinderbohrung und/oder der Hubstange. Sofern die mindestens eine Entlastungsnut in der Anschlagfläche des Gehäuseteils ausgebildet ist, verläuft sich vorzugsweise radial in Bezug auf die Längsachse A des Gehäuseteils. Sofern die mindestens eine Entlastungsnut in der Anschlagfläche der Hubstange ausgebildet ist, verläuft sie vorzugsweise radial in Bezug auf die Längsachse A der Hubstange. Da im Idealfall die Hubstange koaxial zur Zylinderbohrung ausgerichtet ist, fallen die jeweiligen Längsachsen zusammen auf eine gemeinsame Längsachse A. Der radiale Verlauf der mindestens einen Entlastungsnut entspricht der kürzesten Verbindung zwischen der Zylinderbohrung und dem medienführenden Druckraum, so dass zwischen den Anschlagflächen befindliches Medium auf kürzestem Weg in den Druckraum verdrängt wird.

Vorteilhafterweise sind mehrere Entlastungsnuten in gleichem Winkelabstand zueinander, beispielsweise kreuz- oder sternförmig, in zumindest einer der beiden Anschlagflächen angeordnet. Die Anordnung im gleichen Winkelabstand zueinander führt zu einer gleichmäßigen Verdrängung des im Anschlagbereich befindlichen Mediums in den medienführenden Druckraum, so dass sich zwischen den Anschlagflächen kein Druckpolster aufbauen kann.

Die mindestens eine Entlastungsnut kann einen eckigen, beispielsweise drei- oder viereckigen, einen trapezförmigen oder runden Querschnitt aufweisen. Die eckige Querschnittsform besitzt den Vorteil, dass sie in einem materialabtragenden Verfahren besonders einfach herzustellen ist und große Strömungsquerschnitte ermöglicht. Die runde Querschnittsform ist vor allem strömungsoptimiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anschlagfläche der Hubstange an einem Ringbund der Hubstange ausgebildet, der durch einen Durchmesssersprung der Hubstange oder durch einen auf der Hubstange angeordneten separaten Körper ausgebildet wird. Der Ringbund ist in jedem Fall fest mit der Hubstange verbunden, so dass er anschlagbildend mit der Anschlagfläche des Gehäuseteils Zusammenwirken kann. Die gebaute Ausführung besitzt den Vorteil, dass die Herstellung der Hubstange sowie die Montage der Pumpe vereinfacht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anschlagfläche des Gehäuseteils an einem die Zylinderbohrung umgebenden Plateau ausgebildet. Die mindestens eine Entlastungsnut kann dann durch eine entsprechende Freistellung im Plateau geschaffen werden, so dass sie einfach herzustellen ist. Das Plateau weist vorzugsweise eine kreisförmige Grundform auf, die konzentrisch in Bezug auf die Zylinderbohrung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine die Zylinderbohrung umgebende ringförmige Anschlagfläche geschaffen, die umlaufend die gleiche Breite aufweist und nur durch die mindestens eine Entlastungsnut unterbrochen wird.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der medienführende Druckraum, mit dem die Zylinderbohrung über die mindestens eine Entlastungsnut verbunden ist, im Betrieb der Pumpe mit Kraftstoff als erstem Medium beaufschlagt ist. Der Anschlag ist demnach bevorzugt auf der Kraftstoffseite der Zylinderbohrung angeordnet. Bei dem Kraftstoff kann es sich insbesondere um den einzuspritzenden Kraftstoff handeln. Die in die Zylinderbohrung integrierte Stangendichtung verhindert, dass sich der im Druckraum befindliche Kraftstoff mit einem anderen Medium auf der anderen Seite der Zylinderbohrung, insbesondere mit einem Schmiermedium zur Schmierung eines Triebwerks der Pumpe mischt. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Zylinderbohrung an Ihrem der Anschlagfläche abgewandten Ende in einen Druckraum mündet, der im Betrieb der Pumpe mit einem Schmiermedium beaufschlagt ist. Mit Hilfe der in die Zylinderbohrung integrierten Stangedichtung können der Kraftstoff und das Schmiermedium dauerhaft sicher getrennt werden. Denn durch Vorsehen der mindestens einen Entlastungsnut in zumindest einer Anschlagfläche kann ein Fluidstau vor der Stangendichtung und damit eine erhöhte Belastung der Stangendichtung durch Druckspitzen vermieden werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe im Bereich einer in eine Zylinderbohrung integrierten Stangendichtung zur Medientrennung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das die Zylinderbohrung aufweisende Gehäuseteil der Pumpe der Fig. 1 und

Fig. 3 a) bis c) verschiedene Querschnittsformen einer Entlastungsnut für eine erfindungsgemäße Pumpe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Bei der in der Figur 1 dargestellten Pumpe 1 kann es sich insbesondere um eine Kraftstoffeinspritzpumpe handeln, mit deren Hilfe Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Die dargestellte Pumpe 1 umfasst ein Gehäuseteil 2 mit einer Zylinderbohrung 3, in der eine Hubstange 4 hin und her beweglich aufgenommen bzw. geführt ist. Ein erster Abschnitt der Hubstange 4 taucht dabei in einen ersten Druckraum 9 ein, der im Betrieb der Pumpe 1 mit einem ersten Medium, beispielsweise Kraftstoff, beaufschlagt ist. Ein zweiter Abschnitt der Hubstange 4 taucht jenseits der Zylinderbohrung 3 in einen zweiten Druckraum 12 ein, der im Betrieb der Pumpe 1 mit einem weiteren Medium, beispielsweise einem Schmiermedium, beaufschlagt ist. Zur sicheren Medientrennung ist in die Zylinderbohrung 3 eine Stangendichtung 5 integriert. Das Gehäuseteil 2 bildet ein die Zylinderbohrung 3 umgebendes Plateau 11 mit einer Anschlagfläche 6 aus, die mit einer an einem Ringbund 10 der Hubstange 4 ausgebildeten Anschlagfläche 7 anschlagbildend zusammenwirkt. Führt die Hubstange 4 im Betrieb der Pumpe 1 eine Bewegung in Richtung des Anschlags aus, kann es zu einem Fluidstau im Anschlagbereich sowie innerhalb der Zylinderbohrung 3 kommen. Die dabei auftretenden Druckspitzen führen zu einer hohen Belastung der Stangendichtung 5, so dass die Dichtwirkung gefährdet ist. Um dies zu verhindern, weist die Anschlagfläche 6 des Gehäuseteils 2 mehrere Entlastungsnuten 8 auf, die durch Freistellungen im Plateau 11 ausgebildet werden. Gelangt die Hubstange 4 zur Anlage am Anschlag, kann zwischen den Anschlagflächen 6, 7 vorhandenes Medium über die Entlastungsnuten 8 in den Druckraum 9 entweichen.

Wie beispielhaft in der Figur 2 dargestellt, können die Entlastungsnuten 8 kreuzförmig angeordnet sein und sich jeweils von der Zylinderbohrung 3 nach radial außen erstrecken. Figur 2 zeigt beispielhaft vier Entlastungsnuten 8. Die Anzahl kann aber auch weniger als vier, beispielsweise zwei oder drei, oder mehr als vier, beispielsweise fünf oder sechs, betragen. Ferner kann ein beliebiger Nutquerschnitt gewählt werden. Ausführungsbeispiele sind in den Figuren 3a) bis 3c) gezeigt, wobei Figur 3a) einen runden Querschnitt, die Figur 3b) einen viereckigen Querschnitt und die Figur 3c) einen trapezförmigen Querschnitt zeigen.

Alternativ zu den Darstellungen der Figuren 1 bis 3 kann die mindestens eine Entlastungsnut 8 auch in der Anschlagfläche 7 des Ringbunds 10 der Hubstange 4 ausgebildet sein. In den Figuren 2 und 3 ist daher das Bezugszeichen 7 in Klammern hinter dem Bezugszeichen 6 angegeben. Analog ist in der Figur 2 hinter dem Bezugszeichen 11 das Bezugszeichen 10 in Klammern angegeben.