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Title:
RADIAL PISTON PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/079190
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a radial piston pump for generation of high fuel pressures in fuel injection systems, comprising a pump housing (1), a pump shaft and at least one cylinder insert (2), arranged radially to the pump shaft. A cylinder chamber (3) is located within the cylinder insert (2) in which a piston (4) can move back and forth. The cylinder insert (2) is connected with a front face (5) to a flattening (6) of the pump housing (1), by connecting means. The cylinder insert (2) comprises an inlet port (8) and a high pressure port (9). The front face (5) of the cylinder insert (2) and/or the flattening (6) of the pump housing (1) comprise precisely machined raised sealing regions (12, 13, 14) for sealing the cylinder insert (2) against the pump housing (1), which are relatively small in relation to the total front face (5) of the cylinder insert (2) and the total flattening (6) of the pump housing (1). A high surface pressure is thus achieved in the sealing region.

Inventors:
KNAUTH WERNER (DE)
NIGRIN UWE (DE)
VU NGOC-TAM (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/001702
Publication Date:
September 16, 2004
Filing Date:
February 20, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KNAUTH WERNER (DE)
NIGRIN UWE (DE)
VU NGOC-TAM (DE)
International Classes:
F04B1/04; F04B53/22; (IPC1-7): F04B1/04
Foreign References:
US6139284A2000-10-31
US6450788B12002-09-17
US6224351B12001-05-01
EP1065369A22001-01-03
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Radialkolbenpumpe zur I<raftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen, mit einem Pumpengehäuse (1) einer Pumpenwelle und mindestens einem radial zur Pumpenwelle angeordneten Zy lindereinsatz (2) in dem ein Zylinderraum (3) ausgebildet ist in dem ein Kolben (4) hinund herbewegbar geführt ist wobei der Zylindereinsatz (2) mit einer Stirnfläche (5) an einer Abflachung (6) des Pumpengehäuses anliegt und mit dieser durch Spannmittel verspannt ist, der Zylindereinsatz mindestens einen Ansaugkanal (8) auf weist, durch den der Kraftstoff dem Zylinderraum zugeführt werden kann, der Zylindereinsatz mindestens einen Hochdruckkanal (9) aufweist, über den der Kraftstoff aus dem Zylinderraum ab fließen kann, der Ansaugkanal sowie der Hochdruckkanal in der Stirnflä che des Zylindereinsatzes enden und im Pumpengehäuse ein erster korrespondierende Kanal (10) und ein zweiter korrespondierende Kanal (11) angeordnet ist, die in der Abflachung des Pumpengehäuses enden und mit dem Ansaugkanal beziehungsweise dem Hochdruckkanal im wesentlichen fluchten d a d u r c h g e k e n n z ; e i c h n e t, lasts die Stirn fläche (5) des Zylindereinsatzes (2) und/oder die Abfla chung (6) des Pumpengehäuses (1) gezielt ausgearbeitete er habene Dichtbereiche (12) (13) (14) aufweist, die klein sind im Verhältnis zur gesamten Stirnfläche (5) des Zylin dereinsatzes (2) sowie zur gesamten Abflachung (6) des Pum pengehäuses (1), wodurch eine hohe Flächenpressung im Dichtbereich (12) (13) (14) erzielbar ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein erster erhabener Dichtbereiche (12) um den Ansaugkanal (8) und ein zweiter erhabener Dichtbereich (13) um den Hochdruckkanal (9) ausgebildet ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste und zweite erhabene Dichtbereich (12) (13) im wesentlich ringförmig um das Zentrum des Ansaugkanals (8) beziehungs weise des Hochdruckkanals (9) ausgebildet sind.
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein zu sätzlicher dritter erhabener Dichtbereich (14) um den ers ten und zweiten Dichtbereich (12) (13) ausgebildet ist, der die beiden Dichtbereiche vollständig umschließt.
5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Ab flachung (6) des Pumpengehäuses, innerhalb der von dem dritten Dichtbereich (14) umschlossenen Fläche, ein Ablauf kanal (16) ausgebildet ist, zum Abführen eines eventuellen Leckagestroms aus dem ersten und/oder zweiten Dichtbereich sowie zur Überwachung des Dichtungssystems.
6. Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine zu sätzliche Elastomerdichtung um den Hochdruckkanal (9) an geordnet ist.
7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die E lastomerdichtung als Ringdichtung ausgebildet ist und an ihrem Außenumfang von einem Stützring (18) abgestützt wird.
Description:
Beschreibung Radialkolbenpumpe Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoff- hochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen.

Aus der DE 198 41 642 C2 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe bekannt, die ein Pumpengehäuse und mehrere als Zylinderein- sätze ausgebildete Zylinderköpfe aufweist. Jeder Zylinderein- satz ist über einen Zentrieransatz im Pumpengehäuse fixiert.

Vom Pumpengehäuse führt eine Ansaugleitung in den Zylinder- kopf. Der Kraftstoff gelangt von der Ansaugleitung über ein Ansaugventil zum Zylinderraum. Dort wird der Kraftstoff ver- dichtet und gelangt anschließend über ein Hochdruckventil und eine Hochdruckleitung zurück in das Pumpengehäuse, von wo der Kraftstoff zu einem gemeinsamen Hochdruckspeicher, dem so ge- nannten Common-Rail, gelangt. Zwischen dem Zylindereinsatz und dem Pumpengehäuse ist eine O-Ring-Dichtung angeordnet.

Zur Aufnahme der 0-Ring-Dichtung weist der Zylindereinsatz eine Nut auf. Das Einlegen des O-Rings erfordert einen hohen Montageaufwand und es kann leicht passieren, dass der 0-Ring nicht richtig in der Nut liegt. Beim Verschrauben des Zylin- dereinsatzes wird der 0-Ring dann zwischen den Dichtflächen der beiden Bauteile eingequetscht und beschädigt. Dadurch kann Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckpumpe austreten.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, beireinfacher Montage des Zylindereinsatzes, eine sichere Abdichtung der Kraft- stoffhochdruckpumpe zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan- spruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Zylinder- einsatz mit einer Stirnfläche an einer Abflachung des Pumpen-

gehäuses anliegt und dass die Stirnfläche des Zylindereinsat- zes oder die Abflachung des Pumpengehäuses gezielt ausgear- beitete erhabene Dichtbereiche aufweist, die klein sind im Verhältnis zur gesamten Stirnfläche des Zylindereinsatzes so- wie zur gesamten Abflachung des Pumpengehäuses, wodurch eine hohe Flächenpressung im Dichtbereich erzielbar ist. Hierdurch kann auf einem zusätzlichen O-Ring verzichtet werden, wodurch sich die Montage des Zylindereinsatzes deutlich vereinfacht.

Eine Beschädigung der Dichtfläche bei der Montage ist weitge- hend ausgeschlossen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster erhabener Dichtbereich um den Ansaugkanal und ein zweiter erhabener Dichtbereich um den Hochdruckkanal ausge- bildet ist. Hierdurch können die erhabenen Dichtbereiche mög- lichst klein gestaltet werden, wodurch eine hohe Flächenpres- sung ermöglicht wird.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein zusätzlicher dritter erhabener Dichtbereich um den ersten und den zweiten Dichtbereich ausgebildet ist, der die beiden Dichtbereich vollständig umschließt. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder des zweiten Dichtbereichs kein Kraftstoff über die Dichtflächen nach außen gelangen kann, sondern durch den dritten umschließenden Dichtbereich die Dichtigkeit weiterhin gewährleistet bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Kraft- stoffhochdruckpumpe, Figur 2 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäße Zylindereinsatzes.

Figur 1 zeigt eine Detailansicht der Kraftstoffhochdruckpum- pe. Die Zeichnung zeigt einen Teil des Pumpengehäuses 1 sowie einen Zylindereinsatz 2. Üblicherweise sind mehrere vorzug- weise drei in einem Winkel von 120° zueinander versetzte Zy- lindereinsätze vorgesehen. Der Zylindereinsatz 2 ist über ei- nen Zentrieransatz im Pumpengehäuse 1 fixiert und liegt mit einer Stirnfläche 5 an einer Abflachung 6 des Pumpengehäuses an. Der Zylindereinsatz 2 wird mit dem Pumpengehäuse 1 über nicht dargestellte Spannmittel, vorzugsweise Schrauben, ver- spannt. In den Zylindereinsatz 2 ist ein Ansaugkanal 8 sowie ein Hochdruckkanal 9 eingebracht, die jeweils in der Stirn- fläche 5 münden. Das Pumpengehäuse 1 weist einen ersten, mit dem Ansaugkanal 8 korrespondierenden Kanal 10, sowie einen zweiten, mit dem Hochdruckkanal 9 korrespondierenden Kanal 11 auf, die in der Abflachung 6 des Pumpengehäuses 1 münden. Der erste Kanal 10 ist zu dem Ansaugkanal 8 und der zweite Kanal 11 ist zu dem Hochdruckkanal 9 im wesentlichen fluchtend an- geordnet.

Der Kraftstoff gelangt vom Pumpengehäuse 1, über den ersten, Kanal 10 zum Ansaugkanal 8 und über ein Ansaugventil in den Zylinderraum 3. Dort wird der Kraftstoff verdichtet und strömt anschließend, über ein Hochdruckventil, den Hochdruck- kanal 9 und den zweiten Kanal 11 zu einem gemeinsamen Hoch- druckspeicher (nicht dargestellt).

Die Stirnfläche 5 des Zylindereinsatzes 2, welcher an der Ab- flachung 6 des Bodengehäuses 1 anliegt, weist mehrere erhabe- ne « Bereiche 12, *13, 14 auf. Durch die erhabenen Bereiche 12', 13,14 wird der Dichtbereich d. h. die Auflagefläche an der Abflachung 6 derart verkleinert, dass bei gleicher Anzugs- kraft eine deutlich höhere Flächenpressung erreicht wird, als im Falle einer ebenen Stirnfläche. Hierdurch wird eine siche- re Abdichtung des Zylindereinsatzes 2 gegenüber dem Pumpenge- häuse 1 erreicht. Selbstverständlich ist es auch möglich die erhabenen Bereiche in der Abflachung 6 des Pumpengehäuses 1 auszubilden. Auch ist es möglich die erhabenen Bereiche so- wohl im Zylindereinsatz 2, als auch im Pumpengehäuse 1 auszu-

bilden. Aus Kostengründen ist es allerdings vorteilhaft die erhabenen Dichtbereiche nur in einem Bauteil vorzusehen und die korrespondierende Fläche als plane Fläche auszubilden.

Auf eine hohe Güte der planen Dichtfläche kann dabei verzich- tet werden, da die hohen Flächenpressungen einen Ausgleich der Unebenheiten, durch das elastische Verformen des Materi- als im Bereich der Dichtflächen, ermöglicht.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der ers- te erhabene Dichtbereich 12 um den Ansaugkanal 8 und der zweite erhabene Dichtbereich 13 um den Hochdruckkanal 9 aus- gebildet. Hierdurch wird die Dichtkraft gezielt in die Nähe der abzudichtenden Bereiche eingebracht. Die Dichtfläche kann dadurch minimiert werden, was zu einer hohen Flächenpressung im Dichtbereich führt.

Zusätzlich zu dem ersten und zweiten erhabenen Dichtbereich 12,13 ist ein zusätzlicher dritter erhabener Dichtbereich 14 ausgebildet, der die beiden Dichtbereiche 12,13 vollständig umschließt. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder zweiten Dichtbereiches kein Kraftstoff über die Dichtflächen nach außen gelangen kann sondern durch den dritten umschließenden Dichtbereich die Dichtigkeit weiterhin gewährleistet bleibt. Durch den dritten erhabenen Dichtbereich 14, der den ersten und zweiten Dicht- bereich 12,13 vollständig umschließt, wird ein Hohlraum 15 gebildet, in dem die Flüssigkeit im Falle einer Undichtigkeit des ersten bzw. zweiten-Dichtbereiches 12, 13 abfließen kann.'' Damit sich innerhalb des Hohlraums 15 kein Flüssigkeitsdruck aufbauen kann, ist vorzugsweise ein Ablaufkanal 16 vorgese- hen. Über die Ablaufkanal 16 kann der Kraftstoff zurück zum Kraftstofftank fließen. Gleichzeitig kann der Hohlraum 15 zu Uberwachungszwecken genutzt werden. Hierzu kann ein entspre- chender Sensor innerhalb des Hohlraums angeordnet werden, der im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder zweiten Dichtbereiches 12,13 ein Signal an eine entsprechende Aus- werteeinheit ausgibt.

Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des in Fig. 1 ver- wendeten Zylindereinsatzes 2, mit einem ersten erhabenen Dichtbereiches 12 sowie einem zweiten erhabenen Dichtbereich 13. Der erste und zweite erhabene Dichtbereich 12 13 ist im Wesentlichen ringförmig um das Zentrum des Ansaugkanals 8 bzw. des Hochdruckkanals 9 ausgebildet. Die beiden erhabenen Dichtbereiche 12,13 werden von einem dritten erhabenen Dichtbereich 14 vollständig umschlossen. Bei einer evtl. Un- dichtigkeit einer der beiden Dichtflächen kann der Kraftstoff in den Hohlraum 15 und über den Ablaufkanal 16 zurück zum Kraftstofftank abfließen. Wie aus der Abbildung deutlich wird, sind die gezielt ausgearbeiteten erhabenen Dichtberei- che 12,13 und 14 klein im Verhältnis zur gesamten Stirnflä- che 5 des Zylindereinsatzes 2. Hierdurch ergibt sich eine ho- he Flächenpressung im Dichtbereich und somit eine sichere Ab- dichtung.

Bei sehr hohen Kraftstoffdrücken kann zusätzlich im Bereich des Hochdruckkanals 9 eine Elastomerdichtung vorgesehen wer- den. Die Elastomerdichtung wird vorzugsweise zusammen mit ei- nem Stützring 18 zentrisch in eine, nicht näher dargestellte, Ausnehmung um den Hochdruckkanal 9 angeordnet.

Um ein Verkanten des Zylindereinsatzes 2 beim Verspannen am Pumpengehäuse 1 zu verhindern sind, vorzugsweise an den äuße- ren Ecken der Stirnfläche 5, vier Stützflächen 18 vorgesehen.

Die Dichtkontur kann vorteiVlhaCt durch elektrochemische ; Ab- tragungsverfahren, durch ein Siebdruckverfahren, durch Ätzen, Erodieren oder Flächenprägung hergestellt werden. Die erhabe- nen Bereiche stehen vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm hervor. Dies gewährleistet, dass beim Verspannen des Zylindereinsatzes mit dem Pumpengehäuse nur die erhabenen Bereiche Kontakt haben und die übrige Fläche sich nicht berühren. Gleichzeitig bleibt der notwendige Materialabtrag gering, wodurch sich ei- ne geringe Bearbeitungszeit ergibt.

Durch die vorgeschlagene Erfindung ist somit eine sichere Ab- dichtung des Zylindereinsatzes gegenüber dem Pumpengehäuse gewährleistet. Durch die erhabenen Dichtbereiche und die hierdurch erzielbare hohen Flächenpressungen ergibt sich eine hohe Dichtkraft. Zusätzliche Dichtelemente wie z. B. O-Ringe sind nicht erforderlich. Hierdurch vereinfacht sich der Mon- tageaufwand erheblich. Zudem wird eine Fehlmontage weitgehend ausgeschlossen. Durch einen zusätzlichen dritten erhabenen Dichtbereich, der den ersten und zweiten Dichtbereich um- schließt, wird sichergestellt, dass auch im Falle einer Un- dichtigkeit der Kraftstoff nicht am Pumpengehäuse austreten kann.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ausfüh- rungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind unterschiedliche Ausbildungen der erhabenen Dichtbereiche möglich. So können beispielsweise die erhabenen Dichtbereiche unterschiedliche Höhen aufweisen, wodurch man im Hochdruckbereich beispiels- weise eine höhere Flächenpressung einbringen kann als im Nie- derdruckbereich.