DE10151057A1

DE10151057A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit eingesetzter Ventilplatte

Info

Publication number: DE10151057A1
Application number: DE2001151057
Authority: DE
Inventors: Josef Nierling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: DE10151057B4

Abstract

Es wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe vorgeschlagen, bei der das Druckventil und das Saugventil, welche in einer Niederdruckleitung (31) und einer Hochdruckleitung (33) angeordnet sind, in einer Ventilplatte (23) zusammengefasst sind. Diese Ventilplatte (23) wird in eine Ausnehmung (25) im Gehäuse (3) der Kraftstoffhochdruckpumpe eingesetzt und durch eine Verchlussschraube (27) festgespannt. Durch diese Anordnung verringert sich die Zahl der benötigten Bauteile und Dichtelemente deutlich gegenüber Konstruktionen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Damit einher gehen Kostenvorteile bei der Herstellung und Montage sowie eine sehr günstige, weil gleichmäßige mechanische Beanspruchung sowohl der Ventilplatte als auch des Gehäuses (2) (Fig.1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse oszillierenden Kolben und mit einer Ventilplatte, in der ein Saugventil und ein Druckventil angeordnet sind, wobei der Kolben durch die Ventilplatte Kraftstoff aus einer Niederdruckleitung in einen Förderraum ansaugt und anschließend in eine Hochdruckleitung fördert.

Bei dieser aus der US-PS 5,571,243 bekannten Kraftstoffhochdruckpumpe ist die Ventilplatte in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzt. Der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine weist eine Niederdruckleitung und eine Hochdruckleitung auf, die wiederum mit einer Niederdruckleitung des Pumpengehäuses und einer Hochdruckleitung des Pumpengehäuses hydraulisch in Verbindung stehen.

Durch diesen komplizierten Aufbau und die Vielzahl von Dichtstellen ist es schwierig, die Dichtheit aller Dichtstellen über die gesamte Lebensdauer der Kraftstoffhochdruckpumpe zu gewährleisten. Außerdem entstehen durch die große Zahl von Bauteilen und Dichtstellen hohe Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich Funktionssicherheit und Herstellungskosten weite r verbesserte Kraftstoffhochdruckpumpe für Brennkraftmaschinen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse oszillierenden Kolben und mit einer Ventilplatte, in der ein Saugventil und ein Druckventil angeordnet sind, wobei der Kolben durch die Ventilplatte Kraftstoff aus einer Niederdruckleitung in einen Förderraum ansaugt und anschließend in eine Hochdruckleitung fördert, dadurch gelöst, dass die Ventilplatte in eine Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffhochdruckpumpe kann auf einen Zylinderkopf vollständig verzichtet werden, was die Zahl der Dichtstellen und der Bauteile deutlich reduziert. Je geringer die Zahl der Dichtstellen ist, desto kleiner ist auch die Gefahr von Undichtigkeiten während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe. Aus diesem Grund ist die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen . Kraftstoffhochdruckpumpe gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffhochdruckpumpe deutlich verbessert. Außerdem ergeben sich durch den Wegfall des Zylinderkopfs und anderer Bauteile, wie z. B. mehrerer Dichtungen, erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilplatte eine zylindrische, insbesondere eine gestufte zylindrische Außenkontur hat und dass die Ventilplatte mit dieser Außenkontur in eine zylindrisch ausgebildete Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt wird, so dass sowohl Ausnehmung als auch Ventilplatte einfach herzustellen sind und die gewünschte Passung zwischen Ventilplatte und Ausnehmung fertigungstechnisch sicher beherrscht werden kann. Außerdem führt die beanspruchte Formgebung der Ventilplatte und der Ausnehmung dazu, dass ein sehr gleichmäßiger Spannungsverlauf im Gehäuse und in der Ventilplatte herrscht, was sich vorteilhaft auf die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe auswirkt.

Dieser Effekt wird weiter verstärkt, wenn die Ventilplatte eine Längsachse hat und die Längsachse der Ventilplatte koaxial zu einer Längsachse des Kolbens verläuft.

In Ergänzung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass die Ventilplatte einen Niederdruckkanal und einen Hochdruckkanal aufweist und dass der Niederdruckkanal und/oder der Hochdruckkanal an der Außenkontur der Ventilplatte beginnen, so dass durch das Einsetzen der Ventilplatte in das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe die hydraulische Verbindung zwischen dem Niederdruckkanal des Gehäuses und dem Niederdruckkanal der Ventilplatte sowie dem Hochdruckkanal des Gehäuses und dem Hochdruckkanal der Ventilplatte hergestellt wird. Dadurch wird die Montage vereinfacht und die Möglichkeit von Fehlmontagen reduziert.

Dieser Effekt kann weiter gefördert werden dadurch, dass in die Ventilplatte eine erste Umfangsnut und/oder eine zweite Umfangsnut eingearbeitet sind und dass die erste Umfangsnut hydraulisch mit der Niederdruckleitung in Verbindung steht, und dass die zweite Umfangsnut hydraulisch mit der Hochdruckleitung in Verbindung steht. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung rotationssymmetrisch ist und die Ventilplatte eine der Ausnehmung entsprechende Außenkontur aufweist, da mit dem Einsetzen der Ventilplatte die Ausnehmung zwangsläufig eine richtige Verschaltung von Niederdruckleitung und Hochdruckleitung erfolgt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die erste Umfangsnut und die zweite Umfangsnut im Gehäuse vorzusehen, um die genannten Vorteile zu realisieren.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ventilplatte durch eine koaxial zur Längsachse des Kolbens angeordnete Schraubverbindung im Gehäuse befestigt wird, insbesondere, wenn die Schraubverbindung aus einem in das Gehäuse geschnittenen Innengewinde und einem mit dem Innengewinde zusammenwirkenden Verschlussschraube besteht, da durch diese Art der Befestigung ebenfalls eine sehr gleichmäßige mechanische Beanspruchung des Gehäuses und der Ventilplatte erzielt wird.

Um eine ausreichende Abdichtung zwischen Ventilplatte und Gehäuse sicherzustellen, kann es vorteilhaft sein, die Ventilplatte gegen das Gehäuse mit einem oder mehreren O- Ringen abzudichten.

Das Saugventil und/oder das Druckventil der Ventilplatte können als Kugelventil, Kegelventil, Membranventil oder jede andere Ventilbauart ausgeführt sein, da die erfindungsgemäßen Vorteile unabhängig von der Bauart der Ventile realisierbar sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ventilplatte und des Gehäuses können vorteilhafterweise an Radialkolbenpumpen, Verteilerpumpen oder Reihenpumpen erzielt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe im Längsschnitt,
Fig. 2-5 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Ventilplatten und
Fig. 6 ein Ventilbolzen für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein als Radialkolbenpumpe ausgebildetes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem eine Exzenterwelle 5 drehbar gelagert ist. Die Exzenterwelle 5 weist einen exzentrischen Abschnitt 7 auf.
In das Gehäuse 3 ist eine Zylinderbuchse 9 eingesetzt mit einer zylindrischen Bohrung 11, in der ein Kolben 13 axial verschiebbar geführt ist.
Über einen Polygonring 15 wird die Bewegung des exzentrischen Abschnitts 7 der Exzenterwelle 5 in eine oszillierende Bewegung des Kolbens 13 umgewandelt, wenn die Exzenterwelle 5 angetrieben wird. Eine Feder 17, welche zwischen Zylinderbuchse 9 und einem Fuß 19 des Kolbens 13 eingespannt ist, sorgt dafür, dass der Fuß 19 nicht vom Polygonring 15 abheben kann.
Der Kolben 13 begrenzt mit seiner dem Fuß 19 abgewandten Stirnseite einen Förderraum 21. Auf die Zylinderbuchse 9 ist eine Ventilplatte 23 aufgesetzt, welche von einer gestuften zylindrischen Ausnehmung 25 im Gehäuse 3 aufgenommen wird. Die Ventilplatte 23 hat eine der Ausnehmung 25 entsprechende Außenkontur 26. Ausnehmung 25 und Außenkontur 26 bilden eine Passung, insbesondere eine Presspassung, um eine optimale Abdichtung zu gewährleisten.
Die Ventilplatte 23 und die Zylinderbuchse 9 werden von einer Verschlussschraube 27, welche in ein Innengewinde 29 des Gehäuses 3 eingedreht wird, in das Gehäuse 3 gepresst und somit zusammengespannt. Im Gehäuse 3 ist eine erste Niederdruckleitung 31 und eine erste Hochdruckleitung 33 vorgesehen.
Die Niederdruckleitung 31 setzt sich in der Ventilplatte 23 fort und mündet in den Förderraum 21. Nicht dargestellt in Figur bist ein Saugventil, welches in der Ventilplatte 23 so angeordnet ist, dass der Kolben 13 Kraftstoff über die Niederdruckleitung 31 ansaugen kann, wenn er sich in Fig. 1 nach unten bewegt und andererseits das Rückströmen von Kraftstoff aus dem Förderraum 21 in die Niederdruckleitung 31 unterbunden wird.
Die Hochdruckleitung 33 setzt sich ebenfalls in der Ventilplatte 23 fort und mündet auch im Förderraum 21. In der Ventilplatte 23 ist ein Druckventil (nicht dargestellt) vorgesehen, welches das Rückströmen von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 33 in den Förderraum 21 unterbindet.
In den Fig. 2-5 werden verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Ventilplatten 23 teilweise im Querschnitt, teilweise in einer Ansicht von unten und im Querschnitt dargestellt und detailliert erläutert. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen verwendet und es gilt das bezüglich Fig. 1 Gesagte entsprechend.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilplatte 23 im Querschnitt, in einer Seitenansicht und in einer Ansicht von unten. In der Querschnittsdarstellung sind die Niederdruckleitung 31 und die Hochdruckleitung 33 deutlich zu erkennen. In dieser Darstellung ist, ebenso wie in der Seitenansicht von Fig. 2, deutlich zu erkennen, dass die Niederdruckleitung 31 in eine erste Umfangsnut 35 mündet. Mit ihrem anderen Ende mündet die Niederdruckleitung 31 in der Mitte der Ventilplatte 23 in den nicht dargestellten Förderraum 21.
Die Hochdruckleitung 33 mündet in einen zylindrischen Abschnitt 37 der Ventilplatte 23. In Fig. 2 sind weder das Saugventil noch das Druckventil dargestellt. Das nicht dargestellte Druckventil wird in einer Aussparung 39, welche mit der Hochdruckleitung 33 hydraulisch in Verbindung steht und zum Förderraum (in Fig. 2 nicht dargestellt) offen ist, montiert. Oberhalb der ersten Umfangsnut 35 ist eine weitere Umfangsnut 41 vorgesehen, in welche ein O-Ring (nicht dargestellt) eingelegt werden kann und welcher dei Ventilplatte 23 gegen das in Fig. 2 nicht dargestellte Gehäuse und die Umgebung abdichtet. In der Ansicht von unten ist deutlich zu erkennen, dass die Ventilplatte eine gestufte zylindrische Außenkontur 26 aufweist und dass die Niederdruckleitung 31 in der Mitte der Ventilplatte 23 in den Förderraum 21 (nicht dargestellt) mündet.
In dieser Ansicht ist außerdem eine Tasche 43 erkennbar, welche eine hydraulische Verbindung zwischen dem Förderraum 21 (siehe Fig. 1) und der Aussparung 39 sowie der Hochdruckleitung 33 herstellt.
Fig. 3 zeigt ein gegenüber Fig. 2 nur geringfügig modifiziertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilplatte 23. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel mündet die Niederdruckleitung 31 in der Mitte der Ventilplatte 23 in den nicht dargestellten Förderraum 21. Die Aussparung 39 ist so gestaltet, dass sie besonders zur Aufnahme eines Platten- oder Membran-Druckventils geeignet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 mündet die Niederdruckleitung 31, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch, in einer ersten Umfangsnut 35. Die Hochdruckleitung 33 mündet in einer zweiten Umfangsnut 45. Oberhalb der zweiten Umfangsnut 45, zwischen zweiter Umfangsnut 45 und erster Umfangsnut 35 sowie unterhalb der ersten Umfangsnut 35 sind weitere Nuten 41 eingestochen, in die Dichtringe (nicht dargestellt) eingesetzt werden können.
Zwischen Niederdruckleitung 31 und dem nicht dargestellten Förderraum 21 ist ein als Plattenventil ausgebildetes Saugventil 47 angeordnet. In der Hochdruckleitung 33 ist ein als Kugelventil ausgebildetes Druckventil 49 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist an der Unterseite der Ventilplatte 23, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, eine Tasche 43 vorgesehen, welche eine hydraulische Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Förderraum 21 und der Hochdruckleitung 33 herstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel mündet der parallel zu einer Längsachse 51 der Ventilplatte 23 verlaufende Teil der Hochdruckleitung 33 in eine Vertiefung 53, welche ein Innengewinde aufweist. Über die Vertiefung 53 kann ein nicht dargestelltes Druckventil in die Hochdruckleitung 33eingeführt werden. Verschlossen wird die Vertiefung 53 über einen in Fig. 6 dargestellten Ventilbolzen 55, welcher in das Innengewinde der Vertiefung 53 eingeschraubt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Druckventil (nicht dargestellt) ausgewechselt oder repariert werden kann, ohne die Ventilplatte 23 aus dem Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Anordnung von Druckventil und Saugventil in einer Ventilplatte 23, die wiederum in das Gehäuse eingesetzt wird, kann bei Radialkolbenpumpen, Reihenpumpen oder Verteilerpumpen mit Gewinn angewandt werden.

Claims

1. Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, einem Gehäuse (3), mit mindestens einem in dem Gehäuse (3) oszillierenden Kolben (13) und mit einer Ventilplatte (23), in der ein Saugventil (47) und ein Druckventil (49) angeordnet sind, wobei der Kolben (13) durch die Ventilplatte (23) Kraftstoff aus einer Niederdruck-Leitung (31) in einen Förderraum (21) ansaugt und anschließend in eine Hochdruck-Leitung (33) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) in eine Ausnehmung (25) des Gehäuses (3) eingesetzt wird.

2. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) eine zylindrische, insbesondere eine gestufte zylindrische Außenkontur (26) hat, und dass Ausnehmung (25) des Gehäuses zur Aufnahme der Außenkontur (26) geeignet ist.

3. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) eine Längsachse (51) hat, und dass die Längsachse (51) koaxial zu einer Längsachse des Kolbens (13) verläuft.

4. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) eine Niederdruck-Leitung (31) und einen Hochdruck- Leitung (33) aufweist, und dass die Niederdruck-Leitung (31) und/oder die Hochdruck-Leitung (33) an der Außenkontur (26) der Ventilplatte (23) beginnen, bzw. enden.

5. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ventilplatte (23) eine erste Umfangsnut (35) und/oder eine zweite Umfangsnut (45) eingearbeitet sind, dass die erste Umfangsnut (35) hydraulisch mit der Niederdruck-Leitung (31) in Verbindung steht, und dass die zweite Umfangsnut (45) hydraulisch mit der Hochdruck-Leitung (33) in Verbindung steht.

6. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Leitung (31) in die erste Umfangsnut (35) mündet, und/oder dass die Hochdruck- Leitung (33) in die zweite Umfangsnut (45) mündet.

7. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) durch eine koaxial zur Längsachse (51) des Kolbens (13) angeordnete Schraubverbindung im Gehäuse (3) befestigt wird.

8. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung aus einem in das Gehäuse (3) geschnittenen Innengewinde (29) und eine mit dem Innengewinde (29) zusammenwirkende Verschlussschraube (27) besteht.

9. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (23) durch mindestens einen O-Ring gegen das Gehäuse (3) abgedichtet wird.

10. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (47) und/oder das Druckventil (49) als Kugelventil ausgeführt sind.

11. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (47) und/oder das Druckventil (49) als Kegelventil ausgeführt ist.

12. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (47) und/oder das Druckventil (49) als Membranventil ausgeführt ist.

13. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpe als Radialkolbenpumpe, Verteilerpumpe oder Reihenpumpe ausgeführt ist.