DE102005046670A1 - Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine Download PDFInfo
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Abstract
Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse (10, 14, 22) auf, in dem wenigstens ein Pumpenelement (18) angeordnet ist, das einen durch eine Antriebswelle (12) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (20) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (28) eines Teils des Pumpengehäuses (22) verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (30) begrenzt. Der Pumpenkolben (20) stützt sich zumindest mittelbar über einen hohlzylinderförmigen Stößel (40) an der Antriebswelle (12) ab, wobei der Stößel (40) in einer Bohrung (42) eines Teils des Pumpengehäuses (14) in Richtung der Längsachse (21) des Pumpenkolbens (20) verschiebbar geführt ist. Der Stößel (40) weist in seinem Außenmantel eine in Richtung seiner Längsachse (41) verlaufende Nut (56) auf, in die zumindest annähernd radial zur Längsachse (41) des Stößels (40) eine zumindest mittelbar in einem Teil des Pumpengehäuses (14) in tangentialer Richtung zum Stößel (40) fixierte Kugel (58) zur Verdrehsicherung des Stößels (40) eingreift.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
- Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die
DE 199 07 311 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse und wenigstens ein im Pumpengehäuse angeordnetes Pumpenelement auf. Das Pumpenelement weist einen durch eine Antriebswelle der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Pumpengehäuseteils der Hochdruckpumpe dicht geführt und begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben stützt sich zumindest mittelbar über einen hohlzylinderförmigen Stößel an der Antriebswelle ab. Der Stößel ist in einer Bohrung eines Pumpengehäuseteils in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens verschiebbar geführt. Unter Umständen kann es zu einer Verdrehung des Stößels um seine Längsachse in der Bohrung kommen, wodurch ein erhöhter Verschleiss des Stößels und/oder des Pumpengehäuses sowie gegebenenfalls weiterer Teile der Hochdruckpumpe verursacht wird. Übliche Verdrehsicherungen für den Stößel sind aufwendig in der Herstellung und Montage. - Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Verdrehsicherung des Stößels mit einfachen Mitteln gewährleistet ist. Bei der Kugel handelt es sich um ein Standardteil, das als Zulieferteil kostengünstig erworben werden kann.
- In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist eine geringe Reibung bei der Verdrehsicherung des Stößels erreicht, da zumindest an einer Abstützung der Kugel am Stößel Rollreibung vorliegt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 wird eine sichere Anlage der Kugel in der Nut des Stößels erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird eine besonders geringe Reibung erreicht, da sowohl zwischen der Kugel und dem Stößel als auch zwischen der Kugel und der Aufnahme Rollreibung vorliegt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ist eine besonders einfache Montage der Aufnahme und der Kugel ermöglicht.
- Zeichnung
- Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt,2 einen in1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,3 die Hochdruckpumpe in einem Schnitt entlang Linie III-III in2 ,4 einen in3 mit IV bezeichneten Ausschnitt in nochmals vergrößerter Darstellung und5 den Ausschnitt II der Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In den
1 bis5 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse10 auf, in dem eine durch die Brennkraftmaschine rotierend angetriebene Antriebswelle12 angeordnet ist. Die Antriebswelle12 ist beispielsweise über zwei in Richtung der Drehachse13 der Antriebswelle12 voneinander beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Die Lagerstellen können in verschiedenen Teilen des Pumpengehäuses10 angeordnet sein, beispielsweise kann eine erste Lagerstelle in einem Grundkörper14 des Pumpengehäuses10 und eine zweite Lagerstelle in einem mit dem Grundkörper14 verbundenen Flanschteil15 angeordnet sein. - In einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle
12 wenigstens einen Nocken16 oder einen exzentrisch zu ihrer Drehachse13 ausgebildeten Abschnitt auf, wobei der Nocken16 auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein oder mehrere im Gehäuse10 angeordnete Pumpenelemente18 mit jeweils einem Pumpenkolben20 auf, der durch den Nocken16 der Antriebswelle12 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse13 der Antriebswelle12 angetrieben wird. Im Bereich jedes Pumpenelements18 ist ein mit dem Grundkörper14 verbundenes Pumpengehäuseteil22 vorgesehen, das als Zylinderkopf ausgebildet ist. Das Pumpengehäuseteil22 weist einen an einer Außenseite des Grundkörpers14 anliegenden Flansch24 und einen durch eine Öffnung im Grundkörper14 zur Antriebswelle12 hin durchragenden, zumindest annähernd zylinderförmigen Ansatz26 mit gegenüber dem Flansch24 kleinerem Durchmesser auf. Der Pumpenkolben20 ist in einer im Ansatz26 ausgebildeten Zylinderbohrung28 im Pumpengehäuseteil22 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle12 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung28 einen Pumpenarbeitsraum30 . Die Zylinderbohrung28 kann sich bis in den Flansch24 hinein erstrecken, in dem dann der Pumpenarbeitsraum30 angeordnet ist. Der Pumpenarbeitsraum30 weist über einen im Pumpengehäuse10 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal32 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals32 in den Pumpenarbeitsraum30 ist ein in den Pumpenarbeitsraum30 öffnendes Einlassventil34 angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum30 weist ausserdem über einen im Pumpengehäuse10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal36 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher110 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher110 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren120 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals36 in den Pumpenarbeitsraum30 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum30 öffnendes Auslassventil38 angeordnet. - Zwischen dem Pumpenkolben
20 und dem Nocken16 der Antriebswelle12 ist ein Stößel40 angeordnet, über den sich der Pumpenkolben20 zumindest mittelbar am Nocken16 der Antriebswelle12 abstützt. Der Stößel40 ist hohlzylinderförmig mit rundem Außenquerschnitt ausgebildet und ist in einer Bohrung42 des Grundkörpers14 des Pumpengehäuses10 in Richtung der Längsachse21 des Pumpenkolbens20 verschiebbar geführt. Die Längsachse41 des Stößels40 ist somit zumindest im wesentlichen identisch mit der Längsachse21 des Pumpenkolbens20 . Im Stößel40 ist in dessen der Antriebswelle12 zugewandtem Endbereich ein Stützelement44 eingesetzt, in dem eine Rolle46 drehbar gelagert ist, die auf dem Nocken16 der Antriebswelle12 abrollt. Die Drehachse47 der Rolle46 ist zumindest annähernd parallel zur Drehachse13 der Antriebswelle12 . Das Stützelement44 weist auf seiner der Antriebswelle12 zugewandten Seite eine Vertiefung48 auf, in der die Rolle46 gelagert ist. - Am Stößel
40 oder am Pumpenkolben20 greift eine vorgespannte Rückstellfeder52 an, die sich am Pumpengehäuseteil22 abstützt. Durch die Rückstellfeder52 werden der Pumpenkolben20 und der Stößel40 zum Nocken16 der Antriebswelle12 hin beaufschlagt, so dass die Anlage der Rolle44 am Nocken16 auch beim zur Antriebswelle12 hin gerichteten Saughub des Pumpenkolbens20 und auch bei hoher Drehzahl der Antriebswelle12 sichergestellt ist. Der Pumpenkolben20 kann mit dem Stößel40 gekoppelt sein, zumindest in Richtung von dessen Längsachse21 . Alternativ kann der Pumpenkolben20 auch nicht mit dem Stößel40 verbunden sein, wobei dann durch die Rückstellfeder52 die Anlage des Pumpenkolbens20 am Stößel40 sichergestellt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Rückstellfeder52 beispielsweise über einen Federteller53 an einem im Durchmesser vergrößerten Kolbenfuß des Pumpenkolbens20 angreift, der dadurch in Anlage an einem am Stößel40 von dessen Mantel nach innen ragenden Flansch gehalten wird, der wiederum in Anlage am Stützelement44 gehalten wird, so dass der gesamte Verbund aus Pumpenkolben20 , Stößel40 und Stützelement44 mit Rolle46 zum Nocken16 der Antriebswelle12 hin beaufschlagt ist. - Im Außenmantel des Stößels
40 ist wenigstens eine in Richtung von dessen Längsachse41 verlaufende Nut56 angeordnet, die vorzugsweise im Querschnitt zumindest annähernd kreisabschnittförmig geformt ist. In die Nut56 greift zumindest annähernd radial zur Längsachse41 des Stößels40 eine Kugel58 mit einem Teil ihres Umfangs ein, die im Pumpengehäuse10 in tangentialer Richtung zum Stößel40 fixiert ist. In den2 bis4 ist die Hochdruckpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kugel58 in einer Aufnahme60 in Richtung der Längsachse41 des Stößels40 beweglich geführt ist. Die Aufnahme60 weist dabei wie in2 und4 dargestellt eine rinnenförmige Vertiefung62 auf, die im Querschnitt senkrecht zur Längsachse41 des Stößels40 zumindest im wesentlichen prismatisch ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende schräge Wände aufweist, an denen die Kugel58 jeweils anliegt. Die Kugel58 taucht mit einem Teil ihres Umfangs in die Vertiefung62 ein und ist dadurch in tangentialer Richtung des Stößels40 fixiert, so dass der Stößel40 durch die Kugel58 gegen Verdrehen um seine Längsachse41 gesichert ist. Bei der Hubbewegung des Stößels40 zusammen mit dem Pumpenkolben20 rollt die Kugel58 sowohl in der Nut56 des Stößels40 als auch in der Vertiefung62 der Aufnahme60 ab, so dass nur eine geringe Rollreibung auftritt. - Die Aufnahme
60 ist wie in den2 und3 dargestellt beispielsweise in einer zumindest annähernd radial bezüglich der Längsachse41 des Stößels40 angeordneten Bohrung64 im Grundkörper14 des Pumpengehäuses10 eingesetzt. Die Aufnahme60 ist dabei zylinderförmig ausgebildet, wobei auf deren dem Stößel40 zugewandten Innenseite die Vertiefung62 ausgebildet ist. Die Bohrung64 ist zur Außenseite des Grundkörpers14 des Pumpengehäuses10 hin mittels eines Stopfens66 verschlossen. Zwischen dem Stopfen66 und der Aufnahme60 ist vorzugsweise eine vorgespannte Feder68 , beispielsweise eine Schraubendruckfeder, eingespannt, durch die die in der Bohrung64 verschiebbare Aufnahme60 und damit die Kugel58 zum Stößel40 hin gepresst wird. In einer Ringnut des Stopfens66 kann ein elastischer Dichtring70 , beispielsweise ein O-Ring, angeordnet sein, um das Innere des Pumpengehäuses10 nach außen abzudichten. Es kann vorgesehen sein, dass der Stopfen66 in die Bohrung64 eingeschraubt oder eingepresst ist. Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Flanschteil15 in mit dem Grundkörper14 zusammengebautem Zustand die Bohrung64 zumindest teilweise überdeckt und somit den Stopfen66 in der Bohrung64 sichert. Die Aufnahme60 mit der Kugel58 , der Stopfen66 und die Feder68 werden vor dem Zusammenbau des Pumpengehäuses10 in die Bohrung64 von der Außenseite des Grundkörpers14 her eingesetzt. Bei der Montage der Aufnahme60 muss sichergestellt sein, dass deren Vertiefung62 exakt parallel zur Nut56 des Stößels40 ausgerichtet ist, um die Hubbewegung des Stößels40 bei geringstmöglicher Reibung zu ermöglichen. - Die Tiefe der Nut
56 im Stößel40 und damit die Eintauchtiefe der Kugel58 in die Nut56 sowie die Vorspannung der Feder68 bestimmen die Größe des Drehmoments gegen das der Stößel40 gegen Verdrehung gesichert werden kann. Je größer die Tiefe der Nut56 und damit die Eintauchtiefe der Kugel58 in diese ist und je größer die Vorspannung der Feder68 ist, desto größer ist das Drehmoment, gegen das der Stößel40 gegen Verdrehung gesichert werden kann. - In
5 ist die Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau der Hochdruckpumpe gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist, jedoch die Aufnahme160 für die Kugel58 modifiziert ist. Die Aufnahme160 weist auf ihrer dem Stößel40 zugewandten Seite eine kugelkalottenförmige Vertiefung162 auf, in der die Kugel58 drehbar gelagert ist. Die Aufnahme160 ist in eine Sackbohrung eines die Bohrung64 im Grundkörper14 des Pumpengehäuses10 verschließenden Stopfens166 verschiebbar eingesetzt. Zwischen dem Stopfen166 und der Aufnahme160 ist die vorgespannte Feder68 angeordnet. Vorteilhaft bei der Ausführung der Hochdruckpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, dass die Aufnahme160 einfacher ausgebildet ist als beim ersten Ausführungsbeispiel und dass die Aufnahme160 in beliebigen Drehstellungen in das Pumpengehäuse10 eingesetzt werden kann. Allerdings ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nur zwischen der Kugel58 und dem Stößel40 Rollreibung vorhanden, während zwischen der Kugel58 und der Aufnahme160 Gleitreibung vorliegt. - Beim Saughub des Pumpenkolbens
20 , bei dem sich dieser radial nach innen bewegt, wird der Pumpenarbeitsraum30 durch den Kraftstoffzulaufkanal32 bei geöffnetem Einlassventil34 mit Kraftstoff befüllt, wobei das Auslassventil38 geschlossen ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens20 , bei dem sich dieser radial nach aussen bewegt, wird durch den Pumpenkolben20 Kraftstoff unter Hochdruck durch den Kraftstoffablaufkanal36 bei geöffnetem Auslassventil38 zum Hochdruckspeicher110 gefördert, wobei das Einlassventil34 geschlossen ist.
Claims (10)
- Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (
10 ,14 ,22 ), mit wenigstens einem Pumpenelement (18 ), das einen durch eine Antriebswelle (12 ) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (20 ) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (28 ) eines Teils des Pumpengehäuses (22 ) verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum (30 ) begrenzt, wobei sich der Pumpenkolben (20 ) zumindest mittelbar über einen hohlzylinderförmigen Stößel (40 ) an der Antriebswelle (12 ) abstützt, wobei der Stößel (40 ) in einer Bohrung (42 ) eines Teils des Pumpengehäuses (14 ) in Richtung der Längsachse (21 ) des Pumpenkolbens (20 ) verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (40 ) in seinem Außenmantel eine in Richtung seiner Längsachse (41 ) verlaufende Nut (56 ) aufweist, in die zumindest annähernd radial zur Längsachse (41 ) des Stößels (40 ) eine zumindest mittelbar in einem Teil des Pumpengehäuses (14 ) in tangentialer Richtung zum Stößel (40 ) fixierte Kugel (58 ) zur Verdrehsicherung des Stößels (40 ) eingreift. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen der Kugel (
58 ) und dem Stößel (40 ) Rollreibung vorliegt. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (
58 ) zumindest mittelbar durch eine vorgespannte Feder (68 ) in die Nut (56 ) des Stößels (40 ) gepresst wird. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (
58 ) in einer im Pumpengehäuseteil (14 ) angeordneten Aufnahme (60 ) in Richtung der Längsachse (41 ) des Stößels (40 ) beweglich geführt ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (
62 ) für die Kugel (58 ) in der Aufnahme (60 ) im Querschnitt senkrecht zur Längsachse (41 ) des Stößels (40 ) zumindest annähernd prismatisch ausgebildet ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (
58 ) in einer im Pumpengehäuseteil (14 ) angeordneten Aufnahme (160 ) drehbar gelagert ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (
160 ) eine zumindest annähernd kugelkalottenförmige Vertiefung (162 ) aufweist, in der die Kugel (58 ) gelagert ist. - Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (
60 ;160 ) in einer Bohrung (64 ) im Pumpengehäuseteil (14 ) eingesetzt ist, vorzugsweise von einer der Bohrung (42 ), in der der Stößel (40 ) geführt ist, abgewandten Außenseite des Pumpengehäuseteils (14 ) her. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 3 und wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (
60 ;160 ) in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Längsachse (41 ) des Stößels (40 ) beweglich ist und dass die Feder (68 ) auf der dem Stößel (40 ) abgewandten Außenseite der Aufnahme (60 ;160 ) angreift. - Hochdruckpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stößel (
40 ) zumindest mittelbar eine Rolle (46 ) drehbar gelagert ist, über die sich der Stößel (40 ) an der Antriebswelle (12 ) abstützt.
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