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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, insbesondere Hochdruck-Kraftstoffpumpe für Einspritzsysteme
von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Fluidpumpe ist beispielsweise aus der
DE 100 39 210 A1 bekannt
und umfasst einen Pumpkolben, der zur Hin- und Herbewegung in Richtung einer Pumpkolbenachse
in einem Pumpzylinder geführt
ist, und einen hülsenförmigen Stützkörper, der
an einer Außenumfangsfläche des
Pumpzylinders in Richtung der Pumpkolbenachse geführt ist und
in Mitnahmeverbindung mit dem Pumpkolben steht. Die Anordnung des
hülsenförmigen Stützkörpers besitzt
den Vorteil, dass damit im Betrieb der Pumpe quer zur Pumpkolbenachse
auftretende Querkräfte
direkt in einen mehr oder weniger starren und steifen Pumpzylinder
eingeleitet werden können. Auf
den Pumpkolben wirken sodann nurmehr Kräfte in Richtung der Pumpkolbenachse,
welche den Kolben zur Hin- und Herbewegung antreiben. Bei der bekannten
Pumpe werden die an sich unerwünschten Querkräfte von
einem Exzentertrieb erzeugt, bei welchem ein Exzenterring eine Taumelbewegung
ausführt
und einen mit dem Pumpkolben verbundenen Gleitschuh nicht nur für die gewünschte Hubbewegung
des Pumpkolbens in Richtung der Pumpkolbenachse belastet, sondern
auch Querkräfte
in den Gleitschuh einleitet.
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Die
bekannte Pumpe besitzt eine Reihe von Nachteilen. An erster Stelle
ist hierbei die in relativ aufwendiger Weise realisierte Verbindung
des Gleitschuhs einerseits mit dem Pumpkolben und andererseits mit
dem hülsenförmigen Stützkörper zu nennen. Die
Verbindung wird durch ein erstes und ein zweites Teil bewerkstelligt,
wobei das erste Teil fest mit einem Ende des Pumpkolbens verbunden
ist (z. B. mittels einer Presspassung) und in Formschlussverbindung mit
dem zweiten Teil steht, welches wiederum in Formschlussverbindung
mit einer Schulter des hülsenförmigen Stützkörpers steht.
Je nach konkreter Ausführung
ist hierbei auch noch eine spezielle Formgestaltung des Pumpkolbenendes
und/oder des hülsenförmigen Stützkörpers erforderlich.
Im Hinblick auf die beengten Bauraumverhältnisse als auch den Wunsch
nach möglichst
wenig bewegter Masse sollten die beiden Verbindungsteile relativ
klein dimensioniert sein. Dies beeinträchtigt jedoch in nachteiliger Weise
die Zuverlässigkeit
bzw. Dauerfestigkeit der Verbindung.
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Aus
der
DE 10 2004
019 626 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt, umfassend
mehrere Pumpkolben, die jeweils zur Hin- und Herbewegung in Richtung
einer Pumpkolbenachse in einem Pumpzylinder geführt sind. Jeder der Pumpkolben hat
eine Scheibe oder einen Ansatz, der an einem Ende davon einstückig ausgebildet
ist und mit einer ebenen Endfläche
an einer korrespondierenden ebenen Fläche eines Nockenrings anliegt.
Zwischen jedem der Ansätze
und einem dem betreffenden Pumpkolben zugeordneten Zylinderkopf
ist eine Schraubenfeder angeordnet, um die aneinander anliegenden
ebenen Flächen
auf Druck vorzuspannen.
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Aus
der
DE 10 2004
013 245 A1 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, umfassend
mehrere Pumpkolben, die jeweils zur Hin- und Herbewegung in Richtung
einer Pumpkolbenachse in einem Pumpzylinder geführt sind. Eine Besonderheit
besteht darin, dass die Kolben jeweils formschlüssig mit einem Polygonring
einer Exzenter-Antriebswelle gekoppelt sind, so dass Kolbenfedern zur
Belastung der Kolben gegen den Polygonring entbehrlich sind. In
einer Ausführungsform
ist der Kolben nicht direkt formschlüssig mit dem Polygonring gekoppelt,
sondern unter Zwischenfügung
eines Stössels,
der einerseits formschlüssig
mit dem Polygonring gekoppelt ist und andererseits formschlüssig mittels
eines Federrings mit dem Kolben gekoppelt ist.
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Aus
der
DE 102 00 792
A1 ist eine Kraftstoffpumpe bekannt, die ebenfalls die
Merkmale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfüllt. Wie
bei der eingangs erwähnten
Fluidpumpe gemäß der
DE 100 39 210 A1 ist
auch bei dieser bekannten Pumpe eine relativ aufwändige Verbindung
zwischen dem Pumpkolben, einem Gleitschuh und einem hülsenförmigen Stützkörper vorgesehen.
Darüber
hinaus benötigt diese
bekannte Konstruktion vergleichsweise viel Bauraum.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Fluidpumpe
der eingangs genannten Art die Mitnahmeverbindung zwischen dem Pumpzylinder
und dem hülsenförmigen Stützkörper einfach und
zuverlässig
auszubilden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die
erfindungsgemäße Fluidpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkolben einen einstückig mit
dem Pumpkolben ausgebildeten, verbreiterten Pumpkolbenfuß aufweist
und die Mitnahmeverbindung durch einen Sicherungsring realisiert ist,
der teilweise in einer Außenumfangsnut
des Pumpkolbenfußes
und teilweise in einer Innenumfangsnut des hülsenförmigen Stützkörpers angeordnet ist, wobei
der Pumpkolbenfuß einen verbreiterten ersten
Fußabschnitt
aufweist, an welchem die Außenumfangsnut
für den
Sicherungsring angeordnet ist, und einen sich daran anschließenden, über ein Ende
des hülsenförmigen Stützkörpers überstehenden,
noch weiter verbreiterten zweiten Fußabschnitt aufweist, an welchem
das Ende des hülsenförmigen Stützkörpers aufliegt.
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Für die Erfindung
wesentlich ist zunächst, dass
der Pumpkolben einen einstückig
mit dem Pumpkolben ausgebildeten, verbreiterten Pumpkolbenfuß aufweist,
der somit überhaupt
nicht mehr einer durch separate Teile realisierten Verbindung mit dem
eigentlichen Pumpkolben bzw. Pumpkolbenkorpus (der im Pumpzylinder
hin- und hergeht) bedarf und vorteilhaft sogar den Gleitschuh der
bekannten Konstruktion ersetzen kann.
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Für die Erfindung
wesentlich ist des Weiteren, dass diese einstückige Gestaltung eines verbreiterten
Pumpkolbenfußes
gleichzeitig für
eine besonders einfache Verbindung zum hülsenförmigen Stützkörper hin genutzt wird, die
mittels eines Sicherungsrings realisiert ist.
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Bemerkenswert
ist, dass im Vergleich zur bekannten Pumpenkonstruktion mit der
Erfindung nicht nur eine Mehrzahl von aufwendig zu fertigenden und montierenden
Bauteilen eingespart wird, sondern darüber hinaus in der Praxis auch
die Zuverlässigkeit und
Langlebigkeit der Konstruktion verbessert werden kann.
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Für die Erfindung
wesentlich ist schließlich die
oben erwähnte
besondere Formgestaltung des Pumpkolbenfußes mit dem verbreiterten ersten
Fußabschnitt
und dem sich daran anschließenden,
noch weiter verbreiterten zweiten Fußabschnitt, wobei diese beiden
Fußabschnitte
in oben beschriebener Weise ge nutzt werden und damit eine Bauraum
sparende und dennoch stabile Mitnahmeverbindung ermöglichen.
Damit kann außerdem
z. B. erreicht werden, dass eine von einem Pumpentrieb (z. B. Exzentertrieb)
auf den Pumpkolbenfuß in
Richtung der Pumpkolbenachse eingeleitete Kraft in einer Richtung
(die normalerweise dem so genannten Pumphub entspricht) größtenteils
oder sogar im Wesentlichen vollständig nicht über den Sicherungsring, sondern
die Auflage des Stützkörpers am
zweiten Fußabschnitt auf
den Stützkörper übertragen
wird. Für
die Mitnahmeverbindung in entgegengesetzter Richtung (Saughub) genügt auch
eine relativ klein dimensionierte Sicherungsringverbindung, da die
bei diesem Hub auftretenden Kräfte
zumeist relativ klein sind.
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Im
Rahmen der Erfindung besteht vorteilhaft eine große Freiheit
hinsichtlich der Formgestaltung sowohl des hülsenförmigen Stützkörpers als auch des einstückig ausgebildeten
Pumpkolbenfußes.
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Insbesondere
ist die erfindungsgemäße Konstruktion
kompatibel mit sehr einfach gestalteten Stützkörpern, da am Stützkörper lediglich
eine Innenumfangsnut vorzusehen ist, die übrige Formgestaltung jedoch
sehr variabel ist.
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Hinsichtlich
der Formgestaltung des Pumpkolbenfußes ist bedeutsam, dass diese
Form optimal den im Betrieb zu erwartenden mechanischen Belastungen
angepasst werden kann. In einer Ausführungsform ist vorgesehen,
dass der Pumpkolben samt seinem Pumpkolbenfuß als rotationssymmetrisches
Frästeil
hergestellt wird. Damit kann ein den jeweiligen mechanischen Belastungen
optimal angepasster bzw. gewichtsoptimierter Pumpkolbenfuß mitsamt
seiner Außenumfangsnut
kostengünstig ausgebildet
werden. Gegebenenfalls kann sodann noch eine Nachbearbeitung des
Pumpkolbenfußes insbesondere
in denjenigen Bereichen erfolgen, die später mit einer Exzentertriebkomponente
der Pumpe in Kontakt treten, was jedoch auch keinen nennenswerten
Mehraufwand darstellt.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einer so genannten
Radialkolbenpumpe, insbesondere einer Radialkolbenpumpe mit mehreren
Pumpkolben, die z. B. in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein
können.
In einer Ausführungsform
ist beispielsweise vorgesehen, dass die Pumpe eine Exzenterwelle
zum Antreiben mehrerer in einem Pumpengehäuse aufgenommener Fördereinheiten
umfasst, die jeweils einen zur Hin- und Herbewegung in Richtung
einer jeweiligen Pumpkolbenachse in einem jeweils zugeordneten Pumpzylinder geführten Pumpkolben
aufweisen.
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In
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der hülsenförmige Stützkörper im
Wesentlichen spielfrei an der Außenumfangsfläche des
Pumpzylinders geführt
ist. Dies lässt
sich z. B. in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, dass ein
zylindrischer Innenumfangs flächenabschnitt
des hülsenförmigen Stützkörpers auf
einem korrespondierenden zylindrischen Außenumfangsflächenabschnitt
des Pumpzylinders gleitet. Hierfür
können
z. B. die betreffenden Abschnitte des Stützkörpers sowie des Pumpzylinders
jeweils eine hohlzylindrische Form besitzen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Außenumfangsnut
des Pumpkolbenfußes
und die Innenumfangsnut des hülsenförmigen Stützkörpers im
Wesentlichen unmittelbar aneinander angrenzen. Damit ergibt sich vorteilhaft
eine sehr direkte Einleitung von auf den Pumpkolbenfuß wirkenden
Querkräften
in den Stützkörper und
eine besonders belastbare Mitnahmeverbindung dieser beiden Komponenten
in Richtung der Pumpkolbenachse. Falls die Außenumfangsnut des Pumpkolbenfußes und
die Innenumfangsnut des hülsenförmigen Stützkörpers nicht
unmittelbar oder mit geringfügigem
Abstand aneinander angrenzen, so ist bevorzugt, dass in Richtung
der Pumpkolbenachse betrachtet das Material des Sicherungsrings
mindestens zu 90% in den beiden Nuten angeordnet ist (und dementsprechend
zu höchstens
10% außerhalb
der Nuten angeordnet ist).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich der Sicherungsring durchgehend über mindestens 70% der Umfangslänge der
beiden Nuten, wobei der Sicherungsring entlang seiner durchgehenden
Umfangserstreckung bevorzugt einen einheitlichen Querschnitt (z.
B. rechteckig oder kreisrund) besitzt.
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Die
maximale Erstreckung des Sicherungsrings in Richtung der Pumpkolbenachse
ist bevorzugt wenigstens so groß wie
die maximale Erstreckung des Sicherungsrings in Querrichtung (orthogonal
zur Pumpkolbenachse).
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Der
Sicherungsring kann in besonders einfacher Weise als so genannter
Sprengring oder Seegerring ausgebildet sein.
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In
an sich bekannter Weise kann bei der Pumpe eine in Richtung der
Pumpkolbenachse zwischen dem Pumpzylinder und dem Pumpkolben wirkenden
Rückstellfeder
vorgesehen sein, welche den Pumpkolben in Richtung des Saughubs
vorbelastet. In diesem Fall muss durch den Pumpentrieb nurmehr die
in Richtung des Pumphubs wirkende Kraft ausgeübt werden.
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Die
vorstehend erwähnte
Rückstellfeder kann
als Spiraldruckfeder ausgebildet und den hülsenförmigen Stützkörper umgebend angeordnet sein,
wobei sich die Spiralfeder in Richtung der Pumpkolbenachse einerseits
an einer Schulter des Pumpzylinders oder einem Gehäuseabschnitt
und andererseits an einer Schulter des hülsenförmigen Stützkörpers abstützen kann. Dies erfordert in
der Regel eine entsprechend angepasste Formgestaltung des Stützkörpers. Da
bei der Erfindung jedoch ohnehin ein verbreiterter Pumpkolbenfuß vorgesehen
ist, kann die zweitgenannte Abstützung
der Rückstellfeder
vorteilhaft auch unmittelbar an einem Außenumfangsbereich des Pumpkolbenfußes vorgesehen
sein. Hierfür
ist insbesondere die vorstehend erläuterte Weiterbildung gut geeignet,
bei welcher ein Ende des hülsenförmigen Stützkörpers am
Pumpkolbenfuß bzw.
dessen zweiten Fußabschnitt
aufliegt. In einer Ausführungsform
ist z. B. vorgesehen, dass die Rückstellfeder
sich einerseits an einer Schulter des Pumpzylinders und andererseits
am zweiten Fußabschnitt
abstützt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 ist
eine schematische Teilschnittansicht einer Fördereinheit einer Radialkolbenpumpe nach
dem Stand der Technik, und
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2 ist
eine der 1 entsprechende Ansicht einer
Fördereinheit
einer Radialkolbenpumpe gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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1 veranschaulicht
den bekannten Aufbau einer Fördereinheit
1 einer
Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wie er z. B. aus der
DE 100 39 210 A1 bekannt
ist und dort detailliert beschrieben ist.
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Die
dargestellte Fördereinheit 1 ist
eine von mehreren Fördereinheiten
der Pumpe, die durch eine gemeinsam genutzte (nicht dargestellte)
Exzenterwelle betrieben werden. Die Fördereinheit 1 dient
dazu, Kraftstoff (z. B. Diesel für
ein Speichereinspritzsystem) aus einer Zufuhrleitung 2 (Saugraum) über ein
erstes Rückschlagventil 3 in
einen Pumpenarbeitsraum 4 und sodann über ein zweites Rückschlagventil 5 mit
hohem Druck (z. B. über
1.500 bar) in eine Abfuhrleitung 6 (Druckraum) zu fördern.
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Die
beschriebenen Komponenten sind in einer Gehäusestruktur untergebracht,
von welcher in 1 ein erstes Gehäuseteil 7 und
ein zweites Gehäuseteil 8 zu
erkennen sind.
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Die
Pumpe umfasst ferner einen Pumpkolben 10, der zur Hin- und Herbewegung
in Richtung einer Pumpkolbenachse A in einem Pumpzylinder 12 geführt ist,
um während
eines Saubhubs (in 1 nach unten) Kraftstoff aus
der Zufuhrleitung 2 über das
Rückschlagventil 3 in
den Pumpenarbeitsraum 4 zu fördern und während eines Pumphubs (in 1 nach
oben) den in Pumpenarbeitsraum 4 befindlichen Kraftstoff
zu komprimieren bzw. über
das Rückschlagventil 5 unter
hohem Druck an den Druckraum 6 abzugeben.
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Der
Pumpzylinder 12 ist bei der dargestellten Ausführungsform
ein einstückig
vom Gehäuseteil 8 abstehender
und in eine zylindrische Aussparung des Gehäuseteils 7 hineinragender
Abschnitt.
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Ferner
umfasst die Pumpe einen hülsenförmigen Stützkörper 14,
der an einer Außenumfangsfläche des
Pumpzylinders 12 in Richtung der Pumpkolbenachse A geführt ist
und mittels einer Verbindungsanordnung 16 in Mitnahmeverbindung
mit dem Pumpkolben 10 steht.
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Wenn
die Exzenterwelle sich dreht, so vollführt ein von einem Exzenterabschnitt
der Exzenterwelle durchsetzter Exzenterring 18 eine Taumelbewegung,
deren Komponente parallel zur Pumpkolbenachse A über einen Gleitschuh 20 auf
den Pumpkolben 10 übertragen
wird. Bei einer in 1 abwärts gerichteten Be wegung des
Exzenterrings 18 erfolgt die abwärtsgerichtete Rückstellung
des Kolbens 10 (Saughub) durch eine Rückstellfeder 22 (Spiraldruckfeder),
deren oberes Ende sich an einer Schulter des Pumpzylinders 12 abstützt und
deren unteres Ende sich an einer Schulter des Stützkörpers 14 abstützt, dessen
unteres Ende wiederum derart formgestaltet mit einem Außenumfang
des Gleitschuhs 20 zusammenwirkt, dass die auf den Stützkörper 14 wirkende Federkraft
sich auf den Gleitschuh 20 und somit über die Verbindungsanordnung 16 auf
den Pumpkolben 10 überträgt und diesen
nach unten führt.
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Die
Verbindungsanordnung 16 ist vergleichsweise kompliziert
aufgebaut und im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der damit geschaffenen
Verbindung problematisch.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf 2 eine Modifikation der vorstehend
beschriebenen Fördereinheit 1 erläutert, bei
welcher diese Nachteile beseitigt sind und darüber hinaus der Stützkörper eine
einfachere Gestaltung besitzt. Bei der nachfolgenden Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels
werden für
gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet,
jeweils ergänzt
durch einen kleinen Buchstaben "a" zur Unterscheidung
der Ausführungsform.
Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bereits
beschriebenen Ausführungsbeispiel
eingegangen und im Übrigen
hiermit ausdrücklich
auf die Beschreibung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.
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2 zeigt
eine Fördereinheit 1a,
wobei der Einfachheit halber einige Komponenten weggelassen sind,
welche für
die Modifikation nicht wesentlich sind.
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Bei
der Fördereinheit 1a erkennt
man wieder einen Pumpkolben 10a, der zur Hin- und Herbewegung
in Richtung einer Pumpkolbenachse A in einem Pumpzylinder 12a geführt ist,
und einen hülsenförmigen Stützkörper 14a,
der an einer Außenumfangsfläche des
Pumpzylinders 12a in Richtung der Pumpkolbenachse A geführt ist.
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Im
Unterschied zu der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführung weist
der Pumpkolben 10a an seinem in 2 unteren
Ende einen einstückig
mit dem Pumpkolben 10a ausgebildeten, verbreiterten Pumpkolbenfuß 30a auf.
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Der
Pumpkolbenfuß 30a weist
einen verbreiterten ersten Fußabschnitt 32a und
einen sich nach unten hin daran anschließenden, über ein Ende des hülsenförmigen Stützkörpers 14a überstehenden, noch
weiter verbreiterten zweiten Fußabschnitt 34a auf.
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Die
Mitnahmeverbindung zwischen dem Pumpkolben 10a und dem
Stützkörper 14a ist
durch einen Sprengring 36a realisiert, der teilweise in
einer Außenumfangsnut
des Pumpkolbenfußes 30a und teilweise
in einer Innenumfangsnut des hülsenförmigen Stützkörpers 14a angeordnet
ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Außenumfangsnut
des Pumpkolbenfußes 30a im
Bereich des ersten Fußabschnitts 32a angeordnet und
grenzt unmittelbar an die Innenumfangsnut des im Wesentlichen hohlzylindrisch
ausgebildeten Stützkörpers 14a an.
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Im
Betrieb der Fluidpumpe dient der einstückig mit dem Pumpkolben 10a ausgebildete
Pumpkolbenfuß 30a als
Stößel, der
z. B. in an sich bekannter Weise mittels eines Exzentertriebs in Richtung
der Pumpkolbenachse A belastet werden kann, um den Pumpkolben 10a nach
oben zu treiben (Pumphub). Die Rückstellung
des Pumpkolbens 10a im Saughub erfolgt wieder durch eine
Rückstellfeder 22a,
die sich einerseits an einer Schulter des Pumpzylinders 12a und
andererseits am Außenumfang
des zweiten Fußabschnitts 34a abstützt. Während des
Saughubs wird somit die Rückstellkraft
der Feder 22a direkt auf den Pumpkolbenfuß 30a und
den damit einstückig
verbundenen Pumpkolben 10a ausgeübt.
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Die
von dem verwendeten Pumpentrieb während des Pumphubs auf den
Pumpkolbenfuß 30a ausgeübte Betätigungskraft
wird ebenfalls direkt zum Pumpkolben 10a und zum Stützkörper 14a übertragen,
da das in 2 untere Ende des Stützkörpers 14a ebenfalls
an einer Oberseite des zweiten Fußabschnitts 34a aufliegt.
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Mit
der beschriebenen Konstruktion wird eine kostengünstig zu fertigende und dennoch
zuverlässige
Fördereinheit 1a geschaffen.
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Besonderheiten
der in 2 dargestellten Konstruktion können im Rahmen der Erfindung selbstverständlich weitreichend
modifiziert werden. Als besonders günstig hat es sich z. B. jedoch
herausgestellt, wenn eine Querschnittsfläche bzw. ein Durchmesser des
Pumpkolbens 10a sich in einem Übergangsbereich zum ersten
Fußabschnitt 32a hin zunächst allmählich vergrößert, die
Querschnittsfläche
bzw. der Durchmesser des ersten Fußabschnitts 32a (abgesehen
von der Außenumfangsnut)
im Wesentlichen konstant ist, und der Querschnitt bzw. der Durchmesser
beim Übergang
zum zweiten Fußabschnitt 34a nochmals
sprunghaft ansteigt, um eine Aufstandfläche für die Rückstellfeder 22a und/oder den
Stützkörper 14a bereitzustellen.