DE102007060772A1

DE102007060772A1 - Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102007060772A1
Application number: DE102007060772A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-06-18
Also published as: ATE519944T1; JP5044701B2; CN101903654A; EP2235368A1; CN101903654B; WO2009077274A1; EP2235368B1; US8522755B2; JP2011506838A; US20100269795A1

Abstract

Es wird eine Pumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe vorgeschlagen, die eine Antriebswelle (12) aufweist, welche einen zu ihrer Drehachse (13) exzentrischen Abschnitt (20) aufweist, auf dem ein Ring (22) drehbar gelagert ist. Die Pumpe weist wenigstens einen Pumpenkolben (26) auf, der sich direkt über seinen Kolbenfuß (42) oder über ein Stützelement (54; 64) an dem Ring (22) abstützt und bei der Drehbewegung der Antriebswelle (12) in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Ring (22) weist im Bereich der Abstützung des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) eine zumindest annähernd ebene Anlagefläche (40) auf und die Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) am Ring (22) ist größer als die Querschnittsfläche des Schafts des Pumpenkolbens (26). Die Erstreckung (a) der Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) in tangentialer Richtung zur Drehachse (13) der Antriebswelle (12) ist größer als deren Erstreckung (b) in Richtung der Drehachse (13) der Antriebswelle (12).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die DE 198 14 506 A1 bekannt. Diese Pumpe weist eine Antriebswelle auf, mit einem exzentrisch zu ihrer Drehachse ausgebildeten Abschnitt, auf dem ein Ring drehbar gelagert ist. Die Pumpe weist wenigstens einen Pumpenkolben auf, der sich direkt über seinen Kolbenfuß oder über ein Stützelement am Ring abstützt und bei der Drehung der Antriebswelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Ring weist im Bereich der Anlage des Kolbenfußes bzw. des Stützelements eine zumindest annähernd ebene Auflagefläche auf. Die Abstützfläche des Kolbenfußes bzw. des Stützelements am Ring ist größer als die Querschnittsfläche des Schafts des Pumpenkolbens. Die Abstützfläche des Kolbenfußes bzw. des Stützelements ist üblicherweise kreisförmig ausgebildet und sollte zur Vermeidung von Kippbewegungen des Rings relativ zum Kolbenfuß bzw. Stützelement möglichst groß sein. Insbesondere beim Übergang vom nach außen von der Antriebswelle weg gerichteten Förderhubbewegung zu der nach innen zur Antriebswelle hin gerichteten Saughubbewegung des Pumpenkolbens kann es zu einem Verkippen des Rings kommen. Infolge dieser Verkippung kann es bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle zu Beschädigungen des Rings und/oder des Pumpenkolbens bzw. Stützelements kommen. Da die Pumpe jedoch eine möglichst kompakte Bauform aufweisen sollte ist die Unterbringung eines Kolbenfußes bzw. Stützelements mit großer Abstützfläche, insbesondere in Richtung der Drehachse der Antriebswelle, schwierig.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass durch die in tangentialer Richtung zur Drehachse der Antriebswelle große Erstreckung der Abstützfläche eine Verkippung des Rings vermieden wird und durch die in Richtung der Drehachse der Antriebswelle geringere Erstreckung der Abstützfläche eine kompakte Bauform der Pumpe ermöglicht ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 wird ein Verkippen des Rings noch wirksamer verhindert. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 wird die Führung des Kolbenfußes bzw. Stützelements verbessert.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt, 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Pumpe in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 3 die Pumpe in einem Schnitt entlang Linie III-III in 2, 4 einen Ausschnitt der Pumpe im Schnitt entlang Linie IV-IV in 2, 5 die Pumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 6 die Pumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 6 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das mehrteilig ausgebildet sein kann und in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 12 angeordnet ist. Die Antriebswelle 12 ist im Gehäuse 10 über zwei in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 voneinander beabstandete Lagerstellen 14 und 15 drehbar gelagert. Die Lagerstellen 14, 15 können in verschiedenen Teilen des Gehäuses 10 angeordnet sein. Die Drehrichtung der Antriebswelle 12 ist mit einem Pfeil 17 verdeutlicht.
In einem zwischen den beiden Lagerstellen 14, 15 liegenden Bereich weist die Antriebswelle 12 einen zu ihrer Drehachse 13 exzentrisch ausgebildeten Abschnitt 20 auf, der eine zylindrische Form aufweist und auf dem ein Ring 22 drehbar gelagert ist. Bei der Pumpe sind ein oder mehrere Pumpenelemente 24 vorgesehen, die jeweils einen Pumpenkolben 26 aufweisen, der zumindest mittelbar durch den Abschnitt 20 der Antriebswelle 12 und den darauf gelagerten Ring 22 in einer Hubbewegung angetrieben wird.
Wenn die Pumpe zwei Pumpenelemente 24 aufweist, so sind diese beispielsweise wie in 1 dargestellt einander diametral gegenüberliegend, also um 180° um die Drehachse 13 der Antriebswelle 12 zueinander verdreht angeordnet. Wenn die Pumpe drei Pumpenelemente 24 aufweist, so sind diese beispielsweise um jeweils 120° um die Drehachse 13 der Antriebswelle 12 zueinander verdreht angeordnet.
Der Pumpenkolben 26 ist jeweils in einer Zylinderbohrung 28 eines Gehäuseteils der Pumpe verschiebbar dicht geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 12 abgewandten Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum 30. Beim nach innen zur Antriebswelle 12 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 26 saugt dieser über ein Einlassventil 32 Kraftstoff aus einem Zulauf in den Pumpenarbeitsraum 30 an. Beim nach außen von der Antriebswelle 12 weg gerichteten Förderhub verdichtet der Pumpenkolben 26 den Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 30 und verdrängt Kraftstoff über ein Auslassventil 34 in einen Auslass, der beispielsweise zu einem Hochdruckspeicher führt. Die Rückbewegung des Pumpenkolbens 26 bei dessen Saughub wird durch eine Rückstellfeder 36 bewirkt. Der Ring 22 weist für jeden Pumpenkolben 26 eine zumindest annähernd ebene Anlagefläche 40 auf, an der sich der Pumpenkolben 26 direkt mit seinem Kolbenfuß 42 oder über ein Stützelement 54 bzw. 64 abstützt.
In 2 ist die Pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sich der Pumpenkolben 26 direkt mit seinem Kolbenfuß 42 an der Anlagefläche 40 des Rings 22 abstützt. Die Abstützfläche 46 des Kolbenfußes 42 ist größer als die Querschnittsfläche des Schafts des Pumpenkolbens 26, der in der Zylinderbohrung 28 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 36 ist zwischen dem Kolbenfuß 42 und einem Gehäuseteil der Pumpe eingespannt. Die Abstützfläche 46 ist zumindest annähernd eben ausgebildet und weist wie in 3 dargestellt in tangentialer Richtung bezüglich der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 eine größere Erstreckung auf als in Richtung der Drehachse 13. Die Erstreckung der Abstützfläche 46 in tangentialer Richtung ist mit a bezeichnet und deren Erstreckung in Richtung der Drehachse 13 ist mit b bezeichnet. Außerdem weist die Abstützfläche 46 wie in den 2 und 3 dargestellt in tangentialer Richtung bezüglich der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 ausgehend von der Längsachse 27 des Pumpenkolbens 26 entgegen der Drehrichtung 17 der Antriebswelle 12 eine größere Erstreckung auf als in Drehrichtung 17 der Antriebswelle 12. Die Erstreckung der Abstützfläche 46 entgegen der Drehrichtung 17 ist mit c bezeichnet und deren Erstreckung in Drehrichtung 17 ist mit d bezeichnet.
Der Pumpenkolben 26 ist derart angeordnet, dass dessen Längsachse 27 die Drehachse 13 der Antriebswelle 12 nicht schneidet sondern bezüglich der Drehachse 13 in Drehrichtung 17 der Antriebswelle 12 versetzt verläuft. Die Längsachse 27 des Pumpenkolbens 26 verläuft somit im Bereich der Abstützfläche 46 um ein Maß f bezüglich einer die Drehachse 13 der Antriebswelle 12 enthaltenden Radialebene 48 in Drehrichtung 17 versetzt.
Die Abstützfläche 46 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass in tangentialer Richtung bezüglich der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 betrachtet deren Mitte M zumindest annähernd in der Radialebene 48 liegt, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist. Bezüglich der Längsachse 27 des Pumpenkolbens 26 ist die Abstützfläche 46 somit asymmetrisch ausgebildet, da diese entgegen Drehrichtung 17 die größere Erstreckung c und in Drehrichtung 17 die kleinere Erstreckung d aufweist. Bezüglich der Radialebene 48 ist die Abstützfläche 46 jedoch symmetrisch ausgebildet mit deren Mitte M in der Radialebene 48.
Es kann vorgesehen sein, dass am Ring 22 wie in 4 dargestellt in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 neben der Anlagefläche 40 gegenüber der Anlagefläche 40 hervorstehende Führungsflächen 50 angeordnet sind. Die Führungsflächen 50 sind zumindest annähernd eben ausgebildet und zwischen diesen ist der Kolbenfuß 42 mit geringem Spiel angeordnet. Die Führungsflächen 50 bilden somit eine Führung für den Kolbenfuß 42, durch die verhindert wird, dass sich der Kolbenfuß 42 in Richtung der Drehachse 13 der Antriebswelle 12 bezüglich des Rings 22 bewegen kann.
Die Abstützfläche 46 ist beispielsweise wie in 3 dargestellt an ihren in tangentialer Richtung zur Drehachse 13 der Antriebswelle 12 weisenden Rändern gerundet ausgebildet und an ihren in Richtung der Drehachse 13 weisenden Rändern zumindest annähernd eben ausgebildet.
In 5 ist die Pumpe ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, sich der Pumpenkolben 26 jedoch über ein plattenförmiges Stützelement 54 an der Anlagefläche 40 des Rings 22 abstützt. Das Stützelement 54 ist mit dem Kolbenfuß 42 des Pumpenkolbens 26 verbunden, der zwar eine gegenüber dem Schaft des Pumpenkolbens 26 vergrößerte Querschnittsfläche aufweist, jedoch eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als beim ersten Ausführungsbeispiel. Das Stützelement 54 weist auf seiner dem Ring 22 abgewandten Seite eine Vertiefung 55 auf, in die der Kolbenfuß 42 eingefügt ist. Die Verbindung zwischen dem Kolbenfuß 42 und dem Stützelement 54 kann starr oder gelenkig ausgeführt sein. Die Verbindung des Kolbenfußes 42 mit dem Stützelement 54 kann beispielsweise mittels eines den Kolbenfuß 42 und das Stützelement 54 übergreifenden klammerartigen Befestigungselements 58 erfolgen. Die Abstützfläche 56 des Stützelements 54, mit der dieses an der Anlagefläche 40 am Ring 22 zur Anlage kommt, ist gleich ausgebildet wie die Abstützfläche 46 des Kolbenfußes 42 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In 6 ist die Pumpe ausschnittsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau wiederum gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, sich der Pumpenkolben 26 jedoch über ein Stützelement 64 an der Anlagefläche 40 des Rings 22 abstützt. Das Stützelement 64 ist dabei als Einsatz in einem Stößel 68 angeordnet, der im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Der Stößel 68 ist über seinen Außenumfang in einer Bohrung eines Gehäuseteils der Pumpe oder über seinen Innenumfang auf einem zylindrischen Ansatz eines Gehäuseteils der Pumpe verschiebbar geführt. Der Pumpenkolben 26 ragt in den Stößel 68 hinein und liegt mit seinem Kolbenfuß 42 an der dem Ring 22 abgewandten Seite des Stützelements 64 an. Die Rückstellfeder 36 stützt sich an einem Federteller 70 ab, der sowohl am Kolbenfuß 42 als auch an einem am Stößel 68 radial nach innen ragenden Vorsprung 72 ab und beaufschlagt somit sowohl den Stößel 68 als auch den Pumpenkolben 26 und über diesen das Stützelement 64 zum Ring 22 hin. Das Stützelement 64 weist eine dem Ring 22 zugewandte und an dessen Anlagefläche 40 anliegende Abstützfläche 66 auf, die gleich ausgebildet ist wie die Abstützfläche 46 des Kolbenfußes 42 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19814506 A1 [0002]

Claims

Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einer rotierend angetriebenen Antriebswelle (12), die einen zu ihrer Drehachse (13) exzentrischen Abschnitt (20) aufweist, auf dem ein Ring (22) drehbar gelagert ist, mit wenigstens einem Pumpenkolben (26), der sich direkt über seinen Kolbenfuß (42) oder über ein Stützelement (54; 64) an dem Ring (22) abstützt und bei der Drehbewegung der Antriebswelle (12) in einer Hubbewegun angetrieben wird, wobei der Ring (22) im Bereich der Abstützung des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) eine zumindest annähernd ebene Anlagefläche (40) aufweist und wobei die Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) am Ring (22) größer ist als die Querschnittsfläche des Schafts des Pumpenkolbens (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung (a) der Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) in tangentialer Richtung zur Drehachse (13) der Antriebswelle (12) größer ist als deren Erstreckung (b) in Richtung der Drehachse (13) der Antriebswelle (12).
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung (c) der Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) in tangentialer Richtung bezüglich der Drehachse (13) der Antriebswelle (12) ausgehend von der Längsachse (27) des Pumpenkolbens (26) entgegen der Drehrichtung (17) der Antriebswelle (12) größer ist als deren Erstreckung (d) in Drehrichtung (17) der Antriebswelle (12).
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Pumpenkolben (26) derart angeordnet ist, dass dessen Längsachse (27) bezüglich der Drehachse (13) der Antriebswelle (12) in Drehrichtung (17) der Antriebswelle (12) versetzt verläuft.
Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in tangentialer Richtung zur Drehachse (13) der Antriebswelle (12) die Mitte (M) der Abstützfläche (46; 56; 66) des Kolbenfußes (42) oder des Stützelements (54; 64) zumindest annähernd in einer die Drehachse (13) der Antriebswelle (12) enthaltenden Radialebene (48) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) in Richtung der Drehachse (13) der Antriebswelle (12) neben der Anlagefläche (40) gegenüber dieser hervorstehende Führungsflächen (50) aufweist, zwischen denen der Kolbenfuß (42) oder das Stützelement (54; 64) in Richtung der Drehachse (13) der Antriebswelle (12) im wesentlichen unverschiebbar geführt ist.