DE102008001824A1

DE102008001824A1 - Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, und Rückschlagventil, insbesondere für eine Pumpe

Info

Publication number: DE102008001824A1
Application number: DE200810001824
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement (18) auf, das wenigstens ein Rückschlagventil (36) aufweist, insbesondere ein hochdruckseitiges Rückschlagventil (36), das in eine Aufnahme (150) eines Gehäuseteils (24) der Pumpe eingefügt ist. Das Rückschlagventil (36) weist ein Ventilglied (70) auf, das durch eine vorgespannte Schließfeder (72) in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und das in seiner Schließstellung an einem Ventilsitz (68) zur Anlage kommt. Die Aufnahme (150) des Gehäuseteils (24) ist zur Außenseite durch ein Verschlusselement (82) abgedichtet. Das Rückschlagventil (36) weist ein topfförmiges Ventilgehäuse (60) auf, in dem das Ventilglied (70) beweglich angeordnet ist und in dem die Schließfeder (72) angeordnet ist, und der Ventilsitz (68) ist auf der der Schließfeder (72) abgewandten Seite des Ventilglieds (70) am Boden (62) des Ventilgehäuses (60) angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Anspruchs 9.
Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die DE 197 44 577 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum wenigstens ein Rückschlagventil aufweist, insbesondere ein hochdruckseitiges Rückschlagventil. Durch dieses hochdruckseitige Rückschlagventil wird beim Förderhub des Pumpenkolbens des Pumpenelements Kraftstoff unter Hochdruck verdrängt, beispielsweise in einen Hochdruckspeicher. Das Rückschlagventil ist in eine Aufnahme in einem Gehäuseteil der Pumpe eingesetzt und weist ein Ventilglied in Form einer Kugel auf, das durch eine vorgespannte Schließfeder in Schließrichtung beaufschlagt ist. Das Ventilglied kommt in seiner Schließstellung dichtend an einem Ventilsitz zur Anlage, der in der Aufnahme des Gehäuseteils der Pumpe ausgebildet ist. Die Herstellung und Bearbeitung des unter Umständen tief liegenden Ventilsitzes im Gehäuseteil der Pumpe ist dabei aufwendig. Die Aufnahme des Gehäuseteils ist nach außen mittels eines Verschlußelements dicht verschlossen. Mit dem Verschlußelement ist ein topfförmiges Belastungselement verbunden, in dem die Schließfeder angeordnet ist, wobei das Verschlußelement mit dem Belastungselement und der Schließfeder eine vormontierte Baugruppe bildet, die in die Aufnahme des Gehäuseteils der Pumpe eingesetzt ist, jedoch ist das Ventilglied ein separates Bauteil und muss getrennt in die Aufnahme eingebracht und in dieser positioniert werden, was aufwendig ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der Ventilsitz des Rückschlagventils am Ventilgehäuse angeordnet ist, wo dieser einfach herstellbar und bearbeitbar ist. Außerdem bildet das Rückschlagventil eine Baugruppe, die vollständig außerhalb des Gehäuseteils der Pumpe zusammengefügt werden kann und dann als Einheit in die Aufnahme eingesetzt werden kann, so dass die separate Einbringung und Positionierung des Ventilglieds in der Aufnahme entfällt. Insgesamt ist die Pumpe somit einfacher und kostengünstiger herstellbar.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist eine Führung des Ventilglieds sichergestellt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ist eine Zentrierung des Ventilglieds am Führungselement ermöglicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist sichergestellt, dass keine interne Leckage zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuseteil der Pumpe auftritt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ist die Abdichtung gegen interne Leckage weiter verbessert. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Rückschlagventils und damit der Pumpe. Die Ausbildung gemäß Anspruch 9 ermöglicht ebenfalls eine einfache und kostengünstige Herstellung des Rückschlagventils.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt und 2 einen in 1 mit II bezeichenten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1 und 2 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 14 um eine Drehachse 15 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 14 weist wenigstens einen Exzenter 16 auf, der exzentrisch zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 ausgebildet ist. Alternativ kann die Antriebswelle 14 anstelle des Exzenters 16 auch wenigstens einen Nocken aufweisen. Die Pumpe weist wenigstens ein oder mehrere Pumpenelemente 18 mit jeweils einem Pumpenkolben 20 auf, der durch den Exzenter 16 oder Nocken der Antriebswelle 14 zumindest mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle 14 aufweist und der Pumpenkolben 20 des Pumpenelements 18 durch eine Welle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, die einen Exzenter 16 oder Nocken aufweist.
Der Pumpenkolben 20 ist in einer Zylinderbohrung 22 eines Gehäuseteils 24 der Pumpe dicht geführt. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 20 in der Zylinderbohrung 22 einen Pumpenarbeitsraum 26. Der Pumpenarbeitsraum 26 weist über ein in diesen hinein öffnendes Einlassrückschlagventil 30 eine Verbindung mit einem beispielsweise von einer Förderpumpe herführenden Zulauf 34 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 26 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 20 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 26 weist außerdem über ein aus diesem heraus öffnendes Auslassrückschlagventil 36 eine Verbindung mit einem Ablauf 38 auf, der beispielsweise zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher 40 führt und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 20 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 26 verdrängt wird.
Das Auslassrückschlagventil 36 ist in eine Aufnahme des Gehäuseteils 24 der Pumpe eingesetzt, wobei die Aufnahme durch einen Abschnitt 150 einer Bohrung 50 im Gehäuseteil 24 gebildet ist. Die Bohrung 50 weist einen in den Pumpenarbeitsraum 26 mündenden Abschnitt 250 mit kleinem Durchmesser auf, an den sich vom Pumpenarbeitsraum 26 weg der die Aufnahme bildende Abschnitt 150 anschließt, der einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 250 aufweist. Vom Pumpenarbeitsraum 26 weg schließt sich an den Abschnitt 150 der Bohrung 50 ein weiterer Abschnitt 350 mit etwas größerem Durchmesser an und an den Abschnitt 350 schließt sich ein auf der Außenseite des Gehäuseteils 24 mündender Abschnitt 450 der Bohrung 50 an, der mit einem Innengewinde versehen ist. Am Übergang vom Bohrungsabschnitt 150 zum Bohrungsabschnitt 350 ist eine etwa senkrecht zur Längsachse 51 der Bohrung 50 verlaufende Ringschulter 54 gebildet. Am Übergang vom Bohrungsabschnitt 350 zum Bohrungsabschnitt 450 ist eine geneigt zur Längsachse 51 der Bohrung 50 verlaufende konische Dichtfläche 56 gebildet.
Das Auslassrückschlagventil 36 weist ein topfförmiges Ventilgehäuse 60 auf, das in den Bohrungsabschnitt 150 als Aufnahme eingesetzt ist und dessen Boden 62 zum Pumpenarbeitsraum 26 weist. An seinem dem Boden 62 abgewandten offenen Ende weist das Ventilgehäuse 60 einen nach außen hervorstehenden umlaufenden Flansch 64 auf. Das Ventilgehäuse 60 ist mit dem größten Teil seiner Längserstreckung im Bohrungsabschnitt 150 angeordnet, insbesondere in diesen eingepresst, und der Flansch 64 des Ventilgehäuses 60 ist im Bohrungsabschnitt 350 angeordnet. Die zum Boden 62 des Ventilgehäuses 60 weisende Stirnseite des Flanschs 64 des Ventilgehäuses 60 kommt an der Ringschulter 54 zur Anlage. Die Stirnseite des Flanschs 64 kann mit einem umlaufenden Einstich versehen sein, so dass am Flansch 64 eine umlaufende Dichtkante 65 gebildet ist, die an der Ringschulter 54 anliegt. Der Boden 62 des Ventilgehäuses 60 weist eine zentrale Öffnung 66 auf an deren Rand ein Ventilsitz 68 gebildet ist. Der Boden 62 ist ausgehend vom Mantel des Ventilgehäuses 60 nach innen gestülpt und der mittlere Bereich des Bodens 62 mit dem Ventilsitz 68 ragt in den Mantel hinein. Durch diese Ausbildung ergibt sich, dass der Ventilsitz 68 zumindest annähernd konisch ausgebildet ist und sich in den Mantel des Ventilgehäuses 60 hinein erweitert. Zumindest der Ventilsitz 68 des Ventilgehäuses 60 ist gehärtet, insbesondere induktionsgehärtet.
Im Ventilgehäuse 60 ist ein Ventilglied 70 beweglich angeordnet, das als Kugel ausgebildet ist und das mit dem Ventilsitz 68 zusammenwirkt. Im Ventilgehäuse 60 ist außerdem eine Schließfeder 72 angeordnet, die beispielsweise eine vorgespannte Schraubendruckfeder ist und durch die das Ventilglied 70 zum Ventilsitz 68 hin beaufschlagt ist. Die Schließfeder 72 ist zwischen einem auf das Ventilglied 70 wirkenden Führungselement 74 und einem Stützelement 78 eingespannt. Das Führungselement 74 ist topfförmig ausgebildet, wobei dessen Boden 75 zum Ventilglied 70 weist und das Führungselement 74 über seinen Mantel im Mantel des Ventilgehäuses 60 verschiebbar geführt ist. Das Stützelement 76 ist im Ventilgehäuse 60 fixiert, beispielsweise in dieses eingepresst. Das Stützelement 78 kann ebenfalls topfförmig ausgebildet sein, wobei dessen Boden dem Führungselement 74 abgewandt ist und die Länge des Mantels des Stützelements 78 geringer ist als die Länge des Mantels des Führungselements 74. Durch die Einpresstiefe des Stützelements 76 im Ventilgehäuse 60 wird die Vorspannung der Schließfeder 72 bestimmt. Der Boden 75 des Führungselements 74 weist eine zum Ventilglied 70 hin konkave Vertiefung 76 auf, in der das Ventilglied 70 mit einem Teil seines Umfangs aufgenommen ist. Das Ventilglied 70 wird somit durch das Führungselement 74 im Ventilgehäuse 60 geführt, so dass dieses zum Ventilsitz 68 zentriert ist. Das Führungselement 74 und das Stützelement 78 weist jeweils wenigstens eine Öffnung 77 bzw. 79 auf, so dass bei vom Ventilsitz 68 abgehobenem Ventilglied 70 eine Durchströmung des Ventilgehäuses 60 ermöglicht ist. Das Ventilgehäuse 60 und/oder das Führungselement 74 und/oder das Stützelement 76 ist aus Metall durch Umformen hergestellt, insbesondere durch Tiefziehen. Das Auslassrückschlagventil 36 bildet eine Baueinheit, die vollständig außerhalb des Gehäuseteils 24 der Pumpe vormontiert werden kann und dann in die Bohrung 50 eingesetzt werden kann.
In den Abschnitt 450 der Bohrung 50 mit Innengewinde ist ein Verschlusselement 82 eingeschraubt, durch das die Bohrung 50 nach außen verschlossen und abgedichtet wird. Das Verschlusselement 82 kann eine Verschlussschraube sein oder wie in 2 dargestellt ein Anschlussstutzen für eine Hochdruckleitung zum Hochdruckspeicher 40. Das Verschlusselement 82 weist ein Außengewinde auf, mit dem es in das Innengewinde des Bohrungsabschnitts 450 eingeschraubt ist. In seinem dem Auslassrückschlagventil 36 zugewandten Endbereich weist das Verschlusselement 82 eine konische Dichtfläche 84 auf, mit der es an der Dichtfläche 56 am Gehäuseteil 24 zur Anlage kommt, wodurch die Abdichtung der Bohrung 50 nach außen sichergestellt ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Verschlusselement 82 und dem Ventilgehäuse 60 ein Federelement 86 eingespannt, wodurch das Ventilgehäuse 60 mit der Dichtkante 65 seines Flanschs 64 in Anlage an der Ringschulter 54 des Gehäuseteils 24 gehalten wird. Das Federelement 86 ist beispielsweise als Tellerfeder ausgebildet.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 20 ist das Auslassrückschlagventil 36 geschlossen, da im Pumpenarbeitsraum 26 ein geringer Druck herrscht während im Hochdruckspeicher 40 und damit auch stromabwärts des Auslassrückschlagventils 36 hoher Druck herrscht. Der hohe Druck herrscht auch innerhalb des Bohrungsabschnitts 350, wobei eine Abdichtung durch die an der Ringschulter 54 anliegende Dichtkante 65 des Flanschs 64 des Ventilgehäuses 60 sichergestellt ist, so dass kein Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 40 durch interne Leckage zwischen dem Ventilgehäuse 60 und der Bohrung 50 in den Pumpenarbeitsraum 26 gelangen kann. Durch das vorgespannte Federelement 86 wird die Anlage der Dichtkante 65 des Flanschs 64 an der Ringschulter 54 sichergestellt. Eine Leckage von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus der Bohrung 50 zur Außenseite des Gehäuseteils 24 ist durch die Abdichtung der Dichtfläche 84 des Verschlusselements 82 zur Dichtfläche 56 des Gehäuseteils 24 verhindert. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 20 öffnet das Auslassrückschlagventil 36 wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 26 höher ist als der Druck im Hochdruckspeicher 40. Das Ventilglied 70 hebt dabei vom Ventilsitz 68 ab und bewegt sich zusammen mit dem Führungselement 74 gegen die Kraft der Schließfeder 72 in Öffnungsrichtung, so dass das Auslassrückschlagventil 36 von dem geförderten Kraftstoff durchströmt wird und in den Hochdruckspeicher 40 gelangt. Das Stützelement 78 bildet dabei einen Anschlag für das Führungselement 74, wodurch die Öffnungshubbewegung des Führungselements 74 und damit des Ventilglieds 70 begrenzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19744577 A1 [0002]

Claims

Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, mit wenigstens einem Pumpenelement (18), das wenigstens ein Rückschlagventil (36) aufweist, insbesondere ein hochdruckseitiges Rückschlagventil (36), das in eine Aufnahme (150) eines Gehäuseteils (24) der Pumpe eingefügt ist, wobei das Rückschlagventil (36) ein Ventilglied (70) aufweist, das durch eine vorgespannte Schließfeder (72) in einer Schließrichtung beaufschlagt ist und das in seiner Schließstellung an einem Ventilsitz (68) zur Anlage kommt, wobei die Aufnahme (150) des Gehäuseteils (24) zur Außenseite durch ein Verschlusselement (82) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (36) ein topfförmiges Ventilgehäuse (60) aufweist, in dem das Ventilglied (70) beweglich angeordnet ist und in dem die Schließfeder (72) angeordnet ist, und dass der Ventilsitz (68) auf der der Schließfeder (72) abgewandten Seite des Ventilglieds (70) am Boden (62) des Ventilgehäuses (60) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schließfeder (72) und dem Ventilglied (70) ein Führungselement (74) angeordnet ist, das im Ventilgehäuse (60) verschiebbar geführt ist und an dem das Ventilglied (70) abgestützt ist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (70) kugelförmig ausgebildet ist und dass das Führungselement (74) eine konkave Vertiefung (76) aufweist, in der das Ventilglied (70) mit einem Teil seines Umfangs aufgenommen ist.
Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schließfeder (72) auf ihrer dem Ventilglied (70) abgewandten Seite an einem im Ventilgehäuse (60) befestigten Stützelement (78) abstützt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilgehäuse (60) des Rückschlagventils (36) und der Aufnahme (150) eine Abdichtung (54, 65) vorgesehen ist.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (60) einen Flansch (64) mit einer Dichtkante (65) aufweist, die an einer Ringschulter (54) im Gehäuseteil (24) der Pumpe zur Anlage kommt und die Abdichtung bewirkt.
Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilgehäuse (60) und dem Verschlusselement (82) ein Federelement (86) eingespannt ist, durch das das Ventilgehäuse (60) mit seiner Dichtkante (65) gegen die Ringschulter (54) gepresst wird.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (60) und/oder das Führungselement (74) und/oder das Stützelement (78) aus Metall durch Umformen, insbesondere Tiefziehen hergestellt ist.
Rückschlagventil, insbesondere für eine Pumpe, mit einem topfförmigen Ventilgehäuse (60), in dem ein Ventilglied (70) beweglich angeordnet ist, das mit einem am Boden (62) des Ventilgehäuses (60) angeordneten Ventilsitz (68) zusammenwirkt, mit einer im Ventilgehäuse (60) angeordneten Schließfeder (72), die zwischen einem im Ventilgehäuse (60) befestigten Stützelement (78) und dem Ventilglied (70) oder einem am Ventilglied (70) angreifenden Führungselement (74) eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (60) und/oder das Stützelement (78) und/oder das Führungselement (74) aus Metall durch Umformen hergestellt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (60) und/oder das Stützelement (78) und/oder das Führungselement (74) durch Tiefziehen hergestellt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (62) des Ventilgehäuses (60) nach innen zum Stützelement (78) hin gestülpt ist und eine zentrale Öffnung (66) aufweist, an deren Rand der Ventilsitz (68) gebildet ist.