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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Polygonpumpe, insbesondere eine hochübersetzbare
Einstempel-Polygonpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen. Speziell
betrifft die Erfindung das Gebiet der Polygonpumpen für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden
Brennkraftmaschinen.
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Aus
der
DE 198 29 547
A1 ist eine als Polygonpumpe ausgestaltete Radialkolbenpumpe
bekannt, die für ein Common-Rail-Einspritzsystem dient.
Die bekannte Radialkolbenpumpe weist eine in einem Pumpengehäuse
gelagerte Antriebswelle mit einem exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt auf.
Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt ist ein Polygonring gleitend
gelagert, dessen von dem exzentrischen Wellenabschnitt abgewandte
Oberfläche mehrere Abflachungen aufweist, an denen jeweils ein
bezüglich der Antriebswelle radial angeordneter Kolben
mit seinem plattenförmigen Fuß anliegt. Dabei
sind die Kolben durch Drehen der Antriebswelle in einer jeweiligen
Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar. Der Polygonring
ist in mehrere Polygonringsegmente unterteilt, wobei jedem Kolben ein
Polygonringsegment zugeordnet ist.
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Die
aus der
DE 198 29
547 A1 bekannte Radialkolbenpumpe weist mehrere Pumpenbaugruppen,
insbesondere drei Pumpenbaugruppen, auf, die radial um die Antriebswelle
angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine relativ große
Baugröße. Um die plattenförmigen Füße
der Kolben der Pumpenbaugruppen in dauernder Anlage an den Abflachungen des
Polygonrings zu halten, sind Federn vorgesehen, die vorgespannt
sind. Diese für den Saughub dienenden Federn benötigen
einen gewissen Platz, wodurch sich konstruktive Nachteile ergeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Polygonpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine optimierte Ausgestaltung
der Polygonpumpe möglich ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
Polygonpumpe möglich.
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Vorteilhaft
ist es, dass die Pumpenbaugruppe der Polygonpumpe ohne Stößelfeder
ausgestaltet sein kann, die das Stützelement der Pumpenbaugruppe
gegen die Abflachung des Polygonrings presst. Dadurch ist eine optimierte
Ausgestaltung möglich, wobei insbesondere die Ausgestaltung
einer Einstempel-Polygonpumpe (Einzylinder-Polygonpumpe) möglich
ist. Dabei kann die Polygonpumpe mit einer hohen Übersetzung
angetrieben sein, beispielsweise mit einer Übersetzungszahl
von 2. Speziell bei solch einer Pumpe besteht allerdings das Problem,
dass der Wirkungsgrad durch die Aufweitung eines Ansatzes (Schaftes)
eines Zylinderkopfes reduziert wird. Wenn um den Ansatz des Zylinderkopfes
noch eine Stößelfeder angeordnet ist, dann schränkt
dies in Bezug auf den zur Verfügung stehenden Bauraum Lösungen
für eine optimierte Ausgestaltung des Zylinderkopfes und
seines Ansatzes ein. Durch die Ausgestaltung der Polygonpumpe ohne Rückstellfeder
ergibt sich demgegenüber die Möglichkeit, die
Ausgestaltung zu optimieren. Die Einsparung einer Rückstellfeder,
Stößelfeder oder dergleichen ist in vorteilhafter
Weise durch das Zugmittel möglich, das bei einem Saughub
einen Zug auf den mit dem Stützelement verbundenen Kolben
ausübt. Das Zugmittel überträgt die Zugkraft,
die von dem weiteren Stützelement ausgeht, das von dem
Exzenterabschnitt der Antriebswelle mittels des Polygonrings angetrieben
ist.
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Dabei
ist es vorteilhaft, dass das Zugmittel als federelastisches Zugmittel
ausgestaltet ist. Das Zugmittel kann dabei vorgespannt sein, um
eine zuverlässige Anlage des Stützelements der
Pumpenbaugruppe an der ihm zugeordneten Abflachung des Polygonrings über
die Lebensdauer der Polygonpumpe zu gewährleisten.
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In
vorteilhafter Weise ist das weitere Stützelement im Wesentlichen
gegenüberliegend zu dem Stützelement der Pumpenbaugruppe
angeordnet. Dadurch ergibt sich eine optimierte Kraftübertragung und
eine Synchronisierung an die Hin- und Herbewegung des Kolbens der
Pumpenbaugruppe.
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Vorteilhaft
ist es, dass das weitere Stützelement mit einem Führungselement
verbunden ist und dass das Stützelement mittels des Führungselements
in dem Gehäuse geführt ist. Dabei ist es ferner vorteilhaft,
dass das Führungselement zylinderförmig ausgestaltet
ist und in einer Sackbohrung des Gehäuses geführt
ist. Speziell kann das weitere Stützelement einstückig
mit dem Führungselement ausgestaltet sein, insbesondere
pilzfußförmig. Dadurch kann eine vorteilhafte
Führung des Stützelements erreicht werden, die
hinsichtlich des benötigten Bauraums optimiert ist. Die
Sackbohrung kann dabei auf geeignete Weise entlüftet werden,
beispielsweise durch einen Entlüftungskanal, der in dem
Gehäuse, in dem Führungselement oder zwischen
dem Gehäuse und dem Führungselement verlaufen
kann.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Zugmittel ein erstes Zugmittelteil, das mit dem
Stützelement der Pumpenbaugruppe verbunden ist und ein
zweites Zugmittelteil aufweist, das mit dem weiteren Stützelement verbunden
ist, und dass das erste Zugmittelteil mit dem zweiten Zugmittelteil
verbunden ist. Dadurch kann die Verbindung der Zugmittelteile mit
dem Stützelement beziehungsweise dem weiteren Stützelement
optimiert werden. Ferner kann das aus verbundenen Zugmittelteilen
zusammengesetzte Zugmittel die Antriebswelle umfänglich
umschließen, so dass sich eine vorteilhafte Kraftübertragung
ergibt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Zugmittelteile
auch an einer zweiten Seitenfläche des Exzenterabschnitts
der Antriebswelle entlang geführt und miteinander verbunden
sind, wobei auch an der zweiten Seitenfläche die Antriebswelle
umschlossen ist. Dadurch ist eine robuste Ausgestaltung möglich,
die eine vorteilhafte Kraftübertragung gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Polygonpumpe in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Polygonpumpe 1 in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Polygonpumpe 1 kann
insbesondere als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen
von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen.
Speziell kann die Polygonpumpe 1 als hochübersetzbare
Einstempel-Polygonpumpe (Einkolbenpumpe) ausgestaltet sein. Ein
bevorzugter Einsatz der Polygonpumpe 1 besteht für
eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff
unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße
Polygonpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere
Anwendungsfälle.
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Die
Polygonpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf,
in dem eine Antriebswelle 3 gelagert ist. Außerdem
ist ein mit dem Gehäuse 2 verbundener Zylinderkopf 4 vorgesehen,
wobei ein Ansatz 5 des Zylinderkopfes 4 in eine
Bohrung 6 des Gehäuses 2 eingesetzt ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Polygonpumpe 1 genau
eine Pumpenbaugruppe 7 auf. Die Antriebswelle 3 weist
einen Exzenterabschnitt 8 auf, der zum Antreiben der Pumpenbaugruppe 7 dient.
Hierbei dreht sich die Antriebswelle 3 mit dem Exzenterabschnitt 8 um
ihre Drehachse 9.
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Die
Pumpenbaugruppe 7 weist einen Kolben 10 auf, der
in einer Zylinderbohrung 11 des Ansatzes 5 des
Zylinderkopfes 4 geführt ist. Ferner weist die Pumpenbaugruppe 7 ein
Stützelement 12 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel
einstückig mit dem Kolben 10 ausgebildet ist.
Alternativ können der Kolben 10 und das Stützelement 12 auch
aus separaten Teilen gebildet sein, die auf geeignete Weise miteinander
verbunden sind. Somit ist der Kolben 10 mit dem Stützelement 12 verbunden.
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Das
Stützelement 12 ist pilzfußförmig
ausgestaltet, wobei es eine dem Exzenterabschnitt 8 der Antriebswelle 3 zugewandte
ebene Anlagefläche 13 aufweist. An dem Exzenterabschnitt 8 ist
ein Polygonring 14 vorgesehen, der mehrteilig ausgestaltet sein
kann. Der Polygonring 14 ist gleitend auf dem Exzenterabschnitt 8 der
Antriebswelle 3 gelagert. Im Betrieb der Polygonpumpe 1 gleitet
der Polygonring 14 an dem Exzenterabschnitt 8.
Das Stützelement 12 liegt mit seiner Anlagefläche 13 an
einer Abflachung 15 des Polygonrings 14 an. Im
Betrieb der Polygonpumpe 1 wirkt der Exzenterabschnitt 8 über
den Polygonring 14 auf das Stützelement 12 und
somit den Kolben 10 ein, um eine Bewegung des Kolbens 10 in einer
Richtung 16 zu erzielen, was einem Förderhub entspricht.
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Der
Kolben 10 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 17 in
dem Zylinderkopf 4. Der Pumpenarbeitsraum 17 steht über
ein Einlassventil 18 mit einer Vorförderpumpe
oder dergleichen in Verbindung. Ferner ist ein Auslassventil 19 vorgesehen, über
das Brennstoff zu einem Common-Rail oder dergleichen förderbar
ist. Bei dem in der Richtung 16 erfolgenden Förderhub
wird unter hohem Druck stehender Brennstoff über das Auslassventil 19 gefördert.
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Der
Polygonring 14 weist eine weitere Abflachung 25 auf.
Die weitere Abflachung 25 ist dabei im Wesentlichen der
Abflachung 15 des Polygonrings 14 abgewandt, so
dass die Abflachungen 15, 25 bezüglich
der Drehachse 19 in entgegengesetzte Richtungen zeigen.
Die Abflachung 15 zeigt in der Richtung 16 und
die weitere Abflachung zeigt entgegen der Richtung 16.
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An
der weiteren Abflachung 25 des Polygonrings 14 liegt
ein weiteres Stützelement 26 mit seiner Anlagefläche 27 an.
Das Stützelement 26 ist mit einem Führungselement 28 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das weitere Stützelement 26 einstückig
mit dem Führungselement 28 ausgestaltet. Das weitere
Stützelement 26 kann aber auch auf andere Weise
mit dem Führungselement 28 verbunden sein, wobei
eine zwei- oder mehrstückige Ausgestaltung möglich
ist.
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Das
weitere Stützelement 26 mit dem Führungselement 28 ist
pilzfußförmig ausgestaltet. Es kann aber auch
tassenstößelförmig ausgestaltet sein.
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Das
Führungselement 28 ist in einer Sackbohrung 29 des
Gehäuses 2 der Polygonpumpe 1 geführt.
Ein Totvolumen 30 der Sackbohrung 29 ist auf geeignete
Weise entlüftet, beispielsweise durch einen Kanal, der
durch das Führungselement 28, das Gehäuse 2 oder
zwischen dem Führungselement 28 und dem Gehäuse 2 ausgebildet
ist.
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Die
Polygonpumpe 1 weist ein Zugmittel 31 auf, das
ein erstes Zugmittelteil 32 und ein zweites Zugmittelteil 34 umfasst.
Das erste Zugmittelteil 32 des Zugmittels 31 hintergreift
und umschließt das Stützelement 12 der
Pumpenbaugruppe 7. Hierfür weist das erste Zugmittelteil 32 eine Öffnung 34 auf, durch
die der Kolben 10 geführt ist. Ferner hintergreift und
umschließt das zweite Zugmittelteil 33 das weitere
Stützelement 26. Hierfür weist das zweite
Zugmittelteil 33 eine Öffnung 35 auf,
durch die das Führungselement 28 geführt
ist. Die Zugmittelteile 32, 33 sind einerseits
entlang einer ersten Seite 36 des Exzenterabschnitts 8 der
Antriebswelle 3 geführt und andererseits entlang
einer zweiten Seite 37 des Exzenterabschnitts 8 der
Antriebswelle 3 geführt. An den Seiten 36, 37 des
Exzenterabschnitts 8 sind die Zugmittelteile 32, 33 mit
jeweils zwei Verbindungselementen 38, 39 verbunden.
Dabei ist in der 1 auf der ersten Seite 36 nur
das Verbindungselement 38 dargestellt. Ferner ist in der 1 auf
der zweiten Seite 37 nur das Verbindungselement 39 dargestellt. Das
durch die miteinander verbundenen Zugmittelteile 32, 33 gebildete
Zugmittel 31 umschließt die Antriebswelle 3 daher
sowohl an der ersten Seite 36 als auch an der zweiten Seite 37 des
Exzenterabschnitts 8. Die Verbindung der Zugmittelteile 32, 33 kann
so erfolgen, dass eine gewisse Vorspannung des Zugmittels 31 erzielt
ist.
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Im
Betrieb der Polygonpumpe 1 dient der Exzenterabschnitt 8 zum
Betätigen des weiteren Stützelements 26 entgegen
der Richtung 16. Durch das Zugmittel 31 wird die
Betätigungskraft auf das Stützelement 12 übertragen.
Die Betätigung entgegen der Richtung 16 entspricht
einem Saughub des Kolbens 10 der Pumpenbaugruppe 7.
Somit ist bei einem Saughub eine Anlage des Stützelements 12 an
den Polygonring 14 gewährleistet. Bei dem Saughub strömt
Brennstoff über das Einlassventil 18 in den Pumpenarbeitsraum 17 ein.
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Eine
Rückstellfeder, Stößelfeder oder dergleichen,
die während des Saughubs eine Anlage des Stützelements 12 mit
seiner Anlagefläche 13 an der Abflachung 15 des
Polygonrings 14 gewährleistet, kann somit entfallen.
Dadurch ergeben sich konstruktive Freiheiten bei der Ausgestaltung
der Polygonpumpe 1. Insbesondere kann der Ansatz 5 relativ dickwandig
ausgestaltet sein. Ferner kann eine weitgehende Abstützung
des Ansatzes 5 in dem Gehäuse 2 ermöglicht
werden. Dadurch kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden.
Speziell wird eine Aufweitung des Ansatzes 5 bei einem
Förderhub in der Richtung 16 verhindert oder zumindest
verringert.
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Somit
kann die Polygonpumpe 1 auch als hochübersetzte
Polygonpumpe 1 ausgestaltet sein, wobei beispielsweise
eine Übersetzungszahl von 2 vorgegeben ist. Dies kann durch
Antreiben der Antriebswelle 3 von einer Ausgleichswelle
eines Motors erfolgen. Dadurch reicht die als Einstempelpumpe ausgestaltete
Polygonpumpe 1 zur Förderung des unter hohem Druck
stehenden Brennstoffes aus.
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Es
ist anzumerken, dass anstelle eines pilzfußförmigen
Stützelements 12 auch ein tassenstößelförmiges
Stützelement 12 zum Einsatz kommen kann. Hierbei
kann ebenfalls eine Rückstellfeder oder dergleichen eingespart
werden.
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Da
die Stützelemente 12, 26 gegenüberliegend
zueinander an dem Polygonring 14 angeordnet sind, ergibt
sich eine vorteilhafte Kraftübertragung und Abstimmung
in Bezug auf den Arbeitsrhythmus des Kolbens 10. Außerdem
wird eine vorteilhafte Kraftübertragung durch das Zugmittel 31,
das an beiden Seiten 36, 37 des Exzenterabschnitts 8 entlang geführt
ist und an jeder Seite 36, 37 die Antriebswelle 3 umschließt,
erzielt. Durch das Führungselement 28 ist eine
vorteilhafte Führung des weiteren Stützelements 26 und
ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet. Hierbei
ist es von Vorteil, dass das Führungselement 28 zylinderförmig
ausgestaltet ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19829547
A1 [0002, 0003]