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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial-
oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet
der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von
luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus
der
DE 102 10 317
A1 ist ein Hochdruckelement für Einspritzanlagen
von Brennkraftmaschinen bekannt. Das bekannte Hochdruckelement weist ein
Gehäuse auf, in welches eine Zylinderbuchse eingepresst
ist. Die Zylinderbuchse weist eine Zylinderbohrung auf, in der ein
Kolben geführt ist. Dabei begrenzt eine Stirnfläche
des Kolbens einen Hochdruckraum innerhalb des Gehäuses.
Dabei führt der große Druck im Hochdruckraum,
welcher auf die Zylinderbohrung wirkt, zu einer Aufweitung der Zylinderbohrung.
Dadurch vergrößert sich der Spalt zwischen dem
Kolben und der Zylinderbohrung, wodurch eine erhöhte Leckagemenge
auftreten kann. Eine Reduktion des Spiels zwischen der Zylinderbohrung
und des Kolbens scheidet als Maßnahme zur Verringerung
der Leckagemenge aus, da sich sonst der Kolben ohne Druckbeaufschlagung
der Zylinderbohrung nicht mehr leichtgängig in der Zylinderbohrung
bewegen lässt. Bei dem bekannten Hochdruckelement ist der
Hochdruckraum von einer an die Zylinderbohrung anschließenden
zweiten Stirnfläche an der Zylinderbuchse begrenzt, wobei
in der zweiten Stirnfläche der Zylinderbuchse ein parallel
und konzentrisch zur Zylinderbohrung verlaufender Einstich eingearbeitet
ist. Durch diesen Einstich wird die Druckbeaufschlagung der Zylinderbohrung
kompensiert, da im Einstich und in der Zylinderbohrung die gleichen
Drucke herrschen. Im Ergebnis ist der Spalt zwischen Kolben und
Zylinderbohrung unabhängig von dem in der Zylinderbohrung
herrschenden Druck.
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Das
aus der
DE 102 10
317 A1 bekannte Hochdruckelement hat den Nachteil, dass
eine separate Zylinderbuchse erforderlich ist, die in das Gehäuse
des Hochdruckelements eingepresst ist. Außerdem ist die
Tiefe des Einstichs begrenzt, so dass die Wirkung der Reduktion
der Leckagemenge im Wesentlichen nur im Bereich der zweiten Stirnfläche der
Zylinderbuchse erfolgt. Dies macht eine genaue Abstimmung in Bezug
auf die Länge des Kolbens und den Kolbenhub erforderlich.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine
verbesserte Reduzierung einer unerwünschten Leckagemenge
möglich ist. Speziell kann der konstruktive Aufwand verringert
werden, da die Anpassung den Kolben betrifft, wobei eine spezielle
Anpassung an das Gehäuseteil, in dem der Kolben geführt
ist, nicht erforderlich ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
Hochdruckpumpe möglich.
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Vorteilhaft
ist es, dass der Kolben eine Längsbohrung aufweist und
dass die Längsbohrung einerseits an einer Stirnfläche
des Kolbens in den Pumpenarbeitsraum und andererseits in den Kolbeninnenraum
mündet. Im allgemeinen ist der Kolbeninnenraum zumindest
mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden, das heißt
unmittelbar oder mittelbar. Somit ist eine direkte oder eine indirekte
Verbindung des Kolbeninnenraums mit dem Pumpenarbeitsraum im allgemeinen
möglich, wobei die Verbindung gedrosselt oder ungedrosselt
ausgestaltet sein kann. Durch die Verbindung des Kolbens über
die Längsbohrung mit dem Pumpenarbeitsraum ist eine unmittelbare
Verbindung des Kolbeninnenraums mit dem Pumpenarbeitsraum gegeben,
wobei der Bohrungsdurchmesser so gewählt sein kann, dass
im Kolbeninnenraum zumindest näherungsweise der gleiche
Druck wie im Pumpenarbeitsraum herrscht. Dies hat den Vorteil, dass
ein relativ großer Druck auf die Kolbenwand ausgeübt
wird, wodurch auch bei einer gewissen Wandstärke der Kolbenwand
eine Aufweitung des Kolbens im Bereich der Kolbenwand erzielt wird,
die eine unerwünschte Leckage zwischen dem Kolben und der
Bohrung des Gehäuseteils verhindert.
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Dabei
ist es ferner vorteilhaft, dass die Längsbohrung mittig
durch den Kolben verläuft. Speziell kann die Längsbohrung
entlang der Längsachse durch den Kolben verlaufen. Dies
ermöglicht eine einfache Ausgestaltung.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass die Längsbohrung in einem Randbereich
koaxial zu einer Längsachse des Kolbens durch den Kolben
verläuft. Speziell bei einem ringförmigen Kolbeninnenraum
kann dadurch die Anbindung des Kolbeninnenraums an den Druck im
Pumpenarbeitsraum konstruktiv einfach ausgeführt werden.
Dabei können gegebenenfalls auch mehrere über
den Rand verteilte Längsbohrungen in dem Randbereich vorgesehen
sein.
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Vorteilhaft
ist es, dass zwischen dem Kolben und der Bohrung des Gehäuseteils
ein Führungsspalt ausgebildet ist, dass die Kolbenwand
des Kolbens eine Öffnung aufweist und dass der Kolbeninnenraum über
die Öffnung und den Führungsspalt mit dem Pumpenarbeitsraum
verbunden ist. Dadurch ist eine mittelbare Verbindung des Kolbeninnenraums
mit dem Pumpenarbeitsraum gegeben, die in der Regel gedrosselt ausgestaltet
ist. Dadurch ist der Druck im Kolbeninnenraum in der Regel geringer
als der Druck im Pumpenarbeitsraum. Dies ermöglicht eine
Anpassung des Druckes im Kolbeninnenraum an den von der Seite der
Bohrung auf die Kolbenwand einwirkenden Druck im Führungsspalt.
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In
vorteilhafter Weise ist der Kolbeninnenraum ringspaltförmig
ausgestaltet. Dadurch ist ein Totvolumen im Kolbeninnenraum reduziert.
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Dabei
ist es ferner vorteilhaft, dass ein Füllstück
vorgesehen ist, das in eine Sacklochbohrung des Kolbens eingesetzt
ist, und dass zwischen einem Kolbeninnenraumteil des Füllstücks
und der Kolbenwand des Kolbens der ringspaltförmige Kolbeninnenraum
ausgestaltet ist. Dadurch ist eine einfache Ausgestaltung des Kolbens
möglich, wobei das Füllstück in vorteilhafter
Weise ein Fußteil aufweist, dass die Sacklochbohrung des
Kolbens an einer dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Seite verschließt.
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In
vorteilhafter Weise kann eine Wandstärke der Kolbenwand
entlang der Längsachse des Kolbens variieren. Speziell
kann ein Profil der Kolbenwand zu dem Kolbeninnenraum hin bauchförmig ausgestaltet
sein. Dadurch kann eine gewisse Steifheit der Kolbenwand vorgegeben
werden, so dass eine druckbedingte Aufdehnung der Kolbenwand an eine
druckbedingte Aufweitung der Bohrung des Gehäuseteils angepasst
werden kann. Dies ermöglicht auch bei hohen maximalen Drucken
und somit stark variierenden Drucken eine zuverlässige
Verhinderung oder Verringerung einer unerwünschten Leckage,
ohne dass auf Grund eines zu geringen Spiels eine übermäßige
Reibung zwischen dem Kolben und der Bohrung bei niedrigen Drucken
auftritt.
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Vorteilhaft
ist es, dass der Kolben eine Kolbenhülse aufweist, dass
in den Kolben ein Füllstück eingesetzt ist, dass
eine Stirnfläche eines Kopfteils des Füllstücks
den Pumpenarbeitsraum begrenzt und dass die Kolbenwand durch die
Kolbenhülse gebildet ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass
die Kolbenhülse aus einem Werkstoff gebildet ist, der im
Vergleich zu einem Werkstoff, aus dem das Kopfteil des Füllstücks
gebildet ist, elastisch verformbar ist. Dadurch wird eine gewisse
elastische Verformbarkeit der Kolbenwand des Kolbens speziell im
Bereich des Kolbeninnenraums ermöglicht, um eine unerwünschte
Leckage zu verhindern, wobei zugleich eine elastische Verformung
im Bereich des den Pumpenarbeitsraum begrenzenden Kopfteils verhindert
ist, um einen hohen Wirkungsgrad auch bei hohen Drucken zu erzielen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt.
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1 eine
Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine
Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung
entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine
Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung
entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine
Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung
entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
und
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5 den
in den 1 bis 4 jeweils mit V bezeichneten
Ausschnitt einer Hochdruckpumpe entsprechend einer möglichen
Abwandlung der Erfindung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als
Radial- oder Reihenkolbenpumpe ausgestaltet sein. Speziell eignet
sich die Hochdruckpumpe 1 als Brennstoffpumpe für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden
Brennkraftmaschinen. Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht
für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail,
das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet
sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 auf,
wobei in der 1 die Gehäuseteile 3, 4 dargestellt
sind. Hierbei ist das Gehäuseteil 3 als Zylinderkopf
ausgestaltet, der mit dem als Grundkörper ausgestalteten
Gehäuseteil 4 verbunden ist. In dem Pumpengehäuse 2 ist
eine Pumpenbaugruppe 5 angeordnet, die über eine
nicht dargestellte Antriebswelle, beispielsweise über einen Nocken
oder Exzenter, antreibbar ist.
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Die
Pumpenbaugruppe 5 weist einen Kolben 6 auf, der
in einer Bohrung 7 des Gehäuseteils 3 entlang
einer Längsachse 8 geführt ist. Das Gehäuseteil 3 weist
hierbei einen Ansatz 9 auf, der in das Gehäuseteil 4 ragt.
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In
dem Gehäuseteil 3 ist ein Pumpenarbeitsraum 15 ausgestaltet,
der durch das Gehäuseteil 3 und eine Stirnfläche 16 des
Kolbens 6 begrenzt ist. Ferner ist ein Einlassventil 17 vorgesehen, über
das Brennstoff bei einem Saughub des Kolbens 6 in den Pumpenarbeitsraum 15 strömt.
Außerdem ist ein Auslassventil 18 vorgesehen, über
das Brennstoff bei einem Förderhub des Kolbens 6 zu
einem Common-Rail oder dergleichen förderbar ist.
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Der
Kolben 6 ist in einer Stellung eines oberen Totpunkts dargestellt,
so dass im Pumpenarbeitsraum 15 ein maximaler Druck Pmax herrscht. Dieser Druck Pmax wirkt
auf die Stirnfläche 16 des Kolbens 6 ein,
wie es durch Pfeile 19 veranschaulicht ist.
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Zwischen
dem Kolben 6 und der Bohrung 7 ist ein Führungsspalt 20 ausgebildet.
Der Führungsspalt 20 ermöglicht dabei
eine Führung des Kolbens 6 in der Bohrung 7,
ohne dass ein Klemmen des Kolbens 6 oder eine übermäßige
Reibung auftritt. Der Druck Pmax im Pumpenarbeitsraum 15 wirkt
auch im Bereich des Führungsspaltes 20, wobei
in Abhängigkeit von dem momentanen Druck im Pumpenarbeitsraum 15 eine
Aufweitung des Führungsspaltes 20 möglich
ist. Bei dem maximalen Druck Pmax im Pumpenarbeitsraum 15 erfolgt
eine Aufweitung entsprechend der unterbrochen dargestellten Linie 21.
Die Aufweitung des Führungsspaltes 20 auf die
unterbrochen dargestellte Linie 21 führt zu dem
Problem, dass eine unerwünscht große Leckage über
den Führungsspalt 20 auftreten kann. Dies senkt
den Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 1 herab.
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Der
Kolben 6 weist eine Sacklochbohrung 25 auf. Von
einer dem Pumpenarbeitsraum 15 abgewandten Seite 26 ist
in die Sacklochbohrung ein Füllstück 27 eingesetzt.
Das Füllstück 27 weist ein Fußteil 28 auf,
das die Sacklochbohrung 25 des Kolbens 6 an der
Seite 26 verschließt. Außerdem weist
das Füllstück 27 ein Kolbeninnenraumteil 29 auf,
das einen kleineren Querschnitt aufweist als die Sacklochbohrung 25.
Zwischen der Sacklochbohrung 25 des Kolbens 6 und
dem Kolbeninnenraumteil 29 des Füllstücks 27 ist
ein ringspaltförmiger Kolbeninnenraum 30 ausgestaltet.
Der Kolbeninnenraum 30 ist über eine mittig durch
den Kolben 6 verlaufende Längsbohrung 31 mit
dem Pumpenarbeitsraum 15 verbunden. Die Längsbohrung 31 mündet
dabei an der Stirnfläche 16 des Kolbens 6 in
den Pumpenarbeitsraum 15. Über die Längsbohrung 31 steht
der Kolbeninnenraum 30 in hydraulischer Verbindung mit
dem Pumpenarbeitsraum 15, so dass der momentane Druck im
Pumpenarbeitsraum 15 auch in dem Kolbeninnenraum 30 herrscht.
Speziell in einem Fall, in dem im Pumpenarbeitsraum 15 der
maximale Druck Pmax herrscht, herrscht auch
im Kolbeninnenraum 30 der maximale Druck Pmax.
Wie durch die Pfeile 32 veranschaulicht, beaufschlagt der
Druck im Kolbeninnenraum 30 eine Kolbenwand 33,
die den Kolbeninnenraum 30 umgibt. In der 1 ist
durch eine unterbrochen dargestellte Linie 34 die Wirkung
des maximalen Drucks Pmax auf die Kolbenwand 33 veranschaulicht.
Durch den Druck im Kolbeninnenraum 30 erfolgt eine elastische
Verformung der Kolbenwand 33, wobei bei dem Maximaldruck
Pmax eine Verformung bis zu der unterbrochen
dargestellten Linie 34 erfolgt.
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Somit
wird die Aufweitung des Führungsspaltes 20 zu
der unterbrochen dargestellten Linie 21 im Bereich der
Kolbenwand 33 durch die Aufweitung der Kolbenwand 33 bis
zu der unterbrochen dargestellten Linie 34 kompensiert.
Die Kompensation kann dabei vollständig oder teilweise
erfolgen. Dadurch wird eine unerwünschte Leckage über
den aufgeweiteten Führungsspalt 20 verhindert
oder zumindest verringert.
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Durch
das Kolbeninnenraumteil 29 des Füllstücks 27 ist
das Volumen des Kolbeninnenraums 30 reduziert, so dass
ein unerwünschtes Totvolumen reduziert ist. Dadurch ist
ein hoher Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 1 möglich.
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In
diesem Ausführungsbeispiel mündet die Längsbohrung 31 des
Kolbens 6 einerseits an der Stirnfläche 16 in
den Pumpenarbeitsraum 15 und andererseits in den Kolbeninnenraum 30.
Dadurch ist über die Längsbohrung 31 eine
unmittelbare Verbindung zwischen dem Kolbeninnenraum 30 und
dem Pumpenarbeitsraum 15 ausgebildet. Durch die ringspaltförmige
Ausgestaltung des Kolbeninnenraums 30 kann eine gezielte
Beaufschlagung der Kolbenwand 33 erfolgen, wobei das Gesamtvolumen
des Kolbeninnenraums 30 relativ klein ist.
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2 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 16 des
Kolbens 6 geschlossen ausgestaltet. Außerdem ist
die Sacklochbohrung 25 durch eine zylinderförmige
Ausnehmung in dem Kolben 6 gebildet. Das Füllstück 27 weist
ein Fußteil 28 auf, das zumindest im Bereich des
Kolbens 6 zylinderförmig ausgestaltet ist. Ferner
ist auch das Kolbeninnenraumteil 29 des Füllstücks 27 zylinderförmig
ausgestaltet, wobei eine Stirnfläche 35 an der
Sacklochbohrung 25 anliegt. Der Durchmesser des Kolbeninnenraumteils 29 des
Füllstücks 27 ist kleiner als der Durchmesser
der Sacklochbohrung 25. Dadurch ist der ringspaltförmige
Kolbeninnenraum 30 ausgestaltet. Diese Ausgestaltung ermöglicht,
einen Kolbeninnenraum 30 mit sehr kleinem Volumen und somit
einem reduzierten Totvolumen auszugestalten.
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In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Kolbenwand 33,
die den Kolbeninnenraum 30 umgibt, eine Öffnung 40 auf. Über
die Öffnung 40 ist der Kolbeninnenraum 30 mit
dem Führungsspalt 20 verbunden. Somit ist der
Kolbeninnenraum 30 über die Öffnung 40 und
den Führungsspalt 20 mit dem Pumpenarbeitsraum 15 verbunden.
Somit besteht eine mittelbare Verbindung zwischen dem Kolbeninnenraum 30 und
dem Pumpenarbeitsraum 15 mittels des Führungsspalts 20.
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Der
Führungsspalt 20 hat eine Drosselwirkung. Zwischen
dem Pumpenarbeitsraum 15 und dem Kolbeninnenraum 30 besteht
somit eine durch den Führungsspalt 20 bewirkte
Drosselung. Der Druck P1 im Kolbeninnenraum 30 ist
deshalb in der Regel kleiner als der Druck im Pumpenarbeitsraum 15.
Speziell ist der Druck im Kolbeninnenraum 30 stets kleiner
als der maximale Druck Pmax im Pumpenarbeitsraum 15.
Dadurch ist die durch die Pfeile 32 erfolgende Beaufschlagung
der Kolbenwand 33 im Vergleich zu dem in der 1 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel reduziert. Allerdings ist der Druck
P1 im Kolbeninnenraum 30 somit
in vorteilhafter Weise an den gerade im Bereich der Kolbenwand 33 wirkenden
Druck P1 im Führungsspalt 20 angepasst.
Dies ermöglicht gegebenenfalls eine dünnwandigere
Ausgestaltung der Kolbenwand 33 und/oder eine längere
Ausgestaltung der Kolbenwand 33 in Richtung der Längsachse 8.
Da der Druck P1 im Kolbeninnenraum 30 gleich
dem Druck P1 im Führungsspalt 20 im
Bereich der Öffnung 40 der Kolbenwand 33 ist,
ist auch bei solchen Ausgestaltungen ein unerwünschtes
Verklemmen des Kolbens 6 auf Grund einer zu großen
Verformung der Kolbenwand 33 verhindert. Außerdem
besteht der Vorteil, dass das durch den Kolbeninnenraum 30 gebildete Totvolumen
nicht direkt, sondern gedrosselt mit dem Pumpenarbeitsraum 15 verbunden
ist. Somit kann ein hoher Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 1 erreicht
werden.
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3 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kolben 6 eine
Kolbenhülse 41 auf, in die das Füllstück 27 eingesetzt
ist. Das Fußteil 28 des Füllstücks 27 ist
dabei mit einer an der Seite 26 der Kolbenhülse 41 anliegenden
Druckplatte 42 verbunden. Das Füllstück 27 weist
ein Kopfteil 43 auf. Zwischen dem Kopfteil 43 und
dem Fußteil 28 ist das Kolbeninnenraumteil 29 des
Füllstücks 27 vorgesehen. Das Fußteil 28,
das Kolbeninnenraumteil 29 und das Kopfteil 43 des
Füllstücks 27 sind jeweils zylinderförmig
ausgestaltet, wobei das Kolbeninnenraumteil 29 einen verringerten
Durchmesser aufweist. Der Durchmesser des Fußteils 28 ist
gleich einem Innendurchmesser der Kolbenhülse 41 und
der Durchmesser des Kopfteils 43 ist ebenfalls gleich dem
Innendurchmesser der Kolbenhülse 41.
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Durch
das Kopfteil 43 und teilweise durch das Kolbeninnenraumteil 29 erstreckt
sich eine Längsbohrung 31. Die Längsbohrung 31 läuft
dabei entlang der Längsachse 8 mittig durch den
Kolben 6. Von der Längsbohrung 31 zweigt
eine in radialer Richtung verlaufende Verbindungsbohrung 44 ab. Die
Verbindungsbohrung 44 stellt dabei eine Verbindung zwischen
dem Kolbeninnenraum 30 und der Längsbohrung 31 her. Über
die Längsbohrung 31 und die Verbindungsbohrung 44 ist
der Kolbeninnenraum 30 unmittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum 15 verbunden.
Somit herrscht im Kolbeninnenraum 30 der gleiche Druck
wie im Pumpenarbeitsraum 15. Speziell herrscht in einem
Fall, in dem im Pumpenarbeitsraum 15 der maximale Druck
Pmax herrscht, im Kolbeninnenraum 30 ebenfalls
der maximale Druck Pmax. Der Druck Pmax im Kolbeninnenraum 30 beaufschlagt
dabei die Kolbenwand 33, wie es durch die Pfeile 32 veranschaulicht
ist. Dadurch wird die Kolbenwand 33 bis zu der unterbrochen
dargestellten Linie 34 aufgeweitet.
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Die
Kolbenwand 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel
durch die Kolbenhülse 41 gebildet. Dabei ist die
Kolbenwand 33 der Abschnitt der Kolbenhülse 41,
der im Bereich des Kolbeninnenraumteils 29 beabstandet
von dem Füllstück 27 ist. Die Kolbenhülse 41 und
das Füllstück 27 sind aus unterschiedlichen
Werkstoffen gebildet. Dabei ist der Werkstoff der Kolbenhülse 41 im
Vergleich zu dem Werkstoff des Füllstücks 27 relativ
gut elastisch verformbar. Dabei kann die elastische Verformbarkeit
der Kolbenwand 33 außerdem durch die Länge
des Kolbeninnenraumteils 29 des Füllstücks 27 und
die Wandstärke der Kolbenhülse 41 geometrisch
beeinflusst werden. Damit ist eine vorteilhafte Anpassung an den
jeweiligen Anwendungsfall möglich, um einerseits eine unerwünschte
Leckage über den aufgeweiteten Führungsspalt 20 zu
verhindern und andererseits ein Festklemmen des Kolbens 6 in
der Bohrung 7 zu vermeiden.
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Die
Ausgestaltung des Füllstücks 27 aus einem
relativ inelastischen Material hat außerdem den Vorteil,
dass die Stirnfläche 16 des Kolbens 6 im
Wesentlichen aus einem relativ inelastischen Werkstoff gebildet
ist. Somit wird eine unerwünschte Verformung des Kolbens 6 im
Bereich der Stirnfläche 16 verhindert.
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4 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kolben 6 die Kolbenhülse 41 auf,
in die das Füllstück 27 eingesetzt ist,
das das Fußteil 28, das Kolbeninnenraumteil 29 und
das Kopfteil 43 umfasst. Die Längsbohrung 31 erstreckt
sich dabei durch das Kopfteil 43 des Füllstücks 27.
Die Längsbohrung 31 ist koaxial zu der Längsachse 8 durch
das Kopfteil 43 geführt. Dabei verläuft
die Längsbohrung 31 in einem Randbereich 45 des
Kolbens 6 durch den Kopfteil 43 des Füllstücks 27 des
Kolbens 6. Der Randbereich 45 grenzt dabei an
die Kolbenhülse 41 an. Speziell kann die Längsbohrung 31 durch
eine Nut in einer Außenfläche 46 des
Kopfteils 43 des Füllstücks 27 gebildet sein,
die beim Einsetzen des Füllstücks 27 in
die Kolbenhülse 41 durch die Kolbenhülse 41 so
verschlossen wird, dass die Längsbohrung 31 gebildet
ist.
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Durch
die Längsbohrung 31 ist eine unmittelbare Verbindung des
Kolbeninnenraums 30 mit dem Pumpenarbeitsraum 15 gegeben.
Dadurch herrscht im Kolbeninnenraum 30 der gleiche Druck
wie im Pumpenarbeitsraum 15. Speziell kann der maximale Druck
Pmax im Kolbeninnenraum 30 herrschen
und die Kolbenwand 33 beaufschlagen, wie es durch die Pfeile 32 veranschaulicht
ist. Diese Ausgestaltung hat auch den Vorteil, dass die Längsbohrung 31 relativ
einfach ausgestaltet werden kann.
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5 zeigt
die in den 1, 2, 3 und 4 mit
V bezeichneten Ausschnitte einer Hochdruckpumpe 1, die
jeweils entsprechend einer möglichen Abwandlung abgewandelt
ausgestaltet sind. In diesem Ausführungsbeispiel variiert
eine Wandstärke 50 der Kolbenwand 33 entlang
der Längsachse 8 des Kolbens 6. In diesem
Ausführungsbeispiel variiert die Wandstärke 50 derart,
dass ein Profil der Kolbenwand 33 zu dem Kolbeninnenraum 30 hin
bauchförmig ausgestaltet ist. Speziell ist eine maximale
Wandstärke 51 vorgegeben, wobei die Kolbenwand 33 im
Bereich des Fußteils 28 des Füllstücks 27 und
gegebenenfalls im Bereich des Kopfteils 43 des Füllstücks 27 eine
geringere Wandstärke 50 aufweist, als die maximale
Wandstärke 51. Durch die Ausgestaltung der Kolbenwand 33 mit
variierender Wandstärke 50 kann konstruktiv die
Elastizität der Kolbenwand 33 entlang der Längsachse 8 beeinflusst
werden, um eine gewünschte Aufdehnung der Kolbenwand 33 in
Bezug auf einen im Kolbeninnenraum 30 herrschenden Druck
P zu erzeugen. Speziell kann in Bezug auf den maximal möglichen
Druck P im Kolbeninnenraum 30, das heißt den Druck
Pmax beziehungsweise den Druck P1, der Verlauf der unterbrochen dargestellten
Linie 34 beeinflusst werden, bis zu der sich die Kolbenwand 33 aufweitet.
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Somit
kann durch die Ausgestaltung der Kolbenwand 33 mit einer
variierenden Wandstärke 50 die Verhinderung oder Verminderung
einer unerwünschten Leckage erreicht werden, ohne dass
die Gefahr besteht, dass der Kolben 6 in der Bohrung 7 klemmt
oder eine zu große Reibung auftritt.
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Es
ist anzumerken, dass die Teile eines mehrteilig ausgestalteten Kolbens 6 vorzugsweise durch
Presspassungen miteinander verbunden sind. Insbesondere kann das
Füllstück 27 mit dem Kolben 6 beziehungsweise
der Kolbenhülse 41 durch Ein- beziehungsweise
Aufpressen ausgestaltet sein.
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Durch
die mehrteilige Ausgestaltung ergibt sich auch der Vorteil, die
Teile aus unterschiedlichen Werkstoffen auszugestalten, die unterschiedliche Verformungseigenschaften
aufweisen können.
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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 10210317
A1 [0002, 0003]