DE102008041176A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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Roland Gronenberg
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Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschienen dient, weist ein Gehäuseteil (3) und eine Pumpenbaugruppe (5) auf, die einen in dem Gehäuseteil (3) ausgestalteten Pumpenarbeitsraum (15) aufweist. Außerdem umfasst die Pumpenbaugruppe (5) einen Kolben (6), der in einer Bohrung (7) des Gehäuseteils (3) geführt ist und den Pumpenarbeitsraum (15) begrenzt. Dabei ist innerhalb des Kolbens (6) ein Kolbeninnenraum (30) ausgestaltet, der abschnittsweise durch eine Kolbenwand (33) des Kolbens (6) begrenzt ist. Der Kolben (6) ist mit seiner Kolbenwand (33) in der Bohrung (7) des Gehäuseteils (3) geführt. Der Kolbeninnenraum (30) ist zumindest mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden, so dass im Betrieb die Kolbenwand (33) von dem Kolbeninnenraum (30) her mit einem Druck beaufschlagt ist. Dadurch kann die Aufweitung eines Führungsspaltes (20) zwischen der Bohrung (7) und dem Kolben (6), die durch einen Druck im Pumpenarbeitsraum (15) bedingt ist, durch eine Aufdehnung der Kolbenwand (33) kompensiert werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In vorteilhafter Weise ist der Kolbeninnenraum ringspaltförmig ausgestaltet. Dadurch ist ein Totvolumen im Kolbeninnenraum reduziert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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.
  • 1 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 5 den in den 1 bis 4 jeweils mit V bezeichneten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe entsprechend einer möglichen Abwandlung der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch die mehrteilige Ausgestaltung ergibt sich auch der Vorteil, die Teile aus unterschiedlichen Werkstoffen auszugestalten, die unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweisen können.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10210317 A1 [0002, 0003]

Claims (12)

  1. Hochdruckpumpe (1), insbesondere Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit zumindest einem Gehäuseteil (3) und zumindest einer Pumpenbaugruppe (5), die einen in dem Gehäuseteil (3) ausgestalteten Pumpenarbeitsraum (15) und einen in einer Bohrung (7) des Gehäuseteils (3) geführten Kolben (6) aufweist, der den Pumpenarbeitsraum (15) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kolbens (6) ein Kolbeninnenraum (30) ausgestaltet ist, dass der Kolbeninnenraum (30) zumindest abschnittsweise durch eine Kolbenwand (33) des Kolbens (6) begrenzt ist, dass der Kolben (6) zumindest abschnittsweise mit seiner Kolbenwand (33) in der Bohrung (7) des Gehäuseteils (3) geführt ist und dass der Kolbeninnenraum (30) zumindest mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist.
  2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) eine Längsbohrung (31) aufweist und dass die Längsbohrung (31) einerseits an einer Stirnfläche (16) des Kolbens (6) in den Pumpenarbeitsraum (15) und andererseits in den Kolbeninnenraum (30) mündet.
  3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (31) zumindest im Wesentlichen mittig durch den Kolben (6) verläuft.
  4. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (31) in einem Randbereich (45) koaxial zu einer Längsachse (8) des Kolbens (6) durch den Kolben (6) verläuft.
  5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolben (6) und der Bohrung (7) des Gehäuseteils (3) ein Führungsspalt (20) ausgebildet ist, dass die Kolbenwand (33) des Kolbens (6) zumindest eine Öffnung (40) aufweist und dass der Kolbeninnenraum (30) über die Öffnung (40) und den Führungsspalt (20) mit dem Pumpenarbeitsraum (15) verbunden ist.
  6. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbeninnenraum (30) als zumindest näherungsweise ringspaltförmiger Kolbeninnenraum (30) ausgestaltet ist.
  7. Hochdruckpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstück (27) vorgesehen ist, das in eine Sacklochbohrung (25) des Kolbens (6) eingesetzt ist, und dass zwischen einem Kolbeninnenraumteil (29) des Füllstücks (27) und der Kolbenwand (33) des Kolbens (6) der ringspaltförmige Kolbeninnenraum (30) ausgestaltet ist.
  8. Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fußteil (28) des Füllstücks (27) die Sacklochbohrung (25) des Kolbens (6) an einer dem Pumpenarbeitsraum (15) abgewandten Seite (26) verschließt.
  9. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke (50) der Kolbenwand (33) entlang einer Längsachse (8) des Kolbens (6) variiert.
  10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profil der Kolbenwand (33) zu dem Kolbeninnenraum (30) hin bauchförmig ausgestaltet ist.
  11. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) eine Kolbenhülse (41) aufweist, dass in den Kolben (6) ein Füllstück (27) eingesetzt ist, dass eine Stirnfläche (16) eines Kopfteils (43) des Füllstücks (27) den Pumpenarbeitsraum (15) begrenzt und dass die Kolbenwand (33) durch die Kolbenhülse (41) gebildet ist.
  12. Hochdruckpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenhülse (41) aus einem Werkstoff gebildet ist, der im Vergleich zu einem Werkstoff, aus dem das Kopfteil (43) des Füllstücks (27) gebildet ist, elastisch verformbar ist.
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