DE102008042877A1 - High-pressure pump arrangement for common rail injection system of internal-combustion engine of motor vehicle, has piston transmitting compression force for holding cam in attachment with control curve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpenanordnung für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a high-pressure pump arrangement for a Fuel injection system of an internal combustion engine, in particular for a common rail injection system of a motor vehicle, with the features of the preamble of claim 1.
Die Aufgabe einer Hochdruckpumpe der vorstehend genannten Art besteht vorrangig darin, dem Kraftstoffeinspritzsystem verdichteten Kraftstoff zur Verfügung zu stellen. Bei Common-Rail-Einspritzsystemen wird der verdichtete Kraftstoff zunächst einem gemeinsamen Hochdruckspeicher zugeführt, dem so genannten Rail. Den Einspritzvorgang bewirken dann an das Rail angeschlossene Injektoren.The Task of a high-pressure pump of the aforementioned type primarily in fuel injected to the fuel injection system to provide. In common-rail injection systems The compressed fuel is initially a common High-pressure accumulator fed, the so-called rail. The Injection process then cause injectors connected to the rail.
Hochdruckpumpen mit mehreren radial um einen Exzenter oder Nocken angeordneten Pumpenelementen sind auch als Radialkolbenpumpen bekannt. Der Exzenter oder Nocken ist drehfest mit einer Antriebswelle verbunden, so dass eine Drehung der Antriebswelle eine Verlagerung der Exzentrizität und damit eine hin und her Bewegung des Kolbens bewirkt. Die den Arbeitskolben mit einer Druckkraft beaufschlagende Feder dient dem Zweck, den Arbeitskolben nach erfolgtem Arbeitshub in die Ausgangsstellung zurückzuführen. Die Federkraft ist derart bemessen, dass ein Anpressdruck, der die Anlage des Arbeitskolbens am Exzenter oder Nocken sicherstellt, gewährleistet ist. Derartige Ausführungen einer Hochdruckpumpe sind hinreichend bekannt.High-pressure pumps with several radially arranged around an eccentric cam or pump elements are also known as radial piston pumps. The eccentric or cam is rotatably connected to a drive shaft, so that a rotation of Drive shaft a displacement of the eccentricity and thus a reciprocating movement of the piston causes. The working piston with a compressive force acting spring serves the purpose of the Working piston after completed stroke in the starting position due. The spring force is dimensioned such that a contact pressure, the attachment of the working piston on the eccentric or cam ensures, is guaranteed. such Versions of a high pressure pump are well known.
Aus
der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Hochdruckpumpe mit hohem Wirkungsgrad bereitzustellen. Zur Lösung der Aufgabe wird eine Hochdruckpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.task The present invention is an alternative high pressure pump to provide high efficiency. To solve the Task is a high pressure pump assembly with the features of Proposed claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.
Die vorgeschlagene Hochdruckpumpenanordnung umfasst eine Antriebswelle und einen drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Exzenter sowie wenigstens ein Pumpenelement, das einen am Exzenter direkt oder indirekt anliegenden, hubbeweglich gelagerten Arbeitskolben und eine den Arbeitskolben mit einer Druckkraft beaufschlagende Feder umfasst. Erfindungsgemäß ist der Exzenter entlang einer Achse A senkrecht zur Wellenlängsachse W verschiebbar gelagert und von einer Steuerkurve umgeben. Der direkt oder indirekt am Exzenter anliegende Arbeitskolben überträgt dabei eine Druckkraft, die den Exzenter in Anlage mit der Steuerkurve hält. Durch die verschiebbare Lagerung des Exzenters ist gewährleistet, dass dieser der Steuerkurve folgen kann, wenn die Steuerkurve beispielsweise einen Verlauf aufweist, bei der sie sich von der Antriebswelle entfernt. Nähert sich die Steuerkurve dagegen der Antriebswelle, wird ebenfalls eine Verschiebung des Exzenters entlang der Achse A bewirkt, jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Der am Exzenter anliegende Arbeitskolben wird bei jeder Verschiebung des Exzenters entlang der Achse A hin und her bewegt. Jede Verschiebung des Exzenters geht mit einer Verlagerung der Exzentrizität einher, so dass hierüber Einfluss auf den Kolbenhub genommen werden kann. Die Druckkraft, die den Exzenter in Anlage mit der Steuerkurve hält, geht von der den Arbeitskolben mit einer Druckkraft beaufschlagenden Feder aus. Diese gewährleistet auch, dass der Arbeitskolben stets der Bewegung des Exzenters folgt. Zusätzliche Mittel, insbesondere Antriebsmittel zur Verschiebung des Exzenters sind somit nicht erforderlich.The proposed high pressure pump assembly comprises a drive shaft and a non-rotatably connected to the drive shaft eccentric and at least one pump element which is directly on the eccentric or indirectly applied, liftably mounted working piston and a spring acting on the working piston with a compressive force includes. According to the eccentric along an axis A perpendicular to the shaft longitudinal axis W slidable stored and surrounded by a cam. The direct or indirect on the eccentric fitting working piston transfers doing a compressive force, the eccentric in contact with the control cam holds. Due to the sliding bearing of the eccentric is ensures that it can follow the control curve, if the control curve, for example, has a course, at she moves away from the drive shaft. Approaches the cam, however, the drive shaft, also becomes a shift of the eccentric along the axis A causes, however, in the opposite Direction. The working piston adjoining the eccentric will move with each shift of the eccentric along the axis A back and forth. Every shift of the eccentric goes with a shift of eccentricity accompanied, so that this influence on the piston stroke taken can be. The compressive force that the eccentric in contact with the Control cam keeps going from the working piston with one Compressive force acting spring off. This ensures Also, that the working piston always follows the movement of the eccentric. additional Means, in particular drive means for displacement of the eccentric are therefore not required.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Antriebswelle eine Ausnehmung zur Aufnahme des Exzenters, wobei die Ausnehmung vorzugsweise von zwei zur Achse A parallelen Seitenflächen begrenzt wird, die eine Verschiebung des Exzenters entlang der Achse A zulassen. Weiterhin vorzugsweise ist die Ausnehmung zentriert in Bezug auf die Wellenlängsachse W angeordnet. Die beiden Seitenflächen weisen somit den gleichen Abstand zur Wellenlängsachse W auf. Alternativ kann in der Antriebswelle auch eine zentrale Bohrung als Ausnehmung zur Aufnahme des Exzenters vorgesehen sein, wobei die Bohrung einen kreisförmigen oder polygonförmigen Querschnitt besitzen kann.To a preferred embodiment has the drive shaft a recess for receiving the eccentric, wherein the recess preferably of two parallel to the axis A side surfaces is limited, which is a displacement of the eccentric along the axis A permit. Further preferably, the recess is centered arranged with respect to the wavelength axis W. The two Side surfaces thus have the same distance to the shaft longitudinal axis W on. Alternatively, in the drive shaft and a central bore be provided as a recess for receiving the eccentric, wherein the hole is circular or polygonal Cross section may have.
Weiterhin bevorzugt ist die Ausnehmung der Antriebswelle als Gleitlager ausgebildet. Die Ausbildung als Gleitlager kann durch Einsatz einer Gleitlagerbuchse und/oder durch Aufbringen einer Gleitschicht auf den Seitenflächen der Ausnehmung bewirkt werden. Das Gleitlager soll eine möglichst reibungsarme Verschiebung des Exzenters gewährleisten.Farther Preferably, the recess of the drive shaft is designed as a plain bearing. The training as a plain bearing can be achieved by using a plain bearing bush and / or by applying a sliding layer on the side surfaces the recess be effected. The plain bearing should be as possible ensure low-friction displacement of the eccentric.
Vorteilhafterweise weist auch der Exzenter wenigstens eine zur Achse A parallele Seitenfläche auf, die vorzugsweise ebenfalls als Gleitfläche ausgebildet ist. In Anlage mit einer der parallelen Seitenflächen der Ausnehmung der Antriebswelle gewährleistet die ebenfalls zur Achse A parallele Seitenfläche des Exzenters eine drehfeste Verbindung des Exzenters mit der Antriebswelle. Aufgrund der Ausbildung der jeweiligen Seitenflächen als Gleitflächen ist zudem weiterhin die Verschiebbarkeit des Exzenters sichergestellt.Advantageously, also has the eccentric at least one parallel to the axis A side surface, which is preferably also formed as a sliding surface. In contact with one of the parallel side surfaces of the recess of the drive shaft which also parallel to the axis A side surface of the eccentric ensures a rotationally fixed connection of the eccentric to the drive shaft. Due to the formation of the respective side surfaces as sliding surfaces also the displaceability of the eccentric is also ensured.
Entsprechend der alternativen Ausführungsform der Ausnehmung der Antriebswelle als zentrale Bohrung mit kreis- oder polygonförmigem Querschnitt kann auch der Exzenter einen kreis- oder polygonförmigen Querschnitt aufweisen. Soweit die Außenflächen des Exzenters in Anlage mit den Seiten- bzw. Innenflächen der Ausnehmung gelangen, sind diese als Gleitflächen auszubilden bzw. mit einer Gleitschicht zu versehen. Darüber hinaus ist es möglich, die Querschnittsform des Exzenters derart zu wählen, dass sie, beispielsweise aufgrund von Abflachungen, gegenüber der Querschnittsform der Ausnehmung der Antriebswelle in Teilbereichen zurückspringt. Auf diese Weise können die Reibungskräfte, die bei einer Verschiebung des Exzenters gegenüber den Seiten- bzw. Innenflächen der Ausnehmung entstehen, verringert werden.Corresponding the alternative embodiment of the recess of the drive shaft as a central bore with a circular or polygonal cross-section can also the eccentric a circular or polygonal Have cross-section. As far as the outer surfaces of the eccentric in contact with the side or inner surfaces reach the recess, these are designed as sliding surfaces or provided with a sliding layer. Furthermore It is possible, the cross-sectional shape of the eccentric so to choose, for example, because of flattening, opposite the cross-sectional shape of the recess of the drive shaft jumps back in partial areas. That way you can the frictional forces involved in a displacement of the eccentric opposite the side or inner surfaces of the recess arise, be reduced.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die den Exzenter umgebende Steuerkurve im Bereich der Innenwandflächen eines Gehäuses ausgebildet, das die Pumpenanordnung umgibt. Alternativ hierzu kann die Steuerkurve jedoch auch im Bereich der Innenwandflächen eines Einsatzes ausgebildet sein, der in ein die Pumpenanordnung umgebendes Gehäuse einsetzbar ist. Die Verwendung eines Einsatz weist den Vorteil auf, dass dieser gegebenenfalls austauschbar ist, so dass Einsätze mit unterschiedlichen Steuerkurven verwendet werden können, um darüber beispielsweise die Förderleistung der Pumpe zur bestimmen. Hierzu ist der Einsatz bevorzugt als Steuerscheibe ausgebildet, die in das Pumpengehäuse eingesetzt wird.To Another preferred embodiment is the Exzenter surrounding control curve in the area of the inner wall surfaces a housing which surrounds the pump assembly is formed. Alternatively, however, the control curve in the field of Be formed inside wall surfaces of an insert, the can be used in a housing surrounding the pump assembly is. The use of an insert has the advantage that this possibly interchangeable, so that inserts with different Cams can be used to over it For example, determine the capacity of the pump. For this purpose, the insert is preferably designed as a control disk, which is inserted into the pump housing.
Vorteilhafterweise ist die Steuerkurve derart ausgelegt, dass der hieran anliegende Exzenter bei jeder Drehung der Antriebswelle um 180° in eine exzentrische Lage geführt wird, in welcher der Exzenter einen weiteren Arbeitshub des Arbeitskolbens bewirkt. Nach jeder Drehung um 180° nimmt somit der Exzenter erneut seine Ausgangsstellung ein. Gleiches gilt für den Arbeitskolben, der über die Druckkraft der Feder in Anlage mit dem Exzenter gehalten wird. Der Arbeitskolben führt demnach bei jeder Drehung der Antriebswelle um 360° einen Doppelhub aus. Der Wirkungsgrad der Pumpe wird somit gesteigert.advantageously, the control cam is designed so that the adjoining thereto Eccentric with each rotation of the drive shaft through 180 ° in an eccentric position is performed in which the eccentric one causes further working stroke of the working piston. After every turn by 180 ° thus takes the eccentric again its starting position one. The same applies to the working piston, the over the pressure force of the spring is held in contact with the eccentric. The working piston thus leads with each rotation of the drive shaft 360 ° a double stroke. The efficiency of the pump is thus increased.
Aufgrund der Relativbewegungen der einzelnen Bauteile zueinander werden diese auf Reibung beansprucht. Dies gilt insoweit auch für den am Exzenter anliegenden Arbeitskolben. Um einem erhöhten Verschleiß der Anlagefläche am Arbeitskolben entgegenzuwirken, umfasst daher nach einer bevorzugten Ausführungsform der Arbeitskolben einen Kolbenfuß aus einem verschleißfesten Material. Vorzugsweise besteht der Kolbenfuß aus Keramik.by virtue of the relative movements of the individual components to each other these claimed to friction. This also applies to the extent on the eccentric adjoining working piston. To an increased Counteract wear of the contact surface on the working piston, Therefore, according to a preferred embodiment of the Working piston a piston foot made of a wear-resistant Material. Preferably, the piston foot is made of ceramic.
Aufgrund der Rotationsbewegung des Exzenters werden auf den am Exzenter anliegenden Kolbenfuß des Arbeitskolbens Querkräfte übertragen, die den Bewegungsablauf des Arbeitskolbens beeinträchtigen können. Um daher eine Übertragung der Querkräfte auf den Arbeitskolben zu verhindern, ist vorzugsweise der Kolbenfuß des Arbeitskolbens in einem Tassenstößel gehalten. Die Übertragung von Querkräften ist somit weiterstgehend ausgeschlossen.by virtue of the rotational movement of the eccentric are applied to the voltage applied to the eccentric piston of the Working piston transmitted lateral forces, the Can affect movement of the working piston. Therefore, a transfer of lateral forces on the To prevent working piston is preferably the piston of the Working piston held in a bucket tappet. The transmission of shear forces is thus very far-reaching locked out.
Alternativ kann anstelle des Kolbenfußes auch eine Rolle vorgesehen sein, mittels derer der Arbeitskolben am Exzenter anliegt. Diese Ausführungsform verhindert ebenfalls, dass Querkräfte auf den Arbeitskolben übertragen werden.alternative may also be provided a roller instead of the piston foot be, by means of which the working piston rests on the eccentric. These Embodiment also prevents lateral forces be transferred to the piston.
Weiterhin bevorzugt weist auch der Exzenter wenigstens eine Rolle auf, mittels derer er an der Steuerkurve und/oder am Arbeitskolben anliegt. Sofern letzteres der Fall ist, kann auf die Anordnung einer Rolle am Arbeitskolben verzichtet werden. Die Übertragung von Querkräften auf den Arbeitskolben wird dann durch die am Exzenter vorgesehene Rolle verhindert.Farther Preferably, the eccentric also has at least one roller, by means of which he rests against the control cam and / or the working piston. Provided The latter is the case on the arrangement of a roller on the working piston be waived. The transmission of shear forces on the working piston is then provided by the eccentric Prevents roll.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Hochdruckpumpenanordnung weist nicht nur einen gegenüber den meisten bekannten Hochdruckpumpen verbesserten Wirkungsgrad auf, sondern erweist sich durch die Möglichkeit des Einsatzes unterschiedlicher Steuerscheiben zudem als äußerst variabel. Darüber hinaus bedarf es zur Verwirklichung der vorgeschlagenen Hochdruckpumpenanordnung nur weniger Bauteile, so dass zum Einen Gewicht eingespart wird, zum Anderen der zur Verfügung stehende Bauraum beschränkt sein kann.The above-described high-pressure pump arrangement according to the invention not only has one compared to most known high-pressure pumps improved efficiency, but proves by the possibility the use of different control discs also as extremely variable. In addition, it requires the realization of the proposed high pressure pump assembly only fewer components, so that on the one hand weight is saved, on the other hand, the available standing space can be limited.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpenanordnung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:One Embodiment of an inventive High-pressure pump arrangement will be described below with reference to the drawings explained in more detail. Show it:
Die
in den
Bei
der dargestellten Hochdruckpumpenanordnung weist der Arbeitskolben
Da
ein möglichst reibungsloses Ablaufen des Exzenters auch
an der Steuerkurve
Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpenanordnung ist
nicht auf die Ausführungsform mit einem Arbeitskolben
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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