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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Pumpenzylinderkopf,
welcher gemeinsam mit einem je zugehörigen Ventilträger
einen zwischenliegenden Druckraum definiert, in welchen mittels
einer translatorischen Bewegung eines im mindestens einen Pumpenzylinderkopf
verschiebbar geführten Pumpenelements ein Fluid, insbesondere
Kraftstoff, ansaugbar und anschließend auf Hochdruck verdichtbar
ist, wobei der je zugehörige Ventilträger ein
Rückschlagventil aufweist, das in einer Öffnungsstellung
ein Fließen des Fluids aus einem Zulauf in den Druckraum ermöglicht.
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Aus
der
DE 19 29 790 C2 ist
eine Hochdruckpumpe bekannt, bei welcher auf einem Pumpengehäuse
drei, in Umfangsrichtung äquidistant zueinander platzierte
Pumpenzylinderköpfe aufgesetzt sind, die jeweils ein Pumpenelement
in axialer Richtung verschiebbar führen. Dabei stehen die
Pumpenelemente jeweils an ihrem unteren Ende mit einem Antriebselement
einer Antriebswelle der Hochdruckpumpe in Kontakt, die im Pumpengehäuse
rotierbar gelagert ist. Oberhalb jedes Pumpenelementes wird durch
einen, auf den jeweiligen Pumpenzylinderkopf aufgesetzten Ventilträger
ein, zwischen Ventilträger und Pumpenzylinderkopf liegender
Druckraum definiert. In diesen Druckraum wird bei einer in Richtung der
Antriebswelle orientierten, translatorischen Bewegung des jeweiligen
Pumpenelementes Fluid in Form von Kraftstoff über ein,
im Ventilträger vorgesehenes Rückschlagventil
angesaugt, wobei sich das Rückschlagventil hierzu in eine Öffnungsstellung
bewegt. Bei einer darauffolgenden Aufwärtsbewegung des
Pumpenelements schließt sich das Rückschlagventil
und das im Druckraum befindliche Fluid wird daraufhin durch die
Bewegung des Pumpenelements auf Hochdruck verdichtet. Um hierbei
den Druckraum insbesondere bei der Verdichtungsbewegung des Pumpenelements
abzudichten, liegt der Ventilträger plan am Pumpenzylinderkopf
an.
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Eine
derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass insbesondere bei
hohen Drücken im Druckraum der Spalt zwischen Ventilträger
und Pumpenzylinderkopf aufgeweitet wird und dadurch Kraftstoff bei
der Verdichtung entweichen kann. Dies führt zu einer Verminderung
des erreichbaren, maxiamlen Fluiddruckes, sowie einer Reduzierung
des Gesamtwirkungsgrades der Hochdruckpumpe.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckpumpe
insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine
zu schaffen, bei welcher auch bei sehr hohen Verdichtungen ein Entweichen
von Fluid aus dem Druckraum wirksam verhindert wird und dementsprechend hohe
Fluidentdrücke erreichbar sind.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf
folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der je zugehörige
Ventilträger über ein Spannelement gegen den jeweiligen
Pumpenzylinderkopf vorgespannt ist, wobei zwischen dem je zugehörigen Ventilträger
und dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf mindestens eine Dichtvorrichtung
vorgesehen ist, um den Druckraum abzudichten.
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Vorteile der Erfindung
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Durch
die Platzierung mindestens einer Dichtvorrichtung zwischen Pumpenzylinderkopf
und Ventilträger kann eine Leckage von Fluid aus dem Druckraum
wirksam verhindert werden. Dabei wird durch die Vorspannung des
Ventilträgers gegen den Pumpenzylinderkopf diese Dichtwirkung
auch bei sehr hohen Drücken im Druckraum sichergestellt.
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Entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilträger
als zylinderartiges Bauteil ausgeführt, welches durch einen
Durchbruch im Pumpenzylinderkopf hindurch geführt ist und
auf Seiten des Druckraumes mit einer flanschartigen Anformung am
Pumpenzylinderkopf anliegt. Dabei wird der Ventilträger
mittels einer auf der, der Anformung abgewandten Seite des Durchbruchs
platzierten Mutter gegen den Pumpenzylinderkopf vorgespannt. Zudem
liegt die mindestens eine Dichtvorrichtung in axialer Richtung zwischen
der Anformung und dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf. Dies hat den
Vorteil, dass das System selbstverstärkend auf die mindestens
eine Dichtvorrichtung wirkt, da bei einem Druckaufbau im Druckraum
der Ventilträger mit der flanschartigen Anformung gegen
den Pumpenzylinderkopf gedrückt und hierdurch die mindestens
eine Dichtvorrichtung angepresst wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung liegt die mindestens eine Dichtvorrichtung
in Form einer umlaufenden Beißkante an der flanschartigen
Anformung vor. Hierdurch kann eine zuverlässige Abdichtung des
Druckraumes mit niedrigem Herstellungsaufwand erreicht werden, indem
sich die Beißkante beim Anpressen des Ventilträgers
an den Pumpenzylinderkopf in diesen eindrückt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilträger
im Bereich des Durchbruchs eine Wandstärke von 1 bis 2
mm auf. Vorteilhafterweise kann hierdurch der Druchbruch im Pumpenzylinderkopf
klein gehalten werden.
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Es
ist eine alternative Weiterbildung der Erfindung, dass der Ventilträger
als scheibenartiges Bauteil ausgeführt ist, welches in
axialer Richtung zwischen einer Einragung am jeweiligen Pumpenzylinderkopf
und einer Schraube platziert ist. Dabei steht die Schraube mit einem,
am jeweiligen Pumpenzylinderkopf vorgesehenen Gewinde in Wirkverbindung
und spannt hierüber den Ventilträger gegen den
Pumpenzylinderkopf vor. Dadurch kann der Ventilträger mitsamt
Rückschlagventil von der oberen Seite des Pumpenzylinderkopfs
aus montiert werden, was den Aufwand vermindert.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Dichtvorrichtung
durch einen Kontakt einer ersten, konischen Dichtfläche
an dem Ventilträger mit einer zweiten, konischen Dichtfläche
an der Einragung des Pumpenzylinderkopfes ge bildet. Hierdurch kann
nur aufgrund einer Gestaltung der Flächen und ohne zusätzliche
Dichtelemente eine zuverlässige Abdichtung des Druckraumes
erreicht werden.
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Vorteilhafterweise
besteht zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten
Dichtfläche derart ein Differenzwinkel, dass ausgehend
vom Kontakt ein Abstand zwischen beiden Dichtflächen in
außenradialer Richtung zunimmt. Aufgrund des damit zwischen Ventilträger
und Einragung gebildeten, nach außen hin größer
werdenden Spaltes biegt sich die Einragung bei einem Druckanstieg
im Druckraum in Richtung des Ventilträgers, was eine Unterstützung
der Dichtkraft bewirkt. Folglich wird die Dichtwirkung bei hohen
Drücken im Druckraum weiter verbessert.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mündet
der Zulauf in einen, in radialer Richtung zwischen dem Ventilträger
und dem jeweiligen Pumpenzylinderkopf gebildeten Ringraum ein, der
bei Öffnungsstellung des Rückschlagventils über,
im Ventilträger vorgesehene Zulaufbohrungen mit dem Druckraum
verbindbar ist. Dies hat den Vorteil, dass eine sehr kompakte Zuführung
des Fluids zum Druckraum bewerkstelligt werden kann.
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Es
ist eine Weiterbildung der Erfindung, dass das Rückschlagventil
nach Art eines, entgegen einer Öffnungsrichtung Federkraft
beaufschlagten Saugventils ausgebildet ist. Dadurch wird zum Einen
eine zuverlässige Zuführung von Fluid zum Druckraum bewerkstelligt
und zum Anderen bei einer Verdichtung des Fluids ein Rückströmen
in einen, hinter dem Saugventil liegenden Niederdruckbereich wirksam unterbunden.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer ersten Ausführungsform und
im Bereich eines Druckraumes,
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2 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
gemäß einer zweiten Ausführungsform und
im Bereich eines Druckraumes, und
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3 eine
detaillierte Schnittansicht des Bereichs D aus 2.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hochdruckpumpe zu sehen, die über einen Pumpenzylinderkopf 1 verfügt,
in welchem ein Pumpenelement 2 verschiebbar geführt
ist. Oberhalb des Pumpenelements 2 definiert der Pumpenzylinderkopf 1 gemeinsam
mit einem Ventilträger 3 einen zwischenliegenden
Druckraum 4. In diesem Druckraum 4 wird bei einer
Abwärtsbewegung des Pumpenelements 2 aus einem
Zulauf 5 und über ein Saugventil 6, das
im Ventilträger 3 geführt ist, Fluid
in Form von Kraftstoff angesaugt. Hierzu verfügt das Saugventil 6 über
einen Ventilstößel 7, welcher bei der
abwärts gerichteten Bewegung des Pumpenelements 2 und
aufgrund des sich dadurch im Druckraum 4 ausbildenden Unterdrucks
entgegen einer Rückstellfeder 8 in eine Öffnungsstellung
bewegt wird. Dadurch wird zwischen Ventilträger 3 und
Ventilstößel 7 ein Querschnitt freigegeben,
was das Strömen von Kraftstoff ausgehend vom Zulauf 5 über
einen, zwischen Pumpenzylinderkopf 1 und Ventilträger 3 ausgebildeten
Ringraum 9 und Zulaufbohrungen 10a und 10b am
Ventilträger 3 in den Druckraum 4 ermöglicht.
Eine, auf die Abwärtsbewegung folgende, aufwärts
gerichtete Verdichtungsbewegung des Pumpenelements 2 sorgt
für einen Druckanstieg im Druckraum 4, was gemeinsam
mit der Einwirkung der Rückstellfeder 8 für
ein Schließen des Saugventils 6 durch Zurückwandern
des Ventilstößels 7 bewirkt. Der im Druckraum 4 befindliche
Kraftstoff wird auf Hochdruck verdichtet und über ein Hochdruckventil 11 in
eine – hier nicht zu sehende – Hochdruckleitung gefördert.
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Um
allerdings bei der Verdichtungsphase eine Leckage von Kraftstoff über
einen, zwischen Pumpenzylinderkopf 1 und Ventilträger 3 ausgebildeten
Spalt zu verhindern, verfügt der Ventilträger 3 über
eine flanschartige Anformung 12, mittels derer der Ventilträger 3 unter
Einwirkung einer, an seinem gegenüberliegenden Ende vorgesehenen
Mutter 13 gegen den Pumpenzylinderkopf 1 vorgespannt
ist. Zu diesem Zweck ist der Ventilträger 3 als
zylinderartiges Bauteil ausgeführt und ragt durch einen
Durchbruch 14 des Pumpenzylinderkopfs 1 hindurch.
Das Vorspannen der flanschartigen Anformung 12 gegen den
Pumpenzylinderkopf 1 wird nun erreicht, indem die Mutter 13 ihrerseits
gegen eine axiale Begrenzung des Durchbruchs 14 andrückt
und den Ventilträger 3 in ihre Richtung zieht, ähnlich
einer Schraubverbindung. Zusätzlich ist zwischen der flanschartigen
Anformung 12 und dem Pumpenzylinderkopf 1 in axialer
Richtung noch eine umlaufende Beißkante 15 vorgesehen,
durch welche die Dichtwirkung weiter verbessert wird.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hochdruckpumpe dargestellt. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen
Ausführung ist der Ventilträger 3' in
diesem Fall als scheibenartiges Bauteil ausgeführt und
wird über eine Schraube 16 gegen eine Einragung 17 des
Pumpenzylinderkopfes 1' vorgespannt. Zu diesem Zweck steht
die Schraube 16 mit einem, am Pumpenzylinderkopf 1' vorgesehenen
Gewinde in Wirkverbindung. Um eine, durch die Vorspannung des Ventilträgers 3' gegen
den Pumpenzylinderkopf 1' erreichte Dichtwirkung weiter
zu verbessern, bilden der Ventilträger 3' und
der Pumpenzylinderkopf 1' gemeinsam eine Dichtung aus,
deren Aufbau aus 3 im Detail hervorgeht.
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Wie
in 3 zu erkennen ist, verfügt der Ventilträger 3' über
eine erste, konisch ausgeprägte Dichtfläche 18,
die mit einer zweiten, ebenfalls konisch ausgeprägten Dichtfläche 19 des
Pumpenzylinderkopfes 1' an einem, in radialer Richtung
innenliegenden Punkt unter Ausbildung einer Dichtkante 20 in
Kontakt steht. Dabei ist ein Schrägungswinkel der ersten
Dichtfläche 18 zu einem Schrägungswinkel der
zweiten Dichtfläche 19 derart unterschiedlich
gestaltet, dass zwischen beiden Dichtflächen ein Differenzwinkel α besteht
und ein Abstand in außenradiale Richtung zwischen beiden
Dichtflächen 18 und 19 stetig zunimmt.
Dies führt dazu, dass sich die Einragung 17 bei
einem Druckanstieg in Druckkammer 4 in Richtung des Ventilträger 3' verformt
und folglich die Dichtwirkung verbessert wird.
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Durch
die im Vorfeld beschriebenen Ausführungsformen einer Hochdruckpumpe
ist es folglich möglich, eine Leckage von Kraftstoff aus
dem Druckraum 4 auch bei sehr hohen Verdichtungsenddrücken
zuverlässig zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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