DE102010043371A1

DE102010043371A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102010043371A1
Application number: DE201010043371
Authority: DE
Inventors: Waldemar Kiel; Hrvoje Lalic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (1), in dem wenigstens ein Pumpenelement (2) aufgenommen ist, wobei das Pumpenelement (2) einen hubbeweglichen Kolben (3) umfasst, der über eine Stößelbaugruppe (4) an einem Nocken- oder Exzentertrieb (5) abgestützt und über den Nocken- oder Exzentertrieb (5) zu einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei Kraftstoff über einen Zulauf (6) angesaugt, in einem Pumpenarbeitsraum (7) verdichtet und über einen Hochdruckabgang (8) einem Kraftstoffhochdruckspeicher zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist der Zulauf (6) als zentrale Bohrung (9) im Kolben (3) und der Hochdruckabgang (8) als koaxial zur Längsachse A des Kolbens (3) verlaufende Bohrung (10) in einem mit dem Gehäuse (1) verbundenen Gehäuseteil (11) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine gattungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe geht aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 008 261 A1 . Wie die meisten bekannten Hochdruckpumpen weist auch die hierin beschriebene Hochdruckpumpe ein als Zylinderkopf dienendes flanschartig ausgebildetes Gehäuseteil auf, das mit mehreren Schrauben am Gehäuse der Hochdruckpumpe befestigt ist. Der Zylinderkopf weist eine erste axial geführte Bohrung zur Aufnahme eines Saugventils und zur Ausbildung eines Pumpenarbeitsraums auf. Eine zweite als Hochdruckabgang dienende Bohrung ist seitlich angeordnet. Es kommt zu Bohrungsverschneidungen im Hochdruckbereich, die aus Festigkeitsgründen optimal verrundet sein müssen. Zur Verrundung wird daher in der Regel das kostenintensive Verfahren der Elektrochemischen Erosion (ECM-Verfahren) eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Konzept für eine Kraftstoffhochdruckpumpe bereit zu stellen, die kostengünstig herzustellen ist. Insbesondere soll das Gehäuse der Hochdruckpumpe einfach und kostengünstig herstellbar sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe ist der Zulauf als zentrale Bohrung im Kolben und der Hochdruckabgang als koaxial zur Längsachse A des Kolbens verlaufende Bohrung in einem mit dem Gehäuse verbundenen Gehäuseteil ausgebildet. Demzufolge weist das Gehäuseteil nur noch eine Axialbohrung auf. Bohrungsverschneidungen im Hochdruckbereich entfallen, ebenso deren Verrundung unter Einsatz kostenintensiver Verfahren. Dadurch können Kosten eingespart werden. Mit Wegfall der Bohrungsverschneidungen steigt ferner die Festigkeit des Gehäuseteils, so dass ein günstiger Werkstoff eingesetzt werden kann, der ggf. eine geringere Festigkeit besitzt.
Die Anordnung des Zulaufs im Kolben setzt eine ausreichend dimensionierte Zulaufbohrung voraus, um die erforderliche Menge Kraftstoff in den Hochdruckbereich fördern zu können. Ggf. ist daher der Außendurchmesser des als Hohlkolben ausgeführten Kolbens zu vergrößern. Da mit Vergrößerung des Kolbenaußendurchmessers die Axialkräfte und im gleichen Verhältnis die Fördermenge steigen, kann die Vergrößerung des Kolbenaußendurchmessers durch eine Reduzierung des Hubs und/oder der Drehzahl ausgeglichen werden.
Eine weitere Kostenersparnis kann dadurch erzielt werden, dass das Gehäuseteil als Drehteil ausgeführt ist. Das heißt, dass die flanschartige Grundform und die Herstellung als Schmiedeteil aufgegeben werden. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil ein Außengewinde besitzt, über welches es mit dem Gehäuse verbindbar ist. Im Gehäuse kann hierzu ein korrespondierendes Innengewinde ausgebildet sein. Die Verbindung des Gehäuseteils mit dem Gehäuse kann auch mittelbar unter Zuhilfenahme einer Überwurfmutter oder einer Hohlschraube erfolgen. Der Einsatz mehrerer Befestigungsschrauben ist jedoch entbehrlich.
Vorzugsweise läuft die als Zulauf dienende zentrale Bohrung des Kolbens in einen Ventilsitz zur Ausbildung eines Saugventils aus. Der Saugventilsitz am Kolben ist somit gut zugänglich und kann im Unterschied zu Lösungen mit integriertem Saugventil hart bearbeitet werden.
Weiterhin bevorzugt besitzt das Saugventil ein Ventilelement und eine Ventilfeder, wobei die Ventilfeder am Gehäuseteil oder an einem mit dem Kolben verbundenen Käfig abgestützt ist. Als Ventilelement kann beispielsweise eine Platte oder eine Kugel dienen, die mittels der Ventilfeder gegen den Ventilsitz vorgespannt ist. Ist ein Käfig zur Abstützung der Ventilfeder vorgesehen, ist dieser am Kolben befestigt und nimmt sowohl die Ventilfeder als auch das Ventilelement auf. Der Käfig kann damit auch der Führung des Ventilelementes dienen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht die als Zulauf dienende Bohrung über wenigstens eine weitere Bohrung in Verbindung mit einem Triebwerksraum der Hochdruckpumpe. Als Triebwerksraum wird ein Niederdruckraum bezeichnet, in dem der Nocken- oder Exzentertrieb aufgenommen ist. Der Zulauf erfolgt dann aus dem Triebwerksraum. Zur Verbindung des Zulaufs mit dem Triebwerksraum ist vorzugsweise wenigstens eine Bohrung in einem Bauteil der Stößelbaugruppe oder des Kolbens, beispielsweise im Rollenschuh, im Kolbenfuß und/oder im Federteller, vorgesehen. Eine Mengenregelung ist nicht realisierbar. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die als Zulauf dienende Bohrung über wenigstens eine weitere Bohrung in Verbindung mit einer Zumesseinheit steht. Die weitere Bohrung zur Verbindung des Zulaufs mit der Zumesseinheit kann im Pumpenkolben und/oder im Gehäuseteil ausgebildet sein und in den Federraum münden. Ferner kann ein Rückschlagventil zur Entlastung des Federraums vorgesehen sein, das den Federraum mit dem Triebwerksraum verbindet.
Zur Realisierung einer Zulaufmengenregelung kann ferner vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil zumindest teilweise von einer Hülse umgeben ist, welche den Zulauf vom Federraum trennt. Dadurch ist hubunabhängig ein annähernd konstantes Volumen im Zulauf gewährleistet. Alternativ kann eine Zulaufmengenregelung auch über eine Volumenkompensation mittels zweier gegenläufiger Kolben realisiert werden.
Bevorzugt ist ferner dem Hochdruckabgang ein Rückschlagventil vorgeschaltet. Das Rückschlagventil ist dann ebenfalls koaxial zur Längsachse A des Kolbens angeordnet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Pumpenelement einer ersten erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe,
2 einen Ausschnitt aus der 1 im Bereich des Saugventils,
3 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform eines Saugventils,
4 einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Hochdruckpumpe und
5 einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Hochdruckpumpe.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe zu entnehmen. Sie besitzt ein Gehäuse 1 mit einem hierin aufgenommenen Pumpenelement 2, das einen über eine Stößelbaugruppe 4 an einem Nocken- oder Exzentertrieb 5 abgestützten hubbeweglichen Kolben 3 umfasst, der vorliegend hohl ausgeführt ist. Das heißt, dass der Kolben 3 eine zentrale Bohrung 9 besitzt, welche der Ausbildung eines Zulaufs 6 dient. Der Kolben 3 ist in einem Gehäuseteil 11 geführt, das in das Gehäuse 1 eingesetzt und mit diesem über eine Schraubverbindung verbunden ist. Das Gehäuseteil 11 ist hierzu mit einem Außengewinde 12 versehen. Zur Aufnahme des Kolbens 3 und zur Ausbildung eines Pumpenarbeitsraums 7 weist auch das Gehäuseteil 11 eine zentrale Bohrung 10 auf, welche koaxial zur Längsachse A des Kolbens 3 angeordnet ist. Die Bohrung 10 durchsetzt das Gehäuseteil 11 und bildet an ihrem dem Kolben 3 abgewandten Ende einen Hochdruckabgang 8 aus. Der Hochdruckabgang 8 führt zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher (nicht dargestellt). Um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher zurück in den Pumpenarbeitsraum 7 gelangt, ist dem Hochdruckabgang 8 ein Rückschlagventil 23 vorgeschaltet.
Der Kraftstoffzulauf in den Pumpenarbeitsraum 7 erfolgt über ein Saugventil 14, dessen Ventilsitz 13 am Kolben 3 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 13 kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Form eines mit dem Ventilsitz 13 zusammenwirkenden Ventilelements 15 als Flach oder Kegelsitz ausgebildet sein. Das Ventilelement 15 kann wiederum platten- oder kugelförmig ausgebildet sein (siehe 2 und 3). Eine Ventilfeder 16 drückt das Ventilelement 15 gegen den Ventilsitz 13. Dabei kann die Ventilfeder 16 einerseits am Gehäuseteil 11 und andererseits am Ventilelement 15 bzw. einem hieran anliegenden Federteller 24 abgestützt sein (3). Alternativ kann auch ein Käfig 17 am Kolben 3 zur Abstützung der Ventilfeder 16 befestigt sein (2).
Wie wiederum aus der 1 ersichtlich, kann der Zulauf 6 über wenigstens eine weitere Bohrung 18 mit einem Triebwerksraum 19 hydraulisch verbunden sein. Eine erste Bohrung 18 ist als Querbohrung im Fuß des Kolbens 3 ausgeführt und verbindet den Zulauf 6 zunächst mit einem Federraum 22. Weitere Bohrungen 18 sind in einem Federteller 27 und einem Rollenschuh 28 der Stößelbaugruppe 4 ausgeführt und verbinden den Federraum 22 mit dem Triebwerksraum 19. Eine Zulaufmengenregelung ist bei dieser Ausführungsform nicht möglich. Daher wird alternativ vorgeschlagen, den Federraum 22 über Bohrungen 18, die quer im Gehäuse 1 verlaufen, mit einer Zumesseinheit 20 zu verbinden. Entsprechende Ausführungsformen sind in der 4 und der 5 dargestellt. Darüber hinaus müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden um die Zulaufmengenregelung zu realisieren.
Bei der Ausführungsform der 4 umfasst die Anordnung zwei sich gegenläufig bewegende Kolben 3. Dadurch wird eine Volumenkompensation bewirkt.
Alternativ hierzu kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 5 das Gehäuseteil 1 mit einer Hülse 21 umgeben werden, welche den Zulauf 6 vom Federraum 22 trennt und somit ein hubunabhängiges, annähernd konstantes Volumen gewährleistet. Die Hülse 21 kann als tiefgezogenes Blechteil ausgebildet sein, die mit ihrem unteren Ende dicht am Gehäuseteil 11 anliegt. Das obere Ende ist mit dem Gehäuse 1 verspannt. Der Zulauf erfolgt über Querbohrungen 18 im Gehäuseteil 11 und im Kolben 3, die über einen Hinterschnitt 26 der Bohrung 10 verbunden sind. Der Hinterschnitt 26 berücksichtigt den Hub des Kolbens 3. Zur Abstützung der Kolbenfeder ist in die Hülse 21 eine Federauflage 25 eingelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007008261 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (1), in dem wenigstens ein Pumpenelement (2) aufgenommen ist, wobei das Pumpenelement (2) einen hubbeweglichen Kolben (3) umfasst, der über eine Stößelbaugruppe (4) an einem Nocken- oder Exzentertrieb (5) abgestützt und über den Nocken- oder Exzentertrieb (5) zu einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei Kraftstoff über einen Zulauf (6) angesaugt, in einem Pumpenarbeitsraum (7) verdichtet und über einen Hochdruckabgang (8) einem Kraftstoffhochdruckspeicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (6) als zentrale Bohrung (9) im Kolben (3) und der Hochdruckabgang (8) als koaxial zur Längsachse A des Kolbens (3) verlaufende Bohrung (10) in einem mit dem Gehäuse (1) verbundenen Gehäuseteil (11) ausgebildet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (11) als Drehteil ausgeführt ist und/oder ein Außengewinde (12) besitzt, über welches das Gehäuseteil (11) mit dem Gehäuse (1) verbindbar ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zulauf (6) dienende zentrale Bohrung (9) des Kolbens (3) in einen Ventilsitz (13) zur Ausbildung eines Saugventils (14) ausläuft.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (14) ein Ventilelement (15) und eine Ventilfeder (16) besitzt, wobei die Ventilfeder (16) am Gehäuseteil (11) oder an einem mit dem Kolben (3) verbundenen Käfig (17) abgestützt ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zulauf (6) dienende Bohrung (9) über wenigstens eine weitere Bohrung (18) in Verbindung mit einem Triebwerksraum (19) oder einer Zumesseinheit (20) steht.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (11) zumindest teilweise von einer Hülse (21) umgeben ist, welche den Zulauf (6) von einem Federraum (22) trennt.
Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochdruckabgang (8) ein Rückschlagventil (23) vorgeschaltet ist.