DE102011005656A1 - Fuel pump i.e. high pressure fuel pump, for common-rail fuel system, has metallic pump piston made of heat-treatment-free and coating-free bearing material, where bearing material is made by copper alloy, and wrought alloy - Google Patents

Fuel pump i.e. high pressure fuel pump, for common-rail fuel system, has metallic pump piston made of heat-treatment-free and coating-free bearing material, where bearing material is made by copper alloy, and wrought alloy Download PDF

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Abstract

The pump (1) has a metallic pump piston (20) made of heat-treatment-free and coating-free bearing material, where the bearing material is made by copper alloy, wrought alloy, copper aluminum alloy and copper zinc alloy. A recess (11) of a pump cylinder (10) is movably supported or guided on the pump piston. The pump piston is controlled via a rotationally driven shaft (30). Cams (31) are arranged in the pump cylinder and movable along up and down directions, where the pump cylinder is made of metal i.e. steel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel pump according to the preamble of claim 1.

Eine Kraftstoffpumpe der eingangsgenannten Art ist z. B. aus DE 602 02 042 T2 bekannt.A fuel pump of the type mentioned is z. B. off DE 602 02 042 T2 known.

Kraftstoffpumpen verfügen über einen Pumpenzylinder, in dem ein Pumpenkolben bewegbar gelagert bzw. geführt ist. Der Pumpenkolben wird über einen oder mehrere Nocken im Pumpenzylinder auf und ab bewegt, wodurch Kraftstoff angesaugt und von der Kraftstoffpumpe ggf. über Zwischenspeicher (wie eine Railleitung) Verbrauchern, wie z. B. Einspritzventilen eines Kraftstoffsystems, zugeführt wird.Fuel pumps have a pump cylinder in which a pump piston is movably mounted or guided. The pump piston is moved over one or more cams in the pump cylinder up and down, whereby sucked fuel and the fuel pump, if necessary via buffer (such as a rail line) consumers such. B. injectors of a fuel system is supplied.

Weitere Details für eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Hochdruckkraftstoff pumpe für elf Common-Rail-Kraftstoffsystem, sind z. B. in DE 103 45 061 A1 beschrieben.Further details for a fuel pump, in particular a high-pressure fuel pump for eleven common rail fuel system, z. In DE 103 45 061 A1 described.

Pumpenkolben aus Stahl, wie z. B. in DE 602 02 042 T2 beschrieben, werden üblicherweise gehärtet und zur Realisierung von Notlaufeigenschaften gegebenenfalls beschichtet, was fertigungstechnisch sehr aufwendig ist. Außerdem können durch Verformung des sehr harten Stahls und/oder durch Vorschädigung (Mikrorisse durch Wärmebehandlung) z. B. im Bereich eines Stempelfußes oder Kolbenfußes Risse bzw. Brüche auftreten, welche zum frühzeitigen mechanischen Versagen des Pumpenkolbens und damit der Kraftstoffpumpe führen können. Pump piston made of steel, such. In DE 602 02 042 T2 described, are usually cured and optionally coated for the realization of emergency running properties, which is very expensive to manufacture. In addition, by deformation of the very hard steel and / or by pre-damage (microcracks by heat treatment) z. B. in the area of a Stempelfußes or piston foot cracks or fractures occur, which can lead to premature mechanical failure of the pump piston and thus the fuel pump.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, welche mit geringerem fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist.The invention has for its object to provide a fuel pump according to the preamble of claim 1, which can be produced with less manufacturing effort.

Dies wird mit einer Kraftstoffpumpe gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This is achieved with a fuel pump according to claim 1. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Hochdruckkraftstoffpumpe für ein Common-Rail-Kraftstoffsystem, mit einem Pumpenzylinder aus Metall und einem darin bewegbar geführten Pumpenkolben aus Metall. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Pumpenkolben wärmebehandlungsfrei (insbesondere härtungsfrei und/oder vergütungsfrei) und beschichtungsfrei (insbesondere frei von Gleitbeschichtungen und/oder Härtungsbeschichtungen) ausgebildet ist.According to the invention, there is provided a fuel pump, in particular a high pressure fuel pump for a common rail fuel system, comprising a metal pump cylinder and a metal pump piston movably guided therein. The fuel pump according to the invention is characterized in that the pump piston is heat-treatment-free (in particular free of curing and / or free of charge) and coating-free (in particular free of lubricious coatings and / or hardening coatings).

Alternativ oder zusätzlich ist der Pumpenkolben frei von auf eine Oberflächenhärteerhöhung abzielenden Oberflächenbehandlungen, wie Gasnitrieren oder Karbonieren, ausgebildet.Alternatively or additionally, the pump piston is free of surface treatments aimed at increasing the surface hardness, such as gas nitriding or carbonating.

Durch den Verzicht auf jegliche Wärmebehandlung und Beschichtung und/oder jegliche auf eine Oberflächenhärteerhöhung abzielende Oberflächenbehandlung wird der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung des Pumpenkolbens und damit der Kraftstoffpumpe erheblich reduziert.By dispensing with any heat treatment and coating and / or any surface treatment aimed at increasing the surface hardness of the production engineering effort for the production of the pump piston and thus the fuel pump is significantly reduced.

Der Pumpenkolben ist zumindest teilweise, jedoch bevorzugt vollständig, aus einem Lagerwerkstoff hergestellt.The pump piston is at least partially, but preferably completely, made of a bearing material.

Ein Lagerwerkstoff vermeidet aufgrund größerer Duktilität als Stahl den eingangs beschriebenen Nachteil, dass durch Verformung und/oder durch Vorschädigung (Mikrorisse) Risse bzw. Brüche auftreten können, und weist neben einer für den Anwendungsfall einer Kraftstoffpumpe ausreichenden Festigkeit außerdem bessere Notlaufeigenschaften als Stahl auf. Damit vereinigt ein Lagerwerkstoff die gewünschten Funktionalitäten von Beschichtung und ausreichender Festigkeit in sich und erfüllt diese – ohne Anwendung von Wärmebehandlung und Beschichtung – sogar noch besser. Demgemäß weist eine derart ausgebildet Kraftstoffpumpe zusätzlich oder alternativ zum Vorteil des geringeren fertigungstechnischen Aufwands die Vorteile einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. höheren Lebensdauer und besserer Notlaufeigenschaften auf.A bearing material avoids due to greater ductility than steel the disadvantage described above that cracks or fractures may occur by deformation and / or by previous damage (microcracks), and in addition to sufficient for the application of a fuel pump strength also better emergency running properties than steel. Thus, a bearing material combines the desired functionality of coating and sufficient strength in itself and meets them - without application of heat treatment and coating - even better. Accordingly, a fuel pump designed in this way additionally or alternatively to the advantage of lower production-related expense, the advantages of a lower probability of failure or higher life and better emergency running properties.

Gemäß der Erfindung ist der Lagerwerkstoff von einer Legierung, d. h. einer Mischung zweier Metalle, gebildet, wobei der Lagerwerkstoff von einer Knetlegierung oder von einer Kupferlegierung gebildet ist.According to the invention, the bearing material is of an alloy, i. H. a mixture of two metals, wherein the bearing material is formed by a wrought alloy or a copper alloy.

Eine Knetlegierung weist vorteilhaft eine durch deren Herstellung bedingte noch höhere Duktilität auf, womit Risse bzw. Brüche noch sicherer verhindert werden können.A wrought alloy advantageously has a higher ductility due to its production, whereby cracks or fractures can be prevented even more reliably.

Im Falle dass der Lagerwerkstoff von einer Kupferlegierung gebildet ist, ist der Lagerwerkstoff bevorzugt von einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder von einer Kupfer-Zink-Legierung gebildet.In the case that the bearing material is formed of a copper alloy, the bearing material is preferably formed of a copper-aluminum alloy or a copper-zinc alloy.

Kupfer-Aluminium-Legierungen und Kupfer-Zink-Legierungen weisen neben ausreichenden Notlaufeigenschaften eine relativ hohe Festigkeit auf, was sie für hohe Belastungen besonders geeignet macht.Copper-aluminum alloys and copper-zinc alloys have, in addition to sufficient emergency running properties, a relatively high strength, which makes them particularly suitable for high loads.

Weitere Lagerwerkstoffe im Sinne der Erfindung könnten (je nach gewünschter Festigkeit und gewünschten Notlaufeigenschaften) z. B. Bleigusslegierungen, Zinngusslegierungen, Kupfer-Blei-Zinn-Gusslegierungen und Gusseisen mit Lamellengraphit sein.Other bearing materials in the context of the invention could (depending on the desired strength and desired emergency running properties) z. B. leaded alloys, tin casting alloys, copper-lead-tin casting alloys and cast iron with lamellar graphite.

Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.The invention expressly extends to such embodiments which are not are given by combinations of features of explicit back references of the claims, with which the disclosed features of the invention - as far as is technically feasible - can be combined with each other.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben.In the following the invention will be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying figure.

1 zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe. 1 shows a highly schematic sectional view of a fuel pump according to the invention.

Wie in 1 gezeigt, weist eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1, die hier bevorzugt als Hochdruckkraftstoffpumpe eines Common-Rail-Kraftstoffsystems (nicht vollständig gezeigt) ausgebildet ist, einen Pumpenzylinder 10 sowie einen in einer Ausnehmung 11 des Pumpenzylinders 10 bewegbar gelagerten bzw. geführten Pumpenkolben 20 auf.As in 1 shown, has a fuel pump according to the invention 1 , which is preferably designed here as a high-pressure fuel pump of a common-rail fuel system (not completely shown), a pump cylinder 10 and one in a recess 11 the pump cylinder 10 movably mounted or guided pump piston 20 on.

Der Pumpenkolben 20 ist über wenigsten einen auf einer drehangetriebenen Welle 30 angeordneten Nocken 31 gesteuert im Pumpenzylinder 10 auf und ab bewegbar, wobei durch die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 20 über eine im Pumpenzylinder 10 ausgebildete Kraftstoffpassage 12 in einen nicht vom Pumpenkolben 20 eingenommenen Bereich bzw. Pumpenraum 11a der Ausnehmung 11 des Pumpenzylinders 10 Kraftstoff eingesaugt und durch die Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 20 der eingesaugte Kraftstoff über die Kraftstoffpassage 12 und einen nicht dargestellten Zwischenspeicher (wie hier eine Railleitung) in Richtung zu nicht dargestellten Verbrauchern, wie Einspritzventilen des Kraftstoffsystems, gefördert wird.The pump piston 20 is at least one on a rotary driven shaft 30 arranged cams 31 controlled in the pump cylinder 10 movable up and down, wherein by the downward movement of the pump piston 20 about one in the pump cylinder 10 trained fuel passage 12 in one not from the pump piston 20 occupied area or pump room 11a the recess 11 the pump cylinder 10 Fuel sucked in and by the upward movement of the pump piston 20 the sucked fuel through the fuel passage 12 and a buffer (not shown here) (in this case a rail line) in the direction of not shown consumers, such as injection valves of the fuel system, is promoted.

Weitere beispielhafte Details hinsichtlich der Steuerung des Einsaugens und des Förderns von Kraftstoff sowie mechanischer Ausgestaltungen der Kraftstoffpumpe 1 sind z. B. in DE 103 45 061 A1 beschrieben.Further exemplary details regarding the control of the suction and the delivery of fuel and mechanical configurations of the fuel pump 1 are z. In DE 103 45 061 A1 described.

Gemäß der Erfindung ist der Pumpenzylinder 10 aus Metall, wie z. B. aus Stahl, hergestellt. Der bewegbar im Pumpenzylinder 10 geführte Pumpenkolben 20 ist ebenfalls aus Metall hergestellt, wobei der Pumpenkolben 20 wärmebehandlungsfrei (insbesondere härtungsfrei und/oder vergütungsfrei) und beschichtungsfrei (insbesondere frei von Gleitbeschichtungen und/oder Härtungsbeschichtungen) ausgebildet ist.According to the invention, the pump cylinder 10 made of metal, such as. B. made of steel. The movable in the pump cylinder 10 guided pump pistons 20 is also made of metal, the pump piston 20 is free of heat treatment (in particular free of curing and / or free of charge) and free of coatings (in particular free of lubricious coatings and / or hardening coatings).

Alternativ oder zusätzlich ist der Pumpenkolben 20 frei von auf eine Oberflächenhärteerhöhung abzielenden Oberflächenbehandlungen, wie Gasnitrieren oder Karbonieren, ausgebildet.Alternatively or additionally, the pump piston 20 free from surface hardening surface treatments, such as gas nitriding or carbonation.

Durch den Verzicht auf jegliche Wärmebehandlung und Beschichtung und/oder jegliche auf eine Oberflächenhärteerhöhung abzielende Oberflächenbehandlung ist der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung des Pumpenkolbens 20 und damit der Kraftstoffpumpe 1 erheblich reduziert.By dispensing with any heat treatment and coating and / or any surface treatment aimed at increasing the surface hardness, the production-related expense for producing the pump piston is considerable 20 and thus the fuel pump 1 considerably reduced.

Zusätzlich ist der Pumpenkolben 20 zumindest im Bereich eines mit dem Nocken 31 zusammenwirkenden Stempelfußes 21, jedoch bevorzugt vollständig (d. h. durchgängig vorn Stempelfuß 21 bis zu einem Kolbenkopf 22), aus einem Lagerwerkstoff hergestellt.In addition, the pump piston 20 at least in the area of one with the cam 31 interacting stamp foot 21 , but preferably completely (ie continuously in front of the stamp foot 21 up to a piston head 22 ), made of a bearing material.

Der Lagerwerkstoff weist eine relativ hohe Duktilität auf und vermeidet daher durch Verformung und/oder durch Vorschädigung (Mikrorisse) auftretende Risse oder Brüche am direkt oder über eine drehbar gelagerte Rolle (nicht gezeigt) und ggf. andere Zwischenglieder mit dem Nocken 31 zusammenwirkenden Stempelfuß 21.The bearing material has a relatively high ductility and therefore avoids cracks or fractures occurring by deformation and / or by prior damage (microcracks) on the roller directly or via a rotatably mounted roller (not shown) and possibly other intermediate links with the cam 31 cooperating stamp foot 21 ,

Der Lagerwerkstoff weist außerdem – neben einer für den Anwendungsfall der Kraftstoffpumpe 1 ausreichenden Festigkeit – ausreichende Notlaufeigenschaften für den Fall einer mangelnden Schmierung (z. B. Wasser im Kraftstoff) auf, so dass z. B. ein in der Ausnehmung 11 des Pumpenzylinders 10 Festfressen des vollständig aus Lagerwerkstoff hergestellten Pumpenkolbens 20 auch bei Schmierungsmangel zuverlässig verhindert wird.The bearing material also has - in addition to one for the application of the fuel pump 1 sufficient strength - sufficient emergency running properties in the event of lack of lubrication (eg water in the fuel), so that z. B. one in the recess 11 the pump cylinder 10 Seizure of the pump piston made entirely of bearing material 20 is reliably prevented even with lack of lubrication.

Der Lagerwerkstoff vereinigt die gewünschten Funktionalitäten von Beschichtung und ausreichender Festigkeit in sich und erfüllt diese ohne Anwendung von Wärmebehandlung und Beschichtung, welche höheren fertigungstechnischen Aufwand erfordern und ggf. Risse oder Brüche hervorrufen würden.The bearing material combines the desired functionalities of coating and sufficient strength in itself and meets them without the application of heat treatment and coating, which require higher manufacturing effort and possibly cause cracks or fractures.

Demgemäß weist die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 zusätzlich zum Vorteil des geringeren fertigungstechnischen Aufwands die Vorteile einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. höheren Lebensdauer und besserer Natlaufeigenschaften auf.Accordingly, the fuel pump according to the invention 1 in addition to the advantage of lower manufacturing cost, the benefits of a lower probability of failure or higher life and better runnability on.

Gemäß der Erfindung ist der Lagerwerkstoff des Pumpenkolbens 20 von einer Legierung, d. h. einer Mischung zweier Metalle, gebildet. Bevorzugt ist der Lagerwerkstoff des Pumpenkolbens 20 von einer Knetlegierung gebildet, welche eine durch deren Herstellung bedingte noch höhere Duktilität aufweist, womit Risse bzw. Brüche nach sicherer verhindert werden können.According to the invention, the bearing material of the pump piston 20 of an alloy, ie a mixture of two metals. The bearing material of the pump piston is preferred 20 formed by a wrought alloy, which has a conditional by their production even higher ductility, which cracks or fractures can be prevented safer.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Lagerwerkstoff des Pumpenkolbens 20 von einer Kupferlegierung gebildet. Bevorzugt ist der Lagerwerkstoff des Pumpenkolbens 20 von einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder von einer Kupfer-Zink-Legierung gebildet, welche neben ausreichenden Notlaufeigenschaften eine relativ hohe Festigkeit aufweist, was sie für hohe Belastungen besonders geeignet macht.According to one embodiment of the invention, the bearing material of the pump piston 20 formed by a copper alloy. The bearing material of the pump piston is preferred 20 made of a copper-aluminum alloy or a copper-zinc alloy, which in addition to sufficient Emergency running properties has a relatively high strength, which makes them particularly suitable for high loads.

Weitere für den Pumpenkolben 20 verwendbare Lagerwerkstoffe im Sinne der Erfindung könnten (je nach gewünschter Festigkeit und gewünschten Notlaufeigenschaften) z. B. Bleigusslegierungen, Zinngusslegierungen, Kupfer-Blei-Zinn-Gusslegierungen und Gusseisen mit Lamellengraphit sein.Further for the pump piston 20 usable bearing materials in the context of the invention could (depending on the desired strength and desired emergency running properties) z. B. leaded alloys, tin casting alloys, copper-lead-tin casting alloys and cast iron with lamellar graphite.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
KraftstoffpumpeFuel pump
1010
Pumpenzylinderpump cylinder
1111
Ausnehmungrecess
11a11a
Bereich/PumpenraumSection / pump room
1212
KraftstoffpassageFuel passage
2020
Pumpenkolbenpump pistons
2121
Stempelfußprop foot
2222
Kolbenkopfpiston head
3030
Wellewave
3131
Nockencam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 60202042 T2 [0002, 0005] DE 60202042 T2 [0002, 0005]
  • DE 10345061 A1 [0004, 0023] DE 10345061 A1 [0004, 0023]

Claims (3)

Kraftstoffpumpe (1), insbesondere eine Hochdruckkraftstoffpumpe, mit einem metallischen Pumpenzylinder (10) und einem darin bewegbar geführten metallischen Pumpenkolben (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (20) aus einem wärmebehandlungsfreien und beschichtungsfreien Lagerwerkstoff hergestellt ist, wobei der Lagerwerkstoff von einer Knetlegierung oder von einer Kupferlegierung gebildet ist.Fuel pump ( 1 ), in particular a high-pressure fuel pump, with a metallic pump cylinder ( 10 ) and a metallic pump piston guided therein ( 20 ), characterized in that the pump piston ( 20 ) is made of a heat-treatment-free and coating-free bearing material, wherein the bearing material is formed by a wrought alloy or a copper alloy. Kraftstoffpumpe (1) gemäß Anspruch 1 wobei der Lagerwerkstoff von einer Kupfer-Aluminium-Legierung gebildet ist.Fuel pump ( 1 ) according to claim 1 wherein the bearing material is formed of a copper-aluminum alloy. Kraftstoffpumpe (1) gemäß, Anspruch 1, wobei der Lagerwerkstoff von einer Kupfer-Zink-Legierung gebildet ist.Fuel pump ( 1 ) according to claim 1, wherein the bearing material is formed of a copper-zinc alloy.
DE102011005656A 2011-03-16 2011-03-16 Fuel pump i.e. high pressure fuel pump, for common-rail fuel system, has metallic pump piston made of heat-treatment-free and coating-free bearing material, where bearing material is made by copper alloy, and wrought alloy Ceased DE102011005656A1 (en)

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