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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 102 56 528 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Pumpe dicht geführten Pumpenkolben aufweist, der in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum, der beim Saughub des Pumpenkolbens über ein Einlassventil mit einem Zulauf verbindbar ist und der beim Förderhub des Pumpenkolbens über ein Auslassventil mit einem Ablauf verbindbar ist. Das Einlassventil weist ein Ventilglied auf, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Das Einlassventil weist ein Ventilgehäuse auf, in dem das Ventilglied geführt ist und das in das Gehäuseteil der Pumpe eingesetzt und in diesem gehalten ist, beispielsweise mittels einer Schraube. Die bekannte Pumpe weist infolge des separaten Ventilgehäuses einen aufwendigen Aufbau auf und es müssen viele Einzelteile montiert werden, was zu hohen Herstellungskosten führt. Außerdem weist das Gehäuseteil der Pumpe zur Aufnahme des Ventilgehäuses des Einlassventils und des Auslassventils eine ungünstige Form auf, die einen hohen Materialeinsatz und eine aufwendige Bearbeitung erfordern. Das Gehäuseteil muss wegen des in diesem in der Zylinderbohrung ausgebildeten Pumpenarbeitsraums, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens Hochdruck erzeugt wird, aus einem Material mit hoher Festigkeit hergestellt werden, das entsprechend teuer ist und das zur Aufnahme des Ventilgehäuses eine große Baugröße erfordert und in der Bearbeitung zur Aufnahme des Ventilgehäuses aufwendig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass diese einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann, da für das Einlassventil aufgrund des im Pumpenkolben angeordneten Ventilglieds kein separates Ventilgehäuse erforderlich ist und das die Zyilinderbohrung aufweisende Gehäuseteil einfacher und kompakter ausgebildet werden kann.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise eine Führung des Ventilglieds im Pumpenkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht auf einfache Weise eine Durchströmung des Einlassventils. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht auf einfache Weise eine ständige Verbindung des Zulaufkanals im Pumpenkolben mit dem Zulauf. Die Ausbildung gemäß Anspruch 9 ermöglicht eine strömungsgünstige und platzsparende Anordnung des Auslassventils im Gehäuseteil. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 10 ist das Gehäuseteil einfach herstellbar und erfordert einen geringen Materialeinsatz.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ausschnittsweise eine Pumpe in einem Längsschnitt und 2 die Pumpe ausschnittsweise in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist in vereinfachter Darstellung ausschnittsweise eine Pumpe gezeigt, die vorzugsweise eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebseinrichtung 14 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Die Antriebseinrichtung 14 kann beispielsweise eine Antriebswelle sein, die Teil der Pumpe oder der Brennkraftmaschine sein kann. Die Antriebswelle 14 kann einen oder mehrere Nocken 16 oder Exzenter aufweisen, über den die Drehbewegung der Antriebswelle 14 in die Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 umgesetzt wird. Der Pumpenkolben 12 kann sich über einen Stößel, beispielsweise einen Rollenstößel, an der Antriebswelle 14 abstützen. Alternativ kann die Antriebseinrichtung 14 auch ein elektrischer Antrieb, beispielsweise in Form eines Linearmotors sein.
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Die Pumpe weist ein Gehäuse 20 auf, in dem in einer Zylinderbohrung 22 der Pumpenkolben 12 dicht geführt ist, wobei das Gehäuseteil 20 nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 22 einen Pumpenarbeitsraum 24. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist über ein Einlassventil 26, das ein in den Pumpenarbeitsraum 24 hinein öffnendes Einlassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Zulauf 28 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 24 beim radial nach innen zur Antriebseinrichtung 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist außerdem über ein Auslassventil 30, das beispielsweise ein aus dem Pumpenarbeitsraum 24 heraus öffnendes Auslassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Ablauf 32 auf, der zu einem Hochdruckspeicher 34 führen kann und über den beim radial nach außen von der Antriebseinrichtung 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 24 verdrängt wird.
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An die Zylinderbohrung 22 schließt sich von der Antriebseinrichtung 14 abgewandt eine Bohrung 36 mit wesentlich kleinerem Durchmesser an, die an ihrem dem Pumpenarbeitsraum 24 abgewandten Ende wiederum in eine Bohrung 38 mit größerem Durchmesser mündet. In der Bohrung 38 ist das Auslassventil 30 angeordnet, das nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Als Teil des Zulaufs 28 ist im Pumpenkolben 12 ein Zulaufkanal 40 vorgesehen, der wenigstens eine in einem vom Pumpenarbeitsraum 24 beabstandeten Bereich des Pumpenkolbens 12 angeordnete Querbohrung 42 und eine mit der Querbohrung 42 verbundene Längsbohrung 44 im Pumpenkolben 12 umfasst. Die Querbohrung 42 mündet am Außenmantel des Pumpenkolbens 12 und die Längsbohrung 44 mündet an dem den Pumpenarbeitsraum 24 begrenzenden Stirnende des Pumpenkolbens 12. Die Längsbohrung 44 verläuft zumindest annähernd koaxial durch den Pumpenkolben 12. Der Mündungsbereich der Längsbohrung 44 am Stirnende des Pumpenkolbens 12 kann sich trichterförmig erweitern und beispielsweise zumindest annähernd konisch ausgebildet sein, so dass dieser einen Ventilsitz 46 für das Einlassventil 26 bildet. Das Einlassventil 26 weist ein kolbenförmiges Ventilglied 48 auf, das mit einem Schaft 50 in der Längsbohrung 44 verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 48 weist außerdem einen an den Schaft 50 anschließenden, aus der Längsbohrung 44 ragenden Kopf 52 mit größerem Durchmesser als der Schaft 50 auf. Am Kopf 52 des Ventilglieds 48 ist auf dessen dem Pumpenkolben 12 zugewandter Seite eine Dichtfläche 54 angeordnet, die mit dem Ventilsitz 46 zusammenwirkt. Die Dichtfläche 54 kann angepasst an den Ventilsitz 46 ebenfalls zumindest annähernd konisch ausgebildet sein.
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Im Außenmantel des Schafts 50 des Ventilglieds 48 ist wenigstens ein Durchlass 56 zwischen der Längsbohrung 44 und dem Schaft 50 vorgesehen, wobei vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilte Durchlässe 56 vorgesehen sind. Die Durchlässe 56 sind wie in 2 dargestellt durch Nuten oder Ausnehmungen im Schaft 50 gebildet, die sich in Längsrichtung des Schafts 50 von dessen dem Kopf 52 abgewandtem Ende bis zum Übergang zum Kopf 52 erstrecken. In den zwischen den Durchlässen 56 liegenden Bereichen ist der Schaft 50 in der Längsbohrung 44 mit geringem Spiel geführt und durch die Durchlässe 56 ist bei mit seiner Dichtfläche 54 vom Ventilsitz 46 abgehobenem Ventilglied 48 eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 24 mit dem Zulauf 28 ermöglicht.
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Das Ventilglied 48 des Einlassventils 26 ist durch eine Ventilfeder 58 in Schließrichtung beaufschlagt. Die Ventilfeder 58 ist beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und stützt sich einerseits am Kopf 52 des Ventilglieds 48 und andererseits im Zylinderkopf 20 an einer am Übergang von der Zylinderbohrung 22 zur Bohrung 36 gebildeten Ringschulter 60 ab. Zur Führung der Ventilfeder 58 kann am Kopf 52 des Ventilglieds 48 auf dessen in den Pumpenarbeitsraum 24 ragendem Ende eine Vorsprung 62 vorgesehen sein, der in die Ventilfeder 58 eintaucht, und/oder kann in der Ringschulter 60 des Zylinderkopfs 20 eine Vertiefung 64 vorgesehen sein, in die die Ventilfeder 58 eintaucht.
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Das Auslassventil 30 ist in der Bohrung 38 angeordnet und weist ein kolbenförmiges Ventilglied 66 auf, das mit einer Dichtfläche 68 mit einem am Übergang von der Bohrung 36 zur Bohrung 38 gebildeten Ventilsitz 70 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 70 kann beispielsweise zumindest annähernd konisch ausgebildet sein und die Dichtfläche 68 kann ebenfalls zumindest annähernd konisch oder kugelabschnittförmig ausgebildet sein. Das Ventilglied 66 wird durch eine Schließfeder 72 in Schließrichtung beaufschlagt. Die Schließfeder 72 stützt sich einerseits am Ventilglied 66 und andererseits an einem in die Bohrung 38 eingesetzten Stützteil 74 ab, das beispielsweise ringförmig ausgebildet ist. Das Ventilglied 66 ist als Hohlkolben ausgebildet und die Schließfeder 72 ragt in das Ventilglied 66 hinein. Das Ventilglied 66 ist über seinen Außenmantel in der Bohrung 38 geführt und zwischen dessen Dichtfläche 68 und dem Außenmantel sind wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Öffnungen 76 vorgesehen, durch die bei vom Ventilsitz 70 abgehobenem Ventilglied 66 eine Einströmung von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 24 in das Ventilglied 66 und weiter durch den Ablauf 32 ermöglicht ist.
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Der Zylinderkopf 20 weist eine zumindest im wesentlichen kreiszylinderförmige Außenkontur auf, wobei der Durchmesser des Zylinderkopfs 20 mehrfach gestuft ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 20 kann somit auf einfache Weise als rotationssymmetrisches Drehteil hergestellt werden, bei dem nur eine Bearbeitung mittels Drehen und Bohren erforderlich ist. Der Zylinderkopf 20 weist einen als Anschlussstutzen ausgebildeten Abschnitt 80 mit kleinem Durchmesser auf, in dem die Bohrung 38 verläuft und das Auslassventil 30 angeordnet ist. Auf den Anschlussstutzen 80 kann eine hydraulische Leitung zur Verbindung mit dem Hochdruckspeicher 34 angebracht werden, die beispielsweise mittels einer Spannmutter befestigt werden kann. An den Abschnitt 80 schließt sich zum Pumpenarbeitsraum 24 hin ein im Durchmesser wesentlich größerer Abschnitt 82 an, der einen Flansch zur Befestigung des Zylinderkopfs 20 bildet. An den Flansch 82 schließt sich auf der dem Anschlussstutzen 80 abgewandten Seite ein weiterer Abschnitt 84 mit kleinerem Durchmesser als der Flansch 82 an. Der Abschnitt 84 des Zylinderkopfs 20 ragt in eine Aufnahme 86 in einem Gehäuseteil 88 hinein, wobei das Gehäuseteil 88 ein Teil des Pumpengehäuses oder ein Teil der Brennkraftmaschine sein kann, beispielsweise ein Zylinderkopf oder Kurbelgehäuse. Der Zylinderkopf 20 ist am Gehäuseteil 88 beispielsweise mittels wenigstens einer Spannpratze 90 befestigt, die dessen Flansch 82 übergreift.
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Zwischen dem Abschnitt 84 des Zylinderkopfs 20 und der Aufnahme 86 im Gehäuseteil 88 ist ein äußerer Ringraum 92 gebildet, in den der Zulauf 28 mündet. Der Zulauf 28 kann beispielsweise von einer Förderpumpe herführen, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter angesaugt und zum Pumpenelement 10 gefördert wird. Der Zulauf 28 kann als Bohrung durch das Gehäuseteil 88 verlaufen. Der äußere Ringraum 92 kann durch eine Ringnut im Abschnitt 84 des Zylinderkopfs 20 und/oder in der Aufnahme 86 oder durch entsprechende Abstufungen des Durchmessers des Abschnitts 84 des Zylinderkopfs 20 und/oder der Aufnahme 86 gebildet sein. Der äußere Ringraum 92 ist in Richtung der Längsachse 23 der Zylinderbohrung 22 gesehen in einem Bereich angeordnet, in dem die Querbohrung 42 im Pumpenkolben 12 verläuft. Der äußere Ringraum 92 ist über wenigstens eine Öffnung 94, beispielsweise in Form einer Bohrung, mit einem zwischen dem Pumpenkolben 12 und dem Abschnitt 84 des Zylinderkopfs 20 vorgesehenen inneren Ringraum 96 verbunden. Der innere Ringraum 96 ist durch eine Durchmesservergrößerung des Endbereichs der Zylinderbohrung 22 gebildet. Die Erstreckung des inneren Ringraums 96 in Richtung der Längsachse 23 der Zylinderbohrung 22 ist so groß, dass die Querbohrung 42 im Pumpenkolben 12 über den gesamten Hub des Pumpenkolbens 12 in Überdeckung mit dem inneren Ringraum 96 ist.
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Eventuell zwischen dem Pumpenkolben 12 und der Zylinderbohrung 22 wegen des erforderlichen Spiels zur Beweglichkeit des Pumpenkolbens 12 aus dem Pumpenarbeitsraum 24 austretender Kraftstoff gelangt in den inneren Ringraum 96 und kann aus diesem beim folgenden Saughub des Pumpenkolbens 12 wieder angesaugt werden. Der innere Ringraum 96 kann zur Antriebseinrichtung 14 hin durch ein zwischen dem Pumpenkolben 12 und dem Zylinderkopf 20 angeordnetes Dichtelement 97 abgedichtet sein. Alternativ kann der Pumpenkolben 12 zur Antriebseinrichtung 14 hin an den inneren Ringraum 96 anschließend wieder mit geringem Spiel in der Zylinderbohrung 22 geführt sein, wodurch eine Abdichtung des inneren Ringraums 96 erreicht ist. Der äußere Ringraum 92 kann durch in Richtung der Längsachse 23 der Zylinderbohrung 22 beiderseits des Ringraums 92 angeordnete Dichtelemente 98, beispielsweise in Form von Dichtringen, in der Aufnahme 96 abgedichtet sein.
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Das Ventilglied 48 des Einlassventils 26 und das Ventilglied 66 des Auslassventils 30 sind zumindest annähernd koaxial zueinander angeordnet und bewegbar. Der Zylinderkopf 20 ist aus einem Wrkstoff, insbesondere Stahl, hergestellt, der eine ausreichende Festigkeit aufweist für die Belastung durch den beim Förderhub des Pumpenkolbens 12 im Pumpenarbeitsraum 24 erzeugten Hochdruck. Der Ventilsitz 70 und die Führung des Ventilglieds 66 des Auslassventils 30 sind im Zylinderkopf 20 ausgebildet und weisen daher auch eine hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit auf. Der Ventilsitz 46 und die Führung des Ventilglieds 48 des Einlassventils 26 in der Längsbohrung 44 sind im Pumpenkolben 12 ausgebildet, der wegen der Belastung durch den Hochdruck im Pumpenarbeitsraum 24 aus einem Material, insbesondere Stahl, mit hoher Festigkeit hergestellt ist. Somit ergibt sich auch eine hohe Verschleißfestigkeit des Ventilsitzes 46 und der Führung 44 des Ventilglieds 48.
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Im Zulauf 28 kann eine Zumesseinrichtung 100 vorgesehen sein, durch die die vom Pumpenkolben 12 bei dessen Saughub in den Pumpenarbeitsraum 24 angesaugte und bei dessen Förderhub aus dem Pumpenarbeitsraum 24 in den Hochdruckspeicher 34 verdrängte Kraftstoffmenge variabel eingestellt werden kann. Die Zumesseinrichtung 100 kann beispielsweise ein Proportionalventil sein, durch das der Durchflussquerschnitt im Zulauf 28 variiert wird.
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Beim aus der Zylinderbohrung 22 herausgerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 öffnet das Einlassventil 26 infolge des im Zulauf 28 herrschenden Drucks, der höher ist als der im Pumpenarbeitsraum 24 herrschende Druck. Beim Saughub des Pumpenkolbens 12 nimmt die Kraft der Ventilfeder 58 ab, da sich das Ventilglied 48 zusammen mit dem Pumpenkolben 12 bewegt, wodurch der Öffnungsdruck des Einlassventils 26 abnimmt. Beim in die Zylinderbohrung 22 hineingerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 schließt das Einlassventil 26 wegen des im Pumpenarbeitsraum 24 herrschenden Drucks, der höher ist als der im Zulauf 28 herrschende Druck. Bei ausreichendem Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 24 öffnet das Auslassventil 30 und Kraftstoff wird über den Ablauf 32 in den Hochdruckspeicher 34 verdrängt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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