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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Hochdruckpumpe umfasst ein Saugventil zur Befüllung eines Pumpenarbeitsraums mit Kraftstoff.
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Stand der Technik
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Hochdruckpumpen der vorstehend genannten Art weisen in der Regel wenigstens ein Pumpenelement mit einem Pumpenarbeitsraum und einem Pumpenkolben auf, der den Pumpenarbeitsraum begrenzt und über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbar ist. Im Saughub des Pumpenkolbens wird über ein in die Hochdruckpumpe integriertes oder an die Hochdruckpumpe angebautes Saugventil Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens auf Hochdruck gefördert. Der auf Hochdruck geförderte Kraftstoff wird anschließend über ein Auslassventil einer Speicherleitung zugeführt.
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Eine solche Hochdruckpumpe geht beispielhaft aus der
DE 10 2008 042 617 A1 hervor. Sie umfasst ein Saugventil, das in einer abgestuften Axialausnehmung eines Pumpengehäuses der Hochdruckpumpe angeordnet ist und gemeinsam mit einem in einem Bohrungsabschnitt der Axialausnehmung axial verschieblich aufgenommenen Pumpenkolben einen Förderraum der Hochdruckpumpe begrenzt. Das Saugventil umfasst eine Ventilplatte, die von einem in die Axialausnehmung des Pumpengehäuses eingefügten Druckstück in Einbaulage gehalten wird. Zur Abdichtung des Förderraums ist zwischen der Ventilplatte und deren Sitz am Pumpengehäuse eine kreisringförmige Dichtscheibe angeordnet. Der am Pumpengehäuse vorgesehene Sitz ist hierbei als ringförmige Erhebung ausgeführt, auf welcher die Dichtscheibe abschnittsweise aufliegt.
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Als nachteilig erweist sich hierbei die hohe Verschleißanfälligkeit der Hochdruckpumpe im Sitzbereich des Saugventils. Denn bei der Hochdruckerzeugung weitet sich die im Pumpengehäuse vorgesehene Bohrung zur Aufnahme des Saugventils und zur Ausbildung des Förderraums regelmäßig radial auf, so dass es zu Relativbewegungen der Ventilplatte und/oder der zwischenliegenden Dichtscheibe gegenüber dem Pumpengehäuse und damit zu einem erhöhten Verschleiß im Bereich der jeweiligen Kontaktflächen kommt. Der Verschleiß wiederum kann zu einer internen Undichtigkeit führen, so dass verdichteter Kraftstoff zurück auf die Niederdruckseite der Pumpe gelangt. In diesem Fall sinkt der Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe. Ferner ist eine Verletzung der Mengenbilanz möglich.
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Die Verschleißanfälligkeit und damit die Gefahr einer internen Undichtigkeit steigen, wenn Kraftstoffe mit schlechten Schmiereigenschaften verwendet werden.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe mit einem Saugventil anzugeben, die im Bereich der Saugventilaufnahme eine verbesserte Hochdruckdichtigkeit besitzt. Dadurch soll eine Hochdruckpumpe für höhere Laufleistungen, höhere Drücke und/oder schlechtere Kraftstoffqualitäten geschaffen werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, vorgeschlagene Hochdruckpumpe umfasst ein Saugventil mit einem Ventilkörper und einem Ventilstößel, der in einer Axialbohrung des Ventilkörpers axial beweglich aufgenommen ist. Der Ventilkörper ist in eine Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe eingesetzt und mittels einer Verschlussschraube axial verspannt. Erfindungsgemäß besitzt der Ventilkörper außenumfangseitig einen radial verlaufenden, ringförmigen Absatz zur Abstützung der Verschlussschraube. Aufgrund der Abstützung der Verschlussschraube auf dem radial verlaufenden, ringförmigen Absatz des Ventilkörpers wird eine gleichmäßige Verteilung der Kraft erreicht, mittels welcher der Ventilkörper gegenüber einem die Gehäusebohrung ausbildenden Gehäuseteil der Hochdruckpumpe in axialer Richtung verspannt ist. Da diese Kraft zugleich der Abdichtung einer zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuseteil ausgebildeten Dichtstelle dient, wird über die gleichmäßige Kraftverteilung eine optimale Dichtwirkung erzielt. Vorteilhafterweise wird die sich von einem Gewindeabschnitt der Verschlussschraube zur Dichtstelle erstreckende Kraftlinie nicht unterbrochen.
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Zur Ausbildung des radial verlaufenden Absatzes besitzt der Ventilkörper bevorzugt einen Bundbereich. Das heißt, dass der Ventilkörper wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Außendurchmessern besitzt bzw. gestuft ausgeführt ist. Der Bundbereich weist eine Höhe h1 auf, die vorzugsweise gleich groß wie oder kleiner als die Hälfte der Höhe h2 des Ventilkörpers ist. Durch die relativ geringe Höhe des den radial verlaufenden, ringförmigen Absatz ausbildenden Bundbereiches wird die Klemmlänge verkürzt, d. h. der Abstand zwischen der Auflage der Verschlussschraube am Ventilkörper und dessen Auflage am Gehäuseteil der Hochdruckpumpe. Dadurch steigt die Steifigkeit der Klemmverbindung. Dies wiederum hat zur Folge, dass Relativbewegungen des Ventilkörpers gegenüber dem Gehäuseteil unterbunden oder zumindest verringert werden.
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Weiterhin bevorzugt besitzt der Ventilkörper wenigstens eine radial oder schräg verlaufende Zulaufbohrung, welche die Axialbohrung mit einem innerhalb der Verschlussschraube liegenden Hohlraum verbindet, der im Betrieb der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff gefüllt ist. Der Hohlraum stellt somit eine ausreichende Versorgung des Saugventils mit Kraftstoff sicher. Durch die Ausführung der wenigstens einen Zulaufbohrung als schräg verlaufende Bohrung wird zudem die Durchströmung des Saugventils mit Kraftstoff verbessert, da der Kraftstoff eine geringere Umlenkung im Mündungsbereich der Zulaufbohrung erfährt. Die schräg verlaufende Zulaufbohrung kann derart angeordnet sein, dass sie im Bereich einer innerhalb der Verschlussschraube zu liegen kommenden Außenumfangsfläche oder Stirnfläche des Ventilkörpers in den mit Kraftstoff gefüllten Hohlraum mündet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil des Hohlraums als Ringraum ausgebildet ist, der zwischen der Verschlussschraube und dem Ventilkörper angeordnet ist. Dies ermöglicht es, die wenigstens eine radial oder schräg verlaufende Zulaufbohrung im Bereich einer Außenumfangsfläche des Ventilkörpers in den Hohlraum münden zu lassen.
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Um die Befüllung des innerhalb der Verschlussschraube ausgebildeten Hohlraums mit Kraftstoff sicherzustellen, wird ferner vorgeschlagen, dass die Verschlussschraube wenigstens eine, vorzugsweise radial verlaufende Bohrung zur Verbindung des Hohlraums mit einem Kraftstoffzulauf besitzt. Der Kraftstoffzulauf kann dabei als weitere Gehäusebohrung ausgebildet sein, die vorzugsweise in einen die Verschlussschraube zumindest abschnittsweise umgebenden Ringraum mündet. Die zur Verbindung des Hohlraums mit einem Kraftstoffzulauf vorgesehene Bohrung kann oberhalb oder unterhalb eines Gewindeabschnitts der Verschlussschraube angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise ist zwischen der Verschlussschraube und der Gehäusebohrung ein ringförmiges Dichtelement eingesetzt. Das Dichtelement bewirkt eine Abdichtung zwischen der Verschlussschraube und der Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe. Sofern die wenigstens eine radial oder schräg verlaufende Bohrung der Verschlussschraube zur Befüllung des Hohlraums mit Kraftstoff zwischen dem Dichtelement und dem Gewindeabschnitt der Verschlussschraube zu liegen kommt, dichtet das Dichtelement den Kraftstoffzulauf nach außen hin ab. Sofern die wenigstens eine radial oder schräg verlaufende Bohrung unterhalb des Gewindeabschnitts zu liegen kommt, wird eine weitere abdichtende Wirkung über den Gewindeabschnitt erzielt.
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Bevorzugt ist die Gehäusebohrung als Stufenbohrung ausgeführt und besitzt einen radial verlaufenden Absatz, an dem der Ventilkörper des Saugventils unmittelbar oder mittelbar über eine Dichtscheibe in axialer Richtung abgestützt ist. Durch Zwischenlegen einer Dichtscheibe kann die Dichtwirkung im Bereich der Dichtstelle zwischen dem Ventilkörper und dem die Gehäusebohrung ausbildenden Gehäuseteil der Hochdruckpumpe erhöht werden.
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Weiterhin bevorzugt ist eine Feder vorgesehen, die einerseits am Ventilkörper und andererseits am Ventilstößel oder einem mit dem Ventilstößel verbundenen Federteller abgestützt ist. Über die Federkraft der Feder wird vorzugsweise der Ventilstößel mit einer Schließkraft in Richtung eines im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitzes beaufschlagt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper außenumfangsseitig einen ringförmigen Absatz zur Abstützung der Feder besitzt. Das heißt, dass ein Abschnitt des Ventilkörpers in die Feder eingreift und somit eine radiale Verschiebung der Feder verhindert.
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Der Ventilkörper ist vorzugsweise derart in der Gehäusebohrung der Hochdruckpumpe angeordnet, dass er einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe in axialer Richtung begrenzt. Die Bewegungsrichtung des Ventilstößels des Saugventils entspricht demnach der eines den Pumpenkolben begrenzenden Pumpenkolbens.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe im Bereich eines eingebauten Saugventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
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2 einen Längsschnitt durch ein alternatives Saugventil für eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In der 1 beschränkt sich die Darstellung der Hochdruckpumpe auf den Sitzbereich eines Saugventils 1. Das Saugventil 1 ist in einer als Stufenbohrung ausgeführten Gehäusebohrung 5 der Hochdruckpumpe aufgenommen und mittels einer Verschlussschraube 6 gegenüber einem radial verlaufenden Absatz 15 der Gehäusebohrung 5 axial vorgespannt. Über die Vorspannung in axialer Richtung wird eine Dichtkraft erzielt, welche einen Pumpenarbeitsraum 20 gegenüber einem Kraftstoffzulauf 12 der hochdruckpumpe abdichtet. Zur Erhöhung der Dichtwirkung ist zwischen einem Ventilkörper 2 und dem Absatz 15 der Gehäusebohrung 5 eine Dichtscheibe 16 eingelegt.
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Eine verbesserte Dichtwirkung wird vorliegend ferner dadurch erzielt, dass der Ventilkörper 2 gestuft ausgebildet ist und einen Bundbereich 8 mit einem radial verlaufenden, ringförmigen Absatz 7 zur Abstützung der Verschlussschraube 6 besitzt. Dadurch, dass die Höhe h1 des Bundbereichs 8 deutlich geringer als die Höhe h2 des Ventilkörpers 2 gewählt ist, verringert sich die Klemmlänge, was wiederum eine Erhöhung der Steifigkeit der Klemmverbindung zur Folge hat. Die Gefahr einer Relativbewegung des Ventilkörpers 2 gegenüber dem Absatz 15 der Gehäusebohrung 5 ist demnach deutlich reduziert. Dadurch unterliegt die zwischen dem Ventilkörper 2 und dem Absatz 15 ausgebildete Dichtstelle einem geringeren Verschleiß, so dass die dargestellte Hochdruckpumpe für höhere Laufleistungen, höhere Drücke und/oder schlechtere Kraftstoffqualitäten qualifiziert ist.
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Der Ventilkörper 2 des Saugventils 1 der 1 weist eine Axialbohrung 4 auf, in welche ein Ventilstößel 3 axial verschiebbar aufgenommen ist. Der Ventilstößel 3 wird in Richtung eines Ventilsitzes 21 von der Federkraft einer Feder 17 beaufschlagt. Die Feder 17 ist hierzu einerseits an einem mit dem Ventilstößel 3 verbundenen Federteller 18 und andererseits an einem radial verlaufenden, ringförmigen Absatz 19 des Ventilkörpers 2 abgestützt. Zur Ausbildung des Weiteren radial verlaufenden, ringförmigen Absatzes 19 weist der Ventilkörper 2 eine zweifach gestufte Außenkontur auf.
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Die im Ventilkörper 2 ausgebildete Axialbohrung 4 ist über schräg verlaufende und im Bereich einer Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 2 austretende Zulaufbohrungen 9 mit einem im Betrieb der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff gefüllten Hohlraum 10 verbunden, der in radialer Richtung von der Verschlussschraube 6 begrenzt wird. Zur Verbindung des Hohlraums 10 mit dem Kraftstoffzulauf 12 der Hochdruckpumpe weist die Verschlussschraube 6 radial verlaufende Bohrungen 11 auf, die in einen die Verschlussschraube 6 umgebenden Ringraum münden, wobei die Bohrungen 11 und folglich auch der Ringraum unterhalb eines Gewindeabschnitts 13 der Verschlussschraube 6 liegen. Der Gewindeabschnitt 13 bewirkt eine erste Abdichtung des Ringraums bzw. des Kraftstoffzulaufs 12 nach außen hin. Eine weitere Abdichtung wird durch ein ringförmiges Dichtelement 14 bewirkt, das oberhalb des Gewindeabschnitts 13 in den Spalt zwischen der Verschlussschraube 6 und der Gehäusebohrung 5 eingelegt ist.
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Dadurch, dass die Bohrungen 11 zur Verbindung des Hohlraums 10 mit dem Kraftstoffzulauf 12 unterhalb des Gewindeabschnitts 13 der Verschlussschraube 6 angeordnet sind, kommen diese in einem Bereich zu liegen, in dem der Hohlraum 10 als sich zwischen der Verschlussschraube 6 und dem Ventilkörper 2 ersteckender Ringraum ausgebildet ist. In diesen Ringraum münden auch die schräg verlaufenden Zulaufbohrungen 9 des Ventilkörpers 2, so dass deren Versorgung mit Kraftstoff sichergestellt ist.
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Eine alternative Ausführungsform eines Saugventils 1 für eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe ist der 2 zu entnehmen. Der Ventilkörper 2 ist auch hier gestuft ausgeführt und besitzt einen Bundbereich 8 mit einem radial verlaufenden, ringförmigen Absatz 7, an dem eine Verschlussschraube 6 abgestützt ist. Der Bundbereich 8 besitzt eine Höhe h1, die weniger als die Hälfte der Höhe h2 des Ventilkörpers 2 beträgt. Dadurch verkürzt sich die Klemmlänge der Klemmverbindung und die Steifigkeit der Klemmverbindung steigt.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist zwischen der Verschlussschraube 6 und dem Ventilkörper 2 kein als Ringraum ausgebildeter Hohlraum 10 angeordnet. Die Zulaufbohrungen 9 des Ventilkörpers 2 sind daher derart geführt, dass sie im Bereich einer Stirnfläche des Ventilkörpers 2 in den Hohlraum 10 münden. Ferner sind radial verlaufende Bohrungen 11, die der Verbindung des Hohlraums 10 mit einem Kraftstoffzulauf dienen, oberhalb eines Gewindeabschnitts 13 der Verschlussschraube 6 angeordnet. Dadurch kann der Bewegungsfreiraum des Ventilkörpers 2 in radialer Richtung auf ein Minimum reduziert werden. In der Folge reduziert sich ferner die Gefahr einer Relativbewegung des Ventilkörpers 2 gegenüber der Gehäusebohrung 5 der Hochdruckpumpe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042617 A1 [0003]
