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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 10 2009 000 859 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Pumpe verschiebbar geführt und begrenzt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben ragt mit seinem dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Ende aus dem dem Pumpenarbeitsram abgewandten Ende der Zylinderbohrung heraus. Auf dem aus der Zylinderbohrung ragenden Endbereich des Pumpenkolbens ist ein Dichtring vorgesehen. Der Dichtring dient dazu eine Vermischung von dem durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoff mit dem außerhalb der Zylinderbohrung des Gehäuseteils vorhandenen Medium zu vermeiden. Das außerhalb der Zylinderbohrung des Gehäuseteils vorhandene Medium ist insbesondere Schmieröl zur Schmierung eines Antriebsbereichs, beispielsweise einem Rollenstößel und dessen Abstützung an einem Nocken. Der Dichtring weist an seinem Innenumfang wenigstens eine Dichtlippe auf, mit der er am Pumpenkolben anliegt. Der Dichtring ist in einer den aus der Zylinderbohrung ragenden Endbereich des Pumpenkolbens umgebenden Aufnahme des Pumpengehäuseteils angeordnet. Der Dichtring ist in der Aufnahme in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens mittels eines ringförmigen Halteelements gesichert. Der Dichtring ist aus einem Werkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit hergestellt, beispielsweise PTFE. Der Dichtring ist in die Aufnahme üblicherweise mit radialer Vorspannung eingesetzt um die wenigstens eine Dichtlippe an den Pumpenkolben anzupressen. Zum Ausgleich unterschiedlicher temperaturabhängiger Längenausdehnungen des Dichtrings und des Pumpengehäuseteils, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, ist es erforderlich, dass der Dichtring in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens mit Spiel zwischen der Aufnahme und dem Halteelement angeordnet ist. Während des Betriebs der Pumpe kann es dabei vorkommen, dass sich der Dichtring in der Aufnahme in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens bewegt. Hierdurch kann Kraftstoff zwischen dem Außenumfang des Dichtrings und der Aufnahme hindurchtreten, so dass Kraftstoff in den Bereich mit Schmieröl gelangt und sich mit diesem vermischt.
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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 der Dichtring in der Aufnahme in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens sicher fixiert ist, wobei temperaturabhängige Längenänderungen des Dichtrings durch die elastische Vorspannung ausgeglichen werden, so dass keine Bewegung des Dichtrings in axialer Richtung in der Aufnahme auftritt und somit während des Betriebs der Pumpe die Dichtwirkung erhalten bleibt.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist sichergestellt, dass die Funktion der wenigstens einen Dichtlippe durch die axiale Vorspannung des Dichtrings nicht beeinträchtigt wird. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise die axiale Vorspannung des Dichtrings. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist keine separate Montage des Stützrings erforderlich. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht einen Einbau des Dichtrings in beliebiger Ausrichtung, so dass dessen Einbau einfach erfolgen kann.
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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 eine Pumpe in einem Längsschnitt und 2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist in vereinfachter Darstellung eine Pumpe gezeigt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 14 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Die Antriebswelle 14 kann Teil der Pumpe sein oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle aufweist und die Antriebswelle 14 Teil der Brennkraftmaschine ist. Die Antriebswelle 14 kann dabei beispielsweise eine Welle der Brennkraftmaschine sein durch die auch die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Antriebswelle 14 weist für den Antrieb des Pumpenkolbens 12 einen Nocken 16 oder Exzenter auf.
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Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das mehrteilig ausgebildet sein kann. Der Pumpenkolben 12 ist in einer Zylinderbohrung 18 eines Gehäuseteils 20 der Pumpe dicht geführt wobei das Gehäuseteil 20 nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 18 einen Pumpenarbeitsraum 22. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist über ein Einlassventil 24, das ein in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein öffnendes Einlassrückschlagventil sein kann, eine Verbindung mit einem Zulauf 26 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 22 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist außerdem über ein Auslassventil 28, das beispielsweise ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 heraus öffnendes Auslassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Ablauf 30 auf, der zu einem Hochdruckspeicher 32 führen kann und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 verdrängt wird.
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Der Pumpenkolben 12 stützt sich über einen Rollenstößel 40 am Nocken 16 der Antriebswelle 14 ab. Der Rollenstößel 40 weist einen Stößelkörper 42 auf, in dem eine auf dem Nocken 16 abrollende Rolle 44 drehbar gelagert ist. Der Stößelkörper 42 wird durch eine Feder 46 zum Nocken 16 hin beaufschlagt, so dass die Rolle 44 auch beim Saughub des Pumpenkolbens 12 in Anlage am Nocken 16 bleibt. Der Pumpenkolben 12 ragt mit seinem dem Pumpenarbeitsraum 22 abgewandten Ende aus der Zylinderbohrung 18 heraus und ist an seinem Ende mit dem Stößelkörper 42 gekoppelt, so dass der Pumpenkolben 12 ebenfalls durch die Feder 46 beaufschlagt ist. Der Pumpenkolben 12 kann an seinem aus der Zylinderbohrung 18 ragenden Ende einen im Durchmesser gegenüber dem in der Zylinderbohrung 18 geführten Schaft vergrößerten Kolbenfuß 48 aufweisen. Der Zylinderkopf 20 weist im Bereich der Zylinderbohrung 18 zum Nocken 16 hin einen die Zylinderbohrung 18 umgebenden zumindest annähernd zylinderförmigen Abschnitt 50 auf. Die Feder 46 ist als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet, umgibt den Abschnitt 50 des Zylinderkopfs 20 und stützt sich am Zylinderkopf 20 ab.
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Es ist ein Dichtring 52 vorgesehen, der den aus der Zylinderbohrung 18 ragenden Endbereich des Pumpenkolbens 12 auf dessen Umfang umgibt. Der Dichtring 52 liegt unter radialer Vorspannung mit wenigstens einer an dessen Innenumfang angeordneten elastischen Dichtlippe 54 am Pumpenkolben 12 an. Die wenigstens eine Dichtlippe 54 weist vorzugsweise zumindest im Bereich ihrer Anlage am Pumpenkolben 12 eine Oberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten auf, um bei der Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 nur geringe Reibungskräfte zu verursachen. Vorzugsweise weist der Dichtring 52 zwei oder drei in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 zueinander beabstandete Dichtlippen 54 auf. Der Dichtring 52 ist beispielsweise aus PTFE, Polytetrafluorethylen, hergestellt.
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Der Abschnitt 50 des Zylinderkopfs 20 weist an seinem Ende eine zur Zylinderbohrung 18 zumindest annähernd koaxiale Bohrung 58 auf, die einen größeren Durchmesser als die Zylinderbohrung 18 aufweist und die eine Aufnahme für den Dichtring 52 bildet. Am Übergang von der Bohrung 58 zur Zylinderbohrung 18 ist eine Ringschulter 60 gebildet. Am Rand der Bohrung 58 an deren der Zylinderbohrung 18 abgewandtem Ende kann eine Fase 62 oder eine Abrundung vorgesehen sein, um das Einführen des Dichtrings 52 zu erleichtern und eine Beschädigung des Dichtrings 52 zu vermeiden. Der Dichtring 52 wird in der Aufnahme 58 in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 durch ein Halteelement 64 gesichert. Das Halteelement 64 kann beispielsweise eine flache Scheibe sein, die in die Aufnahme 58 eingesetzt ist. Die Scheibe 64 kann direkt in der Aufnahme 58 gehalten sein, beispielsweise in diese eingepresst sein. Alternativ kann die Scheibe 64 auch wie in 2 dargestellt mittels eines federnden Rings 66 gehalten sein, der in eine Ringnut 68 im Innenumfang der Aufnahme 58 eingerastet ist.
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Der Dichtring 52 ist hülsenförmig ausgebildet und an dessen Innenseite ist die wenigstens eine Dichtlippe 54 ausgebildet. Der Dichtring 52 kann an seinen beiden in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 weisenden axialen Stirnseiten jeweils eine Ringnut 70 aufweisen. Durch die Ringnuten 70 wird erreicht, dass die axialen Randbereiche des Dichtrings 52 radial elastisch verformbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Dichtring 52 in seinem radial äußeren Bereich mit axialer Vorspannung in der Aufnahme 58 zwischen der Ringschulter 60 und dem Halteelement 64 angeordnet ist. Zur Ermöglichung der axialen Vorspannung ist zwischen dem Dichtring 52 und der Ringschulter 60 der Aufnahme 58 oder zwischen dem Dichtring 52 und dem Halteelement 64 ein Stützring 72 aus elastisch verformbarem Werkstoff angeordnet. Der Stützring 72 umgibt den Dichtring 52 an dessen Randbereich am Übergang vom Außenmantel des Dichtrings 52 zu dessen axialer Stirnseite. Der Stützring 72 kann aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Stützring 72 einstückig mit dem Dichtring 52 ausgebildet, indem der Stützring 72 an den Dichtring 52 angeformt, insbesondere in einem Spitzgießverfahren angespritzt ist. Am Außenmantel des Dichtrings 52 kann nahe dessen axialer Stirnseite ein radial nach außen ragender umlaufender Kragen 74 angeordnet sein. Der Stützring 72 ist an den Kragen 74 angeformt, wodurch der Stützring 72 sicher mit dem Dichtring 52 verbunden ist. Der Stützring 72 ragt sowohl in axialer Richtung über die Stirnseite des Dichtrings 52 hinaus als auch in radialer Richtung über den Außenmantel des Dichtrings 52, auch des Kragens 74, hinaus. Vorzugsweise ist an beiden Enden des Dichtrings 52 ein Stützring 72 vorgesehen, wobei der Dichtring 52 symmetrisch ausgebildet ist. Der Dichtring 52 kann dann in beliebiger axialer Orientierung in die Aufnahme 58 eingesetzt werden.
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Wenn der Dichtring 52 in der Aufnahme 58 angeordnet ist, so ergibt sich über die Anlage des Stützrings 72 an der Ringschulter 60 und am Halteelement 64 eine Vorspannung in axialer Richtung auf den Dichtring 52. Durch die Anlage des Stützrings 72 am radialen Innenmantel der Aufnahme 58 ergibt sich eine Vorspannung in radialer Richtung auf den Dichtring 52. Der radial innere Bereich des Dichtrings 52, an dem die wenigstens eine Dichtlippe 54 angeordnet ist, ist in axialer Richtung mit Abstand von der Ringschulter 60 und dem Halteelement 64 angeordnet, so dass sich der radial innere Bereich des Dichtrings 52 in axialer Richtung frei bewegen kann. Der oder die Stützringe 72 bilden zusätzlich zur Funktion der axialen und radialen Vorspannung des Dichtrings 52 die Funktion einer statischen Abdichtung der Aufnahme 58 nach außen zu dem mit Schmieröl gefüllten Bereich der Pumpe.
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Der oder die Stützringe 72 sind so ausgelegt, dass diese immer die axiale Vorspannung aufrecht erhalten, dabei die Form und Maßtoleranzen des Dichtrings 52 und der Aufnahme 58, die Verformung aufgrund der radialen Vorspannung und auch die temperaturabhängigen Längenänderungen des Dichtrings 52 ausgleichen. Die Stützringe 72 können sich radial nach innen zwischen dem Dichtring 52 und der Ringschulter 60 bzw. dem Halteelement 64 ausdehnen, so dass das werkstoffabhängige Quellverhalten der Stützringe 72 und auch temperaturabhängige Ausdehnungen der Stützringe 72 nicht behindert werden.
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Beim Betrieb der Pumpe wird durch den Pumpenkolben 12 Kraftstoff gefördert, der im Pumpenarbeitsraum 22 vorhanden ist und der infolge des erforderlichen Spiels zwischen dem Pumpenkolben 12 und der Zylinderbohrung 18 und des im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden hohen Drucks auch aus der Zylinderbohrung 18 zum Nocken 16 hin austreten kann. Im Bereich des Nockens 16 ist Schmieröl vorhanden, das im Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine zirkuliert. Durch den Dichtring 52 wird sowohl die Leckage von Kraftstoff aus der Zylinderbohrung 18 in den Schmierölkreislauf als auch die Leckage von Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf in die Zylinderbohrung 18 verhindert oder zumindest gering gehalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009000859 A1 [0002]
