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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, vorzugsweise für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffpumpe zumindest umfasst: ein Gehäuse, einen Ansaugraum für Kraftstoff, ein Druckbegrenzungsventil, das einen Ventileinlass, einen Ventilsitz, einen Schließkörper, eine Ventildruckfeder, eine Federstütze und einen Ventilauslass aufweist, wobei die Ventildruckfeder mit Druckvorspannung zwischen der Federstütze und dem Schließkörper angeordnet ist, so dass sie den Schließkörper in Richtung zu dem Ventilsitz drückt.
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Bei derartigen Kraftstoffpumpen steht der Kraftstoff in dem Ansaugraum, also auf der Niederdruckseite, unter einem begrenzten Druck von bspw. 4 bis 6 bar, während der für ein Einspritzsystem erzeugte Druck auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe im Betrieb je nach Anforderungen mehrere hundert bar oder mehr betragen kann. Um einen begrenzten Druck von bspw. 4 bis 6 bar in dem Ansaugraum zu erzeugen, ist im Stand der Technik bekannt, dass eine aus dem Ansaugraum gespeiste, den Druck für das Einspritzsystem erzeugende Pumpe mit einer sog. Vorförderpumpe zur Kraftstoffförderung konstruktiv und bzgl. des Antriebs gekoppelt ist. Infolge höchster Anforderungen an die Hochdruckpumpe (mehr Druck bei hohen Drehzahlen) muss die den Einspritzdruck erzeugende Kraftstoffpumpe vor Druckschwankungen und Druckspitzen im Ansaugraum geschützt werden. Derartige Schwankungen und Druckspitzen können in der Praxis ihre Ursache bspw. in einer ungleichmäßigen elektrischen Spannungsversorgung der Vorförderpumpe haben. Bei einer kombinierten Pumpeneinheit, bei welcher der Kraftstoffdruck im Ansaugraum der den Einspritzdruck erzeugenden Pumpe mittels einer baulich und antriebsmäßig kombinierten Vorförderpumpe bereitgestellt wird, ist bekannt, dass der Druckbereich der Vorförderpumpe mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden ist, so dass dort Druckspitzen durch zeitweiliges Öffnen des Druckbegrenzungsventils zwecks Rückfluss von Kraftstoff in den Ansaugbereich der Vorförderpumpe entgegengewirkt wird. Eine derartige bekannte Pumpeneinheit besitzt eine aufwändige und teure Konstruktion und verlangt einen großen Bauraum. Auch die Montage einer solchen bekannten Pumpe wird als aufwändig empfunden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere eine oder mehrere der vorangehend genannten Einschränkungen vermieden werden können.
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Die Aufgabe wird von der Erfindung zunächst und im Wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass der Ansaugraum fluidisch mit dem Ventileinlass verbunden ist, dass der Ventilauslass fluidisch mit einem Rücklaufanschluss verbunden ist und dass die Federstütze und der Rücklaufanschluss an einem einstückigen Bauelement ausgebildet sind. Indem die Federstütze und der Rücklaufanschluss miteinander einstückig ausgebildet sind, wird eine kompakte und kostengünstige Konstruktion erreicht. Auch die Montage wird vereinfacht, indem der Rücklaufanschluss und die Federstütze bei gleichzeitiger Einstellung des Ventilöffnungsdruckes montiert werden können.
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Es bestehen zahlreiche Möglichkeiten zur bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe. Vorzugsweise umfasst die Federstütze zumindest ein Mittel, das an eine Abstützung eines Längsendes der Ventildruckfeder in Federlängsrichtung, also in axialer Richtung, angepasst ist. Kombinativ oder alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Federstütze zumindest ein Mittel umfasst, das an eine radiale bzw. seitliche Abstützung eines Längsendes der Ventildruckfeder angepasst ist. Vorzugsweise ist die Kraftstoffpumpe dafür ausgelegt, dass der Kraftstoff von außen, vorzugsweise mittels einer sog. Tankpumpe, mit einem mittels der Tankpumpe erzeugten Zulaufdruck in den Ansaugraum zugeführt wird. Es besteht die Möglichkeit, dass dazu eine Tankpumpe verwendet wird, die von der Kraftstoffpumpe baulich und antriebsmäßig entkoppelt ist, also bspw. eine separate, in einem Tank angeordnete Tankpumpe. Bevorzugt ist, dass der Kraftstoffdruck in dem Ansaugraum, also auf der Niederdruckseite der Kraftstoffpumpe, einen Grenzwert von bspw. 4 bar oder 5 bar oder 6 bar nicht überschreitet. Beispielsweise kann die Kraftstoffpumpe zur Verwendung für einen Benzinmotor dafür ausgelegt sein, um den Kraftstoff auf einen Druck von bspw. bis zu 250 bar zu verdichten. Für eine Verwendung für einen Dieselmotor kann die Kraftstoffpumpe dafür ausgelegt sein, um den Kraftstoff auf einen Druck von bspw. bis zu 2000 bar zu verdichten. Es versteht sich, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind. Beispielsweise kann es sich bei der Kraftstoffpumpe um eine Radialkolbenpumpe oder um eine Flügelzellenpumpe oder um eine andere für Kraftstoffpumpen gebräuchliche Pumpe handeln. Es besteht die Möglichkeit, dass der Zulaufanschluss als äußerer Anschluss der Kraftstoffpumpe mit dem Ansaugraum verbunden ist, so dass im Zulaufanschluss und in dem Ansaugraum der gleiche oder etwa gleiche Druck herrscht.
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Wie schon angesprochen, ist bevorzugt, dass der Kraftstoff dem Ansaugraum mittels einer Tankpumpe zugeführt wird. Dies bedeutet, dass die den Einspritzdruck erzeugende Kraftstoffpumpe keine baulich und bzgl. des Antriebs integrierte Vorförderpumpe benötigt, was eine im Vergleich dazu einfachere und platzsparende Konstruktion ermöglicht. Stattdessen besteht bevorzugt die Möglichkeit, an dem Zulaufanschluss mittels einer Kraftstoffzufuhrleitung eine Tankpumpe anzuschließen. Diese kann sich ihrerseits bspw. in einem Kraftstofftank befinden oder, bspw. mittels einer Leitung, fluidisch mit einem Kraftstofftank verbunden sein. Somit besteht die Möglichkeit, an der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe eine im Stand der Technik gebräuchliche Vorförderpumpe einzusparen.
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Die Erfindung ermöglicht es außerdem vorteilhaft, dass, wenn es im Betrieb zu Druckschwankungen im Ansaugraum der Kraftstoffpumpe kommt, der Druck im Ansaugraum einen voreinstellbaren Maximaldruck (Druckgrenzwert) nicht übersteigt. Die Federdruckkraft der Ventildruckfeder ist so eingestellt, dass das Druckbegrenzungsventil öffnet, wenn der Kraftstoffdruck im Ansaugraum bzw. am Ventil-einlass den Druckgrenzwert überschreitet. Der Ventileinlass ist ein Raum bzw. Bereich eines Durchlasses für Kraftstoff, der an den Schließkörper auf der der Ventildruckfeder abgewandten Seite angrenzt. Wenn das Druckbegrenzungsventil geschlossen ist, besteht keine fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass, sondern eine solche fluidische Verbindung besteht bestimmungsgemäß nur, wenn das Druckbegrenzungsventil geöffnet ist. Anstelle von Ventileinlass könnte man auch von Ventileinlassbereich oder von Ventileinlassraum sprechen.
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Bevorzugt kann an den Rücklaufanschluss der Kraftstoffpumpe eine mit dem Kraftstofftank verbundene Kraftstoffrücklaufleitung angeschlossen sein. Der beim Auftreten von Druckspitzen in dem Ansaugraum durch das Druckbegrenzungsventil fließende Kraftstoff kann dadurch in den Kraftstofftank zurückgeleitet werden. Solange andererseits der Kraftstoffdruck in dem Ansaugraum den gewünschten Druckgrenzwert nicht erreicht, bleibt das Druckbegrenzungsventil zufolge der eingestellten Vorspannung der Ventildruckfeder geschlossen, indem die Ventildruckfeder den Schließkörper gegen den Ventilsitz dichtend andrückt, so dass keine fluidische Verbindung zwischen dem eingangsseitigen Ventileinlass bzw. Ventilanschluss und dem Ventilauslass besteht.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kraftstoffpumpe in dem Gehäuse einen fluidisch mit dem Ansaugraum verbundenen Rücklauf für Kraftstoff auf, der zu dem Ventileinlass führt. Vorzugsweise ist in dem Gehäuse eine Gehäusebohrung ausgebildet, die mit dem Rücklauf mittels eines vom Grund der Gehäusebohrung ausgehenden, im Vergleich zu der Gehäusebohrung im Durchmesser verringerten Durchlasses fluidisch verbunden ist. Es besteht die Möglichkeit, dass die Federstütze zumindest eine, vorzugsweise zu der Ventillängsmittelachse quer (also bspw. senkrecht oder geneigt) orientierte, Abstützfläche zur axialen Abstützung der Ventildruckfeder aufweist. Als zweckmäßig wird angesehen, dass der Rücklaufanschluss hülsenförmig (insbesondere als sog. Tülle) ausgebildet ist. An dem genannten einstückigen Bauelement kann zwischen der Federstütze und dem Rücklaufanschluss bevorzugt ein Schaftabschnitt ausgebildet sein, der in die Gehäusebohrung eingesteckt ist, so dass die Abstützfläche dem Ventileinlass zuweisend in der Gehäusebohrung angeordnet ist und der Rücklaufanschluss ganz oder teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Bevorzugt können an dem einstückigen Bauelement, an welchem die Federstütze und der Rücklaufanschluss ausgebildet sind, und/oder an dem Gehäuse Mittel vorhanden sein zur Bildung eines formschlüssigen Anschlages, mittels dem bei der Montage des einstückigen Bauelementes dessen Einstecktiefe in die Gehäusebohrung begrenzt wird. Dadurch wird im Zuge einer einfachen Montage des einstückigen Bauelementes auch eine einfache und zuverlässig reproduzierbare Einstellung des Öffnungsdruckes des Druckbegrenzungsventils ermöglicht.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Außenseite des Schaftabschnittes gegen die Innenwandung der Gehäusebohrung abgedichtet ist. Alternativ oder kombinativ besteht die Möglichkeit, dass der Außendurchmesser des Schaftabschnittes und der Innendurchmesser der Gehäusebohrung so aufeinander abgestimmt sind, dass der Schaftabschnitt und die Gehäusebohrung eine Presspassung bilden. Bevorzugt kann eine Presspassung gewählt sein, mittels welcher das einstückige Bauelement auch noch bei auf den Schließkörper wirkenden Drücken von mehr als bspw. 6 bar oder von mehr als bspw. 10 bar in der Gehäusebohrung gehalten wird.
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Bevorzugt ist daran gedacht, dass die Federvorspannung der Ventildruckfeder so gewählt ist, dass das Druckbegrenzungsventil öffnet, wenn der Druck in dem Ansaugraum einen Druckgrenzwert übersteigt, der bspw. 4 bar oder 5 bar oder 6 bar beträgt oder in dem Wertebereich zwischen 4 und 6 bar liegt. Vorzugsweise kann dazu die Federspannung so gewählt werden, dass, wenn kein Kraftstoffdruck in dem Ansaugraum herrscht, der Schließkörper mit einer Kraft von 16 bis 20 N gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
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Bevorzugt ist, dass das Gehäuse der Kraftstoffpumpe aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung hergestellt ist. Dies ermöglicht ein geringes Gewicht der Kraftstoffpumpe. Andererseits kann der Kraftstoffdruck im Ansaugraum, insbesondere abhängig vom Betrieb einer den Kraftstoff zuführenden Pumpe (bspw. Tankpumpe) mit hoher Frequenz (bspw. 1600 Hz) schwanken. Hinzu kommt im Betrieb eine Erwärmung des Druckbegrenzungsventils auf bspw. etwa 100°C. Um bei diesen Beanspruchungen den Verschleiß an dem Ventilsitz zu reduzieren, ist bei einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass der Ventilsitz an einem in die Gehäusebohrung und vorzugsweise in deren angrenzenden Durchlass eingesteckten Ventilsitzelement, welches eine Durchgangsöffnung aufweist, ausgebildet ist. Dies ermöglicht vorteilhaft, den Ventilsitz aus einem anderen Material als das Gehäuse herzustellen. Vorzugsweise kann es sich um ein Stanzformteil handeln. Je nach gewünschter Gestaltung kann es sich auch bspw. um einen mittels Stanzen und Biegeumformung herstellbares Ventilsitzelement handeln. Eine Fertigung mittels Stanzen und/oder Biegen wird hinsichtlich der Kosten als vorteilhaft angesehen. Das Ventilsitzelement kann bspw. aus Stahl, also aus einem im Vergleich zu Aluminium verschleißunanfälligen Werkstoff, hergestellt sein; bspw. bietet sich eine Herstellung aus Stahlblech an. Als zweckmäßig wird angesehen, dass das Ventilsitzelement einen rotationssymme-trischen Einsteckabschnitt zum Einstecken in den Durchlass und einen sich davon ausgehend im Durchmesser erweiternden Flanschabschnitt aufweist. Bevorzugt ist, dass der Außendurchmesser des Einsteckabschnittes an den Innendurchmesser des an die Gehäusebohrung anschließenden Durchlasses zur Bildung einer Übergangspassung oder Presspassung angepasst ist. In einer zweckmäßigen Weiterbildung kann das Ventilsitzelement einen Führungsabschnitt aufweisen, der sich ausgehend von dem Außenrand des Flanschabschnittes in der von dem Einsteckabschnitt abgewandten Richtung erstreckt. Ein solcher Führungsabschnitt kann mehrere am Umfang verteilt und voneinander beabstandete Wandvorsprünge umfassen, die zur Führung den Schließkörper und angrenzende Windungen der Ventildruckfeder von außen umschließen, vorzugsweise unter Belassung eines Ringspaltes. Bevorzugt umfasst das Ventilsitzelement einen Grundkörper. Dieser kann aus Stahl, bspw. aus sog. Blankstahl, bestehen. Um eine Abdichtung zwischen dem Ventilsitzelement und dem Durchlass zu erreichen, besteht bspw. die Möglichkeit, dass der Grundkörper des Ventilsitzelementes zumindest an der Außenseite seines Einsteckabschnittes und an der dem Einsteckabschnitt zugewandten Oberfläche des Flanschabschnittes mit Dichtmaterial beschichtet ist. Bspw. kann das Dichtmaterial auf das Ventilsitzelement aufvulkanisiert sein. Bei dem Dichtmaterial kann es sich vorzugsweise um Kautschuk, bspw. um Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), handeln. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass zwischen den Einsteckabschnitt und die Wandung des Durchlasses ein Dichtelement, bspw. ein O-Ring, zur Abdichtung eingesetzt ist. Gleichwohl liegt alternativ auch im Rahmen der Erfindung, den Ventilsitz unmittelbar an dem Gehäuse auszubilden, also auf ein gesondertes Ventilsitzelement zu verzichten.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung, vorzugsweise ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, welche eine Kraftstoffpumpe umfasst. Vor dem Hintergrund des eingangs beschriebenen Standes der Technik schlägt die Erfindung zur vorteilhaften Weiterbildung vor, dass es sich um eine Kraftstoffpumpe handelt, die einzelne oder mehrere der vorangehend beschriebenen Merkmal auf weist, dass der Ansaugraum der Kraftstoffpumpe mittels einer Tankpumpe fluidisch mit einem Kraftstofftank verbunden ist und dass der Rücklaufanschluss mittels einer daran angeschlossenen Kraftstoffrücklaufleitung fluidisch mit dem Kraftstofftank verbunden ist. Zu diesbezüglichen Wirkungen und möglichen Vorteilen wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, weiter beschrieben. Darin zeigt im Einzelnen:
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1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer durch ihr Druckbegrenzungsventil führenden Schnittansicht;
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2 eine Ausschnittsvergrößerung von Detail II aus 1;
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3 eine Schnittansicht durch das in 2 gezeigte Ventilsitzelement mit daran schematisch angedeuteter Beschichtung und
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4 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Ventilsitzelementes, in einer im Vergleich zu den übrigen Figuren vergrößerten Darstellung.
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1 zeigt in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe 1 für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Die Schnittebene ist so gewählt, dass sie durch ein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnetes Druckbegrenzungsventil führt. Die Schnittebene führt quer zu einer Antriebswelle 3 der Kraftstoffpumpe 1 durch deren Gehäuse 4. Bei der Kraftstoffpumpe 1 kann es sich vorzugsweise um eine Radialkolbenpumpe oder um eine Flügelzellenpumpe oder um einen anderen für Kraftstoffpumpen gebräuchlichen Pumpentyp handeln. Die den eigentlichen Pumpvorgang bewirkende, von der Antriebswelle 3 angetriebene Pumpeinrichtung liegt außerhalb der Schnittebene von 1 und ist daher dort nicht mit dargestellt. Die Kraftstoffpumpe 1 weist einen Zulaufanschluss 5 zum Anschluss einer (nicht mit gezeigten) Kraftstoffzufuhrleitung auf. Der hülsenartige bzw. als sog. Tülle ausgebildete Zulaufanschluss 5 ist fluidisch mit einem im Inneren der Kraftstoffpumpe 1 ausgebildeten Ansaugraum 6 für Kraftstoff verbunden, aus dem der Kraftstoff von der Pumpe angesaugt wird, um ihn mit erhöhtem Druck in einen Druckraum zu leiten, von wo aus er durch einen Pumpenauslass einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel einem Benzinmotor oder einem Dieselmotor, zugeführt werden kann.
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Das Druckbegrenzungsventil 2 umfasst einen Ventileinlass 7 (vgl. auch 2), einen Ventilsitz 8, einen Schließkörper 9, eine Ventildruckfeder 10, eine Federstütze 11 und einen Ventilauslass 12. Die Ventildruckfeder 10 ist in vorgespanntem Zustand zwischen der Federstütze 11 und dem Schließkörper 9 eingespannt, so dass sie den Schließkörper 9 in Richtung zu dem Ventilsitz 8 hin drückt. Die 1 und 2 zeigen das Druckbegrenzungsventil 2 in seiner geschlossenen Stellung, wobei die Ventildruckfeder 10 den Schließkörper 9 dichtend gegen den Ventilsitz 8 andrückt, wodurch der Ventileinlass 7 geschlossen ist. Übersteigt der Kraftstoff an dem Ventileinlass 7 einen bestimmten Druck, überschreitet die daraus resultierende Druckkraft die entgegen gerichtete Federdruckkraft der Ventildruckfeder 10, wodurch der Schließkörper 9 von dem Ventilsitz 8 abgehoben und die Ventildruckfeder 10 weiter gestaucht wird. In diesem (in den Figuren nicht dargestellten) Zustand befindet sich das Druckbegrenzungsventil in seiner geöffneten Ventilstellung. Die Kraftstoffpumpe 1 umfasst in dem Gehäuse 4 einen fluidisch mit dem Ansaugraum 6 verbundenen Rücklauf 13 (ein Hohlraum, der in dem Beispiel die geschnittene Bohrung umfasst) für Kraftstoff, der zu dem Ventileinlass 7 führt bzw. fluidisch mit diesem verbunden ist. In Blickrichtung der 1 und 2 fällt der Blick durch die Bohrung des Rücklaufs 13 in den mit ihr verbundenen, dahinter liegenden Ansaugraum 6. Der Ventilauslass 12 ist fluidisch mit einem Rücklaufanschluss 14 verbunden. Dieser ist in dem Beispiel als Hülse bzw. als sog. Tülle ausgebildet. Der Rücklaufanschluss 14 ist mit der Federstütze 11 gemeinsam an einem einstückigen Bauelement 15, also gemeinsam einstückig, ausgebildet. Zufolge der einstückigen Ausbildung von Federstütze 11 und Rücklaufanschluss 14 erfüllt das Bauelement 15 mehrere Funktionen, so dass eine einfache und platzsparende Konstruktion sowie eine einfache Montage ermöglicht werden.
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In dem Beispiel ist in dem Gehäuse 4 eine Gehäusebohrung 16 ausgebildet. Diese besitzt bis auf eine an dem Bohrungsboden 17 angrenzende Fase einen einheitlichen Durchmesser. An eine zentrale Öffnung in dem Bohrungsboden 17 schließt ein im Vergleich zu der Gehäusebohrung 16 im Durchmesser verringerter Durchlass 30 an. Mittels diesem ist die Gehäusebohrung 16 fluidisch mit dem Rücklauf 13 verbunden. Das Bauelement 15 ist mit Ausnahme einer durch dessen Wandung führenden Durchgangsbohrung 18 rotationssymmetrisch ausgebildet; der in einem mittigen Längsschnitt liegende Querschnitt ist in 1 schraffiert und mit Blick auf die dazu quer orientierte Durchgangsbohrung 18 dargestellt. Ein erstes Längsende 19 des Bauelements 15 ist als zylindrischer Abschnitt 21 ausgebildet. Dessen Außendurchmesser ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Ventildruckfeder 10, bei der es sich um eine Zylinderdruckfeder handelt. Die Länge des ersten zylindrischen Abschnittes 21 ist so gewählt, dass sich die Ventildruckfeder 10 mit einigen Federwindungen zur Führung darauf aufschieben lässt, bis sie an ihrem einen Federlängsende in Federlängsrichtung bzw. axial formschlüssig in Anlage gegen eine an dem Bauelement 15 gebildete Abstützfläche 20 tritt. Diese liegt an einem stufigen Querschnittsübergang, an welchem der erste zylindrische Abschnitt 21 in einen zweiten, im Durchmesser größeren zylindrischen Abschnitt 22 übergeht. An diesen schließt sich bei einer nochmaligen Durchmessererweiterung ein zylindrischer Schaftabschnitt 23 an, dessen Außendurchmesser dem (bis auf die Fase) einheitlichen Durchmesser der Gehäusebohrung 16 entspricht. In den Schaftabschnitt 23 kann, wie 1 exemplarisch zeigt, bspw. eine Ringnut eingelassen sein, um darin ein Dichtelement (bspw. einen O-Ring) aufzunehmen. An den Schaftabschnitt 23 schließt sich ein Ringvorsprung 24 an, dessen Durchmesser größer als der (bis auf die Fase) einheitliche Durchmesser der Gehäusebohrung 16 ist. Hieran schließt sich, im Durchmesser verringert, der Rücklaufanschluss 14 an. Dessen zentrale Durchgangsbohrung 25 erstreckt sich bis in den zweiten zylindrischen Abschnitt 22 und ist fluidisch mit der dazu quer verlaufenden Durchgangsbohrung 18 verbunden.
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Die gemeinsame Länge des ersten zylindrischen Abschnitts 21, des zweiten zylindrischen Abschnitts 22 und des Schaftabschnittes 23 ist kleiner als die Tiefe der Gehäusebohrung 16. Wenn das Bauelement 15 zur Montage in die Gehäusebohrung 16 eingesteckt wird, tritt der Ringvorsprung 24 formschlüssig gegen eine Außenfläche des Gehäuses 4, so dass ein Längsanschlag entsteht. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Abstützfläche 20 für die Ventildruckfeder 10 in einem vorbestimmten axialen Abstand von dem Bohrungsboden 17 befindet. Dieser für die Höhe der Federvorspannung relevante Abstand resultiert bei der Montage des Bauelements 15 in vorteilhafter Weise automatisch, so dass zugleich eine einfache und sicher reproduzierbare Einstellung der Federkraft möglich ist. Das erste Längsende der Ventildruckfeder 10 stützt sich an der Federstütze 11 in Federlängsrichtung (also axial) gegen die Abstützfläche 20 ab und in Radialrichtung gegen den ersten zylindrischen Abschnitt 21. In dem Beispiel umfasst die Federstütze 11 somit Mittel zur axialen Abstützung und Mittel zur radialen Abstützung der Ventildruckfeder 10 und bewirkt somit zusätzlich zu einer axialen Abstützung auch eine radiale Abstützung und Zentrierung des einen Längsendes der Ventildruckfeder 10. Das andere Längsende der Ventildruckfeder 10 stützt sich axial gegen die von dem Ventilsitz 8 abgewandte, in dem Beispiel zu der geometrischen Ventillängsmittelachse 26 senkrecht orientierte Oberfläche 27 des Schließkörpers 9 ab. Die ringförmige Oberfläche 27 umschließt einen Querschnittsbereich, in dem der Schließkörper 9, in dem Beispiel einstückig, in einen rotationssymmetrischen Führungsvorsprung 28 übergeht. Dessen Außendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser der Ventildruckfeder 10 oder ist im Vergleich dazu geringfügig kleiner, so dass der Führungsvorsprung 28 von einigen Windungen der Ventildruckfeder 10 unter Ausbildung einer radialen Zentrierung bzw. seitlichen Abstützung umgriffen wird. Der Außendurchmesser des Schließkörpers 9 und der Außendurchmesser der Ventildruckfeder 10 ist jeweils kleiner als der Innendurchmesser der Gehäusebohrung 16. Dennoch wird der Schließkörper 9 mittels des Führungsvorsprunges 28, der Ventildruckfeder 10 und dem ersten zylindrischen Abschnitt 21 konzentrisch zu der geometrischen Ventillängsmittelachse 26 gehalten. Zwischen dem Bohrungsboden 17 und dem Schaftabschnitt 23 erstreckt sich ein Ventilhohlraum 29 (Ventilkammer), der mit der senkrecht zu der Ventillängsmittelachse 26 orientierten Durchgangsbohrung 18 fluidisch in verbunden ist.
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In dem Beispiel ist das Gehäuse 4 der Kraftstoffpumpe 1 aus Aluminiumlegierung hergestellt. Zur Erzielung einer dennoch guten Verschleißfestigkeit ist der Ventilsitz 8 in dem Beispiel an einem in die Gehäusebohrung 16 und in deren Durchlass 30 eingesteckten Ventilsitzelement 31 ausgebildet, das eine mittige Durchgangsöffnung 37 besitzt. In dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 handelt es sich um ein preiswert mittels Stanzen und Biegeumformung herstellbares Ventilsitzelement 31. Dieses besitzt einen rotationssymmetrischen Einsteckabschnitt 32 und einen sich davon ausgehend im Durchmesser erweiternden Flanschabschnitt 33. Das Ventilsitzelement 31 umfasst einen Grundkörper 34, in dem Beispiel aus Stahl. Wie 3 mittels gestrichelter Darstellung schematisch andeutet, ist der Grundkörper 34 an der Außenseite des Einsteckabschnittes 32 und an der dem Einsteckabschnitt 32 zugewandten Oberfläche des Flanschabschnittes 33 mit Dichtmaterial 35 beschichtet. Die gestrichelten Linien geben die beschichteten Bereiche der Oberfläche an. Hiervon abweichend könnten auch weitere, insbesondere alle, Oberflächen des Ventilsitzelementes 31 mit dem Dichtmaterial 35 beschichtet sein. In dem Beispiel handelt es sich um eine Beschichtung aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), die auf das Ventilsitzelement 31 aufvulkanisiert ist. An dem Einsteckabschnitt 32 ist eine rotationssymmetrisch umlaufende Wandauswölbung 36 ausgebildet, deren Außendurchmesser zur Erzielung einer Presspassung an den Innendurchmesser des Durchlasses 30 angepasst ist. Der Flanschabschnitt 33 stützt sich axial gegen eine Stufe in dem Gehäuse 4 zwischen der Gehäusebohrung 16 und dem Durchlass 30 ab. Das Dichtmaterial 35 bewirkt an der umlaufenden Auswölbung 36 und an der axialen Abstützung des Flanschabschnitts 33 eine Abdichtung gegen unerwünschtes Hindurchtreten von Kraftstoff. Die Durchgangsöffnung 37 des Ventilsitzelements 31 mündet in den Rücklauf 13. Um eine Abdichtung zu bewirken, bestünde alternativ oder kombinativ die Möglichkeit, dass zwischen dem Einsteckabschnitt 32 und der Wandung des Durchlasses 30 ein Dichtelement, bspw. ein in 2 gestrichelt angedeuteter O-Ring 38, angeordnet ist.
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Der Rücklaufanschluss 14 ist hülsenförmig (als sog. Tülle) ausgebildet. Das den Rücklaufanschluss 14 umfassende einstückige Bauelement 15 ist in der Weise in die Gehäusebohrung 16 eingesteckt, dass sich die Abstützfläche 20 dem Ventileinlass 7 zuweisend in der Gehäusebohrung 16 befindet und der Rücklaufanschluss 14 vollständig außerhalb des Gehäuses 4 liegt. Der Außendurchmesser des Schaftabschnittes 23 ist auf den Innendurchmesser der Gehäusebohrung 16 so abgestimmt, dass eine Presspassung gebildet wird.
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4 zeigt perspektivisch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ventilsitzelementes 31. Dieses umfasst zusätzlich zu einem rotationssymmetrischen Einsteckabschnitt 32 und einem sich davon ausgehend im Durchmesser erweiternden Flanschabschnitt 33 auch einen Führungsabschnitt 39, der sich ausgehend von dem Flanschabschnitt 33 in der von dem Einsteckabschnitt 32 abgewandten Richtung erstreckt. In dem Beispiel umfasst der Führungsabschnitt 39 drei Wandvorsprünge 40, die einen ringsegmentförmigen Querschnitt besitzen und die sich ausgehend von dem Außenrand des Flanschabschnitts 33 und voneinander in Umfangsrichtung beabstandet erstrecken. Die Wandvorsprünge 40 können zur zusätzlichen Führung des Schließkörpers 9 und ggf. der Ventildruckfeder 10 dienen.
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Die Länge der Ventildruckfeder 10 ist so auf die Tiefe der Gehäusebohrung 16 und auf die Abmessungen des Bauelements 15 abgestimmt, dass sie auch bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil, wenn der Schließkörper 9 an dem Ventilsitz 8 dichtend anliegt, mit Druckvorspannung zwischen dem Schließkörper 9 und der Federstütze 11 eingespannt ist. Die Federspannung ist so gewählt, dass das Druckbegrenzungsventil 2 öffnet, wenn der Druck des Kraftstoffs in dem Ansaugraum 6 einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Dieser insofern vorwählbare Grenzwert des Druckes kann je nach Anforderungen bspw. 4 bar oder 5 bar oder 6 bar betragen oder bspw. in einem Druckintervall zwischen 4 und 6 bar liegen.
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Aus der vorangehenden Beschreibung wird als Funktionsweise deutlich, dass das Druckbegrenzungsventil 2 öffnet, wenn der Druck des Kraftstoffs in dem Ansaugraum 6 den voreingestellten Grenzwert übersteigt. Schwankungen des Kraftstoffdruckes in dem Ansaugraum 6 können ihre Ursache darin haben, dass der Kraftstoffpumpe 1 durch den Zulaufanschluss 5 Kraftstoff mit schwankendem Druck zugeführt wird. Indem das Druckbegrenzungsventil 2 bei Überschreitung des voreingestellten Druck-Grenzwertes öffnet, wird Kraftstoff aus dem Ansaugraum 6 durch das Druckbegrenzungsventil 2 und dessen Rücklaufanschluss 14 kurzzeitig abgeführt, wodurch unerwünschte Druckspitzen vermieden werden.
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Bei einer bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe 1 kann diese Bestandteil einer Anordnung, vorzugsweise eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, sein, wobei der Zulaufanschluss 5 mittels einer Kraftstoffzufuhrleitung mit einer Tankpumpe fluidisch verbunden ist, die ihrerseits mit einem Kraftstofftank fluidisch verbunden (oder in dem Kunststofftank angeordnet) ist und der Kraftstoffpumpe 1 im Betrieb Kraftstoff mit einem Förderdruck zuführt, der einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten soll. Der Rücklaufanschluss 14 ist vorzugsweise mittels einer daran angeschlossenen Kraftstoffrücklaufleitung fluidisch mit dem Kraftstofftank verbunden. Wenn es im Betrieb zu unerwünschten Schwankungen des Förderdruckes kommt und der Kraftstoffdruck in dem Ansaugraum 6 den Grenzwert übersteigt, öffnet sich kurzzeitig das Druckbegrenzungsventil 2, bis der unerwünschte Druckanstieg durch das Rückströmen von Kraftstoff aus dem Rücklaufanschluss 14 zu dem Kraftstofftank abgebaut ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffpumpe
- 2
- Druckbegrenzungsventil
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Gehäuse
- 5
- Zulaufanschluss
- 6
- Ansaugraum
- 7
- Ventileinlass
- 8
- Ventilsitz
- 9
- Schließkörper
- 10
- Ventildruckfeder
- 11
- Federstütze
- 12
- Ventilauslass
- 13
- Rücklauf
- 14
- Rücklaufanschluss
- 15
- einstückiges Bauelement
- 16
- Gehäusebohrung
- 17
- Bohrungsboden
- 18
- Durchgangsbohrung
- 19
- erstes Längsende
- 20
- Abstützfläche
- 21
- erster zylindrischer Abschnitt
- 22
- zweiter zylindrischer Abschnitt
- 23
- Schaftabschnitt
- 24
- Ringvorsprung
- 25
- Durchgangsbohrung
- 26
- geometrische Ventillängsmittelachse
- 27
- Oberfläche
- 28
- Führungsvorsprung
- 29
- Ventilhohlraum
- 30
- Durchlass
- 31
- Ventilsitzelement
- 32
- Einsteckabschnitt
- 33
- Flanschabschnitt
- 34
- Grundkörper
- 35
- Dichtmaterial
- 36
- umlaufende Auswölbung
- 37
- Durchgangsöffnung
- 38
- O-Ring
- 39
- Führungsabschnitt
- 40
- Wandvorsprünge
