DE102015203345A1

DE102015203345A1 - Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102015203345A1
Application number: DE102015203345.7A
Authority: DE
Inventors: Achim Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-08-25
Also published as: EP3061967B1; EP3061967A1

Abstract

Es wird eine Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, vorgeschlagen mit wenigstens einem Pumpenelement (10), das einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (12) aufweist, der in einem Gehäuseteil (16) der Pumpe einen Pumpenarbeitsraum (14) begrenzt. Das Pumpenelement (10) weist ein Einlassventil (24) auf, durch das der Pumpenarbeitsraum (18) mit einem Zulauf (26) für Fördermedium verbindbar ist. Der Zulauf (26) mündet in einem durch das Gehäuseteil (16) und ein mit dem Gehäuseteil (16) verbundenes Verschlusselement (64) begrenzten Saugraum (42, 66, 68). Das Verschlusselement (64) ist zumindest bereichsweise derart elastisch verformbar, dass durch elastische Verformung des Verschlusselements (64) das Volumen des Saugraums (42, 66, 68) änderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die DE 10 2004 013 244 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf mit einem in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben, der in einem Gehäuseteil der Pumpe einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum ist über das Einlassventil mit einem Zulauf für das Fördermedium verbindbar. Der Zulauf mündet in einem durch das Gehäuseteil der Pumpe und ein mit diesem verbundenes Verschlusselement begrenzten Saugraum. Im Betrieb der Pumpe wird das Volumen des Saugraums durch das Öffnen und Schließen des Einlassventils verändert, wodurch Druckpulsationen erzeugt werden. Diese Druckpulsationen führen zu hohen Belastungen der Bauteile der Pumpe und auch zu Funktionsbeeinträchtigungen wie beispielsweise schlechter Befüllung des Pumpenarbeitsraums, Geräuschentwicklung und hoher Beanspruchung von Dichtungen in der Pumpe.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass Druckpulsationen im Saugraum vermieden oder zumindest verringert sind. Dies wird durch die elastische Verformbarkeit des Verschlusselements erreicht, wobei sich das Volumen des Saugraums bei Druckerhöhung vergrößert und bei Druckabnahme verringert. Bei elastischer Verformung des Verschlusselements geht kaum Energie verloren so dass bei Druckerhöhung gespeicherte Volumina beim Rückfedern des Verschlusselements wieder abgegeben werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. In den Ansprüchen 2 bis 5 sind konstruktiv einfache Ausbildungen des Verschlusselements angegeben um dessen elastische Verformbarkeit zu erreichen. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 wird die elastische Verformbarkeit weiter verbessert und auf den Bodenbereich des Verschlusselements konzentriert. In den Ansprüchen 7 bis 9 ist eine Anwendung des Verschlusselements bei einem Einlassventil mit separatem Ventilgehäuse angegeben. Im Anspruch 10 ist eine Anwendung des Verschlusselements bei einem in das Gehäuseteil der Pumpe integrierten Einlassventil angegeben.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Hochdruckpumpe, 2 in vergrößerter Darstellung einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe mit einem Verschlusselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 3 das Verschlusselement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 4 den Ausschnitt II mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Pumpe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 4 ist ausschnittsweise eine Pumpe dargestellt, die eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Kraftstoffförderung in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der durch einen Antrieb in einer Hubbewegung angetrieben wird, in einer Zylinderbohrung 14 eines Gehäuseteils 16 der Hochdruckpumpe geführt ist und in der Zylinderbohrung 14 einen Pumpenarbeitsraum 18 begrenzt. Als Antrieb für den Pumpenkolben 12 kann eine Antriebswelle 20 mit einem Nocken 22 oder Exzenter vorgesehen sein, an dem sich der Pumpenkolben 12 direkt oder über einen Stößel, beispielsweise einen Rollenstößel, abstützt. Der Pumpenarbeitsraum 18 ist über ein Einlassventil 24 mit einem Kraftstoffzulauf 26 verbindbar und über ein Auslassventil 28 mit einem Speicher 30. Beim Saughub des Pumpenkolbens 12 kann der Pumpenarbeitsraum 18 bei geöffnetem Einlassventil 24 mit Kraftstoff befüllt werden. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 12 wird durch diesen bei geschlossenem Einlassventil 24 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 18 durch das geöffnete Auslassventil 28 verdrängt und in den Speicher 30 gefördert.
In 2 ist ein Ausschnitt der Pumpe mit einem Bereich des Gehäuseteils 16 dargestellt, in dem das Einlassventil 24 angeordnet ist. Im Gehäuseteil 16 der Hochdruckpumpe schließt sich an die Zylinderbohrung 14 auf deren dem Pumpenkolben 12 abgewandter Seite eine Durchgangsbohrung 32 mit größerem Durchmesser als die Zylinderbohrung 14 an, die auf der Außenseite der Gehäuseteils 16 mündet. Das Einlassventil 24 weist ein Ventilgehäuse 34 auf, das in die eine Aufnahme für das Ventilgehäuse 34 bildende Durchgangsbohrung 32 eingesetzt ist, wobei das Ventilgehäuse 34 einen größeren Durchmesser aufweist als die Zylinderbohrung 14 und an einer am Übergang von der Zylinderbohrung 14 zur Durchgangsbohrung 32 gebildeten Ringschulter 36 zur Anlage kommt. Das Ventilgehäuse 34 kann direkt oder über ein Dichtelement 38 an der Ringschulter 36 anliegen. Das Ventilgehäuse 34 wird mittels eines Befestigungselements, das beispielsweise als in die Durchgangsbohrung 32 eingeschraubte Schraube 40 ausgebildet ist, im Gehäuseteil 16 gehalten. Zwischen dem Außenmantel des Ventilgehäuses 34 und der Durchgangsbohrung 32 ist ein Ringraum 42 gebildet, in den der Zulauf 26 mündet.
Das Ventilgehäuse 34 weist eine zentrale Bohrung 44 auf, die zumindest annähernd koaxial zur Zylinderbohrung 14 und zur Durchgangsbohrung 32 verläuft und in der ein kolbenfömig ausgebildetes Ventilglied 46 des Einlassventils 24 verschiebbar angeordnet ist. Das Ventilglied 46 weist einen Schaft 48 auf, der in der Bohrung 44 verschiebbar geführt ist, und einen im Durchmesser gegenüber dem Schaft 48 größeren Kopf 50, der in den Pumpenarbeitsraum 18 ragt. Der Kopf 50 wirkt mit einer an diesem angeordneten Dichtfläche 52 mit einem am Ventilgehäuse 34 ausgebildeten Ventilsitz 54 zusammen. Im Ventilgehäuse 34 sind eine oder mehrere Querbohrungen 56 vorgesehen, durch die ein im Durchmesser gegenüber dem den Schaft 48 führenden Abschnitt vergrößerter Abschnitt der Bohrung 44 mit dem Ringraum 42 verbunden ist.
Auf der dem Pumpenarbeitsraum 18 abgewandten Seite des Ventilgehäuses 34 ist eine Ventilfeder 58 angeordnet, die als den aus dem Ventilgehäuse 34 ragenden Schaft 48 des Ventilglieds 46 umgebende Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Die Ventilfeder 58 stützt sich einerseits über einen auf dem Schaft 48 befestigten Federteller 60 am Ventilglied 46 und andererseits am Ventilgehäuse 34 ab. Durch die Ventilfeder 58 wird das Ventilglied 46 in Schließrichtung beaufschlagt, wobei das Ventilglied 46 in seiner Schließstellung mit seiner Dichtfläche 52 am Ventilsitz 54 anliegt.
Die Schraube 40 weist eine zentrale Öffnung 62 auf, in die das aus dem Ventilgehäuse 34 herausstehende Ende des Schafts 48 des Ventilglieds 46 mit dem Federteller 60 und der Ventilfeder 58 hineinragt. Auf der dem Ventilgehäuse 34 abgewandten Seite der Schraube 40 ist ein Verschlusselement 64 angeordnet, durch das die Durchgangsbohrung 32 nach außen dicht verschlossen wird. Durch das Gehäuseteil 16 und das Verschlusselement 64 wird ein Saugraum begrenzt, der den Ringraum 42, den innerhalb der Öffnung 62 in der Schraube 40 liegenden Raum 66 sowie den zwischen der Schraube 40 und dem Verschlusselement 64 liegenden Raum 68 umfasst. Der Raum 66 und/oder der Raum 68 ist über wenigstens eine Öffnung 69 im Ventilgehäuse 34 und/oder in der Schraube 40 mit dem Ringraum 42 verbunden.
Bei einem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Verschlusselement 64 topfförmig ausgebildet und weist einen zumindest annähernd zylinderförmigen Mantelbereich 70 und einen dessen der Schraube 40 abgewandtes Ende verschließenden Bodenbereich 72 auf. Der dem Gehäuseteil 16 zugewandte Endbereich des Mantelbereichs 70 ist auf einem die Durchgangsbohrung 32 umgebenden Kragen 74 des Gehäuseteils 16 befestigt, beispielsweise auf diesen aufgeschraubt oder aufgepresst. Zwischen dem Mantelbereich 70 und dem Kragen 74 kann ein elastisches Dichtelement 76 angeordnet sein. Zumindest der Bodenbereich 72 des Verschlusselements 64 ist elastisch verformbar ausgebildet, vorzugsweise derart, dass dieser sich in Richtung der Längsachse 65 des Verschlusselements 64 nach innen in den Raum 68 und nach außen wölben kann, wie dies in 2 mit gestrichelten Linien verdeutlicht ist. Der Bodenbereich 72 ist in nicht verformtem Zustand zumindest annähernd eben ausgebildet. Um einerseits die elastische Verformbarkeit des Bodenbereichs 72 und andererseits eine ausreichende Steifigkeit des Mantelbereichs 70 zur sicheren Befestigung am Gehäuseteil 16 zu ermöglichen kann vorgesehen sein, dass der Bodenbereich 72 eine geringere Wandstärke aufweist als der Mantelbereich 70. Das Verschlusselement 64 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
Im Betrieb der Pumpe treten durch die Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilglieds 46 im Ringraum 42 und den mit diesem Räumen 66 und 68 Volumenänderungen auf, die zu Druckänderungen führen. Durch die elastische Verformbarkeit des Bodenbereichs 72 des Verschlusselements 64 kann sich das Volumen des Raums 68 ändern und entsprechend Volumen aufnehmen oder wieder abgeben, wodurch Druckschwankungen im Ringraum 42 sowie den Räumen 66, 68 vermieden oder zumindest verringert werden können.
In 3 ist das Verschlusselement 164 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Verschlusselement 164 ist dabei ebenfalls topfförmig ausgebildet, weist jedoch einen auf dem Kragen 74 des Gehäuseteils 16 befestigten Randbereich 170 und einen ausgehend vom Randbereich 170 von der Schraube 40 aus konvex nach außen gewölbten Bodenbereich 172 auf, der elastisch verformbar ist. Die elastische Verformbarkeit des Bodenbereichs 172 kann wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch eine gegenüber dem Randbereich 170 verringerte Wandstärke des Bodenbereichs 172 erreicht oder verbessert werden. Der Randbereich 170 kann mit dem Kragen 74 des Gehäuseteils 16 verschraubt oder auf diesen aufgepresst sein. Das Verschlusselement 164 kann auch Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
In 4 ist ein Ausschnitt der Pumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Einlassventil 124 kein separates Ventilgehäuse aufweist. Im Gehäuseteil 116 der Pumpe ist die sich an die Zylinderbohrung 14 anschließende Durchgangsbohrung 132 vorgesehen, die an die Zylinderbohrung 14 angrenzend zunächst einen Bohrungsabschnitt 132a mit kleinerem Durchmesser als die Zylinderbohrung 14 und an diesen anschließend einen Bohrungsabschnitt 132b mit größerem Durchmesser aufweist. Das Einlassventil 124 weist das kolbenförmig ausgebildete Ventilglied 146 auf, dessen Schaft 148 im Bohrungsabschnitt 130a geführt ist und dessen Kopf 150 in den Pumpenarbeitsraum 18 ragt. Der Kopf 150 wirkt mit der an diesem angeordneten Dichtfläche 152 mit dem Ventilsitz 154 zusammen, der im Gehäuseteil 16 am Übergang von der Zylinderbohrung 14 zum Bohrungsabschnitt 132a gebildet ist.
Der Schaft 148 des Ventilglieds 146 ragt auf der dem Pumpenarbeitsraum 18 abgewandten Seite aus dem Bohrungsabschnitt 132a heraus in den Bohrungsabschnitt 132b hinein und auf diesem ist der Federteller 160 befestigt, an dem sich die Ventilfeder 158 abstützt, die sich andererseits am Gehäuseteil 116 abstützt. Der Bohrungsabschnitt 132b ist nach außen auf dessen dem Bohrungsabschnitt 132a abgewandter Seite durch das Verschlusselement 64 dicht verschlossen. Durch das Verschlusselement 64 und das Gehäuseteil 116 wird im Bohrungsabschnitt 132b der Raum 142 begrenzt, der den Saugraum des Einlassventils 124 bildet. Der Zulauf 26 mündet in den Saugraum 142 und der Saugraum 142 ist über eine oder mehrere Bohrungen 156 mit dem Bohrungsabschnitt 132a verbunden. Bei geöffnetem Ventilglied 146 kann Kraftstoff aus dem Saugraum 142 durch die Bohrungen 156 und zwischen der Dichtfläche 152 und dem Ventilsitz 154 in den Pumpenarbeitsraum 18 strömen.
Das Verschlusselement 64 ist wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet und somit zumindest bereichsweise elastisch verformbar um Volumenänderungen des Saugraums 142 zu ermöglichen und dadurch Druckschwankungen im Saugraum 142 zu verhindern oder zumindest zu verringern. Das Verschlusselement 64 ist mit einem den Bohrungsabschnitt 132b umgebenden Kragen 174 des Gehäuseteils 116 verbunden, beispielsweise auf diesen aufgeschraubt oder aufgepresst. Zwischen dem Kragen 174 und dem Verschlusselement 64 kann ein Dichtelement 76 angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004013244 A1 [0002]

Claims

Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, mit wenigstens einem Pumpenelement (10), das einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (12) aufweist, der in einem Gehäuseteil (16; 116) der Pumpe einen Pumpenarbeitsraum (14) begrenzt, mit einem Einlassventil (24; 124), durch das der Pumpenarbeitsraum (18) mit einem Zulauf (26) für Fördermedium verbindbar ist, wobei der Zulauf (26) in einem durch das Gehäuseteil (16; 116) und ein mit dem Gehäuseteil (16; 116) verbundenes Verschlusselement (64; 164) begrenzten Saugraum (42, 66, 68; 142) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (64; 164) zumindest bereichsweise derart elastisch verformbar ist, dass durch elastische Verformung des Verschlusselements (64; 164) das Volumen des Saugraums (42, 66, 68; 142) änderbar ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (64; 164) topfförmig ausgebildet ist und einen den Saugraum (42, 66, 68; 142) auf dessen dem Gehäuseteil (16; 116) abgewandter Seite begrenzenden Bodenbereich (72; 172) aufweist, der elastisch verformbar ist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (64) einen ausgehend vom Bodenbereich (72) zum Gehäuseteil (16; 116) hin verlaufenden Mantelbereich (70) aufweist, dessen dem Bodenbereich (72) abgewandter Endbereich mit dem Gehäuseteil (16; 116) verbunden ist.
Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (72) des Verschlusselements (64) zumindest annähernd eben ausgebildet ist und/oder dass der Mantelbereich (70) des Verschlusselements (64) zumindest annähernd zylinderförmig ausgebildet ist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (172) des Verschlusselements (164) vom Gehäuseteil (16; 116) weg gerichtet konvex gewölbt ausgebildet ist und dass das Verschlusselement (164) einen an den Bodenbereich (172) anschließenden Randbereich (170) aufweist, der mit dem Gehäuseteil (16; 116) verbunden ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (72; 172) des Verschlusselements (64; 164) eine geringere Steifigkeit aufweist als der Mantelbereich (70) oder der Rahmenbereich (170) des Verschlusselements (64; 164).
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (24) ein Ventilgehäuse (34) aufweist, in dem ein Ventilglied (46) geführt ist und das in eine Aufnahme (32) im Gehäuseteil (16) der Pumpe eingesetzt ist, und dass das Verschlusselement (64; 164) auf der dem Pumpenarbeitsraum (18) abgewandten Seite des Ventilgehäuses (34) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (34) durch ein Befestigungselement (40) in der Aufnahme (32) gehalten ist und dass das Verschlusselement (64; 164) auf der dem Ventilgehäuse (34) abgewandten Seite des Befestigungselements (40) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Saugraum (42, 66, 68) in der Aufnahme (32) das Ventilgehäuse (42) umgebend und auf der dem Pumpenarbeitsraum (18) abgewandten Seite des Ventilgehäuses (34) zwischen diesem und dem Verschlusselement (64; 164) erstreckt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (124) ein Ventilglied (146) aufweist, das in einem Bohrungsabschnitt (132a) einer sich an die Zylinderbohrung (14) anschließenden Durchgangsbohrung (132) des Gehäuseteils (116) der Pumpe verschiebbar geführt ist und dass sich der Saugraum (142) in einem sich auf der der Zylinderbohrung (14) abgewandten Seite des das Ventilglied (146) führenden Bohrungsabschnitt (132a) anschließenden Bohrungsabschnitt (132b) der Durchgangsbohrung (132) erstreckt.