DE102015204321A1

DE102015204321A1 - Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015204321A1
Application number: DE102015204321.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Schetter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-15
Also published as: WO2016142072A1

Abstract

Die Pumpe weist ein Gehäuseteil (20) auf, in dem in einer Zylinderbohrung (18) ein Pumpenkolben (12) hubbeweglich geführt ist, der mit seinem in der Zylinderbohrung (18) angeordneten ersten Endbereich einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt und der mit seinem entgegengesetzten zweiten Endbereich aus der Zylinderbohrung (18) herausragt. Zwischen dem zweiten Endbereich des Pumpenkolbens (12) und dem Gehäuseteil (20) ist ein Dichtelement (52) angeordnet, das in einer Aufnahme (58) des Gehäuseteils (20) mittels eines Halteelements (64) gesichert ist. Der Pumpenkolben (12) ist unter Ermöglichung der erforderlichen Hubbeweglichkeit zumindest mittelbar am Gehäuseteil (20) gesichert. Der Pumpenkolben (12) ist zumindest mittelbar durch das Halteelement (64) am Gehäuseteil (20) gesichert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die DE 10 2009 000 859 A1 bekannt. Diese Kraftstoffhochdruckpumpe weist ein Gehäuseteil auf, in dem in einer Zylinderbohrung ein Pumpenkolben verschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben begrenzt mit seinem in der Zylinderbohrung angeordneten ersten Endbereich einen Pumpenarbeitsraum und ragt mit seinem entgegengesetzten zweiten Endbereich aus der Zylinderbohrung heraus. Zwischen dem zweiten Endbereich und dem Gehäuseteil ist ein Dichtelement angeordnet, das am Gehäuseteil mittels eines Halteelements in Form eines Presstellers gesichert ist. Der zweite Endbereich des Pumpenkolbens ist mit einem Stößel verbunden, beispielsweise einem Rollenstößel, über den sich der Pumpenkolben an einem Nocken einer Antriebswelle abstützt, über die der Pumpenkolben in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Stößel ist mittels eines Sicherungsrings am Gehäuseteil derart gesichert, dass der Stößel und zusammen mit diesem der Pumpenkolben den erforderlichen Hub ausführen kann, jedoch ein Herausfallen des Pumpenkolbens aus der Zylinderbohrung verhindert ist. Der Aufbau und die Montage der Kraftstoffhochdruckpumpe ist aufwendig, da sowohl das Halteelement als auch der Sicherungsring hergestellt und montiert werden müssen. Dies führt auch zu hohen Herstellungskosten der Kraftstoffhochdruckpumpe.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass diese einfacher und damit kostengünstiger herstellbar und montierbar ist, da nur das Halteelement erforderlich ist, das sowohl das Dichtelement hält als auch den Pumpenkolben im Gehäuseteil sichert.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe angegeben. In den Ansprüchen 2 und 3 ist eine konstruktiv einfache Ausbildung des Halteelements angegeben und im Anspruch 4 ist eine konstruktiv einfache Ausbildung des Pumpenkolbens angegeben um ein Zusammenwirken des Halteelements mit diesem zu ermöglichen. Die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 ermöglichen eine einfache Befestigung des Halteelements am Gehäuseteil. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine robuste Ausführung der wenigstens einen Rastnase des Halteelements.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt, 2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung und 3 ein Halteelement in perspektivischer Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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.
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 ersten Endbereich 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 oder ein elektrisch, insbesondere elektromagnetisch gesteuertes Ventil sein kann, eine Verbindung mit einem Kraftstoffförderzulauf 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 Kraftstoffförderzulauf 26 wird beispielsweise von einer Förderpumpe 27 gespeist, durch die Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 25 gefördert 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.
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 zweiten Endbereich 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 abgesetzten Kolbenfuß 45 aufweisen. Die Feder stützt sich über einen Federteller 47 am Stößelkörper 42 ab, wobei der Federteller 47 eine zentrale Öffnung 48 aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenfußes 45. Über den Federteller 47 und die diesen gegen den Stößelkörper 42 drückende Feder 46 ist der Pumpenkolben 12 über seinen Kolbenfuß 45 mit dem Stößelkörper 42 verbunden.
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.
Wie in 2 dargestellt 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.
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. Der Dichtring 52 wird in der Aufnahme 58 in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 durch ein Halteelement 64 gesichert.
Das in 3 dargestellte Halteelement 64 ist hülsenförmig ausgebildet, wobei dieses einen geschlossenen Ring 66 aufweist, von dem in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 wenigstens ein, vorzugsweise mehrere, beispielsweise wie in 3 dargestellt drei über den Umfang des Rings 66 verteilt angeordnete Haltearme 68 abstehen. An dem dem Ring 66 abgewandten Ende jedes Haltearms 68 ist ein etwa radial zur Längsachse 13 zum Pumpenkolben 12 hin abstehender Haltesteg 70 angeordnet. Der dem Pumpenkolben 12 zugewandte Rand jedes Haltestegs 70 ist kreisabschnittförmig ausgebildet. Die Haltestege 70 sind durch elastische Verformung der Haltearme 68 in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 13 beweglich.
An den nahe dem Ring 66 liegenden Enden der Haltearme 68 ist an diesen jeweils eine radial nach außen hervorstehende Rastnase 72 angeordnet. Im Innenumfang der Aufnahme 58 ist für jede Rastnase 72 eine Ausnehmung vorgesehen, wobei die Ausnehmung vorzugsweise durch eine Ringnut 74 gebildet ist. Beim Einsetzen des Halteelements 64 in die Aufnahme 58 federn dessen Haltearme 68 und die an diesen angeordneten Rastnasen 72 radial nach innen bis die Rastnasen 72 in der Ringnut 74 einrasten. Die Haltearme 68 sind an deren nahe dem Ring 66 liegenden Endbereichen, in denen die Rastnasen 72 angeordnet sind, relativ steif, so dass nach dem Einrasten der Rastnasen 72 in die Ringnut 74 eine sichere Fixierung des Halteelements 64 erreicht ist.
Der Pumpenkolben 12 weist in seinem außerhalb der Aufnahme 58 angeordneten zweiten Endbereich eine Durchmesserverringerung auf, durch die eine von der Aufnahme 58 wegweisende Ringschulter 76 am Pumpenkolben 12 gebildet ist. Die Haltearme 68 des Halteelements 64 sind in ihrem nicht elastisch verformten Zustand so angeordnet, dass die Ränder von deren Haltestegen 70 auf einem Durchmesser d1 angeordnet sind, der nur wenig größer ist als der kleinere Durchmesser d des zweiten Endbereichs des Pumpenkolbens 12 und der kleiner ist als der größere Durchmesser D des Pumpenkolbens 12. Bei der Montage der Pumpe wird der Dichtring 52 in die Aufnahme 58 eingesetzt, anschließend wird das Halteelement 64 in die Aufnahme 58 eingesetzt, bis dieses mit seinen Rastnasen 72 in der Ringnut 74 eingerastet ist. Der Pumpenkolben 12 wird mit dem Stößelkörper 42 verbunden und der Pumpenkolben 12 wird mit seinem ersten Endbereich voraus durch das Halteelement 64 und den Dichtring 52 hindurchgesteckt und in die Zylinderbohrung 18 eingeführt. Die Haltearme 68 des Halteelements 64 schwenken beim Hindurchstecken des Pumpenkolbens 12 durch elastische Verformung auseinander und wenn der im Durchmesser verringerte Bereich des Pumpenkolbens 12 zwischen diesen angeordnet ist schwenken die Haltearme 68 wieder radial nach innen zum Pumpenkolben 12 hin. Der Pumpenkolben 12 und mit diesem der Stößelkörper 42 kann dann nicht mehr aus der Zylinderbohrung 18 herausgezogen werden, da dabei die Haltestege 70 der Haltearme 68 an der Ringschulter 76 des Pumpenkolbens 12 zur Anlage kommen.
Das Halteelement 64 ist einstückig ausgebildet und kann aus Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise in einem Spritzgießverfahren. Alternativ kann das Halteelement 64 auch aus Metall, insbesondere aus Blech durch Umformen hergestellt sein.
Beim Betrieb der Pumpe wird der Pumpenkolben 12 in einer Hubbewegung angetrieben. Die Ringschulter 76 des Pumpenkolbens 12 und die Haltestege 70 der Haltearme 68 des Halteelements 64 sind dabei in Richtung der Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 so zueinander beabstandet, dass der Pumpenkolben 12 den erforderlichen Hub zwischen seinem unteren Totpunkt und seinem oberen Totpunkt ausführen kann ohne dass die Haltestege 70 an der Ringschulter 76 zur Anlage kommen.
Alternativ zu der vorstehenden Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass das Halteelement 64 nicht mittels einer Rastverbindung sondern über ein Gewinde oder eine Pressverbindung in der Aufnahme 58 des Gehäuseteils 20 fixiert ist. Weiterhin kann alternativ vorgesehen sein, dass das Halteelement 64 nicht in der Aufnahme 58 sondern am Außenmantel des Abschnitts 50 des Gehäuseteils 20 fixiert ist, beispielsweise mittels einer Rast-, Press- oder Gewindeverbindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009000859 A1 [0002]

Claims

Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuseteil (20), in dem in einer Zylinderbohrung (18) ein Pumpenkolben (12) hubbeweglich geführt ist, der mit seinem in der Zylinderbohrung (18) angeordneten ersten Endbereich einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt und der mit seinem entgegengesetzten zweiten Endbereich aus der Zylinderbohrung (18) herausragt, wobei zwischen dem zweiten Endbereich des Pumpenkolbens (12) und dem Gehäuseteil (20) ein Dichtelement (52) angeordnet ist, das in einer Aufnahme (58) des Gehäuseteils (20) mittels eines Halteelements (64) gesichert ist, wobei der Pumpenkolben (12) unter Ermöglichung der erforderlichen Hubbeweglichkeit zumindest mittelbar am Gehäuseteil (20) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (12) zumindest mittelbar durch das Halteelement (64) am Gehäuseteil (20) gesichert ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (64) wenigstens einen am Pumpenkolben (12) zu dessen Sicherung angreifenden Haltearm (68) aufweist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Haltearm (68) in radialer Richtung bezüglich der Längsachse (13) des Pumpenkolbens (12) elastisch verformbar ist.
Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (12) in seinem zweiten Endbereich eine Durchmesserverringerung aufweist, durch die eine Ringschulter (76) am Pumpenkolben (12) gebildet ist, mit der der wenigstens eine Haltearm (68) des Halteelements (64) zusammenwirkt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (64) einen in der Aufnahme (58) angeordneten Ring (66) aufweist, von dem der wenigstens eine, aus der Aufnahme (58) herausragende Haltearm (68) absteht.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (64) mittels einer Rastverbindung (72, 74) in der Aufnahme (58) fixiert ist.
Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenumfang der Aufnahme (58) eine Ausnehmung (74), vorzugsweise in Form einer Ringnut vorgesehen ist, in die wenigstens eine Rastnase (72) des Halteelements (64) eingerastet ist.
Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rastnase (72) am wenigstens einen Rastarm (68) nahe dem Ring (66) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich des Pumpenkolbens (12) mit einem Stößelkörper (42), insbesondere eines Rollenstößels, verbunden ist.
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (64) aus Kunststoff oder Blech hergestellt ist.