DE102016200125B4

DE102016200125B4 - Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102016200125B4
Application number: DE102016200125.6A
Authority: DE
Inventors: Yavuz Kurt; Julian Popov
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2036-01-09
Also published as: US20190024646A1; CN108474335A; DE102016200125A1; WO2017118564A1; US10859048B2; JP6720321B2; JP2019501332A; KR20180100407A; KR102116196B1

Abstract

Kraftstoffhochdruckpumpe (10) zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes mit einem Hochdruck, aufweisend einen Niederdruckbereich (20) mit einem Niederdruckdämpfer (22) zum Dämpfen von während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) auftretenden Druckpulsationen, wobei der Niederdruckdämpfer (22) ein Dämpfervolumen (24) aufweist, das eine Dämpferkapsel (26), die ein zwischen zwei Membranen (28) gasdicht eingeschlossenes Gasvolumen (30) aufweist, sowie eine Federanordnung (38), die als Schraubenfeder (60) mit mehreren konzentrisch angeordneten Windungen (44) oder als Wellfederring (42) ausgebildet ist und zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf zumindest einen Teilbereich der Dämpferkapsel (26) einschließt, wobei wenigstens eine Zentrierwindung (62) der Federanordnung (38) zum Zentrieren der Federanordnung (38) in dem Dämpfervolumen (24) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Zentrierwindung (62) einen Außendurchmesser (64) aufweist, der einem Dämpfervolumeninnendurchmesser (66) entspricht, wobei die wenigstens eine Zentrierwindung (62) an einem Außenumfang (68), angeordnete Aussparungen (70) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die in einem Niederdruckbereich einen Niederdruckdämpfer zum Dämpfen von während des Betriebes der Kraftstoffhochdruckpumpe auftretenden Druckpulsationen aufweist.
Kraftstoffhochdruckpumpen werden in Kraftstoffeinspritzsystemen, mit denen Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dazu verwendet, den Kraftstoff mit einem hohen Druck zu beaufschlagen, wobei der Druck beispielsweise bei Benzin-Brennkraftmaschinen in einem Bereich von 150 bar bis 400 bar und bei Diesel-Brennkraftmaschinen in einem Bereich von 1500 bar bis 2500 bar liegt. Je höher der Druck, der in dem jeweiligen Kraftstoff erzeugt werden kann, desto geringer sind Emissionen, die während der Verbrennung des Kraftstoffes in der Brennkammer entstehen, was insbesondere vor dem Hintergrund vorteilhaft ist, dass eine Verringerung von Emissionen immer stärker gewünscht wird.
Um die hohen Drücke in dem jeweiligen Kraftstoff erzielen zu können, ist die Kraftstoffhochdruckpumpe typischerweise als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Pumpenkolben eine translatorische Bewegung in einem Druckraum ausführt, und dabei den Kraftstoff periodisch verdichtet und entspannt. Die somit vorherrschende ungleichmäßige Förderung durch eine solche Kolbenpumpe führt zu Schwankungen im Volumenstrom in einem Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe, welche mit Druckschwankungen im gesamten System verbunden sind. Durch diese Schwankungen kann es in der Kraftstoffhochdruckpumpe zu Befüllungsverlusten kommen, womit eine korrekte Dosierung der in dem Brennraum erforderlichen Kraftstoffmenge nicht gewährleistet werden kann. Die entstehenden Druckpulsationen regen außerdem Pumpenkomponenten und beispielsweise Zulaufleitungen zu der Kraftstoffhochdruckpumpe zu Schwingungen an, welche unerwünschte Geräusche oder im schlimmsten Fall auch Schäden an unterschiedlichen Bauteilen verursachen können.
Daher wird gewöhnlich im Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe ein Niederdruckdämpfer vorgesehen, wobei der Niederdruckdämpfer als hydraulischer Speicher arbeitet, welcher die Schwankungen im Volumenstrom ausgleicht und somit die entstehenden Druckpulsationen reduziert. Zu diesem Zweck werden beispielsweise verformbare Elemente verbaut, die ein Gasvolumen von dem Kraftstoff trennen. Solche verformbaren Elemente können beispielsweise als Dämpferkapseln ausgebildet sein, die ein zwischen zwei Membranen eingeschlossenes Gasvolumen aufweisen. Steigt nun der Druck in dem Niederdruckbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe an, verformt sich die Dämpferkapsel, wobei das Gasvolumen komprimiert wird und Platz für die überflüssige Flüssigkeit des Kraftstoffes geschaffen wird. Fällt der Druck zu einem späteren Zeitpunkt wieder ab, dehnt sich das Gas wieder aus und die gespeicherte Flüssigkeit des Kraftstoffes wird somit wieder freigegeben.
Die genannten Dämpferkapseln sind meistens aus Metallmembranen aufgebaut, welche mit Gas befüllt und an den Rändern verschweißt sind. Um eine Schweißnaht der Dämpferkapseln zu entlasten und somit ihre Lebensdauer und Funktionstüchtigkeit sicherzustellen, werden die Dämpferkapseln zumeist innerhalb des Dämpfervolumens mit Hilfe von sogenannten Abstandshülsen vorgespannt. Diese Abstandshülsen weisen mehrere Durchtrittsöffnungen auf, um einen Durchfluss des Kraftstoffes sicherstellen zu können.
Die Herstellung dieser Abstandshülsen, welche zumeist als Tiefziehteil bzw. Stanzteil hergestellt werden, ist verhältnismäßig aufwändig und daher kostenintensiv.
DE 10 2012 201 035 A1 , US 2010/0209274 A1 , EP 1 500 811 A1 und JP 2010 209 907 A offenbaren eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Niederdruckdämpfer, der eine Dämpferkapsel aufweist, wobei eine Federanordnung zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf zumindest einen Teilbereich der Dämpferkapsel vorgesehen ist. Die Federanordnung ist dabei jeweils als flächige Federanordnung gebildet und nicht als Federanordnung, die konzentrische Windungen aufweist. Durch die flächige Ausbildung ist eine Zentrierung der Federanordnung beispielsweise durch Einspannen der Ränder einfach möglich.
WO 98/12451 A1 beschreibt einen Wellfederring mit einer Vielzahl von Windungen, die so benachbart zueinander angeordnet sind, dass Wellenberge von ersten Windungen auf Wellentälern von zweiten Windungen angeordnet sind und umgekehrt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine in dieser Hinsicht verbesserte Kraftstoffhochdruckpumpe vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine Kraftstoffhochdruckpumpe zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes mit einem Hochdruck weist einen Niederdruckbereich mit einem Niederdruckdämpfer zum Dämpfen von während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe auftretenden Druckpulsationen auf. Der Niederdruckdämpfer weist ein Dämpfervolumen auf, das eine Dämpferkapsel, die ein zwischen zwei Membranen gasdicht eingeschlossenes Gasvolumen aufweist, sowie eine Federanordnung mit wenigstens einer Schraubenfeder oder wenigstens einem Wellfederring zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf zumindest einen Teilbereich der Dämpferkapsel einschließt.
Es wird daher vorgeschlagen, statt der bislang verwendeten aufwändig herzustellenden Abstandshülsen zum Aufbringen der Vorspannkraft und zum Zentrieren der wenigstens einen Dämpferkapsel in dem Dämpfervolumen eine Federanordnung mit einer Schraubenfeder oder einem Wellfederring vorzusehen, die sämtliche Funktionen der Abstandshülse übernimmt. Eine solche Federanordnung kann im Vergleich zu den bislang verwendeten Abstandshülsen, die normalerweise als Tiefziehteil oder als Stanzteil hergestellt werden, relativ kostengünstig hergestellt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann als Schraubenfeder eine konventionelle Druckfeder verwendet werden, welche die erforderliche Vorspannkraft zum Vorspannen der Dämpferkapsel gewährleisten kann. Solche Druckfedern weisen zwischen den einzelnen Windungen ausreichend freien Querschnitt auf, um somit einen Durchfluss von Kraftstoff durch die Schraubenfeder sicherzustellen.
In bevorzugter Ausgestaltung verjüngt sich die wenigstens eine Schraubenfeder konisch entlang einer Längsachse der Federanordnung. Dadurch kann im Vergleich zu einer zylindrischen Schraubenfeder eine bessere Zentrierung der Schraubenfeder erzielt werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist der wenigstens eine Wellfederring im Wesentlichen die Grundform einer Schraubenfeder mit mehreren konzentrisch angeordneten Windungen aufweist, wobei die Windungen eine Wellenform mit wenigstens zwei Wellenbergen und zwei Wellentälern aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn insbesondere die entlang einer Längsachse des Wellfederrings endständig angeordneten Windungen ohne Wellenform ausgebildet sind.
Es wird demgemäß vorgeschlagen, anstatt der bislang verwendeten Abstandshülsen solche Wellfederringe zu verwenden, mittels derer die Dämpferkapsel ebenfalls vorgespannt werden kann. Wellfederringe sind in einzelnen Windungen schichtweise aufgebaut, und weisen durch die Wellenform genügend Durchgangsöffnungen auf, um den Durchfluss von Kraftstoff durch den Wellfederring sicherzustellen.
Es ist möglich, dass in der Federanordnung mehrere Schraubenfedern oder auch mehrere Wellfederringe angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass sowohl Schraubenfedern als auch Wellfederringe in der Federanordnung vorgesehen sind. Wenn beispielsweise vorteilhaft mehrere Dämpferkapseln in dem Dämpfervolumen angeordnet sind, können die vorgesehenen Schraubenfedern bzw. Wellfederringe als Abstandshalter zwischen den einzelnen Dämpferkapseln wirken.
Um die Vorspannkraft auf die jeweilige Dämpferkapsel aufbringen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die vorgesehene Schraubenfeder bzw. Wellfederringe sich an einem das Dämpfervolumen mitdefinierenden Dämpferdeckel abstützen können.
Vorzugsweise sind zum Bilden von linsenförmigen Durchgangsöffnungen an einer Außenumfangsfläche des Wellfederrings entlang der Längsachse des Wellfederrings benachbarte Windungen so angeordnet, dass die Wellenberge der ersten Windung auf den Wellentälern der zweiten Windung angeordnet sind bzw. dass die Wellentäler der ersten Windung auf den Wellenbergen der zweiten Windung angeordnet sind. Die linsenförmigen Durchgangsöffnungen gewährleisten einen ungehinderten Durchfluss von Kraftstoff durch den Wellfederring.
Vorzugsweise weist die Dämpferkapsel einen linsenförmig ausgebildeten Gasvolumenbereich, der das zwischen den Membranen eingeschlossene Gasvolumen aufweist, und einen um den Gasvolumenbereich umlaufenden Verbindungsvorsprung auf, in dem die beiden Membranen gasdicht miteinander verbunden sind, wobei die Federanordnung zum Aufbringen der Vorspannkraft auf den Verbindungsvorsprung angeordnet ist. Somit wird insbesondere eine Schweißnaht an dem Verbindungsvorsprung, mit der die beiden Membranen miteinander verbunden sind, entlastet.
Vorzugsweise entspricht ein Federanordnungsinnendurchmesser einem Gasvolumenbereichsdurchmesser. Dadurch kann sich der Gasvolumenbereich innerhalb der Federanordnung auch entlang der Längsachse der Federanordnung erstrecken.
Eine Zentrierwindung der Spiralfederanordnung zum Zentrieren der Federanordnung in dem Dämpfervolumen weist einen Außendurchmesser auf, der einem Dämpfervolumeninnendurchmesser entspricht. Dadurch kann eine bessere Zentrierung der Federanordnung, d. h. der wenigstens einen Schraubenfeder bzw. des wenigstens einen Wellfederringes, in einem Einbauraum bzw. Dämpferbereich des Dämpfervolumens erzielt werden, weil ein Außendurchmesser der Federanordnung groß genug ausgeführt ist, dass er gleich oder nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Einbauraums, d. h. des Dämpfervolumens.
Beispielsweise kann eine Zentrierwindung mittig entlang einer Längsachse an der wenigstens einen Schraubenfeder bzw. an dem wenigstens einem Wellfederring der Federanordnung an geordnet sein. Um eine bessere Zentrierung zu erreichen, ist es jedoch auch vorteilhaft, zwei Zentrierwindungen vorzusehen, die dann insbesondere entlang einer Längsachse von Schraubenfeder bzw. Wellfederring endständig davon angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die Zentrierwindung durch eine ringförmige Scheibe gebildet ist, die konzentrisch mit einer Windung der Schraubenfeder bzw. des Wellfederringes verbunden ist, beispielsweise durch Verschweißen. In diesem Fall könnten beispielsweise die endständigen Windungen mit separat ausgebildeten ringförmigen Scheiben verbunden werden, die auf den Wellfederring bzw. die Schraubenfeder aufgelegt und dann dort befestigt bzw. geschweißt werden.
Die wenigstens eine Zentrierwindung weist an einem Außenumfang angeordnete Aussparungen auf, die besonders bevorzugt symmetrisch angeordnet sind. Diese sind insbesondere zum Bilden wenigstens dreier Kontaktkreissegmente zum Kontaktieren einer Dämpfervolumenbegrenzungswand angeordnet, so dass über die Kontaktkreissegmente eine Zentrierung der Federanordnung innerhalb des Dämpfervolumens möglich wird.
Insbesondere in dem Fall, dass ringförmige Scheiben als Zentrierwindungen verwendet werden, ist es vorteilhaft, wenn mindestens die ringförmige Scheibe, alternativ sogar alle federnden Windungen mit solchen Aussparungen versehen werden, um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Federanordnung sicherzustellen. Zum Beispiel könnte nur ein Teil des Außendurchmessers zur Zentrierung der Federanordnung vorhanden sein, und der Rest dann mit Aussparungen versehen sein.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, den Außendurchmesser der Federanordnung kleiner als den Dämpfervolumeninnendurchmesser vorzusehen, um somit auch einen Durchfluss von Kraftstoff radial entlang der Federanordnung sicherzustellen. In diesem Fall könnten ringförmige Scheiben vorgesehen sein, die auf beispielsweise den Wellfederring bzw. die Schraubenfeder aufgelegt und damit verbunden werden, wobei die wenigstens eine ringförmige Scheibe einen zum Zentrieren der Federanordnung ausreichenden Durchmesser aufweist. Weiterhin weist eine solche ringförmige Scheibe vorteilhaft auch Aussparungen auf, um weiterhin den Durchfluss des Kraftstoffes sicherzustellen.
Alternativ kann eine Zentrierung auch durch einen größeren Durchmesser an einer oder mehrerer Windungen an irgendeiner beliebigen Stelle innerhalb der Federanordnung sichergestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 eine Längsschnittdarstellung durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem in einem Niederdruckbereich angeordneten Niederdruckdämpfer;
2 eine vergrößerte Detaildarstellung des Niederdruckdämpfers aus 1 mit einer Dämpferkapsel und einer die Dämpferkapsel vorspannenden Federanordnung;
3 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Federanordnung aus 2 als Wellfederring;
4 eine Draufsicht von oben auf den Wellfederring aus 3;
5 eine Längsschnittansicht durch den Wellfederring aus 3;
6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Federanordnung aus 2 als Schraubenfeder;
7 eine Draufsicht von oben auf die Schraubenfeder aus 6;
8 eine Längsschnittdarstellung durch die Schraubenfeder aus 6;
9 eine Draufsicht von oben auf die Federanordnung mit einer Zentrierwindung;
10 eine Längsschnittdarstellung durch die Federanordnung aus 9;
11 eine Draufsicht von oben auf die Federanordnung mit zwei Zentrierwindungen;
12 eine Längsschnittdarstellung durch die Federanordnung aus 11;
13 eine Längsschnittdarstellung durch eine Federanordnung, bei der sämtliche Windungen als Zentrierwindungen ausgebildet sind;
14 eine Draufsicht von oben auf die Federanordnung aus 13 in einer ersten Ausführungsform;
15 eine Draufsicht von oben auf die Federanordnung aus 13 in einer zweiten Ausführungsform;
16 eine Längsschnittdarstellung durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Federanordnung, die sich konisch entlang einer Längsachse verjüngt; und
17 eine Längsschnittdarstellung durch eine als Wellfederring ausgebildete Federanordnung, die sich konisch entlang einer Längsachse verjüngt.

1 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10, die in einem Gehäuse 12 einen Druckraum 14 angeordnet hat, in welchem ein Kraftstoff durch eine translatorische Bewegung eines Pumpenkolbens 16 periodisch verdichtet und entspannt wird. Nach Verdichtung wird der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff über einen Hochdruckanschluss 18 aus dem Druckraum 14 ausgelassen. Dem Druckraum 14 wird der Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich 20 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 zugeführt. In dem Niederdruckbereich 20 ist ein Niederdruckdämpfer 22 angeordnet, der im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 Druckpulsationen, die durch die Bewegung des Pumpenkolbens 16 in dem Druckraum 14 auftreten, abdämpft. Dazu weist der Niederdruckdämpfer 22 ein Dämpfervolumen 24 auf, in dem, wie in der Detailansicht in 2 zu sehen ist, wenigstens eine Dämpferkapsel 26 angeordnet ist. Die Dämpferkapsel 26 ist ein elastisches Element, das aus zwei Membranen 28 aufgebaut ist, welche zwischen sich ein gasdicht eingeschlossenes Gasvolumen 30 aufweisen. Das Gasvolumen 30 weist einen definierten Druck auf und ist normalerweise durch Verschweißen der beiden Membranen 28 an einem Verbindungsvorsprung 32 definiert und bildet einen entsprechenden Gasvolumenbereich 34 der Dämpferkapsel 26. Treten nun Druckpulsationen in dem Niederdruckbereich 20 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 auf, kann sich die Dämpferkapsel 26 in dem Gasvolumenbereich 34 verformen und somit die Druckpulsationen abdämpfen. Reduzieren sich die Druckpulsationen, dehnt sich die Dämpferkapsel 26 wieder zu ihrer ursprünglichen Form aus.
Bisher wurden zur Entlastung insbesondere des Verbindungsvorsprungs 32, an dem die beiden Membranen 28 mittels einer Schweißnaht verschweißt sind, Abstandshülsen verwendet, die bei einer Montage des Niederdruckdämpfers 22 über einen Dämpferdeckel 36 vorgespannt und dann als Gesamtpaket fixiert werden, z. B. durch Schweißen oder Schrauben. Dabei waren die Abstandshülsen bisher so ausgebildet, dass sie mehrere Öffnungen aufwiesen, um einen Durchfluss von Kraftstoff durch das Dämpfervolumen 24 sicherzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform, gezeigt in der Detaildarstellung in 2, wird nun vorgeschlagen, statt der bisher verwendeten Abstandshülsen eine Federanordnung 38 zu verwenden, die die Vorspannkraft auf zumindest einen Teilbereich 40 der Dämpferkapsel 26 aufbringt, nämlich insbesondere auf den Verbindungsvorsprung 32. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist lediglich eine Dämpferkapsel 26 in dem Dämpfervolumen 24 angeordnet, es ist jedoch auch möglich, mehrere Dämpferkapseln 26 vorzusehen, die dann durch die jeweilige Federanordnung 38 voneinander beabstandet sind.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Federanordnung 38 in Form eines Wellfederringes 42. Wie in 3 zu sehen ist, weist der Wellfederring 42 im Wesentlichen die Grundform einer Schraubenfeder mit mehreren konzentrisch angeordneten Windungen 44 auf. Dabei weisen die einzelnen Windungen 44 jeweils eine Wellenform mit wenigstens zwei Wellentälern 46 und zwei Wellenbergen 48 auf. Entlang einer Längsachse 50 des Wellfederrings 42 weisen die endständig angeordneten Windungen 44 jedoch keine Wellenform auf, so dass ein flacher Abschluss des Wellfederringes 42 entsteht. Wie weiter in 3 zu sehen ist, sind benachbarte Windungen 44 des Wellfederringes 42 so angeordnet, dass jeweils ein Wellenberg 48 einer ersten Windung 44a auf ein Wellental 46 einer zweiten Windung 44b trifft. Dadurch ergibt sich automatisch, dass ein Wellental 46 der ersten Windung 44a auf einen Wellenberg 48 der zweiten Windung 44b trifft. Durch diese Anordnung der benachbarten Wellentäler 46 und der Wellenberge 48 ergeben sich linsenförmige Durchgangsöffnungen 52 an einer Außenumfangsfläche 54 des Wellfederringes 42.
Die in dem Dämpfervolumen 24 angeordnete Dämpferkapsel 26 kann daher mittels des in 3 gezeigten Wellfederrings 42 als Federanordnung 38 vorgespannt werden. Dabei weist der Wellfederring 42 mehrere Durchgangsöffnungen 52 auf, um den Durchfluss von Kraftstoff durch den Wellfederring 42 hindurch sicherzustellen.
4 zeigt eine Draufsicht auf den Wellfederring 42 aus 3 und 5 zeigt eine Längsschnittdarstellung entlang der Längsachse 50 durch den Wellfederring 42. Der Wellfederring 42 kann beliebig viele Windungen 44 aufweisen, und es können, je nach Anzahl an Dämpferkapseln 26, die in dem Dämpfervolumen 24 angeordnet werden sollen, auch beliebig viele Wellfederringe 42 in der Federanordnung 38 verwendet werden.
Wie aus 5 hervorgeht, entspricht ein Federanordnungsinnendurchmesser 56 mindestens einem Gasvolumenbereichsdurchmesser 58, damit der Gasvolumenbereich 34 der Dämpferkapsel 26 in dem Innenbereich der Federanordnung 38, hier innerhalb des Wellfederringes 42, aufgenommen werden kann.
6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Federanordnung 38 in Form einer Schraubenfeder 60 in einer perspektivischen Darstellung. Die Federanordnung 38 kann selbstverständlich auch eine Kombination aus Schraubenfedern 60 und Wellfederringen 42 aufweisen.
In 7 ist eine Draufsicht von oben auf die Schraubenfeder 60 aus 6 gezeigt und 8 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch die Schraubenfeder 60 aus 6. Auch hier ist der Federanordnungsinnendurchmesser 56, d. h. der Innendurchmesser der Schraubenfeder 60, gerade so groß, dass der Gasvolumenbereich der Dämpferkapsel 26 darin aufgenommen werden kann. Durch die Verwendung einer solchen Schraubenfeder 60 als Druckfeder, welche einen ausreichenden freien Querschnitt in Form von Durchgangsöffnungen 52 zwischen den einzelnen Windungen 44 aufweist, wird ebenfalls der Durchfluss des Kraftstoffes durch die Federanordnung 38 sichergestellt.
9 zeigt eine Draufsicht auf eine Federanordnung 38, die beispielsweise durch eine Schraubenfeder 60 oder durch einen Wellfederring 42 oder durch eine Kombination der beiden Elemente gebildet sein kann. Die Federanordnung 38 in 9, die im Längsschnitt in 10 gezeigt ist, weist eine Zentrierwindung 62 auf, die entlang der Längsachse 50 der Federanordnung 38 mittig angeordnet ist, und einen Außendurchmesser 64 aufweist, der einem Dämpfervolumeninnendurchmesser 66 entspricht. Dadurch ist es möglich, die Federanordnung 38 in dem Dämpfervolumen 24 zu zentrieren.
11 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform einer Federanordnung 38, die, wie im Längsschnitt in 12 zu sehen ist, zwei endständig angeordnete Zentrierwindungen 62 aufweist.
Entsprechend ist eine Zentrierung über eine oder mehrere Windungen 44 mit einem größeren Außendurchmesser 64 als die restlichen Windungen 44 möglich.
13 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch eine Federanordnung 38, bei der sämtliche Windungen 44 den großen Außendurchmesser 64 haben, und somit als Zentrierwindungen 62 fungieren.
Um einen Durchfluss eines Kraftstoffes zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Zentrierwindungen 62 an einem Außenumfang 68 symmetrisch angeordneten Aussparungen 70 aufweisen, die Durchtrittsöffnungen für den Kraftstoff an den Zentrierwindungen 62 bilden. Hier können, vorzugsweise symmetrisch angeordnet, beliebig viele Aussparungen 70 vorgesehen sein, wobei zumindest drei Kontaktkreissegmente 72 einem Außenumfang 68 vorgesehen sein sollten, um eine gute Zentrierung in dem Dämpfervolumen 24 durch Kontakt der wenigstens drei Kontaktkreissegmente 72 mit einer Dämpfervolumenbegrenzungswand 74 zu gewährleisten.
14 und 15 zeigen dazu Draufsichten auf die jeweiligen Zentrierwindungen 62 zweier möglicher Ausführungsformen mit Aussparungen 70. Diese können jedoch auch als separat ausgebildete ringförmige Scheiben 76 ausgebildet sein, die nachträglich konzentrisch mit einer der Windungen 44 der Federanordnung 38 verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen.
Eine weitere Möglichkeit zum Zentrieren der Federanordnung 38 in dem Dämpfervolumen 24 besteht darin, beispielsweise bei der Verwendung einer Schraubenfeder (vgl. 16) die Schraubenfeder 60 sich konisch entlang ihrer Längsachse 50 verjüngen zu lassen. Gleiches ist selbstverständlich auch mit einem in 17 im Längsschnitt dargestellten Wellfederring 42 möglich. Bei der Verwendung einer konischen Federanordnung 38 kann über ein Ende der Federanordnung eine Zentrierung im Einbauraum, d. h. im Dämpfervolumen 24, erreicht werden.

Claims

Kraftstoffhochdruckpumpe (10) zum Beaufschlagen eines Kraftstoffes mit einem Hochdruck, aufweisend einen Niederdruckbereich (20) mit einem Niederdruckdämpfer (22) zum Dämpfen von während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) auftretenden Druckpulsationen, wobei der Niederdruckdämpfer (22) ein Dämpfervolumen (24) aufweist, das eine Dämpferkapsel (26), die ein zwischen zwei Membranen (28) gasdicht eingeschlossenes Gasvolumen (30) aufweist, sowie eine Federanordnung (38), die als Schraubenfeder (60) mit mehreren konzentrisch angeordneten Windungen (44) oder als Wellfederring (42) ausgebildet ist und zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf zumindest einen Teilbereich der Dämpferkapsel (26) einschließt, wobei wenigstens eine Zentrierwindung (62) der Federanordnung (38) zum Zentrieren der Federanordnung (38) in dem Dämpfervolumen (24) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Zentrierwindung (62) einen Außendurchmesser (64) aufweist, der einem Dämpfervolumeninnendurchmesser (66) entspricht, wobei die wenigstens eine Zentrierwindung (62) an einem Außenumfang (68), angeordnete Aussparungen (70) aufweist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Schraubenfeder (60) insbesondere konisch entlang einer Längsachse (50) der Federanordnung (38) verjüngt.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wellfederring (42) im Wesentlichen die Grundform einer Schraubenfeder (60) mit mehreren konzentrisch angeordneten Windungen (44) aufweist, wobei die Windungen (44) eine Wellenform mit wenigstens zwei Wellenbergen (48) und wenigstens zwei Wellentälern (46) aufweisen, wobei insbesondere die entlang einer Längsachse des Wellfederrings (42) endständig angeordneten Windungen (44) ohne Wellenform ausgebildet sind.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bilden von linsenförmigen Durchgangsöffnungen (52) an einer Außenumfangsfläche (54) des Wellfederrings (42) entlang der Längsachse des Wellfederringes (42) benachbarte Windungen (44) so angeordnet sind, dass die Wellenberge (48) der ersten Windung (44a) auf den Wellentälern (46) der zweiten Windung (44b) angeordnet sind und/oder dass die Wellentäler (46) der ersten Windung (44a) auf den Wellenbergen (48) der zweiten Windung (44b) angeordnet sind.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferkapsel (26) einen linsenförmig ausgebildeten Gasvolumenbereich (34), der das zwischen den Membranen (28) eingeschlossene Gasvolumen (30) aufnimmt, und einen um den Gasvolumenbereich (34) umlaufenden Verbindungsvorsprung (32) aufweist, in dem die beiden Membranen (28) gasdicht miteinander verbunden sind, wobei die Federanordnung (38) zum Aufbringen der Vorspannkraft auf den Verbindungsvorsprung (32) angeordnet ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federanordnungsinnendurchmesser (56) einem Gasvolumenbereichsdurchmesser (58) entspricht.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzelne an der wenigstens einen Schraubenfeder (60) der Federanordnung (38) oder an dem wenigstens einen Wellfederring (42) der Federanordnung (38) angeordnete Zentrierwindung (62) entlang einer Längsachse (50) der Schraubenfeder (60) oder des Wellfederrings (42) insbesondere in der Mitte davon angeordnet ist, oder wobei zwei an der wenigstens einen Schraubenfeder (60) der Federanordnung (38) oder an dem wenigstens einen Wellfederring (42) der Federanordnung (38) angeordnete Zentrierwindungen (62) entlang einer Längsachse (50) der Schraubenfeder (60) oder des Wellfederrings (42) insbesondere endständig davon angeordnet sind.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierwindung (62) durch eine ringförmige Scheibe (76) gebildet ist, die konzentrisch mit einer Windung (44) der Schraubenfeder (60) oder des Wellfederrings (42) verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zentrierwindung (62) an dem Außenumfang (68) symmetrisch angeordnete Aussparungen (70), insbesondere zum Bilden wenigstens dreier Kontaktkreissegmente (72) zum Kontaktieren einer Dämpfervolumenbegrenzungswand (74), aufweist.