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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, aufweisend einen Pumpenzylinderkopf mit einem Pumpenzylinder, in den eine Zylinderführung für einen Pumpenstößel eingelassen ist, wobei der Pumpenstößel antriebsseitig mit einem in einer Führung translatorisch auf und ab bewegbaren Stößel zusammenwirkt.
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Stand der Technik
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Eine derartige Pumpe zur Förderung eines Fluids ist aus der
DE 10 2014 202 571 A1 bekannt. Diese Pumpe ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die insbesondere zur Förderung von Dieselkraftstoff ausgelegt ist. Die Pumpe weist einen Pumpenzylinderkopf mit einem Pumpenzylinder auf, in den eine Zylinderführung für einen Pumpenstößel eingelassen ist. Der Pumpenstößel wirkt antriebsseitig mit einem in einer Führung translatorisch auf und ab bewegbaren Stößel in Form eines Rollenstößels zusammen. Die Führung ist dabei ein Gehäuse, an dem die Pumpe verbaut ist. Dieses Gehäuse kann ein separates Pumpengehäuse oder aber auch beispielsweise ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine sein, an die Pumpe verbaut ist. Für ein exaktes Zusammenwirken des Stößels mit dem Gehäuse muss die Führung für den Stößel präzise und passgenau ausgestaltet sein. Dies kann problematisch sein, wenn die genannten Bauteile von unterschiedlichen Seiten, also insbesondere ein Pumpenhersteller und einen Brennkraftmaschinenhersteller bedient werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpe mit einer Führung für einen Stößel bereitzustellen, bei der die Pumpe hinsichtlich des Zusammenwirkens der Bauteile verbessert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Führung eine Führungshülse ist, und dass die Führungshülse lösbar mit dem Pumpenzylinderkopf verbunden ist. Die so ausgebildete Pumpe bildet somit eine eigenständige funktionelle Einheit, die in einen beliebigen Anwendungsfall zur Förderung eines Fluids eingesetzt werden kann. Die Pumpe kann also beispielsweise als vorgefertigte Bauteilgruppe in ein Gehäuse eingebaut bzw. eingesetzt werden, wobei dann die Gehäuseausnehmung nur weniger hohe Anforderungen an die Passgenauigkeit und Oberflächengüte erfüllen muss. Insbesondere ist es durch die lösbare Befestigung der Führungshülse an dem Pumpenzylinderkopf realisiert, dass der Pumpenhersteller diese Bauteile mit seinen Vorgaben bezüglich der Fertigungspräzision ausführen kann. Die so ausgestaltete Pumpe kann somit als vollständiges Bauteil vormontiert sein und von dem Anwender montiert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Führungshülse mit dem Pumpenzylinderkopf verschraubt. Eine Verschraubung bietet beispielsweise gegenüber einem Pressverband den Vorteil, dass eine Deachsierung, die beispielsweise durch einen ungenauen Pressvorgang hervorgerufen ist ausgeschlossen ist. Ebenfalls werden die bei einem solchen Einpressvorgang auftretenden großen Schwankungen der Einpresskräfte vermieden. Auch sind Temperaturunterschiede zwischen den Materialien bezüglich des Verbundes unkritisch. Bei einem Pressverband können durch unterschiedliche Temperaturen bedingte Dehnungsvorgänge verursachte Halteprobleme der Führungshülse an dem Pumpenzylinderkopf ausgeschlossen werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Führungshülse einen Hülsenflansch auf, der mit einem Zylinderkopfflansch zusammenwirkt, und wobei der Zylinderkopfflansch und der Hülsenflansch eine durchgehende Befestigungsöffnung für zumindest eine Verschraubung aufweisen. Diese Ausgestaltung ist besonders bevorzugt, da normalerweise an einem Zylinderkopf zwei gegenüberliegende Zylinderkopfflansche mit durchgehenden Befestigungsöffnungen vorgesehen sind, wobei durch die Befestigungsöffnungen Schrauben zur Befestigung der Pumpe an einem Gehäuse durchführbar bzw. einsetzbar sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in die zumindest eine Befestigungsöffnung eine Hohlschraube zur Verbindung der Führungshülse mit dem Pumpenzylinderkopf einsetzbar. Diese Ausgestaltung ist wiederum besonders vorteilhaft, weil dadurch die herkömmlich bekannte Befestigung der Pumpe an ein Gehäuse durch den Anwender in keiner Weise beeinträchtigt ist. Insbesondere ist die Hohlschraube mit einem Innendurchmesser ausgestaltet, der dem Maß der Befestigungsöffnung einer herkömmlichen Pumpe entspricht. Dadurch kann die erfindungsgemäß ausgestaltete Pumpe ohne jegliche Änderungen seitens eines Anwenders gegenüber einer herkömmlichen Pumpe eingesetzt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in die Befestigungsöffnung im Bereich des Zylinderkopfflansches ein Innengewinde eingelassen, in das die ein Außengewinde aufweisende Hohlschraube zusammenwirkend mit dem Hülsenflansch einschraubbar ist. Dies ist wiederum eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, bei der durch eine Vorspannkraft bei der Montage der Pumpe auf ein Gehäuse es zu einer Entlastung der Hohlschraube kommt, was wiederum für die Auslegung dieser Verschraubung vorteilhaft ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hohlschraube einen Anlegeflansch auf, der in eine Flanschausnehmung in der hülsenseitigen Befestigungsöffnung einsetzbar ist. Dabei ist die Hohlschraube und die Flanschausdehnung so ausgebildet, dass die Hohlschraube vollständig innerhalb der Befestigungsöffnung angeordnet ist und weder zylinderkopfseitig noch führungshülsenseitig aus der Befestigungsöffnung hervorragt. Dadurch ist sichergestellt, dass es bei der verbauten Pumpe an dem Gehäuse zu der zuvor beschriebenen Entlastung der Hohlschraube kommt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hohlschraube einen inneren, durchgehenden Vielkant auf. Der innere Vierkant ist so ausgelegt, dass in diesen ein Montagewerkzeug einsetzbar ist, mit dem die Hohlschraube zur Verbindung der Führungshülse mit dem Pumpenzylinderkopf eingesetzt werden kann. Andererseits bietet der Vielkant eine genügend präzise Führung für eine Befestigungsschraube, mit der die Pumpe an dem beliebigen Gehäuse verschraubt wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Pumpe eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die wiederum in einer bevorzugten Ausführungsform als Steckpumpe ausgebildet ist. Eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe, die zu dem als Steckpumpe ausgebildet ist, wird bei einem Common-Rail-Einspritzsystem verbaut, wobei das Common-Rail-Einspritzsystem zur Kraftstoffeinspritzung beispielweise von Dieselkraftstoff in entsprechende Brennräume einer Brennkraftmaschine verbaut ist. Insofern kann das Gehäuse, an dem die Pumpe befestigt wird, beispielsweise ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine oder aber ein mit dem Kurbelgehäuse zusammenwirkendes Pumpengehäuse sein. Der Stößel ist im Übrigen insbesondere als Rollenstößel ausgelegt, dessen Laufrolle mit einem Nocken einer Nockenwelle zusammenwirkt. Die Nockenwelle ist dabei bevorzugt in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingebaut und wird beispielsweise von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehangetrieben.
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Zusammenfassend bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pumpe folgende Vorteile:
- – Ein Verpressen der Führungshülse mit dem Pumpenzylinderkopf entfällt, dadurch besteht keine Gefahr eines Klemmens des Pumpenstößels in der Zylinderführung durch ein Verpressen des Pumpenzylinderkopfs. Umgekehrt ist eine Möglichkeit eines ungewollten Lösens der Verbindung der Führungshülse und des Zylinderkopfs ausgeschlossen.
- – Der Schraubverband zwischen der Führungshülse und dem Pumpenzylinderkopf lässt sich gut auslegen. Ein Sicherheitsfaktor gegen ein ungewolltes Lösen der Bauteile ist gut ermittelbar.
- – Es besteht keine oder nur eine geringe Temperaturabhängigkeit der Verbindung.
- – Die Verbindung der Führungshülse mit dem Pumpenzylinderkopf kann mit mehr Spiel ausgelegt werden und es kann ein Verkippen des Pumpenzylinderkopfs in Bezug zu der Führungshülse sowie ein Klemmen des Stößels verhindert werden.
- – Eine Ausrichtung der Stößelachse zu dem Pumpenzylinderkopf kann über die Flanschflächen des Zylinderkopfflansches und des Hülsenflansches erfolgen (Rechtwinkligkeit), wodurch eine große Ausrichtungsfläche mit einer geringeren Toleranzanfälligkeit realisiert ist.
- – Es ist kein Zusatzmaterial an der Führungshülse oder dem Pumpenzylinderkopf nötig.
- – Die Hohlschraube ist oben abgesetzt, damit die Verschraubung der Pumpe selbst auf dem Pumpenzylinderkopf und nicht auf der Hohlschraube aufliegt.
- – Die Hohlschraube ist unten abgesetzt, damit es durch die Vorspannkraft bei der Montage der Pumpe auf beispielsweise dem Kurbelgehäuse zu einer Entlastung der Hohlschraube kommt. Auch wird dadurch eine Überbestimmtheit der Verbindungen (bei einem sonst auftretendem Kontakt zwischen der Hohlschraube und dem Kurbelgehäuse) vermieden.
- – Erfindungsgemäß ist so sichergestellt, dass die Hohlschraube nur den Zweck der Verbindung von Zylinderkopf und Führungshülse zu Lager- und Transportzwecken erfüllt. Die betriebsmäßige Verspannung erfolgt dann bestimmungsgemäß über die Verschraubung der Pumpe selbst.
- – Ein durchgehender Vielkant ermöglicht auch den Anzug von der Pumpenzylinderkopfseite.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschreiben ist.
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Es zeigen:
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten und montierten Hülse,
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2 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Pumpe gemäß 1, und
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3 eine perspektivische Schnittansicht einer Verbindung eines Pumpenzylinderkopfs und einer Führungshülse einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer im Bereich eines Zylinderkopfflansches und eines Hülsenflansches montierten Hohlschraube.
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Die in 1 dargestellte Pumpe ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe 1, die als Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems an einer Brennkraftmaschine verbaut wird und insbesondere in eine Aufnahmeöffnung eines Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine eingesetzt und befestigt wird. Mittels der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 wird über einen Kraftstoffniederdruckzugang 2 zugeführter Kraftstoff auf einen Druck von beispielsweise bis 3000 bar verdichtet und über einen Kraftstoffhochdruckausgang 3, der mit einer Hochdruckleitung verbunden ist, in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine gesteuert entnommen wird. Der Kraftstoffniederdruckzugang 2 und der Kraftstoffhochdruckausgang 3 sind in einen Pumpenzylinderkopf 4 eingelassen und bis zur Montage durch den Kunden mit Schutzkappen 5a, 5b verschlossen. In den Pumpenzylinderkopf 4 ist weiterhin ein nachfolgend noch erläutertes Magnetventil 6 eingebaut, das mit dem Kraftstoffniederdruckzugang 2 und einen Pumpenarbeitsraum 15 zusammenwirkt.
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Der Pumpenzylinderkopf 4 weist zwei gegenüberliegende Zylinderkopfflansche 7 auf, in die durchgehende Befestigungsöffnungen 8 eingelassen sind. Durch die Befestigungsöffnungen 8 sind Pumpenbefestigungsschrauben durchführbar, die mit einem Schraubenkopf auf dem magnetventilseitigen Bereich der Zylinderkopfflansche 7 aufliegen und mit dem gegenüberliegenden Gewindebereich in beispielsweise das Kurbelgehäuse eingeschraubt werden können. Derart wird die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 an dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist eine mit dem Pumpenzylinderkopf 4 lösbar verbundene Führungshülse 9 auf, in die ein als Rollenstößel 10 ausgebildeter Stößel translatorisch auf und ab bewegbar ist.
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Hierauf wird noch bei der Beschreibung zu 2 eingegangen. Eine Laufrolle 11 des Rollenstößels 10 wirkt bei montierter Kraftstoffhochdruckpumpe 1 mit der Lauffläche zumindest eines Nockens einer Nockenwelle zusammen, die vorzugsweise in der Brennkraftmaschine drehbar angeordnet ist und beim Betrieb der Brennkraftmaschine den Rollenstößel 10 zur Kraftstoffförderung auf und ab bewegt.
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Bezugnehmend auf die Schnittdarstellung der 2 weist der Pumpenzylinderkopf 4 einen Pumpenzylinder 12 auf, in dem eine Zylinderführung 13 eingelassen ist, in der ein mit dem Rollenstößel 10 zusammenwirkender Pumpenstößel 14 beim Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 auf und ab bewegt wird. Bei einer Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels 14 fördert dieser in den Pumpenarbeitsraum 15 eingebrachten Kraftstoff über ein nicht dargestelltes Rückschlagventil in den Kraftstoffhochdruckausgang 3. Der Pumpenarbeitsraum 15 ist über das Magnetventil 6 mit dem Kraftstoffniederdruckzugang 2 verbunden. Das Magnetventil 6 weist einen Magnetaktor 16 mit einer elektrischen Anschlussvorrichtung 18 und ein von dem Magnetaktor 16 betätigtes Ventil 17 auf, wobei der Magnetaktor 16 bei einer Bestromung das Ventil 17 in eine geschlossene und bei einer Nichtbestromung in eine geöffnete Position bewegt. Bei der geöffneten Position ist der Pumpenarbeitsraum 15 mit dem Kraftstoffniederdruckzugang 2 verbunden, während in der geschlossenen Position der Pumpenarbeitsraum 15 von dem Kraftstoffniederdruckzugang 2 abgesperrt ist. Folglich wird bei geöffnetem Ventil 17 während einer Abwärtsbewegung des Pumpenstößels 14 und einer anschließenden Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels 14 so lange Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 15 eingefüllt und über den Kraftstoffniederdruckzugang 2 auch wieder ausgeschoben, bis das Ventil 17 geschlossen wird und dann wird bei einer weiteren Aufwärtsbewegung des Pumpenstößels 14 der in dem Pumpenarbeitsraum 15 befindliche Kraftstoff über den Kraftstoffhochdruckausgang 3 letztendlich in den Hochdruckspeicher gefördert.
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Der Rollenstößel 10 weist einen Stößelkörper 19 auf, der eine zylinderförmige Außenumfangsfläche 20 aufweist, die in einer Zylinderlauffläche 21 der Führungshülse 9 translatorisch beweglich ist. Zwischen dem Pumpenzylinderkopf 4 bzw. dem Pumpenzylinder 12 und einer Federausnehmung 22 des Stößelkörpers 19 ist eine Stößelfeder 23 angeordnet, die den Stößelkörper 19 und damit den Rollenstößel 10 gegen die Nockenwelle drückt. Die Stößelfeder 23 liegt beispielsweise auf einer in der Federausnehmung 22 geführten Federscheibe auf, die ihrerseits auf einem unteren Anlageflansch des Pumpenstößel 14 aufliegt und somit den Anlageflansch auf eine Bodenfläche der Federausnehmung 22 drückt. Weiterhin ist der Pumpenstößel 14 über eine Dichtung 24 gegenüber dem Pumpenzylinder 12 abgedichtet.
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Zur lösbaren Befestigung der Führungshülse 9 an dem Pumpenzylinderkopf 4 weist die Führungshülse 9 zwei gegenüberliegende Hülsenflansche 25 auf, die exakt zu den Zylinderkopfflanschen 7 ausgerichtet sind und wobei sich die Befestigungsöffnungen 8 durch die Zylinderkopfflansche 7 und die Hülsenflansche 25 erstrecken. Die Führungshülse 9 ist zudem auf einen Führungszylinderflansch 26 an dem Pumpenzylinderkopf 4 aufgeschoben und dadurch exakt zu der Mittellängsachse durch die Zylinderführung 13 ausgerichtet. Dadurch ist auch der Rollenstößel 10 exakt zu dieser Mittellängsachse ausgerichtet. Zur Abdichtung der Führungshülse 9 gegenüber dem Pumpenzylinderkopf 4 ist in eine Zylinderkopfanschlagfläche 27 des Pumpenzylinderkopfs 4 eine Ringausnehmung 28 eingelassen, in dem ein Runddichtring 29 eingelassen ist. Befestigt ist die Führungshülse 9 an dem Pumpenzylinderkopf 4 mittels Hohlschrauben 30 die die beiden Führungszylinderflansche 26 mit den beiden Zylinderkopfflanschen 7 im Bereich der durchgehenden Befestigungsöffnungen 8 verbinden.
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3 zeigt einen Schnitt durch eine solche Befestigung im Bereich eines mit einem Zylinderkopfflansch 7 zusammenwirkenden Hülsenflanschs 25. In den Hülsenflansch 25 ist eine umlaufende Flanschausnehmung 31 eingelassen, an der sich die Hohlschraube 30 mit einem Hohlschraubenkopf 32 abstützt. Dabei ist die Tiefe der Flanschausnehmung 31 größer als die Höhe des Hohlschraubenkopfs 32. Dadurch ist sichergestellt, dass der Hohlschraubenkopf 32 nicht mit der Anlagefläche der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 an dem Kurbelgehäuse in Kontakt kommt. In dem Zylinderkopfflansch 7 ist ein Innengewinde 33 eingelassen, in das die Hohlschraube 30 mit einem Außengewinde 34 einschraubbar ist. Dabei erstreckt sich die Hohlschraube 30 im eingeschraubten Zustand nicht bis an die obere Anlagefläche für die Pumpenbefestigungsschraube. Dadurch, dass die Hohlschraube 30 somit oben abgesetzt ist, liegt die Pumpenbefestigungsschraube selbst auf dem Zylinderkopfflansch 7 und nicht auf der Hohlschraube 30 auf. Für eine problemlose Montage der Hohlschraube 30 weist diese einen inneren Vielkant 26 auf, in den ein Montagewerkzeug zum Verdrehen der Hohlschraube 30 einführbar ist. Der Vielkant 26 erstreckt sich durch die gesamte Hohlschraube 30, so dass das Montagewerkzeug wahlweise von beiden Seiten in den Vielkant 26 der Hohlschraube 30 einführbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014202571 A1 [0002]
