DE102020208849A1 - Fuel pump, in particular high-pressure fuel pump - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffpumpe (10) umfasst ein Pumpengehäuse (12), einen Pumpenkolben (18), eine um den Pumpenkolben (18) herum angeordnete Dichtungseinrichtung (32) und einen Dichtungsträger (34), durch den die Dichtungseinrichtung (32) gehaltert ist und der einen Ausrichtabschnitt (42) aufweist, mittels dem der Dichtungsträger (34) an einem Gegenabschnitt (60) des Pumpengehäuses (12) in radialer Richtung ausgerichtet ist. Es wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Ausrichtabschnitt (42) und dem Gegenabschnitt (60) mindestens bereichsweise eine Abstandshalteeinrichtung (56) aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist.Fuel pump (10) comprises a pump housing (12), a pump piston (18), a sealing device (32) arranged around the pump piston (18) and a seal carrier (34) by which the sealing device (32) is supported and the one alignment section (42), by means of which the seal carrier (34) is aligned in the radial direction on a counter-section (60) of the pump housing (12). It is proposed that a spacer device (56) made of an electrically insulating material is arranged at least in regions between the alignment section (42) and the counter-section (60).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel pump, in particular a high-pressure fuel pump, according to the preamble of claim 1.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.The problem on which the invention is based is solved by a fuel pump having the features of claim 1 . Advantageous developments are specified in the dependent claims.
Bei bestimmten Ausgestaltungen von Kraftstoffpumpen ist der Pumpenkolben bei der Montage der einzelnen Teile nicht zwingend axial vollständig gegenüber dem Pumpengehäuse ausgerichtet. Vielmehr kann es sein, dass der Pumpenkolben (zunächst) eine leichte Schrägstellung gegenüber der Ideallinie aufweist. Bei der Montage des Dichtungsträger kann somit ein solcher Pumpenkolben nicht zur zentrierten Ausrichtung des Dichtungsträgers eingesetzt werden. Daher wird bei einer solchen Ausgestaltung der Dichtungsträger mit einem Ausrichtabschnitt an einem Gegenabschnitt des Pumpengehäuses in radialer Richtung ausgerichtet und bei der Montage des Dichtungsträgers am Pumpengehäuse geführt.In certain configurations of fuel pumps, the pump piston is not necessarily aligned completely axially with respect to the pump housing when the individual parts are assembled. Rather, it may be that the pump piston is (initially) slightly inclined compared to the ideal line. When assembling the seal carrier, such a pump piston cannot be used for the centered alignment of the seal carrier. Therefore, in such a configuration, the seal carrier is aligned in the radial direction with an alignment section on a counter-section of the pump housing and is guided during assembly of the seal carrier on the pump housing.
Befestigt werden soll der Dichtungsträger am Pumpengehäuse jedoch vorzugsweise durch Widerstandsschweißen. Dies schließt einen flächigen Kontakt zwischen dem Ausrichtabschnitt und dem Gegenabschnitt normalerweise aus, da sonst ein Bypass für den Stromfluss beim Widerstandsschweißen entsteht, wodurch dieses erschwert oder unmöglich wird. Durch das Vorsehen einer Abstandshalteeinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen Befestigungsabschnitt und Gegenabschnitt kann der Dichtungsträger am Pumpengehäuse durch Widerstandsschweißen entlang einer linienhaften Schweißnaht verbunden werden, und gleichzeitig kann eine Ausrichtung bzw. Zentrierung des Dichtungsträgers am Gegenabschnitt des Pumpengehäuses sichergestellt werden.However, the seal carrier should preferably be attached to the pump housing by resistance welding. This normally excludes a surface contact between the aligning section and the counter-section, since otherwise a bypass for the current flow occurs during resistance welding, making this difficult or impossible. By providing a spacer device made of an electrically insulating material between the fastening section and the mating section, the seal carrier can be connected to the pump housing by resistance welding along a linear weld seam, and at the same time an alignment or centering of the seal carrier on the mating section of the pump housing can be ensured.
Durch die Erfindung wird es somit ermöglicht, auch bei solchen Ausgestaltungen von Kraftstoffpumpen, welche zunächst keine präzise Führung bzw. Ausrichtung des Pumpenkolbens im Gehäuse aufweisen, einerseits den Dichtungsträger präzise gegenüber dem Pumpengehäuse in radialer Richtung auszurichten, und andererseits den Dichtungsträger am Pumpengehäuse mittels Widerstandsschweißen zu verbinden. Hierdurch wird die Montage erheblich vereinfacht, da die Ausrichtungsfunktion bei der Montage in die einzelnen Teile der Kraftstoffpumpe integriert ist. Ein aufwändiges Zentrierwerkzeug ist daher nicht mehr erforderlich.The invention thus makes it possible, even in those configurations of fuel pumps which initially do not have precise guidance or alignment of the pump piston in the housing, on the one hand to align the seal carrier precisely with respect to the pump housing in the radial direction, and on the other hand to weld the seal carrier to the pump housing by means of resistance welding associate. This greatly simplifies assembly as the alignment function is built into the individual parts of the fuel pump during assembly. A complex centering tool is therefore no longer required.
Im Grunde kann die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe auf der gleichen Fertigungslinie wie bisherige Kraftstoffpumpen, die beispielsweise eine Kolbenbuchse zur mehr oder weniger präzisen Zentrierung bzw. Ausrichtung des Pumpenkolbens aufweisen, montiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe wird die elektrische Isolierung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Dichtungsträger dort, wo kein elektrischer Kontakt gewünscht ist, sichergestellt. Dabei wird es ermöglicht, dass nur dort, wo durch Widerstandsschweißen eine Verbindung gewünscht ist, ein direkter metallischer Kontakt besteht. Insgesamt kann die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe preiswert hergestellt werden, und aufgrund der präzisen Ausrichtung des Dichtungsträgers relativ zum Pumpengehäuse werden dennoch eine hohe Effizienz im Betrieb der Kraftstoffpumpe und eine lange Lebensdauer erreicht.Basically, the fuel pump according to the invention can be assembled on the same production line as previous fuel pumps, which have, for example, a piston bushing for more or less precise centering or alignment of the pump piston. In the fuel pump according to the invention, the electrical insulation between the pump housing and the seal carrier is ensured where no electrical contact is desired. This makes it possible for there to be a direct metallic contact only where a connection is desired by means of resistance welding. Overall, the fuel pump according to the invention can be manufactured inexpensively, and due to the precise alignment of the seal carrier relative to the pump housing, high efficiency in the operation of the fuel pump and a long service life are nevertheless achieved.
Erreicht wird dies konkret durch eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, wie sie beispielsweise in Kraftstoffsystemen von Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz kommt. Sie umfasst ein Pumpengehäuse und einen in dem Pumpengehäuse mindestens zum Teil, beispielsweise mittels einer Kolbenbuchse, aufgenommenen Pumpenkolben. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe ist also eine Kolbenpumpe. Es kann sich beispielsweise um eine Einzylinder-Kolbenpumpe handeln, die von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.This is achieved specifically by a fuel pump, in particular a high-pressure fuel pump, such as is used in fuel systems of internal combustion engines with direct fuel injection. It comprises a pump housing and a pump piston which is at least partially accommodated in the pump housing, for example by means of a piston bushing. The fuel pump according to the invention is therefore a piston pump. For example, it can be a single-cylinder piston pump that is driven by a camshaft of the internal combustion engine.
Zur Trennung eines Kraftstoffbereichs der Kraftstoffpumpe von einem Antriebsbereich der Brennkraftmaschine ist um den Pumpenkolben herum eine Dichtungseinrichtung angeordnet, die beispielsweise als Dichtungsring aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem PTFE-Material, ausgebildet sein kann. Die Dichtungseinrichtung ist stationär und liegt im Gleitsitz auf einer äußeren Mantelfläche des Pumpenkolbens auf. Die Dichtungseinrichtung wird durch einen Dichtungsträger in ihrer wenigstens im wesentlichen und relativ zum Pumpenkolben stationären Betriebslage gehaltert. Hierzu weist der Dichtungsträger einen Ausrichtabschnitt auf, der beispielsweise als zylindrisch umlaufender Ringabschnitt ausgebildet sein kann.To separate a fuel area of the fuel pump from a drive area of the internal combustion engine, a sealing device is arranged around the pump piston, which can be designed, for example, as a sealing ring made of a plastic material, for example a PTFE material. The sealing means is stationary and is a sliding fit on an outer one Lateral surface of the pump piston. The sealing device is held by a seal carrier in its at least essentially stationary operating position relative to the pump piston. For this purpose, the seal carrier has an alignment section, which can be designed, for example, as a cylindrical, circumferential ring section.
Mittels des Ausrichtabschnitts ist der Dichtungsträger an einem Gegenabschnitt des Pumpengehäuses in radialer Richtung ausgerichtet. Dieser Gegenabschnitt kann beispielsweise eine zum Ausrichtabschnitt komplementäre Ausnehmung im Pumpengehäuse sein. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Gegenabschnitt mindestens bereichsweise eine Abstandshalteeinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Ausrichtabschnitt vom Gegenabschnitt zumindest bereichsweise beabstandet, sodass dort kein elektrischer Kontakt möglich ist. Zum Herstellen der festen Verbindung zwischen dem Dichtungsträger und dem Pumpengehäuse mittels Widerstandsschweißen kann am Dichtungsträger und/oder am Pumpengehäuse ein entsprechender Schweißabschnitt, beispielsweise in Form eines umlaufenden Vorsprungs, vorhanden sein, der für den für das Widerstandsschweißen gewünschten mehr oder weniger linienhaften Kontakt zwischen Dichtungsträger und Pumpengehäuse sorgt. Die Funktion „Ausrichtung“ und die Funktion „Verbindung“ werden also durch unterschiedliche Abschnitte am Dichtungsträger und/oder am Pumpengehäuse realisiert, diese Funktionen sind somit voneinander entkoppelt.The seal carrier is aligned in the radial direction on a counter-section of the pump housing by means of the alignment section. This counter-section can be, for example, a recess in the pump housing that is complementary to the alignment section. According to the invention, it is proposed that a spacer device made of an electrically insulating material is arranged at least in regions between the fastening section and the counter-section. In this way, the alignment section is at least partially spaced apart from the counter-section, so that no electrical contact is possible there. To create the fixed connection between the seal carrier and the pump housing by means of resistance welding, there can be a corresponding welding section on the seal carrier and/or on the pump housing, for example in the form of a circumferential projection, which is required for the more or less linear contact between the seal carrier and the pump housing for resistance welding Pump housing ensures. The "alignment" function and the "connection" function are therefore implemented by different sections on the seal carrier and/or on the pump housing, and these functions are therefore decoupled from one another.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung mindestens ein ringförmiges Abstandshalteelement umfasst. Ein solches sorgt über die gesamte Umfangserstreckung des Befestigungsabschnitts des Dichtungsträgers für eine zuverlässige Einhaltung des gewünschten Abstands. Es kann darüber hinaus vergleichsweise einfach hergestellt werden.In a further development it is provided that the spacer device comprises at least one ring-shaped spacer element. Such a system ensures that the desired distance is reliably maintained over the entire circumferential extension of the fastening section of the seal carrier. In addition, it can be manufactured comparatively easily.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass das ringförmige Abstandshalteelement durch einen Schrumpfschlauch gebildet ist. Ein solcher ist von elektrotechnischen Anwendungen als zuverlässiges Mittel zur elektrischen Isolierung von elektrischen Leitern bekannt. Er umfasst ein Material, welches meist unter Wärmeeinwirkung schrumpft.In a development of this, it is provided that the ring-shaped spacer element is formed by a shrink tube. Such is known from electrical engineering applications as a reliable means of electrically insulating electrical conductors. It comprises a material which usually shrinks under the influence of heat.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung mindestens zwei axial voneinander beabstandete ringförmige Abstandshalteelemente umfasst. Hierdurch kann der Materialeinsatz reduziert werden, und gleichwohl wird über eine gewünschte axiale Erstreckung ein zuverlässiges Abstandshalten ermöglicht.In a further development of this, it is provided that the spacer device comprises at least two annular spacer elements spaced axially from one another. As a result, the use of material can be reduced, and at the same time reliable spacing is made possible over a desired axial extent.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung mindestens zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Abstandshalteelemente umfasst. Auch hierdurch wird der Materialeinsatz zur Realisierung der Abstandshalteeinrichtung verringert. Um eine zuverlässige Abstandshaltefunktion zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn in Umfangsrichtung gesehen mindestens bei 0°, 120° und 240° ein Abstandshalteelement vorhanden ist. Dabei ist denkbar, dass mindestens ein Abstandshalteelement beispielsweise als Pad ausgebildet ist, welches in der Draufsicht eine kreisförmige, elliptische, oder mehreckige Außenkontur aufweisen kann. Denkbar ist aber auch, dass sich ein Abstandshalteelement beispielsweise über einen Umfangssektor von ungefähr 120° erstreckt, und dass gegenüber von diesem Abstandshalteelement ein Abstandshalteelement in Form eines Pads angeordnet ist.In a further development it is provided that the spacer device comprises at least two spacer elements which are spaced apart from one another in the circumferential direction. This also reduces the amount of material used to implement the spacer device. In order to ensure a reliable spacer function, it is advantageous if a spacer element is present at least at 0°, 120° and 240°, viewed in the circumferential direction. It is conceivable that at least one spacer element is designed, for example, as a pad, which can have a circular, elliptical, or polygonal outer contour when viewed from above. However, it is also conceivable that a spacer element extends, for example, over a circumferential sector of approximately 120°, and that a spacer element in the form of a pad is arranged opposite this spacer element.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung eine Lackschicht umfasst. Dies ist besonders einfach realisierbar und sehr preisgünstig. Dabei ist zu bedenken, dass die Abstandshaltefunktion des Abstandshalteelements ja lediglich während der Montage des Dichtungsträgers am Pumpengehäuse sichergestellt sein muss, also so lange, bis der Dichtungsträger mit dem Pumpengehäuse beispielsweise durch Widerstandsschweißen fest verbunden ist. Eine Dauerhaltbarkeit des Abstandshalteelement ist dagegen nicht zwingend notwendig.In a further development it is provided that the spacer device comprises a lacquer layer. This is particularly easy to implement and very inexpensive. It should be noted that the spacer function of the spacer element only has to be ensured during assembly of the seal carrier on the pump housing, ie until the seal carrier is firmly connected to the pump housing, for example by resistance welding. On the other hand, durability of the spacer element is not absolutely necessary.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung eine Kunststoffbeschichtung umfasst. Auch dies ist sehr preiswert und einfach realisierbar.In a further development it is provided that the spacer device comprises a plastic coating. This is also very inexpensive and easy to implement.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstandshalteeinrichtung am Befestigungsabschnitt und/oder oder am Gegenabschnitt angebracht ist. Am einfachsten realisierbar dürfte eine Anbringung am Dichtungsträger sein, funktional möglich ist aber auch eine Anbringung am Gegenabschnitt.In a further development it is provided that the spacer device is attached to the fastening section and/or to the counter-section. Attachment to the seal carrier is probably the easiest way to implement, but attachment to the opposite section is also functionally possible.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen teilweisen Schnitt durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe; -
2 einen vergrößerten Bereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe von1 zur Darstellung eines Befestigungsabschnitts eines Dichtungsträgers, eines Gegenabschnitt eines Pumpengehäuses und einer dazwischen angeordneten Abstandshalteeinrichtung; -
3 eine Seitenansicht des Dichtungsträgers und der Abstandshalteeinrichtung von2 ; -
4 eine perspektivische Darstellung des Dichtungsträgers und der Abstandshalteeinrichtung von3 ; -
5 eine Darstellung ähnlich zu3 eines Dichtungsträgers mit einer abgewandelten Ausführungsform einer Abstandshalteeinrichtung; -
6 eine Darstellung ähnlich zu4 des Dichtungsträgers von5 ; -
7 eine Darstellung ähnlich zu3 eines Dichtungsträgers mit einer nochmals abgewandelten Ausführungsform einer Abstandshalteeinrichtung; -
8 eine Darstellung ähnlich zu4 des Dichtungsträgers von7 ; und -
9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Kraftstoffpumpe von1 .
-
1 a partial section through a high-pressure fuel pump; -
2 an enlarged area of the high-pressure fuel pump from1 to show a fastening section of a seal carrier, a counter section of a pump pen housing and spacer means disposed therebetween; -
3 a side view of the seal carrier and the spacer device of FIG2 ; -
4 a perspective view of the seal carrier and the spacer device of3 ; -
5 a representation similar to3 a seal carrier with a modified embodiment of a spacer device; -
6 a representation similar to4 of the seal carrier5 ; -
7 a representation similar to3 a seal carrier with a further modified embodiment of a spacer device; -
8th a representation similar to4 of the seal carrier7 ; and -
9 a flow chart of a method for manufacturing the fuel pump of FIG1 .
In den nachfolgenden Figuren tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen.In the following figures, functionally equivalent elements and areas in different embodiments have the same reference symbols.
In
Im Betrieb wird vom Pumpenkolben 18, der sich parallel zu einer Längsachse 24 hin- und herbewegt, bei einem Saughub Kraftstoff - z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff - über das Einlass-/Mengensteuerventil 14 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff vom Pumpenkolben 18 verdichtet und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 26, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass-/Mengensteuerventil 14 eingestellt. Bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich 26 öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 26 in den Förderraum 16 strömen kann.In operation, the
Der Pumpenkolben 18 ist im Pumpengehäuse 12 mittels einer Kolbenbuchse 28 geführt, wobei zwischen der Kolbenbuchse 28 und dem Pumpenkolben 18 ein gewisses geringes Spiel vorhanden ist, um bei der Montage der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 das Einführen des Pumpenkolbens 18 in die Kolbenbuchse 28 zu erleichtern. In dem in
Zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 gehört auch eine Dichtungseinrichtung 32 in Form eines Dichtungsrings, der vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem PTFE-Material, hergestellt sein kann. Die Dichtungseinrichtung 32 liegt mit einer radialen Innenseite auf einer Mantelfläche des Pumpenkolbens 18 im Gleitsitz auf. Sie ist im Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 wenigstens im wesentlichen und relativ zum Pumpenkolben 18 stationär, und sie wird in dieser stationären Position gehalten durch einen Dichtungsträger 34. Dieser ist beispielsweise als Blechformteil durch einen Tiefziehprozess hergestellt und wird am Pumpengehäuse 12 auf noch näher zu beschreibende Art und Weise gehalten.The high-
Der Dichtungsträger 34 weist an seinem in
Der schräge fünfte Abschnitt 44 des Dichtungsträgers 34 ist mittels einer umlaufenden Schweißlinie 46 mittels Widerstandsschweißen mit dem unteren Ende des Kragens 30 fest verbunden. Durch den ersten Abschnitt 36 des Dichtungsträgers 34 wird die Dichtungseinrichtung 32 in axialer Richtung nach unten fixiert. Durch den zweiten Abschnitt 38 des Dichtungsträgers 34 wird die Dichtungseinrichtung 32 in radialer Richtung fixiert. Zur Fixierung der Dichtungseinrichtung 32 in axialer Richtung nach oben dient eine Fixierhülse 48, die in den zweiten Abschnitt 38 des Dichtungsträgers 34 eingepresst ist.The inclined
An einem in
Wie aus den
Man erkennt ohne weiteres insbesondere aus der Darstellung der
Die alternative Ausführungsform der Abstandshalteeinrichtung 56 der
Die Kraftstoffpumpe 10 wird folgendermaßen hergestellt (vergleiche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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