DE102021207001A1 - Pump, in particular fuel injection pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpe (1), insbesondere eine Kraftstoffeinspritzpumpe, umfassend ein Gehäuseteil (2) mit einer Zylinderbohrung (3), in der eine Hubstange (4) hin und her beweglich aufgenommen ist, wobei in die Zylinderbohrung (3) zur Medientrennung, insbesondere zur Trennung des Kraftstoffs als erstem Medium von einem Schmiermedium als zweitem Medium, eine Stangendichtung (5) integriert. Erfindungsgemäß bildet das Gehäuseteil (2) eine den Hub der Hubstange (4) begrenzende erste Anschlagfläche (6) aus, die mit einer an der Hubstange (4) ausgebildeten zweiten Anschlagfläche (7) anschlagbildend zusammenwirkt, wobei in zumindest einer Anschlagfläche (6, 7) mindestens eine Entlastungsnut (8) ausgebildet ist, über welche die Zylinderbohrung (3) mit einem medienführenden Druckraum (9) verbunden ist, wenn die Hubstange (4) zur Anlage an der Anschlagfläche (6) des Gehäuseteils (2) gelangt.The invention relates to a pump (1), in particular a fuel injection pump, comprising a housing part (2) with a cylinder bore (3) in which a lifting rod (4) is accommodated so that it can move back and forth, the cylinder bore (3) being inserted into the cylinder bore (3) for media separation, in particular for separating the fuel as the first medium from a lubricating medium as the second medium, a rod seal (5) is integrated. According to the invention, the housing part (2) forms a first stop surface (6) which limits the stroke of the lifting rod (4) and which interacts with a second stop surface (7) formed on the lifting rod (4) to form a stop, with at least one stop surface (6, 7 ) at least one relief groove (8) is formed, via which the cylinder bore (3) is connected to a media-carrying pressure chamber (9) when the lifting rod (4) comes to rest on the stop surface (6) of the housing part (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzpumpe. Kraftstoffeinspritzpumpen dienen der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff. Mit Hilfe der Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein Fahrzeug angetrieben werden.The invention relates to a pump, in particular a fuel injection pump. Fuel injection pumps are used to supply an internal combustion engine with fuel. With the help of the internal combustion engine, for example, a vehicle can be driven.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die Bewegungen des Kolbens erfordern ein Triebwerk. Ein geeignetes Triebwerk kann beispielsweise eine Nockenwelle mit einem Nocken umfassen, an dem der Kolben an seinem dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Ende abgestützt ist. Die Drehbewegung der Nockenwelle wird dann in eine lineare Bewegung des Kolbens umgesetzt. Die Rückstellung kann mit Hilfe der Federkraft einer Kolbenfeder bewirkt werden. Unabhängig von der konkreten Ausführung des Triebwerks muss der Kolben bis in den Triebwerksraum geführt werden, der im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Schmiermedium beaufschlagt wird. Da in der Regel kein Kraftstoff als Schmiermedium eingesetzt wird, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die eine Medientrennung sicherstellen. Beispielsweise kann im Bereich der Führung des Kolbens ein ringförmiges Dichtelement angeordnet werden. Da dieses über die Bewegungen des Kolbens dynamisch belastet wird, ist ein besonders robustes Dichtelement vorzusehen. Üblicherweise werden daher sogenannte Stangendichtungen eingesetzt. The movements of the piston require an engine. A suitable engine can, for example, comprise a camshaft with a cam on which the piston is supported at its end facing away from the pump working chamber. The rotary movement of the camshaft is then converted into a linear movement of the piston. The provision can be effected with the help of the spring force of a piston spring. Irrespective of the specific design of the engine, the piston must be guided into the engine chamber, which is pressurized with a lubricating medium when the fuel injection pump is in operation. Since fuel is not usually used as a lubricating medium, measures must be taken to ensure media separation. For example, an annular sealing element can be arranged in the area of the guide of the piston. Since this is dynamically loaded by the movements of the piston, a particularly robust sealing element must be provided. So-called rod seals are therefore usually used.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Belastungen einer in einer Pumpe, insbesondere in einer Kraftstoffeinspritzpumpe, zur Medientrennung eingesetzten Stangendichtung zu verringern. Im Ergebnis soll auf diese Weise die Robustheit und damit die Lebensdauer der Pumpe gesteigert werden.Proceeding from the prior art mentioned above, the object of the present invention is to reduce the loads on a rod seal used in a pump, in particular in a fuel injection pump, for media separation. As a result, the robustness and thus the service life of the pump should be increased in this way.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the pump with the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die vorgeschlagene Pumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe, umfasst ein Gehäuseteil mit einer Zylinderbohrung, in der eine Hubstange hin und her beweglich aufgenommen ist. In die Zylinderbohrung ist zur Medientrennung, insbesondere zur Trennung des Kraftstoffs als erstem Medium von einem Schmiermedium als zweitem Medium, eine Stangendichtung integriert. Erfindungsgemäß bildet das Gehäuseteil eine den Hub der Hubstange begrenzende erste Anschlagfläche aus, die mit einer an der Hubstange ausgebildeten zweiten Anschlagfläche anschlagbildend zusammenwirkt. In zumindest einer Anschlagfläche ist dabei mindestens eine Entlastungsnut ausgebildet, über welche die Zylinderbohrung mit einem medienführenden Druckraum verbunden ist, wenn die Hubstange zur Anlage an der Anschlagfläche des Gehäuseteils gelangt.The proposed pump, in particular a fuel injection pump, includes a housing part with a cylinder bore in which a lifting rod is accommodated so that it can move back and forth. A rod seal is integrated into the cylinder bore for media separation, in particular for separating the fuel as the first medium from a lubricating medium as the second medium. According to the invention, the housing part forms a first stop surface which limits the stroke of the lifting rod and which interacts with a second stop surface formed on the lifting rod to form a stop. At least one relief groove is formed in at least one stop surface, via which the cylinder bore is connected to a medium-carrying pressure chamber when the lifting rod comes to rest on the stop surface of the housing part.
Über die mindestens eine Entlastungsnut kann ein Medium, das sich zwischen den beiden Anschlagflächen befindet, in den medienführenden Druckraum entweichen, wenn die Hubstange den Anschlag erreicht. Die mindestens eine Entlastungsnut wirkt auf diese Weise der Ausbildung eines Fluidstaus im Anschlagbereich sowie vor der Stangendichtung innerhalb der Zylinderbohrung entgegen. Das heißt, dass mit Hilfe der mindestens einen Entlastungsnut hohe Druckspitzen innerhalb der Zylinderbohrung vermieden werden, welche die Dichtfunktion und die Lebensdauer der Stangendichtung negativ beeinflussen könnten. Die mindestens eine Entlastungsnut führt demzufolge zu einer Entlastung der Stangendichtung. Die Entlastung der Stangendichtung führt nicht nur zu einer erhöhten Lebensdauer der Dichtung selbst, sondern ferner zu einer erhöhten Lebensdauer der Pumpe. Die entlastende Wirkung der mindestens einen Entlastungsnut steigt mit der Größe der Anschlagflächen, da mit der Größe der Anschlagflächen auch das Verdrängervolumen größer wird.A medium that is located between the two stop surfaces can escape into the medium-carrying pressure chamber via the at least one relief groove when the lifting rod reaches the stop. In this way, the at least one relief groove counteracts the formation of a fluid build-up in the stop area and in front of the rod seal within the cylinder bore. This means that with the aid of the at least one relief groove, high pressure peaks within the cylinder bore, which could adversely affect the sealing function and the service life of the rod seal, are avoided. The at least one relief groove consequently leads to a relief of the rod seal. Relieving the rod seal not only increases the life of the seal itself, but also increases the life of the pump. The relieving effect of the at least one relief groove increases with the size of the stop surfaces, since the displacement volume also increases with the size of the stop surfaces.
Bei dem Anschlag, den die beiden Anschlagflächen gemeinsam ausbilden, kann es sich um einen Anschlag handeln, der einen oberen oder unteren Totpunkt der Hubstange definiert. Bei dem Medium, das über die mindestens eine Entlastungsnut in den medienführenden Druckraum entweicht, kann es sich insbesondere um den einzuspritzenden Kraftstoff handeln.The stop that the two stop surfaces form together can be a stop that defines an upper or lower dead center of the lifting rod. The medium that escapes into the medium-carrying pressure chamber via the at least one relief groove can in particular be the fuel to be injected.
Die mindestens eine Entlastungsnut verläuft bevorzugt radial in Bezug auf eine Längsachse der Zylinderbohrung und/oder der Hubstange. Sofern die mindestens eine Entlastungsnut in der Anschlagfläche des Gehäuseteils ausgebildet ist, verläuft sich vorzugsweise radial in Bezug auf die Längsachse A des Gehäuseteils. Sofern die mindestens eine Entlastungsnut in der Anschlagfläche der Hubstange ausgebildet ist, verläuft sie vorzugsweise radial in Bezug auf die Längsachse Ader Hubstange. Da im Idealfall die Hubstange koaxial zur Zylinderbohrung ausgerichtet ist, fallen die jeweiligen Längsachsen zusammen auf eine gemeinsame Längsachse A. Der radiale Verlauf der mindestens einen Entlastungsnut entspricht der kürzesten Verbindung zwischen der Zylinderbohrung und dem medienführenden Druckraum, so dass zwischen den Anschlagflächen befindliches Medium auf kürzestem Weg in den Druckraum verdrängt wird.The at least one relief groove preferably runs radially in relation to a longitudinal axis of the cylinder bore and/or the lifting rod. If the at least one relief groove is formed in the stop surface of the housing part, it preferably runs radially in relation to the longitudinal axis A of the housing part. If the at least one relief groove is formed in the stop face of the lifting rod, it preferably runs radially in relation to the longitudinal axis A of the lifting rod. Since ideally the lifting rod is aligned coaxially to the cylinder bore, the respective longitudinal axes coincide on a common longitudinal axis A. The radial course of the at least one relief groove corresponds to the shortest connection between the cylinder bore and the medium-carrying pressure chamber, so that medium located between the stop surfaces is displaced into the pressure chamber by the shortest possible route.
Vorteilhafterweise sind mehrere Entlastungsnuten in gleichem Winkelabstand zueinander, beispielsweise kreuz- oder sternförmig, in zumindest einer der beiden Anschlagflächen angeordnet. Die Anordnung im gleichen Winkelabstand zueinander führt zu einer gleichmäßigen Verdrängung des im Anschlagbereich befindlichen Mediums in den medienführenden Druckraum, so dass sich zwischen den Anschlagflächen kein Druckpolster aufbauen kann.Advantageously, a plurality of relief grooves are arranged at the same angular distance from one another, for example in the shape of a cross or star, in at least one of the two stop surfaces. The arrangement at the same angular distance from one another leads to a uniform displacement of the medium located in the stop area into the medium-carrying pressure chamber, so that no pressure cushion can build up between the stop surfaces.
Die mindestens eine Entlastungsnut kann einen eckigen, beispielsweise drei- oder viereckigen, einen trapezförmigen oder runden Querschnitt aufweisen. Die eckige Querschnittsform besitzt den Vorteil, dass sie in einem materialabtragenden Verfahren besonders einfach herzustellen ist und große Strömungsquerschnitte ermöglicht. Die runde Querschnittsform ist vor allem strömungsoptimiert.The at least one relief groove can have an angular, for example triangular or quadrangular, trapezoidal or round cross-section. The angular cross-sectional shape has the advantage that it is particularly easy to produce in a material-removing process and allows large flow cross-sections. The round cross-sectional shape is above all optimized for flow.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anschlagfläche der Hubstange an einem Ringbund der Hubstange ausgebildet, der durch einen Durchmesssersprung der Hubstange oder durch einen auf der Hubstange angeordneten separaten Körper ausgebildet wird. Der Ringbund ist in jedem Fall fest mit der Hubstange verbunden, so dass er anschlagbildend mit der Anschlagfläche des Gehäuseteils zusammenwirken kann. Die gebaute Ausführung besitzt den Vorteil, dass die Herstellung der Hubstange sowie die Montage der Pumpe vereinfacht werden.According to a preferred embodiment of the invention, the stop surface of the lifting rod is formed on an annular collar of the lifting rod, which is formed by a change in diameter of the lifting rod or by a separate body arranged on the lifting rod. In any case, the annular collar is firmly connected to the lifting rod, so that it can interact with the stop face of the housing part to form a stop. The built design has the advantage that the manufacture of the lifting rod and the assembly of the pump are simplified.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anschlagfläche des Gehäuseteils an einem die Zylinderbohrung umgebenden Plateau ausgebildet. Die mindestens eine Entlastungsnut kann dann durch eine entsprechende Freistellung im Plateau geschaffen werden, so dass sie einfach herzustellen ist. Das Plateau weist vorzugsweise eine kreisförmige Grundform auf, die konzentrisch in Bezug auf die Zylinderbohrung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine die Zylinderbohrung umgebende ringförmige Anschlagfläche geschaffen, die umlaufend die gleiche Breite aufweist und nur durch die mindestens eine Entlastungsnut unterbrochen wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the stop face of the housing part is formed on a plateau surrounding the cylinder bore. The at least one relief groove can then be created by a corresponding clearance in the plateau, so that it is easy to produce. The plateau preferably has a circular basic shape that is concentric with respect to the cylinder bore. In this way, an annular stop surface surrounding the cylinder bore is created, which has the same width all the way around and is only interrupted by the at least one relief groove.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der medienführende Druckraum, mit dem die Zylinderbohrung über die mindestens eine Entlastungsnut verbunden ist, im Betrieb der Pumpe mit Kraftstoff als erstem Medium beaufschlagt ist. Der Anschlag ist demnach bevorzugt auf der Kraftstoffseite der Zylinderbohrung angeordnet. Bei dem Kraftstoff kann es sich insbesondere um den einzuspritzenden Kraftstoff handeln. Die in die Zylinderbohrung integrierte Stangendichtung verhindert, dass sich der im Druckraum befindliche Kraftstoff mit einem anderen Medium auf der anderen Seite der Zylinderbohrung, insbesondere mit einem Schmiermedium zur Schmierung eines Triebwerks der Pumpe mischt.Furthermore, it is proposed that the medium-carrying pressure chamber, with which the cylinder bore is connected via the at least one relief groove, is acted upon with fuel as the first medium during operation of the pump. The stop is therefore preferably arranged on the fuel side of the cylinder bore. The fuel can in particular be the fuel to be injected. The rod seal integrated into the cylinder bore prevents the fuel in the pressure chamber from mixing with another medium on the other side of the cylinder bore, in particular with a lubricating medium for lubricating an engine of the pump.
In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Zylinderbohrung an Ihrem der Anschlagfläche abgewandten Ende in einen Druckraum mündet, der im Betrieb der Pumpe mit einem Schmiermedium beaufschlagt ist. Mit Hilfe der in die Zylinderbohrung integrierten Stangedichtung können der Kraftstoff und das Schmiermedium dauerhaft sicher getrennt werden. Denn durch Vorsehen der mindestens einen Entlastungsnut in zumindest einer Anschlagfläche kann ein Fluidstau vor der Stangendichtung und damit eine erhöhte Belastung der Stangendichtung durch Druckspitzen vermieden werden.In a further development of the invention, it is therefore proposed that the end of the cylinder bore facing away from the stop surface opens into a pressure chamber which is acted upon by a lubricating medium during operation of the pump. With the help of the rod seal integrated in the cylinder bore, the fuel and the lubricating medium can be permanently and safely separated. This is because by providing the at least one relief groove in at least one stop surface, a fluid build-up in front of the rod seal and thus an increased load on the rod seal due to pressure peaks can be avoided.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe im Bereich einer in eine Zylinderbohrung integrierten Stangendichtung zur Medientrennung, -
2 eine schematische Draufsicht auf das die Zylinderbohrung aufweisende Gehäuseteil der Pumpe der1 und -
3 a) bisc ) verschiedene Querschnittsformen einer Entlastungsnut für eine erfindungsgemäße Pumpe.
-
1 a schematic longitudinal section through a pump according to the invention in the area of a rod seal integrated into a cylinder bore for media separation, -
2 a schematic plan view of the housing part of the pump having the cylinder bore of FIG1 and -
3 a) untilc ) Different cross-sectional shapes of a relief groove for a pump according to the invention.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Bei der in der
Das Gehäuseteil 2 bildet ein die Zylinderbohrung 3 umgebendes Plateau 11 mit einer Anschlagfläche 6 aus, die mit einer an einem Ringbund 10 der Hubstange 4 ausgebildeten Anschlagfläche 7 anschlagbildend zusammenwirkt. Führt die Hubstange 4 im Betrieb der Pumpe 1 eine Bewegung in Richtung des Anschlags aus, kann es zu einem Fluidstau im Anschlagbereich sowie innerhalb der Zylinderbohrung 3 kommen. Die dabei auftretenden Druckspitzen führen zu einer hohen Belastung der Stangendichtung 5, so dass die Dichtwirkung gefährdet ist. Um dies zu verhindern, weist die Anschlagfläche 6 des Gehäuseteils 2 mehrere Entlastungsnuten 8 auf, die durch Freistellungen im Plateau 11 ausgebildet werden. Gelangt die Hubstange 4 zur Anlage am Anschlag, kann zwischen den Anschlagflächen 6, 7 vorhandenes Medium über die Entlastungsnuten 8 in den Druckraum 9 entweichen.The
Wie beispielhaft in der
Alternativ zu den Darstellungen der
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Patent Citations (1)
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