DE102021214498A1

DE102021214498A1 - Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021214498A1
Application number: DE102021214498.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wehr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe.Es ist vorgesehen, dass diese ein Pumpengehäuse (12) aufweist und einen in dem Pumpengehäuse (12) angeordneten Förderraum (16) aufweist, der von einem in einer Längsrichtung (28) verschiebbaren Kolben (18) der Hochdruckpumpe (10) begrenzt wird, wobei die Hochdruckpumpe (10) ein Einlassventil (14) aufweist, das von einem Niederdruckbereich (71) der Hochdruckpumpe (10) zum Förderraum (16) hin öffnet, und ein Auslassventil (20) aufweist, das vom Förderraum (16) weg in Richtung zu einem Hochdruckbereich (32) der Hochdruckpumpe (10) hin öffnet, wobei der Kolben (18) als Stufenkolben ausgebildet ist, mit einem dem Förderraum (16) zugewandten Bereich (18a) mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum (16) abgewandten Bereich (18c) mit kleinerem Durchmesser, wobei zwischen dem dem Förderraum (16) zugewandten Bereich (18a) und dem vom Förderraum (16) abgewandten Bereich (18c) eine Ringschulter (18b) ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum (16) abgewandte Bereich (18c) zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse (12) heraus in einen zum Niederdruckbereich gehörigen Stufenraum () hinein ragt, wobei an dem Pumpengehäuse (12) ein hülsenförmiger Dichtungsträger (64) montiert ist, der eine umlaufende Nut aufweist, in der eine Feder abgestützt ist, die den Kolben (18) in die von dem Förderraum (16) weg weisende Richtung (18b) beaufschlagt, und der den Stufenraum (79) begrenzt.Dabei ist ferner vorgesehen, dass der Stufenraum (79) durch einen zum Kolben (18) koaxial angeordneten Faltenbalg (52) abgedichtet wird, der an seiner ersten Stirnseite (81) an dem Dichtungsträger (64) und an seiner zweiten Stirnseite (82) an dem Kolben (18) fixiert ist.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 10 2004 063 075 A1 der Anmelderin ist bereits eine Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung realisiert eine verbesserte Dichtung zwischen dem Kolben und dem Dichtungsträger, indem vorgesehen ist, dass der Stufenraum durch einen zum Kolben koaxial angeordneten Faltenbalg abgedichtet wird, der an seiner ersten Stirnseite an dem Dichtungsträger und an seiner zweiten Stirnseite an dem Kolben fixiert ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Stirnseite des Faltenbalges an dem dem Förderraum zugewandten Ende des Faltenbalges angeordnet ist. In diesem Fall gehört das Innere des Faltenbalgs zum Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe. Durch die entsprechende Vergrößerung des Niederdruckbereichs ist dieser verbessert in der Lage, Druckpulsationen zu dämpfen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die zweite Stirnseite des Faltenbalges an dem dem Förderraum zugewandten Ende des Faltenbalges angeordnet ist. In diesem Fall ist der Faltenbalg von außen mit dem zu fördernden Medium beaufschlagt. Auch bei erhöhtem Druck bzw. bei Druckpulsationen in diesem Medium ist es in dieser Konfiguration ausgeschlossen, dass sich der Faltenbalg übermäßig nach außen vorwölbt, selbst wenn die mechanische Stabilität des Faltenbalgs nur mäßig ist.
Es kann sich beispielsweise um einen metallischen Faltenbalg handeln.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe;
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe;
3 einen beispielhaften Faltenbalg in einer perspektivischen Ansicht.

In 1 trägt eine Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es handelt sich beispielsweise um eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, beispielsweise für einen Kraftstoff wie Benzin, wenngleich die Pumpe grundsätzlich auch andere Fluide zu fördern vermag, zum Beispiel Wasser. Die Hochdruckpumpe 10 weist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse 12 auf, in oder an dem die wesentlichen Komponenten der Hochdruckpumpe 10 angeordnet sind. So weist die Hochdruckpumpe 10 ein Einlass-/Mengensteuerventil 14, einen den Förderraum 16 begrenzenden, durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung versetzbaren Kolben 18, ein Auslassventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 22 auf.
In dem Gehäuse 12 ist ein erster Kanal 24 vorhanden, der sich koaxial zum Förderraum 16 und zum Kolben 18 erstreckt und der vom Förderraum 16 zu einem zweiten und durch eine Ausnehmung gebildeten Kanal 26 führt, der in einem Winkel von 90° zum ersten Kanal 24 angeordnet ist und in dem das Druckbegrenzungsventil 22 aufgenommen ist. Das Pumpengehäuses 12 weist eine Längsachse 28 auf, entlang der der Kolben 18 verschiebbar ist. In 1 oben ist in dem Pumpengehäuse 12 zwischen dem Pumpendeckel 12b einerseits und dem Pumpenkörper 12a andererseits ein Druckdämpfer 30 in einem zum Niederdruckbereich gehörenden Dämpferraum angeordnet.
Im Betrieb wird vom Kolben 18 bei einem Saughub Kraftstoff über das Einlass- und Mengensteuerventil 14 aus einem Niederdruckbereich der Hochdruckpumpe 10 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff verdichtet und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 32, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Der Hochdruckbereich 32 umfasst einen Auslassstutzen 34 der Hochdruckpumpe 10. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass- und Mengensteuerventil 14 eingestellt. Bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich 32 öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 32 in den Förderraum 16 strömen kann.
Es ist bei der Hochdruckpumpe 10 ferner vorgesehen, dass der Kolben 18 als Stufenkolben ausgebildet ist mit einem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich mit kleinerem Durchmesser 18c, wobei zwischen dem dem Förderraum 16 zugewandten Bereich 18a und dem vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c eine Ringschulter 18b ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum abgewandte Bereich 18c zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse 12 herausragt, wobei an dem Pumpengehäuse 12 ein hülsenförmiger Dichtungsträger 64 montiert ist, der eine hülsenförmige Dichtung fixiert, in der der vom Förderraum 16 abgewandten Bereich 18c dichtend verschiebbar ist, wobei an dem hülsenförmigen Dichtungsträger 64 ein Anschlagteil 66 einstückig angeformt ist, an dem die Ringschulter 18b des Kolbens 18 zur Anlage kommt, wenn letzterer maximal aus dem Förderraum 16 heraus verschoben ist.
In einer umlaufenden Nut 64a des Dichtungsträgers 64 ist ferner die Kolbenfeder 75 abgestützt. Die Kolbenfeder 75 beaufschlagt ferner den Kolben 18 über einen am Kolben 18 fixierten Federteller 77 in die vom Förderraum 16 weg gerichtete Richtung (in der 1 nach unten).
Zwischen dem Dichtungsträger 64 und dem Pumpenkörper 12a ist ein auch als Stufenraum 79 bezeichneter Fluidraum ausgebildet, der über eine in den Figuren nicht gezeichnete Längsbohrung im Pumpenkörper 12a mit dem Dämpferraum verbunden ist, der zwischen dem Pumpendeckel 12b und dem Pumpenkörper 12a angeordnet ist und in dem der Druckdämpfer 30 angeordnet ist. Der Stufenraum 79 gehört daher zum Niederdruckbereich 31 der Hochdruckpumpe 10.
Der Stufenraum 79 wird durch den Pumpenkörper 12a, den Kolben 18 und den Dichtungsträger 64 räumlich begrenzt. Es ist vorgesehen, dass der Stufenraum 79 durch einen zum Kolben 18 koaxial angeordneten metallischen Faltenbalg 52 abgedichtet wird, der an seiner zum Förderraum 16 hin weisenden Stirnseite 83 an dem Dichtungsträger 64 und an seiner vom Förderraum 16 weg weisenden Stirnseite 84 an dem Kolben 18 fixiert ist, jeweils beispielsweise verpresst und/oder verschweißt ist.
Das Innere des Faltenbalges 55 ist in diesem Beispiel also dem Niederdruckbereich 31 der Hochdruckpumpe 10 zugehörig, während die Außenseite des Faltenbalgs 55 - im Bilde einer an einer Brennkraftmaschine montierten Kraftstoff-Hochdruckpumpe ausgedrückt - zum Ölraum der Brennkraftmaschine weist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe 10. Sie unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform genau dadurch, dass der Faltenbalg 52 an seiner zum Förderraum 16 hin weisenden Stirnseite 83 nicht an dem Dichtungsträger 64 sondern an dem Kolben 18 fixiert ist, beispielsweise verpresst und/oder verschweißt ist; und dass der Faltenbalg 52 an seiner vom Förderraum 16 weg weisenden Stirnseite 84 nicht an dem Kolben 18 fixiert ist, sondern an dem Dichtungsträger 64 fixiert ist, beispielsweise verpresst und/oder verschweißt ist.
Das der Raum zwischen Faltenbalg 52 und Dichtungsträger 64 ist in diesem Beispiel also dem Niederdruckbereich 31 der Hochdruckpumpe 10 zugehörig, während das Innere des Faltenbalgs 52 - im Bilde einer an einer Brennkraftmaschine montierten Kraftstoff-Hochdruckpumpe ausgedrückt - mit dem Ölraum der Brennkraftmaschine frei kommuniziert.
3 zeigt beispielhaft einen metallischen Faltenbalg 52 in einer perspektivischen Ansicht, der in den beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004063075 A1 [0001]

Claims

Hochdruckpumpe (10), beispielsweise für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine oder zum Erzeugen eines Volumenstroms eines anderen Fluides, insbesondere von Wasser, die ein Pumpengehäuse (12) aufweist und einen in dem Pumpengehäuse (12) angeordneten Förderraum (16) aufweist, der von einem in einer Längsrichtung (28) verschiebbaren Kolben (18) der Hochdruckpumpe (10) begrenzt wird, wobei die Hochdruckpumpe (10) ein Einlassventil (14) aufweist, das von einem Niederdruckbereich (31) der Hochdruckpumpe (10) zum Förderraum (16) hin öffnet, und ein Auslassventil (20) aufweist, das vom Förderraum (16) weg in Richtung zu einem Hochdruckbereich (32) der Hochdruckpumpe (10) hin öffnet, wobei der Kolben (18) als Stufenkolben ausgebildet ist, mit einem dem Förderraum (16) zugewandten Bereich (18a) mit größerem Durchmesser und einem vom Förderraum (16) abgewandten Bereich (18c) mit kleinerem Durchmesser, wobei zwischen dem dem Förderraum (16) zugewandten Bereich (18a) und dem vom Förderraum (16) abgewandten Bereich (18c) eine Ringschulter (18b) ausgebildet ist, wobei der vom Förderraum (16) abgewandte Bereich (18c) zumindest teilweise aus dem Pumpengehäuse (12) heraus und in einen zum Niederdruckbereich (31) gehörigen Stufenraum (79) hinein ragt, wobei an dem Pumpengehäuse (12) ein hülsenförmiger Dichtungsträger (64) montiert ist, der eine umlaufende Nut (90) aufweist, in der eine Feder (92) abgestützt ist, die den Kolben (18) in die von dem Förderraum (16) weg weisende Richtung beaufschlagt, und der den Stufenraum (79) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenraum (79) durch einen zum Kolben (18) koaxial angeordneten Faltenbalg (52) abgedichtet wird, der an seiner ersten Stirnseite (81) an dem Dichtungsträger (64) und an seiner zweiten Stirnseite (82) an dem Kolben (18) fixiert ist.
Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnseite (81) des Faltenbalges (52) an dem dem Förderraum (16) zugewandten Ende (83) des Faltenbalges (52) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnseite (81) des Faltenbalges (52) an dem dem Förderraum (16) abgewandten Ende (84) des Faltenbalges (52) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dichtungsträger (64) ein Anschlag für die Ringschulter (18b) des Kolbens (18) ausgebildet ist, insbesondere einstückig angeformt ist.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (52) aus einem metallischen Material besteht.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (52) durch eine Schweißverbindung oder durch eine Pressverbindung an dem Kolben (18) fixiert ist.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (52) durch eine Schweißverbindung oder durch eine Pressverbindung an dem Dichtungsträger (64) fixiert ist.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (10) ein Druckbegrenzungsventil (22) aufweist, durch das bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich (32) das geförderte Fluid aus dem Hochdruckbereich (32) in den Förderraum (16) oder in den Niederdruckbereich (31) überströmen kann.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (12) einen Pumpenkörper (12a) und einem darauf fixierten Pumpendeckel (12b) aufweist, wobei zwischen dem Pumpenkörper (12a) und dem Pumpendeckel (12b) ein zum Niederdruckbereich (31) gehöriger Dämpferraum ausgebildet ist, in dem ein Druckdämpfer (30) angeordnet ist, und dass der Dämpferraum mit dem Stufenraum (79) über eine Längsbohrung im Pumpenkörper (12a) kommuniziert.
Hochdruckpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (64) als Tiefziehteil, Biegeteil und/oder Stanzbiegeteil ausgebildet ist.