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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2015 219 537 A1 offenbart ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe. Diese ist ausgebildet als eine Kolbenpumpe mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Einlassventil und einem als Rückschlagventil ausgebildeten Auslassventil. Zum Anschluss mit einer einlassseitigen Kraftstoffversorgung verfügt die Kraftstoffpumpe über einen als Rohrstutzen ausgebildeten Einlassstutzen, und zum Anschluss an einen auslassseitigen Bereich eines Kraftstoffsystems verfügt die Kraftstoffpumpe über einen als Rohrstutzen ausgebildeten Auslassstutzen. Die Rohrstutzen sind an ein Pumpengehäuse der Kraftstoffpumpe angeschweißt.
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Vom Markt her ist es bekannt, den Rohrstutzen in das Pumpengehäuse einzuschrauben. Zur Abdichtung verfügt ein solcher Rohrstutzen über eine Beißkante, die mit einer Gegenfläche des Pumpengehäuses zusammenwirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt.
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Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe verfügt über eine sehr gute Abdichtung zwischen dem Rohrstutzen und dem Pumpengehäuse, und zwar auch bei einem hohen Druck, wie er beispielsweise an einem Auslassstutzen auftreten kann. Ein solcher Druck kann am Auslassstutzen beispielsweise ungefähr 500 bar betragen. Dabei wird die gute und sichere Abdichtung erreicht, ohne dass gegenüber der bisherigen Kraftstoffpumpe Bauraumveränderungen notwendig werden oder beispielsweise die Position von Einlassventil und/oder Auslassventil verändert werden muss. Erreicht wird dies durch ein ungewöhnlich großes Verhältnis von Gewindedurchmesser zur tragender Gewindelänge, wodurch auch die Baulänge des Rohrstutzens gering gehalten werden kann.
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Konkret wird eine Kraftstoffpumpe vorgeschlagen, wie sie beispielsweise in Form einer Kraftstoff-Hochdruck-Kolbenpumpe bei Kraftstoffsystemen von Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz kommt. Eine solche Kraftstoffpumpe kommt sowohl bei Diesel- als auch bei Benzin-Brennkraftmaschinen zum Einsatz. Üblicherweise verdichtet sie den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck, beispielsweise die oben genannten 500 bar, und fördert ihn in eine Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“), von wo aus der Kraftstoff mittels Injektoren direkt in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe umfasst ein Pumpengehäuse und einen zylindrischen Pumpenkolben. Der Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse geführt.
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Zu der Kraftstoffpumpe gehört ein Einlassventil, welches mit einer Kraftstoffleitung und einer elektrischen Vorförderpumpe verbunden sein kann. Das Einlassventil ist typischerweise in der Art eines Rückschlagventils. Typischerweise öffnet das Einlassventil bei einem Saughub der Kraftstoffpumpe und schließt mindestens zeitweise bei einem Förderhub der Kraftstoffpumpe. Eine Beaufschlagungseinrichtung beaufschlagt das Ventilelement in Richtung zum Ventilsitz und drückt das Ventilelement beispielsweise bei geschlossenem Einlassventil auf bzw. gegen den Ventilsitz. Ferner gehört zu der Kraftstoffpumpe ein Auslassventil, welches beispielsweise als einfaches Rückschlagventil mit einem Ventilelement in Form einer Ventilkugel ausgebildet sein kann.
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Das Pumpengehäuse kann insgesamt zylindrische oder mehreckige Form aufweisen. In dem Pumpengehäuse ist mindestens eine Aufnahmeöffnung vorhanden, in deren Innenwand ein Innengewinde ausgebildet ist. Ein Rohrstutzen der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe umfasst einen Abschnitt mit einem zu dem Innengewinde komplementären Außengewinde, welches in das Innengewinde der Aufnahmeöffnung eingeschraubt ist. An seinem dem Pumpengehäuse zugewandten Ende weist der Rohrstutzen eine umlaufende axiale Beißkante auf, die mit einer axialen Gegenfläche am Grund der Aufnahmeöffnung des Pumpengehäuses zusammenwirkt, indem sie sich beim Einschrauben des Rohrstutzens in diese eingräbt. Ein Quotient aus Gewindedurchmesser und tragender Gewindelänge des Außengewindes am Rohrstutzen beträgt mindestens ungefähr 4, oder beträgt mindestens 4. Der Rohrstutzen kann sowohl ein Einlass-Rohrstutzen als auch ein Auslass-Rohrstutzen sein.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Quotient im Bereich von 5,5-7,0 liegt, stärker bevorzugt ungefähr 6,3 beträgt. Mit diesen Werten kann ein besonders hoher Dichtdurchmesser realisiert werden.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Radius im Gewindegrund des Innengewindes in der Aufnahmeöffnung im Bereich von 0,075-0,085 mm liegt, stärker bevorzugt ungefähr 0,08 mm beträgt. Hierdurch wird die Gewindefestigkeit erhöht, wodurch die Beißkante mit noch größerer Kraft gegen die axiale Gegenfläche beaufschlagt werden kann, wodurch die Dichtwirkung nochmals verbessert wird.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Außengewinde und das Innengewinde Feingewinde sind. Auch hierdurch wird die Tragfähigkeit des Gewindes erhöht, wodurch die Beißkante mit noch größerer Kraft gegen die Gegenfläche beaufschlagt und die Dichtwirkung verbessert werden kann.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Rohrstutzen gehärtet ist. Einerseits wird hierdurch ebenfalls die Tragfähigkeit des Gewindes erhöht, und andererseits wird das Risiko reduziert, dass es zu einem „Fressen“ beim Prozess des Einschraubens des Rohrstutzens in die Aufnahmeöffnung kommt. Letztlich gestattet auch dies, die Beißkante mit noch größerer Kraft gegen die Gegenfläche zu beaufschlagen.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde ein Gleitlack vorhanden ist. Auch dies reduziert das Risiko eines Fressens.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Rohrstutzen und das Pumpengehäuse wenigstens im Bereich der Aufnahmeöffnung aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind. Somit haben die beiden miteinander kooperierenden Bauteile den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch verhindert wird, dass es im Betrieb der Kraftstoffpumpe zu Undichtigkeiten und Leckage kommt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kraftstoffpumpe;
- 2 ein Detail der Kraftstoffpumpe von 1; und
- 3 einen vergrößerten Schnitt durch ein Innengewinde in einer Aufnahmeöffnung der Kraftstoffpumpe von 1.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in manchen Figuren nicht alle Bezugszeichen eingezeichnet.
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Eine als Kolbenpumpe ausgebildete Hochdruck-Kraftstoffpumpe trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie gehört zu einem nicht weiter gezeichneten Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine. Sie verdichtet den Kraftstoff im Betrieb typischerweise auf einen Systemdruck von mindestens 500 bar, und sie fördert den Kraftstoff zu einem nicht gezeichneten Kraftstoffrail, an welches mehrere Injektoren angeschlossen sind, die den Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
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Die Kraftstoffpumpe 10 umfasst ein Pumpengehäuse 12, welches beispielsweise als zylindrischer oder mehreckiger Block ausgebildet sein kann. In dem Pumpengehäuse 12 ist eine sacklochartige und in einer Längsrichtung 13 des Pumpengehäuses 12 verlaufende Aufnahmeöffnung 14 vorhanden, in der ein gestufter Pumpenkolben 16 aufgenommen ist. Dieser wird im Betrieb beispielsweise von einer Exzenterwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine in eine Hin- und Herbewegung versetzt.
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Unter anderem das Pumpengehäuse 12 und der Pumpenkolben 16 begrenzen einen Förderraum 18. Dieser ist fluidisch mit einem Einlassventil 20 verbunden. Das Einlassventil 20 kann durch eine Betätigungseinrichtung 22 in gesteuerter Weise zeitweise zwangsweise in eine geöffnete Stellung gezwungen werden, wodurch die von der Kraftstoffpumpe 10 geförderte Kraftstoffmenge gesteuert werden kann. Der Förderraum 18 ist fluidisch ferner mit einem Druckbegrenzungsventil 24 und einem Auslassventil 26 verbunden. Das Auslassventil 26 ist als Rückschlagventil ausgebildet mit einem kugelförmigen Ventilelement. Die Längsachse von Druckbegrenzungsventil 24 und Auslassventil 26 sind orthogonal zur Längsachse 13.
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Ebenfalls orthogonal zur Längsachse 13 ist in dem Pumpengehäuse 12 eine Aufnahmeöffnung 28 vorhanden. Diese endet zum Förderraum 18 hin an einem umlaufenden und nach radial einwärts verlaufenden Absatz, der insoweit, wie weiter unten noch dargelegt werden wird, eine zu einer Längsachse (nicht dargestellt) der Aufnahmeöffnung 28 orthogonale Gegenfläche 30 bildet. In die Mantelfläche der Aufnahmeöffnung 28 ist ein Innengewinde 32 eingebracht. Die auslassseitigen Bereiche von Druckbegrenzungsventil 24 und Auslassventil 26 münden in die Aufnahmeöffnung 28.
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Zu der Kraftstoffpumpe 10 gehört ferner ein Auslass-Rohrstutzen 34. Dieser kann auslassseitig beispielsweise mit dem Kraftstoffrail verbunden sein. Ein dem Pumpengehäuse 12 zugewandter Abschnitt 36 des Rohrstutzens 34 trägt auf seiner äußeren Mantelfläche ein Außengewinde 38. Dieses ist in das Innengewinde 32 der Aufnahmeöffnung 28 eingeschraubt. An seinem dem Pumpengehäuse 12 zugewandten Ende weist der Rohrstutzen 34 ferner eine umlaufende und sich in axialer Richtung zu der Gegenfläche 30 hin erstreckende Beißkante 40 auf, die mit der axialen Gegenfläche 30 zusammenwirkt, indem sie sich in diese beim Einschrauben des Rohrstutzens 34 in die Aufnahmeöffnung 28 eingräbt. Man erkennt, dass sich sowohl das Druckbegrenzungsventil 24 als auch das Auslassventil 26 innerhalb eines durch die Beißkante 40 definierten Dichtdurchmessers 41 befinden, und dass die (nicht gezeichneten) Längsachsen des Rohrstutzens 34, des Druckbegrenzungsventils 24 und des Auslassventil 26 zueinander parallel sind.
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Zwischen dem Innengewinde 32 und dem Außengewinde 38 ist ein Gleitlack 42 vorhanden. Dieser kann vor dem Einschrauben des Rohrstutzens 34 in die Aufnahmeöffnung 28 auf das Innengewinde 32 und/oder das Außengewinde 38 aufgetragen worden sein.
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In 2 ist ein Gewindedurchmesser mit 44 bezeichnet, und eine tragende Gewindelänge mit dem Bezugszeichen 46. Ein Quotient aus Gewindedurchmesser 44 / tragende Gewindelänge 46 beträgt mindestens ungefähr 4, und stärker bevorzugt liegt er im Bereich von 5,5-7,0. Bei der konkret gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt er ungefähr 6,3. Beim Innengewinde 32 und dem Außengewinde 38 handelt es sich um Feingewinde. Bei der vorliegend beispielhaft gezeigten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich somit um ein Feingewinde vom Typ M21 x 0,75 - 4g.
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Wie aus 3 hervorgeht, beträgt ein Radius 48 im Gewindegrund des Innengewindes 32 in der Aufnahmeöffnung 28 bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ungefähr 0,08 mm. Grundsätzlich kann er im Bereich von 0,075-0,085 mm liegen. Der Rohrstutzen 34 und der Bereich des Pumpengehäuses 12, in dem das Innengewinde 32 vorhanden ist, sind aus dem gleichen Werkstoff hergestellt, vorliegend beispielhaft einem Stahlwerkstoff vom Typ 1.4057.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015219537 A1 [0002]
