DE10228551A1 - Radial piston pump - Google Patents

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Abstract

Radialkolbenpumpeneinheit für ein Hochdruckeinspritzsystem mit einem Pumpengehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) mit einem Exzenterabschnitt (3) gelagert ist, auf dem ein Hubring (4) sitzt, der mindestens einen in radialer Richtung zur Antriebsachse (2) bewegbaren, federbelasteten Kolben (5) bewegt und die einen Kraftstoffhochdruckspeicher (41) aufweist, der im Pumpengehäuse (1) integriert ist.Radial piston pump unit for a high-pressure injection system with a pump housing (1), in which a drive shaft (2) with an eccentric section (3) is mounted, on which a cam ring (4) is seated, which has at least one spring-loaded, movable in the radial direction to the drive axis (2) Piston (5) moves and which has a high-pressure fuel reservoir (41) which is integrated in the pump housing (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpeneinheit zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common Rail Einspritzsystem.The invention relates to a radial piston pump unit for generating high-pressure fuel in fuel injection systems of internal combustion engines, especially in a common rail injection system.

DE 198 48 035 A1 ist eine Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen insbesondere bei einem Common Rail Einspritzsystem bereits bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem eine Antriebswelle geführt ist. Die Antriebswelle besitzt einen Exzenterabschnitt, auf dem ein Hubring geführt ist. An dem Hubring stützen sich vorzugsweise mehrere, bezüglich der Antriebwelle radial im Pumpengehäuse längs bewegbar geführten Pumpenkolben ab. Jedem Pumpenkolben ist ein Saugventil sowie ein Druckventil zugeordnet. Über das Saugventil wird dem Pumpenkolben Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich zugeführt. Nach dem Druckaufbau wird der komprimierte Kraftstoff über das Druckventil abgeleitet und dem gemeinsamen Hochdruckspeicher (Common-Rail) zugeführt. DE 198 48 035 A1 A radial piston pump for high-pressure fuel generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, is already known. The radial piston pump has a housing in which a drive shaft is guided. The drive shaft has an eccentric section on which a cam ring is guided. A plurality of pump pistons are preferably supported on the cam ring and are radially longitudinally movable in the pump housing with respect to the drive shaft. A suction valve and a pressure valve are assigned to each pump piston. Fuel from the low pressure range is fed to the pump piston via the suction valve. After the pressure builds up, the compressed fuel is discharged via the pressure valve and fed to the common high-pressure accumulator (common rail).

Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse im Motorraum ist es notwendig, die Kraftstoffhochdruckpumpe möglichst kompakt zu gestalten und die Kraftstoffhochdruckpumpe räumlich möglichst nah am Hochdruckspeicher anzuordnen.Due to the limited space in the Engine compartment, it is necessary to use the high pressure fuel pump as possible compact design and the high-pressure fuel pump spatially as possible to be placed close to the high pressure accumulator.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpeneinheit für Hochdruckeinspritzsysteme bereit zu stellen, die eine sehr kompakte Bauweise aufweist und eine enge räumliche Anordnung des Hochdruckspeicher am Pumpengehäuse ermöglicht.The object of the invention is a radial piston pump unit for To provide high pressure injection systems that are very compact Has construction and a close spatial arrangement of the high pressure accumulator on the pump housing allows.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The task is solved by the characteristics of the independent Claim. Advantageous embodiments of the invention are shown in the subclaims characterized.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Hochdruckspeichervolumen im Pumpengehäuse integriert ist. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte Anordnung der Bauteile. Darüber hinaus hat die enge räumliche Anordnung von Radialkolbenpumpeneinheit und Hochdruckspeicher den Vorteil, das die Länge der Hochdruckleitungen reduziert werden kann.The invention is characterized by this that the high-pressure storage volume is integrated in the pump housing is. This results in a very compact arrangement of the components. About that also has the narrow spatial Arrangement of the radial piston pump unit and the high pressure accumulator Advantage that the length the high pressure lines can be reduced.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, in den Hochdruckspeicher ein Druckregelventil zu integrieren wodurch sich eine noch kompaktere Ausgestaltung ergibt. Zudem kann die Hochdruckleitung vom Druckregelventil zum Hochdruckspeicher entfallen.A preferred embodiment of the The invention provides for a pressure control valve in the high-pressure accumulator to integrate, resulting in an even more compact design. In addition, the high pressure line from the pressure control valve to the high pressure accumulator omitted.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor den Hochdruckspeicher an seinem äußeren Bereich mit ebenen Flächen zu versehen. Die ebenen Flächen können besonders Vorteilhaft zur Aufnahme der dienen.Another preferred embodiment The invention provides for the high-pressure accumulator on its outer area with flat surfaces to provide. The flat surfaces can particularly advantageous for receiving the serve.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings. It shows:

1 einen Längsschnitt durch die Radialkolbenpumpeneinheit, 1 a longitudinal section through the radial piston pump unit,

2 einen weiteren Längschnitt durch die Radialkolbenpumpeneinheit 2 another longitudinal section through the radial piston pump unit

3 einen Schnitt durch eine Steuerscheibe längs der Schnittlinie E-E' und 3 a section through a control disc along the section line EE 'and

4 eine weitere Darstellung der Radialkolbenpumpeneinheit Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 4 a further representation of the radial piston pump unit elements of the same construction and function are provided with the same reference symbols in all figures.

Die beiden Schnitte liegen jeweils senkrecht zur Wellenachse, sind jedoch in einem bestimmten Winkel zueinander verschoben. Dies ist notwendig, da die einzelnen Bauteile der Radialkolbenpumpeneinheit auf dem Umfang verteilt sind und nur so alle Bauteile dargestellt werden können.The two cuts are each perpendicular to the shaft axis, but are at a certain angle shifted to each other. This is necessary because the individual components the radial piston pump unit are distributed on the circumference and only so all components can be displayed.

Eine Antriebswelle 2 (1) ist über ein erstes Wellenlager 9a und ein zweites Wellenlager 9b im Pumpengehäuse 1 gelagert. Die Antriebswelle 2 weist ein Exzenterabschnitt 3 auf. Auf dem Exzenterabschnitt 3 ist ein Hubring 4 angeordnet. Auf dem Hubring 4 stützen sich vorzugsweise drei in radialer Richtung zur Antriebsachse bewegbare, federbelastete Pumpenkolben 5 (2) ab. Die Pumpenkolben 5 sind dabei vorzugsweise 120° gegeneinander versetzt, in einer Radialebene zur Achse der Antriebswelle 2, im Pumpengehäuse 1 angeordnet. Die Antriebswelle 2 weist einen fliegend gelagerten Endbereich 6 auf, der gleichzeitig der Antrieb einer Kraftstoff-Vorförderpumpe 8 ist. Zur Aufnahme der Kraftstoff-Vorförderpumpe 8 weist der fliegend gelagerte Endbereich 6 ein Verzahnungsprofil 7 auf.A drive shaft 2 ( 1 ) is over a first shaft bearing 9a and a second shaft bearing 9b in the pump housing 1 stored. The drive shaft 2 has an eccentric section 3 on. On the eccentric section 3 is a cam ring 4 arranged. On the cam ring 4 preferably support three spring-loaded pump pistons which are movable in the radial direction to the drive axis 5 ( 2 ). The pump pistons 5 are preferably offset 120 ° from each other, in a radial plane to the axis of the drive shaft 2 , in the pump housing 1 arranged. The drive shaft 2 has a floating end area 6 on, which at the same time drives a fuel feed pump 8th is. To accommodate the fuel feed pump 8th shows the overhung end area 6 a gear profile 7 on.

Das Pumpengehäuse 1 ist als Topfgehäuse ausgebildet. Das fliegend gelagerte Ende der Antriebswelle 2 sitzt auf der zum Pumpengehäuse 1 offenen Topfseite. Die offene Topfseite des Pumpengehäuses 1 wird durch einen angeflanschten Topfdeckel 31 verschlossen. Der Topfdeckel 31 ist derart gestaltet, dass er gleichzeitig eine Pumpenkammer 32 der Kraftstoff-Vorförderpumpe 8 ausbildet. Im Topfdeckel 31 ist zusätzlich der Kraftstoffzulaufanschluss 10, ein Strömungskanal 12, eine Schmierungsbohrung 14 sowie ein Volumenstromregelventil 16 untergebracht. Hierdurch ist eine sehr kompakte Bauweise der Radialkolbenpumpeneinheit möglich.The pump housing 1 is designed as a pot housing. The floating end of the drive shaft 2 sits on the to the pump housing 1 open pot side. The open pot side of the pump housing 1 is by a flanged pot lid 31 locked. The pot lid 31 is designed in such a way that it is also a pump chamber 32 the fuel feed pump 8th formed. In the pot lid 31 is also the fuel supply connection 10 , a flow channel 12 , a lubrication hole 14 and a volume flow control valve 16 accommodated. This enables a very compact design of the radial piston pump unit.

Der Kraftstoff tritt dabei durch den Kraftstoff-Zulaufanschluss 10 im Topfdeckel 31 in die Radialkolbenpumpeneinheit ein. Über den Strömungskanal 12 gelangt der Kraftstoff zur Kraftstoff-Vorförderpumpe 8. Der Strömungskanal ist derart gestaltet, dass eine beidseitige Befüllung der Pumpenkammer 32 möglich ist. Die Schmierbohrung 14 dient zur Schmierung der Kraftstoff-Vorförderpumpe 8. Der Kraftstoff tritt mit einem Vordruck von ca. 5–10 bar aus der Kraftstoff-Vorförderpumpe 8 aus und gelangt von dort aus in das Volumenstrom-Regelventil 16, welches platzsparend in den Topdeckel 31 integriert ist. Vom Volumenstrom-Regelventil 16 gelangt der Kraftstoff dann zu einer Steuerscheibe 18. Die Steuerscheibe 18 dient dabei dazu, den Kraftstoff gleichmäßig auf die am Umfang verteilten Saugventile zu verteilen. Hierzu ist an der Steuerscheibe 16 eine umlaufende Ringnut 19 vorgesehen.The fuel passes through the fuel inlet connection 10 in the pot lid 31 into the radial piston pump unit. Via the flow channel 12 the fuel reaches the fuel feed pump 8th , The flow channel is designed such that the pump chamber is filled on both sides 32 is possible. The lubrication hole 14 is used to lubricate the fuel feed pump 8th , The fuel emerges from the fuel feed pump at a pre-pressure of approx. 5–10 bar 8th out and arrives from there into the volume flow control valve 16 , which saves space in the top lid 31 is integrated. From the volume flow control valve 16 the fuel then reaches a control disc 18 , The control disc 18 serves to distribute the fuel evenly over the suction valves distributed around the circumference. For this is on the control disc 16 a circumferential ring groove 19 intended.

Jedem Pumpenkolben 5 ist jeweils ein Saugventil 24 und ein Druckventil 28 zugeordnet. Während des Saughubs der Pumpenkolben 5 öffnet das Saugventil 24 und Kraftstoff kann in den Zylinderraum 26 einströmen. Während des Kompressionshubs des Pumpenkolbens 5 wird der Kraftstoff im Zylinderraum 26 komprimiert. Hierbei sind sowohl das Saugventil 24 als auch das Druckventil 28 geschlossen. Am Ende des Kompressionshubes des Pumpenkolbens 5 öffnet das Druckventil 28 und der Kraftstoff kann in die Hochdruckleitung strömen.Every pump piston 5 is a suction valve 24 and a pressure valve 28 assigned. During the suction stroke of the pump pistons 5 opens the suction valve 24 and fuel can enter the cylinder chamber 26 flow. During the compression stroke of the pump piston 5 becomes the fuel in the cylinder compartment 26 compressed. Here are both the suction valve 24 as well as the pressure valve 28 closed. At the end of the compression stroke of the pump piston 5 opens the pressure valve 28 and the fuel can flow into the high pressure line.

3 zeigt einen Schnitt durch die Steuerscheibe 18. Die Schnittachse ist in 2 durch die Achse E-E' gekennzeichnet. Die Steuerscheibe 16 ist fest mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden. Die Steuerscheibe 18 weist Verformungstaschen 33 auf, die eine elastische Verformung der Steuerscheibe 18 insbesondere beim Anlauf der Antriebswelle 2 erlauben. Die Steuerscheibe 18 weist ein Druckbegrenzungsventils 30 für die Kraftstoff-Vorförderpumpe 8 auf. Als Vorförderpumpe eignet sich besondere eine Flügelzellenpumpe bzw. eine Sperrflügelpumpe. 3 shows a section through the control disc 18 , The cutting axis is in 2 characterized by the axis EE '. The control disc 16 is fixed to the pump housing 1 connected. The control disc 18 has deformation pockets 33 on that an elastic deformation of the control disc 18 especially when the drive shaft starts up 2 allow. The control disc 18 has a pressure relief valve 30 for the fuel feed pump 8th on. A vane pump or a blocking vane pump is particularly suitable as a feed pump.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine Radialkolbenpumpeneinheit. Am äußeren Umfang des Pumpengehäuses 1 sind eine ebene Flächen 36 und eine ebene Fläche 37 angeordnet, welche zur Aufnahme der Pumpenanschlüsse 39 und 40 dienen. Unterhalb der Anschlüsse 39 und 40 befindet sich der in das Pumpengehäuse integrierte Hochdruckspeicher 41, der durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Hochdruckspeicher 41 kann vorteilhaft in das Pumpengehäuse 1 integriert werden, da durch die Auslegung des Pumpengehäuses 1 als hochdruckfestes Bauteil an bestimmten Stellen des Pumpengehäuses 1 genügend Materialreserven vorhanden sind um den Hochdruckspeicher 41 zu integrieren. Insbesondere bietet sich die Integration des Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse an, wenn gleichzeitig ein Druckregelventil 42 in den Hochdruckspeicher integriert wird. Der Hochdruckspeicher 41 ist, auf der in der Zeichnung rechten Seite, mit dem Druckregelventil 42 verbunden. Auf der in der Zeichnung linken Seite befindet sich eine Leitung zum Anschluss 40 Das Pumpengehäuse 1 lässt sich kostengünstig aus Kugelgraphitguss fertigen. Sollen mit der Radialkolbenpumpeneinheit sehr hohe Drücke realisiert werden, ist das Pumpengehäuse 1 vorzugsweise aus Kugelgraphitguss mit bainitischen Gefüge oder als Stahlschmiedeteil auszuführen. 4 shows a schematic representation of a radial piston pump unit. On the outer circumference of the pump housing 1 are flat surfaces 36 and a flat surface 37 arranged which for receiving the pump connections 39 and 40 serve. Below the connections 39 and 40 is the high-pressure accumulator integrated in the pump housing 41 , which is represented by the dashed lines. The high pressure accumulator 41 can be beneficial in the pump housing 1 be integrated because of the design of the pump housing 1 as a high-pressure-resistant component at certain points on the pump housing 1 there are enough material reserves around the high-pressure accumulator 41 to integrate. In particular, the integration of the high-pressure accumulator in the pump housing is advisable if at the same time a pressure control valve 42 is integrated into the high pressure accumulator. The high pressure accumulator 41 is on the right side in the drawing with the pressure control valve 42 connected. On the left side of the drawing there is a cable for connection 40 The pump housing 1 can be manufactured inexpensively from spheroidal graphite cast iron. If very high pressures are to be achieved with the radial piston pump unit, the pump housing is 1 preferably made of spheroidal graphite cast iron with a bainitic structure or as a steel forged part.

Der Topfdeckel 31 kann vorzugsweise aus Aluminiumdruckguss oder Kunststoff gefertigt werden.The pot lid 31 can preferably be made of die-cast aluminum or plastic.

Die Steuerscheibe 16 kann vorzugsweise aus Stahl, Kunststoff oder Aluguss gefertigt werden. An das Pumpengehäuse 1 kann vorzugsweise eine Anflanschung zur unmittelbaren Befestigung der Radialkolbenpumpeneinheit am Motor vorgesehen werden.The control disc 16 can preferably be made of steel, plastic or cast aluminum. To the pump housing 1 can preferably be provided with a flange for direct attachment of the radial piston pump unit to the motor.

Claims (4)

Radialkolbenpumpeneinheit für Common-Rail-Einspritzsysteme mit – einem hochdruckfesten Pumpengehäuse (1), in dem – eine Antriebswelle (2) mit einem Exenterabschnitt (3) gelagert ist, auf dem – ein Hubring (4) sitzt, der mindestens einen in radialer Richtung zur Antriebsache bewegbaren, federbelasteten – Pumpenkolben (5) bewegt dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (41) im Pumpengehäuses (1) integriert ist.Radial piston pump unit for common rail injection systems with - a high pressure-resistant pump housing ( 1 ), in which - a drive shaft ( 2 ) with an eccentric section ( 3 ) is mounted on which - a cam ring ( 4 ) is seated, which has at least one spring-loaded pump piston movable in the radial direction to the drive axis ( 5 ) characterized in that the high-pressure fuel accumulator ( 41 ) in the pump housing ( 1 ) is integrated. Radialkolbenpumpeneinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftstoffhochdruckspeicher (41) ein Druckregelventil (42) integriert ist.Radial piston pump unit according to claim 1, characterized in that in the high-pressure fuel accumulator ( 41 ) a pressure control valve ( 42 ) is integrated. Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher (41) sich im Bereich des Umfang des Pumpengehäuses (1) befindet und ebene Flächen (36), (37) zur Aufnahme der Pumpenanschlüsse (39), (40) vorsieht.Radial piston pump unit according to one of the preceding characterized in that the high-pressure fuel reservoir ( 41 ) in the area of the circumference of the pump housing ( 1 ) and flat surfaces ( 36 ), ( 37 ) to accommodate the pump connections ( 39 ), ( 40 ) provides. Radialkolbenpumpeneinheit nach einem der vorherigen dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanschlüsse (10), (39), (40), innerhalb eines engen Winkelbereichs zueinander angeordnet sind.Radial piston pump unit according to one of the preceding characterized in that the pump connections ( 10 ), ( 39 ), ( 40 ) are arranged within a narrow angular range.
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