DE10254840A1

DE10254840A1 - Pumpenanordnung mit einer Hochdruckpumpe und einer dieser vorgeschalteten Niederdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10254840A1
Application number: DE10254840A
Authority: DE
Inventors: Josef Guentert; Michael Pawella
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-03
Also published as: WO2004048768A1

Abstract

Die Pumpenanordnung weist ein Pumpengehäuse (14) der Hochdruckpumpe (10) auf, in dem in einem Innenraum wenigstens ein Pumpenelement (18) und eine dieses antreibende Antriebswelle (16) angeordnet sind. Die Niederdruckpumpe (12) weist ein Pumpengehäuse (15, 40, 42) auf, in dem in einer Pumpenkammer (44) wenigstens ein zumindest mittelbar durch die Antriebswelle (16) der Hochdruckpumpe (10) rotierend angetriebenes Förderelement (46, 48) angeordnet ist. Das Niederdruckpumpengehäuse (15, 40) ist zumindest teilweise einstückig am Hochdruckpumpengehäuse (14) ausgebildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Pumpenanordnung.mit einer Hochdruckpumpe und einer dieser vorgeschalteten Niederdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Pumpenanordnung ist durch die DE 197 36 160 A1 bekannt. Bei dieser Pumpenanordnung weist die Hochdruckpumpe ein Gehäuse auf, in dem in dessen Innenraum wenigstens ein Pumpenelement und eine dieses antreibende Antriebswelle angeordnet sind. Die Niederdruckpumpe weist ein eigenes Pumpengehäuse auf, in dem in einer Pumpenkammer wenigstens ein rotierendes Förderelement in Form eines Zahnrads angeordnet ist. Die Niederdruckpumpe bildet für sich eine vollständige separate Baueinheit, die an das Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe angeflanscht ist. Die Niederduckpumpe weist eine eigene Antriebswelle auf, die an die Antriebswelle der Hochdruckpumpe angekuppelt ist. Nachteilig bei dieser Pumpenanordnung ist der große Fertigungsaufwand bei der eine vollständige Baueinheit bildenden Niederdruckpumpe. Dies verursacht außerdem auch, dass die Baueinheit einen großen Bauraum erfordert und ein hohes Gewicht aufweist. Weiterhin ist auch eine aufwendige Zentrierung der Niederdruckpumpe am Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe erforderlich, um eine genaue Ausrichtung der Antriebswellen zueinander sicherzustellen. Weiterhin sind aufwendige Abdichtungen einerseits des Pumpengehäuses der Niederdruckpumpe für sich und andererseits zwischen dem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe und dem Pumpengehäuse der Niederdruckpumpe am Durchtritt der Antriebswellen erforderlich.

Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass deren Fertigung infolge des mit dem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe einstöckigen Pumpengehäuses der Niederdruckpumpe vereinfacht ist. Ausserdem sind Bauraum und Gewicht der Pumpenanordnung reduziert und es sind keine weiteren Maßnahmen zur Zentrierung der Niederdruckpumpe erforderlich.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht auf einfache Weise die Bildung des Pumpengehäuses der Niederdruckpumpe. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht auf einfache Weise eine Lagerung des wenigstens einen Förderelements der Niederdruckpumpe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpenanordnung in einem Längsschnitt, 2 die Pumpenanordnung in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1 und 3 die Pumpenanordnung in einer Ansicht in Pfeilrichtung III in 1 bei entferntem Deckelteil.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1 bis 3 ist eine Pumpenanordnung mit einer Hochdruckpumpe 10 und einer dieser vorgeschalteten Niederdruckpumpe 12 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Durch die Hochdruckpumpe 10 wird dabei Kraftstoff unter Hochdruck von bis zu 2000 bar gefördert, beispielsweise in einen Speicher, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird. Durch die Niederdruckpumpe 12 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zur Saugseite der Hochdruckpumpe 10 gefördert.
Die Hochdruckpumpe 10 ist als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist ein Gehäuse 14 auf, in dem eine Antriebswelle 16 um eine Achse 17 drehbar gelagert ist. Im Hochdruckpumpengehäuse 14 ist wenigstens ein bzw. sind vorzugsweise mehrere Pumpenelemente 18 angeordnet, die durch die Antriebswelle 16 angetrieben werden. Die Antriebswelle 16 weist einen exzentrisch zu ihrer Drehachse 17 ausgebildeten Wellenabschnitt 20 auf, auf dem ein Ring 22, beispielsweise in Form eines Polygonrings, drehbar gelagert ist. Die Pumpenelemente 18 weisen jeweils einen Pumpenkolben 24 auf, der in einer zumindest annähernd radial zur Drehachse 17 der Antriebswelle 16 verlaufenden Zylinderbohrung 26 verschiebbar dicht geführt ist. Der Pumpenkolben 24 jedes Pumpenelements 18 stützt sich mit seinem Kolbenfuß 25 am Ring 22 ab. Der Kolbenfuß 25 kann dabei durch eine Feder 28, die sich einerseits am Hochdruckpumpengehäuse 14 und andererseits über einen Federteller 27 am Kolbenfuß 25 abstützt, in Anlage am Ring 22 gehalten werden.
Durch den jeweiligen Pumpenkolben 24 wird ein Pumpenarbeitsraum 30 begrenzt, der durch ein in den Pumpenarbeitsraum 30 öffnendes Einlassventil 32 mit einer Kraftstoffzuführung verbindbar ist, in die durch die Niederdruckpumpe 12 Kraftstoff gefördert wird. Der Pumpenarbeitsraum 30 ist außerdem durch ein zum Speicher hin öffnendes Auslassventil 34 mit dem Speicher verbindbar. Bei der Rotation der Antriebswelle 16 wird der Pumpenkolben 24 über den exzentrischen Wellenabschnitt 20 der Antriebswelle 16 und den Ring 22 in einer Hubbewegung angetrieben. Wenn der Pumpenkolben 24 sich radial nach innen bewegt, so führt dieser einen Saughub aus, wobei das Einlassventil 32 geöffnet ist, so dass Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 30 einströmt, während das Auslassventil 34 geschlossen ist. Wenn der Pumpenkolben 24 sich radial nach außen bewegt, so führt dieser einen Förderhub aus, wobei das Einlassventil 32 geschlossen ist und der vom Pumpenkolben 24 verdichtete Kraftstoff durch das geöffnete Auslassventil 34 unter hohem Druck in den Speicher gelangt.
Die Antriebswelle 16 ragt mit ihren beiden Enden durch Stirnwände des Hochdruckpumpengehäuse 14 heraus, wobei das eine Ende der Antriebswelle 16 in nicht näher dargestellter Weise, beispielsweise über einen Riemenantrieb, durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird. Auf der Seite des anderen, dem Antrieb abgewandten Endes der Antriebswelle 16 ist am Hochdruckpumpengehäuse 14 einstöckig zumindest teilweise ein Pumpengehäuse 40 der Niederdruckpumpe 12 angeformt. Das Niederdruckpumpengehäuse 40 ist dabei durch eine von der dem Innenraum des Hochdruckpumpengehäuses 14, in dem die Pumpenelemente 18 angeordnet sind, abgewandten Aussenseite der Stirnwand 15 des Hochdruckpumpengehäuses 14 abstehende Wandung gebildet. Die Wandung 40 verläuft über die Aussenseite der Stirnwand 15 als in sich geschlossener Ring. Der innerhalb der Wandung 40 liegende Teil der Stirnwand 15 bildet ebenfalls einen Teil des Niederdruckpumpengehäuses. Zur Bildung des vollständigen Niederdruckpumpengehäuses ist noch ein Deckelteil 42 vorgesehen, das auf der dem Hochdruckpumpengehäuse 14 abgewandten Stirnseite der Wandung 40 aufliegt und mit dem Hochdruckpumpengehäuse 14 verbunden, beispielsweise verschraubt ist. Durch die Stirnwand 15 des Hochdruckpumpengehäuses 14, die Wandung 40 und das Deckelteil 42 wird eine Pumpenkammer 44 der Niederdruckpumpe 12 begrenzt.
Die Niederdruckpumpe 12 ist als Zahnradpumpe ausgebildet und weist als Förderelemente ein Paar in der Pumpenkammer 44 angeordneter, rotierender und an ihrem Außenumfang miteinander kämmender Zahnräder 46,48 auf. An der Stirnwand 15 des Hochdruckpumpengehäuses 14 sind vorzugsweise ebenfalls einstöckig zwei in die Pumpenkammer 44 ragende Zapfen 50,52 angeformt, auf denen die Zahnräder 46,48 jeweils um eine Achse 51,53 drehbar gelagert sind. Der Zapfen 50 ist zumindest annähernd koaxial zur Drehachse 17 der Antriebswelle 16 angeordnet und weist eine Durchgangsöffnung 54 in Form einer Bohrung auf, durch die das Ende der Antriebswelle 16 hindurchtritt und in die Pumpenkammer 44 ragt. Das Ende der Antriebswelle 16 ist über ein Koppelelement 56 drehschlüssig mit dem auf dem Zapfen 50 gelagerten Zahnrad 46 verbunden. Das Koppelelement 56 ermöglicht einen rotierenden Antrieb des Zahnrads 46 durch die Antriebswelle 16 und einen Ausgleich eventueller Fehlstellungen der Drehachse 17 der Antriebswelle 16 und der Drehachse 51 des Zahnrads 46.
Das Zahnrad 46 wird beim Betrieb der Pumpenanordnung durch die Antriebswelle 16 rotierend angetrieben und überträgt diese Drehbewegung über eine Stirnverzahnung auf das ebenfalls mit einer Stirnverzahnung versehene, mit dem Zahnrad 46 an seinem Außenumfang kämmende Zahnrad 48. Die Zahnräder 46,48 teilen durch ihren Zahneingriff die Pumpenkammer 44 in zwei Teilbereiche, von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum 58 und ein zweiter Teilbereich einen Druckraum 60 bildet. Der Ansaugraum 58 ist über je einen zwischen den Zahnnuten und der angrenzenden Wandung 40 der Pumpenkammer 44 gebildeten Förderkanal 62 mit dem Druckraum 60 verbunden. Der Ansaugraum 58 und der Druckraum 60 weisen jeweils eine Anschlussöffnung in der Stirnwand 15 des Hochdruckpumpengehäuses 14 oder im Deckelteil 42 auf, über die der Ansaugraum 58 mit einer nicht dargestellten Ansaugleitung vom Kraftstoffvorratsbehälter und der Druckraum 60 über nicht näher dargestellte Kanäle im Hochdruckpumpengehäuse 14 mit den Einlassventilen 32 der Pumpenelemente 18 der Hochdruckpumpe 10 verbunden ist. Die Anschlussöffnung in den Ansaugraum 58 bildet eine Einlassöffnung 64 und die Anschlussöffnung in den Druckraum 60 bildet eine Auslassöffnung 66. Beim Betrieb der Niederdruckpumpe 12 wird durch deren Zahnräder 46,48 Kraftstoff durch die Förderkanäle 62 aus dem Ansaugraum 58 in den Druckraum 60 gefördert.
Die Zahnräder 46,48 sind mit ihrem Aussenumfang mit geringem Abstand zu der Innenseite der Wandung 40 angeordnet, die die Pumpenkammer 44 in radialer Richtung bezüglich der Drehachsen 51,53 der Zahnräder 46,48 begrenzt. Die Zahnräder 46,48 sind in Richtung ihrer Drehachsen 51,53 mit geringem Abstand zwischen der dem Innenraum abgewandten Aussenseite der Stirnwand 15 des Hochdruckpumpengehäuses 14 und der Innenseite des Deckelteils 42 in der Pumpenkammer 44 angeordnet. Die Aussenseite der Stirnwand 15 und die Innenseite des Deckelteils 42 bilden dabei axiale Lagerstellen für die Zahnräder 46,48, an denen die Zahnräder 46,48 mit ihren Stirnseiten zur Anlage kommen können. Die Ebenheit, die Porenklasse und die Oberflächenrauheit der Aussenseite der Stirnwand 15 und der Innenseite des Deckelteils 42 sind dabei genau vorgegeben, um einen sicheren Betrieb und einen guten Wirkungsgrad der Niederdruckpumpe 12 zu erreichen.
Das Hochdruckpumpengehäuse 14 mit der einstückig angeformten Wandung 40 ist vorzugsweise aus Grauguss hergestellt. Die Zahnräder 46,48 sind vorzugsweise aus Stahl, beispielsweise Sinterstahl, hergestellt. Das Deckelteil 42 kann aus Aluminium, Stahl oder Grauguss hergestellt sein. In der dem Hochdruckpumpengehäuse 14 abgewandten Stirnseite der Wandung 40 kann eine Ringnut 68 eingebracht sein, in die ein elastisches Dichtelement 70 eingelegt ist, durch das die Pumpenkammer 44 zwischen der Wandung 40 und dem Deckelteil 42 abgedichtet wird. Vorzugsweise ist die Ringnut 68, in die das Dichtelement 70 eingelegt ist, jedoch im Deckelteil 42 ausgebildet, wo diese einfacher herstellbar ist als in der Wandung 40. Eine weitere Abdichtung der Niederdruckpumpe 12 ist nicht erforderlich, da die Wandung 40 einstückig mit dem Hochdruckpumpengehäuse 14 ausgebildet ist und der Durchtritt der Antriebswelle 16 innerhalb der Pumpenkammer 44 erfolgt.

Claims

Pumpenanordnung mit einer Hochdruckpumpe und einer dieser vorgeschalteten Niederdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (14) der Hochdruckpumpe (10), in dem in einem Innenraum wenigstens ein Pumpenelement (18) und eine dieses antreibende Antriebswelle (16) angeordnet sind, wobei die Niederdruckpumpe (12) ein Pumpengehäuse (15,40,42) aufweist, in dem in einer Pumpenkammer (44) wenigstens ein zumindest mittelbar durch die Antriebswelle (16) der Hochdruckpumpe (10) rotierend angetriebenes Förderelement (46,48) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederduckpumpengehäuse (15,40) zumindest teilweise einstückig am Hochdruckpumpengehäuse (14) ausgebildet ist.
Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil des Niederdruckpumpengehäuses an einer dem Innenraum abgewandten Aussenseite einer Wand (15) des Hochdruckpumpengehäuses (14) eine Wandung (40) einstückig angeformt ist, die die Pumpenkammer (44) der Niederdruckpumpe (12) in radialer Richtung bezüglich der Drehachse (51,53) des wenigstens einen Förderelements (46,48) der Niederdruckpumpe (12) begrenzt und dass die Aussenseite der Wand (15) des Hochdruckpumpengehäuses (14) die Pumpenkammer (40) der Niederdruckpumpe (12) in Richtung der Drehachse (51,53) des wenigstens einen Förderelements (46,48) der Niederdruckpumpe (12) begrenzt.
Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenkammer (44) der Niederdruckpumpe (12) in Richtung der Drehachse (51,53) des wenigstens einen Förderelements (46,48) auf der der Wand (15) des Hochdruckpumpengehäuses (10) gegenüberliegenden Seite durch ein mit dem Hochdruckpumpengehäuse (14) verbundenes Deckelteil (42) begrenzt wird.
Pumpenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) der Hochdruckpumpe (10) durch eine Öffnung (54) in der Wand (15) des Hochdruckpumpengehäuses (14) hindurch in die Pumpenkammer (44) der Niederdruckpumpe (12) ragt und zumindest mittelbar mit dem wenigstens einen Förderelement (46) der Niederdruckpumpe (12) drehschlüssig verbunden ist.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite der Wand (15) des Hochdruckpumpengehäuses (14) wenigstens ein in die Pumpenkammer (44) ragender Zapfen (50,52) einstückig angeformt ist, auf dem das wenigstens eine Förderelement (46,48) der Hochdruckpumpe (10) drehbar gelagert ist.
Pumpenanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (54), durch die die Antriebswelle (16) der Hochdruckpumpe (10) in die Pumpenkammer (44) ragt, durch den Zapfen (50) verläuft.
Pumpenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckpumpengehäuse (14) mit dem einstückig angeformten Niederdruckpumpengehäuse (15,40) aus Grauguss hergestellt ist.