DE10322603B4 - Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpe für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung - Google Patents
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Abstract
Kolbenpumpe (20), insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpe für eine Brennkraftmaschine (10), mit einem Pumpengehäuse (34), welches mindestens einen Teilbereich (36, 38) umfasst, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, dadurch gekennzeichnet, dass jener Teilbereich (36, 38) des Pumpengehäuses (34), der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, eine Zylinderbuchse (38) und einen Pumpenkopf (36) umfasst und aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, und dass die Zylinderbuchse (38) am Pumpenkopf (36) verstemmt und mit einem Verbindungsbereich (47) in eine Sackbohrung (42) im Pumpenkopf (36) eingepresst ist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse, welches mindestens einen Teilbereich umfasst, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt.
- Eine derartige Kraftstoffpumpe ist aus der
DE 199 38 504 A1 bekannt. Diese zeigt eine Einzylinder-Hochdruck-Kolbenpumpe zur Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen. Die Pumpe umfasst ein Pumpengehäuse aus Aluminium, in welches eine Zylinderbuchse aus einem nichtrostenden Stahl eingesetzt ist. Ein Einlass- und ein Auslasskanal führen zum Teil durch das Pumpengehäuse und zum Teil durch die Zylinderbuchse.JP 2003-042029 A1 - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine längere Lebensdauer aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteile der Erfindung
- Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe tritt Korrosion an den Kraftstoff führenden Bauteilen nicht mehr auf. Somit bleiben die wesentlichen Eigenschaften der Kolbenpumpe, insbesondere ihre Kraftstoffdichtheit, deutlich länger erhalten, was die Einsatzdauer der Kolbenpumpe verlängert.
- Grundlage hierfür ist die Erkenntnis, dass es bei alkoholhaltigem Kraftstoff an Aluminiumbauteilen, insbesondere im Hochdruckbereich einer Kolbenpumpe, zu Korrosion aufgrund von Alkoholatbildung kommen kann. Derartige alkoholhaltige Kraftstoffe sind zwar derzeit wenig gebräuchlich, mit einem verstärkten Einsatz muss jedoch in Zukunft gerechnet werden. Nicht rostender Stahl ist im Hinblick auf alkoholhaltige Kraftstoffe unempfindlich. Indem erfindungsgemäß ausschließlich nicht rostender Stahl im Kraftstoff führenden Bereich der Kolbenpumpe eingesetzt wird, kann eine solche Kolbenpumpe auch mit alkoholhaltigem Kraftstoff betrieben werden und dennoch eine lange Lebensdauer aufweisen.
- Erfindungsgemäß umfasst jener Teilbereich, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, eine Zylinderbuchse und einen Pumpenkopf, wobei die Zylinderbuchse in eine Öffnung im Pumpenkopf eingepresst und verstemmt ist. Die Abdichtung zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf erfolgt dabei ausschließlich ”metallisch”, was eine hohe Dichtheit garantiert und auch im Zusammenhang mit heute noch unüblichen Kraftstoffen korrosionsbeständig ist. Auch ein Ausgasen von Kraftstoff durch Diffusion, wie es beim Einsatz einer Kunststoffdichtung zu befürchten ist, wird durch diese Ausgestaltung verhindert.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
- Eine erste, besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Teilbereich des Pumpengehäuses, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff nicht direkt in Kontakt kommt, aus Kunststoff hergestellt ist. Das Pumpengehäuse ist also mehrteilig ausgeführt, wobei ein Teil aus rostfreiem Stahl, und ein anderer Teil aus Kunststoff ist. Aufgrund des geringen Gewichts von Kunststoff bleibt das Gewicht der Kolbenpumpe insgesamt niedrig. Die geringen Herstellkosten von Kunststoffbauteilen gleichen darüber hinaus den Mehraufwand für die Teile aus Edelstahl wieder aus.
- Ferner wird vorgeschlagen, dass der Pumpenkopf ein Strangpressprofil, insbesondere ein Rund- oder Sechskantmaterial, umfasst. Hierdurch werden die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe gesenkt, da derartige Profile in Großserien hergestellt werden.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sieht vor, dass sie ein Einlassventil aufweist, welches in eine Öffnung im Pumpenkopf eingepresst ist. Dies ermöglicht eine Vormontage des Einlassventils im Pumpenkopf und einen sicheren Halt des Einlassventils.
- Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Kolbenpumpe ein Einlassventil aufweist, welches zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf verspannt ist. Auch dies ermöglicht einen einfachen Zusammenbau und sorgt dennoch für einen sicheren Halt des Einlassventils.
- Besonders vorteilhaft ist jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, bei welcher eine Dichthülse vorgesehen ist, welche wenigstens bereichsweise um die Zylinderbuchse herum angeordnet und mit dem einen Endbereich mit dem Pumpenkopf fluiddicht verbunden ist und mit dem anderen Endbereich eine Kolbendichtung hält. Die fluiddichte Verbindung der Dichthülse am Pumpenkopf kann beispielsweise mittels einer Schweißnaht erfolgen. Auf diese Weise sind am Pumpenzylinder selbst keine komplexen Bearbeitungsschritte zur Halterung der Kolbendichtung erforderlich, was die Herstellkosten der Kolbenpumpe senkt.
- In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Dichthülse an mindestens drei, vorzugsweise in der Nähe der Kolbendichtung liegenden Stellen, jeweils eine nach radial innen weisende Einbuchtung aufweist, mit der sie an der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse anliegt. Auf diese Weise wird die Dichthülse zusammen mit der Kolbendichtung auf einfache Weise gegenüber der Zylinderbuchse zentriert. Die hierdurch erreichte gleichmäßige Flächenpressung der Kolbendichtung am Kolben sorgt für eine zuverlässige Abdichtung und eine hohe Lebensdauer der Kolbendichtung.
- Vorgeschlagen wird auch, dass die Kolbenpumpe eine Fluidverbindung aufweist, welche einen zwischen der Dichthülse und der Zylinderbuchse gelegenen Raum mit einem Niederdruckbereich verbindet, wobei in der Fluidverbindung ein zu dem Raum hin sperrendes Rückschlagventil vorhanden ist. Somit kann Leckagefluid, welches durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinderbuchse hindurchtritt, ungehindert zum Einlass hin abfließen, was die Kolbendichtung entlastet. Andererseits werden Druckpulsationen, welche im Einlass der Kolbenpumpe auftreten können, zuverlässig von der Kolbendichtung ferngehalten.
- Eine weitere besonders günstige Ausführungsart der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit dem Einlassventil zusammenarbeitende Betätigungseinrichtung umfasst, welche koaxial zur Zylinderbuchse und zum Einlassventil angeordnet ist. Eine derartige koaxiale Anordnung der Komponenten Zylinderbuchse, Einlassventil und Betätigungseinrichtung hat Vorteile im Hinblick auf die Montage und gestattet eine sehr schmale Bauweise der Kolbenpumpe.
- Außerdem sollten ein Befestigungsbereich und ein Führungsbereich der Zylinderbuchse axial voneinander beabstandet sein. Hierdurch wird vor allem dann, wenn die Zylinderbuchse in den Pumpenkopf eingepresst ist, sichergestellt, dass der Führungsbereich durch die Pressverbindung nicht verformt und somit die leichte Bewegbarkeit des Kolbens nicht beeinträchtigt wird. Der Befestigungsbereich weist im Sinne eines Freistichs vorteilhafterweise einen größeren Innendurchmesser auf als der Führungsbereich.
- Ferner wird vorgeschlagen, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse einen zu einem Antriebsbereich hin weisenden Absatz aufweist, an dem eine Spannschraube angreift, welche in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist. Dies gestattet die sichere Fixierung der Zylinderbuchse auch dann, wenn in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse (also der vom Antriebsbereich abgewandten Seite der Zylinderbuchse) kein Platz für eine derartige Spannschraube vorhanden ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Einlassventil und das Mengensteuerventil seitlich angeordnet sind und in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse ein Druckdämpfer vorhanden ist.
- Möglich ist auch, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse einen Absatz aufweist, an dem eine Verstemmung des Pumpengehäuses angreift. Diese unlösbare Verbindung ist einfach herzustellen und hat eine lange Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zur Folge.
- In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass sich ein Bereich einer Stirnfläche der Zylinderbuchse wenigstens mittelbar am Pumpengehäuse abstützt, welcher radial innerhalb der Angriffsfläche der Spannschraube bzw. der Verstemmung am Absatz der Zylinderbuchse liegt. Hierdurch wird die Verformung der Zylinderbuchse in dem Führungsbereich der Innenbohrung, in dem der Kolben geführt ist, besonders zuverlässig vermieden.
- Die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse kann mindestens in einem dem Pumpengehäuse zugewandten Bereich ein Gewinde tragen, mit dem die Zylinderbuchse in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist. Dies ist eine besonders einfache Variante der Befestigung der Zylinderbuchse am Pumpengehäuse.
- Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Gewinde in die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse gerollt ist und die Gewindegänge vorzugsweise gerundet sind. Dies vermindert die Rissbildungsgefahr insbesondere bei Verwendung von gehärtetem Edelstahl und erhöht in der Folge die Lebensdauer der Kolbenpumpe.
- Eine andere bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass ein einwärts von dem Angriff der Verschraubung bzw. der Verstemmung zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpengehäuse gebildeter Ringraum mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Hierdurch wird Leckagefluid bei einem Versagen der metallischen Abdichtung zwischen Zylinderbuchse und Pumpengehäuse sicher abgeführt. Diese Weiterbildung dient also der Verbesserung der Betriebssicherheit der Kolbenpumpe.
- Außerdem wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kolbenpumpe einen in Einbaulage in etwa U-förmigen metallischen Dichtring umfasst, welcher zwischen dem Pumpenkopf und der Zylinderbuchse verspannt ist und zwischen der Zylinderbuchse und dem Pumpenkopf abdichtet. Somit kann auf ein Einpressen der Zylinderbuchse in den Pumpenkopf verzichtet werden, so dass Verformungen der Führungsbohrung, mit der der Kolben in der Zylinderbuchse geführt wird, vermieden werden. Dennoch wird eine gute Abdichtung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich gewährleistet.
- Denkbar ist auch, dass die beiden Schenkel des U-förmigen Dichtrings radial nach innen weisen, und dass der einem Hochdruckbereich zugewandte Schenkel eine Ausnehmung aufweist, durch die der Innenraum des U-förmigen Dichtrings mit dem Hochdruckbereich verbunden ist. Auf diese Weise wird der Dichtring so mit dem im Hochdruckbereich herrschenden Druck beaufschlagt, dass die Dichtbereiche des Dichtrings noch stärker gegen eine entsprechende Gegenfläche gepresst werden. Die Dichtwirkung ist bei dieser Ausgestaltung also besonders gut.
- Vorteilhafte Wirkungen werden ferner dann erzielt, wenn an der Stirnfläche der Zylinderbuchse eine Zwischenhülse anliegt, welche von einer Spannschraube in Richtung Zylinderbuchse beaufschlagt wird. Dies ermöglicht die Verwendung einer normal langen Zylinderbuchse auch bei solchen Kolbenpumpen, welche besonderes hoch bauen bzw. einen langen Abstand der Antriebswelle vom Arbeitsraum aufweisen.
- In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Zwischenhälse über einen Bereich in den Pumpenkopf eingepresst ist.
- Zeichnung
- In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
2 einen Teilschnitt durch die Hochdruck-Kolbenpumpe von1 ; -
3 eine perspektivische Darstellung eines Einlassventils der Hochdruck-Kolbenpumpe von2 ; -
4 eine Seitenansicht des Einlassventils von3 ; -
5 einen Schnitt längs der Linie V-V von4 ; -
6 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer alternativen Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
7 einen Teilschnitt durch einen Bereich einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck Kolbenpumpe; -
8 einen Teilschnitt ähnlich2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
9 einen Teilschnitt ähnlich2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
10 einen Teilschnitt ähnlich2 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
11 einen Teilschnitt ähnlich2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; -
12 eine Ansicht eines Details XII von11 ; und, -
13 einen Teilschnitt ähnlich2 einer weiteren Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In
1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen10 . Sie umfasst ein Kraftstoffsystem12 . Dieses besteht unter anderem aus einem Kraftstoffbehälter14 , in dem ein alkoholhaltiger Kraftstoff bevorratet ist. Eine Vorförderpumpe18 fördert den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter14 zu einer Hochdruck-Kolbenpumpe20 , welche an einem nur schematisch gezeigten Motorblock22 der Brennkraftmaschine befestigt ist. Sie wird mechanisch von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine10 angetrieben. - Die Hochdruck-Kolbenpumpe
20 fördert zu einer Kraftstoff-Sammelleitung24 . Diese wird auch als ”Rail” bezeichnet. In der Kraftstoff-Sammelleitung24 ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Die von der Hochdruck-Kolbenpumpe20 in die Kraftstoff-Sammelleitung24 geförderte Kraftstoffmenge wird von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung26 eingestellt, welche von einem Steuer- und Regelgerät28 angesteuert wird. An die Kraftstoff-Sammelleitung24 sind mehrere Kraftstoff Einspritzvorrichtungen30 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume32 einspritzen. - Bei der Hochdruck-Kolbenpumpe
20 handelt es sich um eine Einzylinder-Kolbenpumpe. Ihr genauer Aufbau ist aus2 ersichtlich: Die Hochdruck-Kolbenpumpe20 umfasst ein Pumpengehäuse34 , welches wiederum einen Pumpenkopf36 , eine Zylinderbuchse38 und ein Zwischenteil40 umfasst. Der Pumpenkopf36 und die Zylinderbuchse38 sind aus nicht rostendem Stahl, das Zwischenteil40 aus Kunststoff hergestellt. - Der Pumpenkopf
36 ist aus einem Sechskant-Strangpressprofil hergestellt, dessen Längsachse koaxial zur Längsachse der Zylinderbuchse38 ist. Im Pumpenkopf36 ist eine Durchgangs-Stufenbohrung42 vorhanden, in die in2 von oben her die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung26 eingesetzt ist. In einen Gewindeabschnitt (ohne Bezugszeichen) der Durchgangsbohrung42 ist eine Spannschraube44 eingeschraubt, welche eine in2 obere Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 in axialer Richtung beaufschlagt. Hierdurch wird ein Absatz46 , der einen Verbindungsbereich47 der Zylinderbuchse38 nach unten hin begrenzt, gegen einen entsprechenden Absatz (ohne Bezugszeichen) der Durchgangsbohrung42 im Pumpenkopf36 gedrückt. - Zur Abdichtung ist der Verbindungsbereich
47 in den entsprechenden Abschnitt der Durchgangsbohrung42 eingepresst. Alternativ wäre eine Befestigung der Zylinderbuchse38 im Pumpenkopf36 auch mit einer engen Spielpassung oder über eine Schrumpfverbindung möglich. Der Verbindungsbereich47 der Zylinderbuchse38 ist als verstärkter Bund ausgebildet, an dem seitlich ein Anschliff (nicht sichtbar) sowie eine Radialbohrung48 vorhanden sind, über die ein Arbeitsraum50 über ein Auslassventil52 mit einem Auslass54 verbunden werden kann. - In die Spannschraube
44 ist ein Einlassventil56 integriert. Dessen Ventilsitzteil58 ist dabei in einen Bereich einer Stufenbohrung60 in der Spannschraube44 eingepresst. Der Aufbau des Einlassventils56 geht aus den3 –5 hervor: Danach ist am Ventilsitzteil58 eine käfigartige Haube62 befestigt, an der sich eine Ventilfeder64 abstützt, die wiederum ein Ventilelement66 gegen das Ventilsitzteil58 beaufschlagt. Das Ventilelement66 kann von einer Betätigungsstange68 (2 ) der Betätigungseinrichtung26 zwangsweise in eine geöffnete Stellung gebracht werden. - Radial außerhalb von der Zylinderbuchse
38 ist in geringem Abstand von ihrer äußeren Mantelfläche eine Dichthülse70 angeordnet. Ihr in2 oberer Endbereich84 ist in72 mit dem Pumpenkopf36 verschweißt. An ihrem in2 unteren Endbereich ist die Dichthülse70 so ausgeformt, dass von ihr eine ringförmige Kolbendichtung74 gehalten ist. Eine radial innen liegende Umfangsfläche der Kolbendichtung74 liegt an einem Kolben76 an, der in einer Führungsbohrung77 der Zylinderbuchse38 gleitend geführt ist. Er wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise beispielsweise über einen Tassenstößel von einer Antriebswelle in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt. - In
2 unmittelbar oberhalb der Kolbendichtung74 weist die Dichthülse70 drei über ihren Umfang verteilt angeordnete Einbuchtungen78 auf, mit denen die Dichthülse70 an der radial außen liegenden Umfangsfläche der Zylinderbuchse38 anliegt. Am Kolben76 ist über einen Sprengring80 eine Haltescheibe82 axial gehalten. Zwischen der Haltescheibe82 und dem sich nach radial außen erstreckenden Befestigungsbereich84 der Dichthülse70 ist eine Kolbenfeder86 verspannt. - An den Pumpenkopf
36 sind über den Umfang verteilt mehrere Befestigungswinkel88 angeschweißt, welche zur Befestigung des Pumpenkopfs36 am Motorblock22 dienen. Das Zwischenteil40 ist also zwischen dem Pumpenkopf36 und dem Motorblock22 verspannt. Dabei ist das Zwischenteil40 einerseits zum Pumpenkopf36 und andererseits zum Motorblock22 über O-Ringe90 abgedichtet. Ein Kanal92 verbindet den zwischen der Dichthülse70 und der Zylinderbuchse38 vorhandenen Raum94 mit einem Niederdruckbereich, vorliegend mit dem Einlass96 . In dem Kanal92 ist ein Rückschlagventil98 angeordnet, welches zu dem Raum94 hin sperrt. - Eine alternative Ausführungsform der Befestigung der Zylinderbuchse
38 an dem Pumpenkopf36 ist in6 gezeigt. Dabei tragen hier und auch bei allen nachfolgenden Figuren solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen aufweisen, die bereits im Zusammenhang mit vorhergehenden Figuren beschrieben worden sind, die gleichen Bezugszeichen. Sie werden im Allgemeinen nicht nochmals im Detail erläutert. - Bei der in
6 gezeigten Ausführungsform wird auf eine Spannschraube zur Befestigung der Zylinderbuchse38 verzichtet. Stattdessen wird das Einlassventil56 zunächst in6 von unten her in die Durchgangsbohrung42 im Pumpenkopf36 eingeführt und gegen eine Anlagefläche100 in den Pumpenkopf36 eingepresst. Dann wird die Zylinderbuchse38 ebenfalls von unten bis auf Anschlag an das Ventilsitzteil58 des Einlassventils56 eingepresst. Alternativ wäre auch eine Fixierung mittels einer Schrumpfverbindung im Pumpenkopf36 möglich. Hierdurch kann der Befestigungsbereich der Zylinderbuchse38 länger ausgeführt sein, was der Betriebsfestigkeit der Zylinderbuchse38 zugute kommt. - Zwischen dem Verbindungsbereich
47 der Zylinderbuchse38 , welcher einen größeren Innendurchmesser aufweist und in den Pumpenkopf36 eingepresst ist, und dem Führungsbereich77 der Zylinderbuchse38 , welcher einen kleineren Innendurchmesser aufweist und in dem der Kolben76 geführt ist, ist ein Abstand a vorhanden, durch den sichergestellt wird, dass der Führungsbereich77 beim Befestigen der Zylinderbuchse nicht in unzulässiger Weise deformiert wird. Dies gilt im Übrigen auch für die Ausführungsform von2 . In6 sind die übrigen Komponenten der Hochdruck-Kolbenpumpe20 nicht dargestellt. Sie entsprechen jenen der Ausführungsform von2 . Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verbindung zwischen der Zylinderbuchse38 und dem Pumpenkopf36 auch durch eine Schweißnaht oder eine mechanische Verstemmung in Achsrichtung bewirkt bzw. verstärkt werden. - Ein besonderer Vorteil der in den
2 –6 gezeigten Ausführungsformen besteht darin, dass die Abdichtung des Kraftstoffweges nach außen rein ”metallisch” erfolgt. Dies führt zu einer nahezu absoluten Dichtheit. Die Verdunstungsemissionen des Kraftstoffs werden auf diese Weise im Betrieb der Hochdruck-Kolbenpumpe20 quasi auf null reduziert. - Eine weitere Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe
20 ist in7 gezeigt. Bei der in7 gezeigten Ausführungsform wird auf eine Dichthülse verzichtet. Stattdessen wird die Kolbendichtung74 direkt vom Zwischenteil40 gehalten. Am Zwischenteil40 stützt sich auch die Druckfeder86 ab. Ferner wird der Pumpenkopf36 direkt über nicht gezeigte Befestigungswinkel am Motorblock22 verschraubt. Die Abdichtung der kraftstoffführenden Bereiche nach außen erfolgt in diesem Fall über einen O-Ring102 . - Eine weitere Variante einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Hochdruck-Kolbenpumpe
20 zeigt8 . Anders als bei den oben gezeigten Ausführungsbeispielen ist in der axialen Verlängerung der Zylinderbuchse38 im oberen Bereich der in8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe20 kein Mengensteuerventil, sondern ein Druckdämpfer104 vorhanden (nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Mengensteuerventil bei der in8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe20 in eine seitliche Aufnahmeöffnung106 im Pumpengehäuse34 eingesetzt werden kann). Daher ist in diesem Bereich keine Möglichkeit zum Einschrauben einer Spannmutter für die Befestigung der Zylinderbuchse38 vorhanden (die Bohrung42 ist insoweit als Sackbohrung ausgebildet). Auf der der Aufnahmeöffnung106 gegenüberliegenden Seite des Arbeitsraums50 ist eine Aufnahmeöffnung108 vorhanden, in die eine nicht dargestellte Buchse mit einem Auslassstutzen und einem Auslassventil eingesetzt werden kann. - Die Spannschraube
44 ist radial außerhalb der Zylinderbuchse38 angeordnet und in das Pumpengehäuse in8 von unten her eingeschraubt. Sie beaufschlagt einen Absatz46 , der an der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse38 vorhanden ist, wodurch die Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 gegen einen Absatz110 der Sackbohrung42 im Pumpengehäuse34 gepresst wird. Hierzu ist an dem Absatz110 an dessen radial innerem Rand ein zur Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 hin weisender umlaufender Kragen112 vorhanden. Dieser liegt radial innerhalb des Absatzes46 der Zylinderbuchse38 . Durch die radial innere Anordnung des Kragens112 wird die durch hohen Druck beaufschlagte Fläche an der Zylinderbuchse38 klein gehalten. Da der Kragen112 einen kleineren Durchmesser hat als der Absatz46 wird beim Verspannen ein nach außen drehendes Biegemoment erzeugt, das der aus der Stauchung resultierenden Verformung der Innenbohrung77 der Zylinderbuchse38 , welche wiederum eine Folge der Beaufschlagung des Absatzes46 durch die Spannschraube44 ist, entgegenwirkt. - Dies ermöglicht, dass ein Abschnitt
114 im in8 oberen Bereich der Zylinderbuchse38 , der einen etwas größeren Innendurchmesser hat als die Führungsbohrung77 , und der dazu dient, die freie Beweglichkeit des Kolbens76 auch bei in diesem Abschnitt114 auftretenden Deformationen zu gewährleisten, in axialer Richtung nur sehr kurz ist. Ein radial außerhalb des Kragens112 zwischen dem Pumpengehäuse34 und der Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 vorhandener Ringraum116 ist über eine nicht dargestellte Fluidverbindung mit einem einlassseitigen Fluidbereich, in dem nur ein geringer Druck herrscht, verbunden. Auch hierdurch wird die Druckbelastung der Zylinderbuchse38 reduziert. - Eine etwas abgewandelte Ausführungsform der in
8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe20 ist in9 dargestellt. Bei dieser wird auf eine separate Spannschraube verzichtet, und stattdessen ist auf der äußeren Mantelfläche des Verbindungsbereichs47 der Zylinderbuchse38 ein Außengewinde44 vorhanden. Über dieses ist die Zylinderbuchse38 direkt in der Sackbohrung42 des Pumpengehäuses34 verschraubt. Um einen Verzug der Führungsbohrung77 in der Zylinderbuchse38 klein bzw. die axiale Länge des Abschnitts114 kurz zu halten, ist in diesem Fall der Kragen112 radial möglichst weit außen angeordnet. Die Zylinderbuchse38 wird aus Verschleißgründen aus einem gehärteten Edelstahl hergestellt. Um Risse aufgrund des Gewindes44 im Verbindungsbereich47 der Zylinderbuchse38 zu vermeiden, wird das Gewinde durch Rollen hergestellt, wobei die Gewindegänge gerundet sind. Zum Befestigen der Zylinderbuchse38 sind im Verbindungsbereich47 Flächen bzw. Ausnehmungen zum Ansetzen eines Spannschlüssels angebracht, die im Detail nicht dargestellt sind. - Eine Ausführungsform gemäß der beanspruchten Erfindung zeigt
10 : Bei dieser ist die Zylinderbuchse38 am Pumpengehäuse34 nicht verschraubt, sondern verstemmt. Hierzu ist an der Zylinderbuchse38 ein umlaufender Bund46 vorhanden, an dem das vom Rand der Sackbohrung42 verstemmte Material44 des Pumpengehäuses34 angreift. Ferner ist der Verbindungsbereich47 der Zylinderbuchse38 in einen entsprechenden Abschnitt der Sackbohrung42 im Pumpengehäuse34 eingepresst. Um eine Deformation der Führungsbohrung77 der Zylinderbuchse38 zu verhindern, erstreckt sich der Abschnitt114 der Innenbohrung der Zylinderbuchse38 , welcher einen größeren Durchmesser hat als der Führungsbereich77 , von der Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 deutlich über den mit dem Pumpengehäuse34 verpressten Bereich hinaus. Um in den Ringraum116 , der zwischen dem Ringbund46 und dem verpressten Bereich der Zylinderbuchse38 vorhanden ist, eindringendes Leckagefluid ableiten zu können, ist dieser Ringraum116 über eine Ausnehmung117 am Bund46 mit einem Niederdruckbereich (nicht dargestellt) verbunden. - In
11 ist eine weitere Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe20 gezeigt: Bei dieser ist die Bohrung42 als Durchgangsbohrung ausgebildet, und die Zylinderbuchse38 wird ähnlich wie bei der Pumpe von2 von einer Spannschraube44 , die in Verlängerung der Zylinderbuchse38 angeordnet ist, beaufschlagt. Die Zylinderbuchse38 stützt sich über den Absatz46 am Pumpenkopf36 ab. Die Spannschraube greift an der Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 an. - Für die Abdichtung des Arbeitsraums
50 , der einen Hochdruckbereich bildet, zum einlassseitigen Niederdruckbereich hin sorgt jedoch nicht eine Einpressung der Zylinderbuchse38 in einen Abschnitt der Durchgangsbohrung42 , sondern ein metallischer Dichtring118 (12 ). Dieser ist in einem durch eine Ausnehmung in der Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 , zwischen der Zylinderbuchse38 , dem Pumpenkopf36 , und der Spannschraube44 gebildeten Ringraum120 aufgenommen. Der Dichtring118 hat die Form eines liegende U, dessen Schenkel122a und122b nach radial innen zeigen. In dem an der Zylinderbuchse anliegenden Schenkel122b ist eine Ausnehmung124 vorhanden. Diese verbindet den zwischen den beiden Schenkeln gebildeten Raum mit dem Hochdruckbereich. Hierdurch werden der freie Rand des Schenkels122a gegen die Spannschraube44 und eine Basis des Dichtrings118 gegen den Pumpenkopf36 beaufschlagt, was die Dichtwirkung erhöht. -
13 zeigt eine nochmals abgewandelte Ausführungsform. Diese ähnelt jener von11 , bis auf folgende Unterschiede: Die Spannschraube44 liegt nicht direkt an der Stirnfläche45 der Zylinderbuchse38 an, sondern zwischen Spannschraube44 und Zylinderbuchse38 ist eine Zwischenhülse126 angeordnet. In deren Umfangswand sind entsprechende Öffnungen (ohne Bezugszeichen) vorhanden, durch die der Arbeitsraum50 mit den Aufnahmeöffnungen106 und108 verbunden ist. - Die Abdichtung zwischen dem Hochdruckbereich (Arbeitsraum
50 ) und dem Niederdruckbereich erfolgt mittels eines Kragens112 an einem Absatz (ohne Bezugszeichen) der Spannschraube44 . Der Kragen112 steht in axialer Richtung von diesem Absatz ab und liegt mit seinem abragenden Rand an einer Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) der Zwischenhülse126 an. Radial ist der Kragen112 soweit wie möglich außen positioniert. Ferner wird zum Niederdruckbereich hin über den Absatz46 an der Zylinderbuchse38 abgedichtet, der über die Spannschraube44 und die Zwischenhülse126 gegen einen entsprechenden Absatz der Durchgangsbohrung42 im Pumpenkopf36 gepresst wird. Die Abdichtung vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich (beispielsweise Arbeitsraum50 ) an der äußeren Mantelfläche der Zwischenhülse126 im Bereich von deren oberer Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) erfolgt durch eine Pressung über die Länge, welche in13 mit dem Bezugszeichen119 bezeichnet ist.
Claims (20)
- Kolbenpumpe (
20 ), insbesondere Hochdruck-Kolbenpumpe für eine Brennkraftmaschine (10 ), mit einem Pumpengehäuse (34 ), welches mindestens einen Teilbereich (36 ,38 ) umfasst, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, dadurch gekennzeichnet, dass jener Teilbereich (36 ,38 ) des Pumpengehäuses (34 ), der im Normalbetrieb mit Kraftstoff direkt in Kontakt kommt, eine Zylinderbuchse (38 ) und einen Pumpenkopf (36 ) umfasst und aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, und dass die Zylinderbuchse (38 ) am Pumpenkopf (36 ) verstemmt und mit einem Verbindungsbereich (47 ) in eine Sackbohrung (42 ) im Pumpenkopf (36 ) eingepresst ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilbereich (40 ) des Pumpengehäuses, der im Normalbetrieb mit Kraftstoff nicht direkt in Kontakt kommt, aus Kunststoff hergestellt ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkopf (36 ) ein Strangpressprofil, insbesondere ein Rund- oder Sechskantmaterial, umfasst. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Einlassventil (56 ) aufweist, welches in eine Öffnung (42 ) im Pumpenkopf (36 ) eingepresst ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Einlassventil (56 ) aufweist, welches zwischen der Zylinderbuchse (38 ) und dem Pumpenkopf (36 ) verspannt ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dichthülse (70 ) umfasst, welche wenigstens bereichsweise um die Zylinderbuchse (38 ) herum angeordnet und mit einem Endbereich (84 ) mit dem Pumpenkopf (36 ) fluiddicht verbunden ist und mit dem anderen Endbereich eine Kolbendichtung (74 ) hält. - Kolbenpumpe (
20 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (70 ) an mindestens drei, vorzugsweise in der Nähe der Kolbendichtung (74 ) liegenden Stellen, jeweils eine nach radial innen weisende Einbuchtung (78 ) aufweist, mit der sie an der äußeren Mantelfläche der Zylinderbuchse (38 ) anliegt. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fluidverbindung (92 ) aufweist, welche einen zwischen der Dichthülse (70 ) und der Zylinderbuchse (38 ) gelegenen Raum (94 ) mit einem Niederdruckbereich (96 ) verbindet, wobei in der Fluidverbindung (92 ) ein zu dem Raum (94 ) hin sperrendes Rückschlagventil (98 ) vorhanden ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach mindestens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit dem Einlassventil (56 ) zusammenwirkende Betätigungseinrichtung (26 ) umfasst, welche koaxial zur Zylinderbuchse (38 ) und zum Einlassventil (56 ) angeordnet ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsbereich (47 ) und ein Führungsbereich (77 ) der Zylinderbuchse (38 ) axial voneinander beabstandet (a) sind. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse (38 ) einen Absatz (46 ) aufweist, an dem eine Spannschraube (44 ) angreift, welche in den Pumpenkopf (36 ) eingeschraubt ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse (38 ) einen Absatz (46 ) aufweist, an dem eine Verstemmung (44 ) des Pumpenkopfes (36 ) angreift. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Bereich einer Stirnfläche (45 ) der Zylinderbuchse (38 ) wenigstens mittelbar am Pumpenkopf (36 ) abstützt, welcher radial innerhalb der Angriffsfläche der Spannschraube (44 ) bzw. der Verstemmung (44 ) am Absatz (46 ) der Zylinderbuchse (38 ) liegt. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse (38 ) mindestens in einem dem Pumpenkopf (36 ) zugewandten Bereich ein Gewinde (44 ) trägt, mit dem die Zylinderbuchse (38 ) in den Pumpenkopf (36 ) eingeschraubt ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (44 ) in die äußere Mantelfläche der Zylinderbuchse (38 ) gerollt ist und dass die Gewindegänge vorzugsweise gerundet sind. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein einwärts von dem Angriff der Verschraubung (44 ) bzw. der Verstemmung (44 ) zwischen der Zylinderbuchse (38 ) und dem Pumpenkopf (36 ) gebildeter Ringraum (116 ) mit einem Niederdruckbereich verbunden ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen in Einbaulage in etwa U-förmigen metallischen Dichtring (118 ) umfasst, welcher zwischen dem Pumpenkopf (36 ) und der Zylinderbuchse (38 ) verspannt ist und zwischen der Zylinderbuchse (38 ) und dem Pumpenkopf (36 ) abdichtet. - Kolbenpumpe (
20 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel (122a ,122b ) des U-förmigen Dichtrings (118 ) nach radial innen weisen, und dass der einem Hochdruckbereich zugewandte Schenkel (122b ) eine Ausnehmung (124 ) aufweist, durch die der Innenraum des U-förmigen Dichtrings (118 ) mit dem Hochdruckbereich verbunden ist. - Kolbenpumpe (
20 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnfläche (45 ) der Zylinderbuchse (38 ) eine Zwischenhülse (126 ) anliegt, welche von einer Spannschraube (44 ) in Richtung Zylinderbuchse (38 ) beaufschlagt wird. - Kolbenpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenhülse (
126 ) über einen Bereich (119 ) in den Pumpenkopf (36 ) eingepresst ist.
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