DE10355029A1 - Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinsprizeinrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement (32) auf mit einem durch eine Antriebswelle (12) der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (34). Der Pumpenkolben (34) stützt sich über einen in einer Bohrung (52) eines Gehäuses (10) der Hochdruckpumpe verschiebbar geführten Stößel (50) an der Antriebswelle (12) ab. Die Antriebswelle (12) weist einen exzentrisch zu ihrer Drehachse (13) ausgebildeten Wellenabschnitt (26) auf, auf dem ein Ring (28) drehbar gelagert ist, an dem der Stößel (50) anliegt. Der Stößel (50) ist in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Ring (28) anliegt, und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) in der Bohrung (52) geführt ist, und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50) am Pumpenkolben (34) anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzschicht (60) versehen.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
- Eine solche Hochdruckpumpe ist durch die
DE 198 44 272 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist eine rotierend angetriebene Antriebswelle auf, die einen exzentrisch zu ihrer Drehachse ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt ist ein Ring drehbar gelagert. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement mit einem zumindest mittelbar durch die Antriebswelle über den Ring in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf. Der Ring weist an seinem Umfang entsprechend der Anzahl der Pumpenelemente Abflachungen auf, an denen die Pumpenkolben über einen Stößel anliegen. Beim Betrieb der Hochdruckpumpe kommt es zu hohen Belastungen des Rings und der Pumpenkolben und der Stößel, insbesondere zu hohen Flächenpressungen. Außerdem kann es zu Gleitbewegungen zwischen dem Ring und den Stößeln kommen. Die Stößel sind in Bohrungen des Gehäuses der Hochdruckpumpe verschiebbar geführt. Die Pumpenkolben stützen sich in den Stößeln ab. Eine Schmierung des Kontaktbereichs zwischen dem Ring und den Stößeln, zwischen den Stößeln und den Bohrungen des Gehäuses, in denen diese geführt sind, und zwischen den Pumpenkolben und den Stößeln erfolgt durch den im Inneren des Gehäuses der Hochdruckpumpe vorhandenen Kraftstoff. Insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen ist die Schmierung durch den Kraftstoff jedoch nicht mehr ausreichend, so dass es zu starkem Verschleiß des Rings und/oder der Stößel und/oder der Pumpenkolben kommt, was schließlich zum Ausfall der Hochdruckpumpe führen kann. - Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verschleißschutzbeschichtung eine ausreichende Verschleißbeständigkeit des Kontaktbereichs der Bauteile und damit eine ausreichende Haltbarkeit der Hochdruckpumpe sichergestellt ist. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass der Stößel an seinen verschiedenen Oberflächenbereichen, an denen sich dieser am Ring abstützt oder in der Bohrung geführt ist oder an dem sich der Pumpenkolben an diesem abstützt mit unterschiedlichen, für die jeweiligen Anforderungen optimierten Verschleißschutzbeschichtungen versehen ist.
- In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe angegeben. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht auf einfache Weise eine optimale Abstützung des Pumpenkolbens am Stößel.
- Zeichnung
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe,2 einen Ausschnitt der Hochdruckpumpe in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Schnitt entlang Linie II-II in1 und3 den Ausschnitt der Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In den
1 bis3 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse10 auf, das mehrteilig ausgebildet ist und in dem eine Antriebswelle12 angeordnet ist. Die Antriebswelle12 ist im Gehäuse10 über zwei in Richtung der Drehachse13 der Antriebswelle12 voneinander beabstandete Lagerstellen14 und16 drehbar gelagert. Die Lagerstellen14 ,16 können in verschiedenen Teilen des Gehäuses10 angeordnet sein. - In einem zwischen den beiden Lagerstellen
14 ,16 liegenden Bereich weist die Antriebswelle12 einen exzentrisch zu ihrer Drehachse13 ausgebildeten Wellenabschnitt26 auf, auf dem ein Übertragungselement28 in Form eines Polygonrings über eine Lagerstelle30 drehbar gelagert ist. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein, vorzugsweise mehrere im Gehäuse10 angeordnete Pumpenelemente32 mit jeweils einem Pumpenkolben34 auf, der durch den Polygonring28 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse13 der Antriebsewelle12 angetrieben wird. Der Pumpenkolben34 ist in einer Zylinderbohrung36 im Gehäuse10 oder einem Einsatz im Gehäuse10 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner dem Übertragungselement28 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung36 einen Pumpenarbeitsraum38 . Der Pumpenarbeitsraum38 weist über einen im Gehäuse10 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal40 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals40 in den Pumpenarbeitsraum38 ist ein in den Pumpenarbeitsraum38 öffnendes Einlassventil42 angeordnet, das ein federbelastetes Ventilglied43 aufweist. Der Pumpenarbeitsraum38 weist ausserdem über einen im Gehäuse10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal44 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Speicher110 verbunden ist. Mit dem Speicher110 sind ein oder mehrere Injektoren120 verbunden, durch die Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals44 in den Pumpenarbeitsraum38 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum38 öffnendes Auslassventil46 angeordnet, das ebenfalls ein federbelastetes Ventilglied47 aufweist. - Der Pumpenkolben
34 stützt sich über einen Stößel50 an dem auf dem Wellenabschnitt26 gelagerten Polygonring28 ab. Der Stößel50 ist hülsenförmig ausgebildet und liegt mit seinem geschlossenen Ende am Polygonring28 an. Der Stößel50 ist in einer Bohrung52 im Gehäuse10 der Hochdruckpumpe verschiebbar mit geringem Spiel geführt. Der Pumpenkolben34 wird durch eine vorgespannte Rückstellfeder54 mit seinem Kolbenfuss35 in Anlage an der Innenseite des Bodens56 des Stößels50 gehalten und der Stößel50 wird durch die Rückstellfeder54 mit der Außenseite seines Bodens56 in Anlage am Polygonring28 gehalten. Die Rückstellfeder54 stützt sich über einen auf dem Pumpenkolben34 angeordneten Federteller55 am Pumpenkolben34 ab oder an einem im Durchmesser vergrößerten Kolbenfuß des Pumpenkolbens34 . Bei der Drehbewegung der Antriebswelle12 wird der Polygonring28 nicht mit dieser mitbewegt, führt jedoch aufgrund des Exzenterabschnitts26 eine Bewegung senkrecht zur Drehachse13 der Antriebswelle12 aus, die die Hubbewegung des Pumpenkolbens34 bewirkt. Der Polygonring28 weist in seinem Außenmantel für jedes Pumpenelement32 eine Abflachung29 auf, an der der Stößel50 anliegt. Beim Saughub des Pumpenkolbens34 , bei dem sich dieser radial nach innen bewegt, wird der Pumpenarbeitsraum38 durch den Kraftstoffzulaufkanal40 bei geöffnetem Einlassventil42 mit Kraftstoff befüllt, wobei das Auslassventil46 geschlossen ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens34 , bei dem sich dieser radial nach aussen bewegt, wird durch den Pumpenkolben34 Kraftstoff unter Hochdruck durch den Kraftstoffablaufkanal44 bei geöffnetem Auslassventil46 zum Speicher110 gefördert, wobei das Einlassventil42 geschlossen ist. - In
2 ist der Stößel vergrößert gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Stößel50 ist dabei auf seiner Kontaktstelle zum Polygonring28 , das ist die Außenseite seines Bodens56 , mit der der Stößel50 an der Abflachung29 des Polygonrings28 anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzbeschichtung60 versehen. Zusätzlich oder alternativ ist der Stößel50 auf seiner Kontaktstelle zur Bohrung52 , das ist die Mantelfläche58 des Stößels, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche, mit der der Stößel50 in der Bohrung52 geführt ist, mit einer Verschleißschutzbeschichtung60 versehen. Zusätzlich oder alternativ ist der Stößel50 auf seiner Kontaktstelle zum Pumpenkolben34 , das ist die Innenseite seines Bodens56 , an der der Pumpenkolben34 anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzbeschichtung60 versehen. Der Stößel50 kann auf der Innenseite seines Bodens56 , an der der Pumpenkolben34 anliegt, eine Erhebung57 aufweisen, um eine definierte Anlagefläche für den Pumpenkolben34 zu schaffen. Die Verschleißschutzbeschichtung60 kann beispielsweise durch eine Gleitlackbeschichtung gebildet sein. Die Verschleißschutzbeschichtung60 besteht dabei aus einem Gleitlack mit den erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich Reibwert, Verschleißbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit zum Einsatz im Inneren der Hochdruckpumpe. Alternativ kann die Verschleißschutzbeschichtung60 auch durch eine Kohlenstoffbeschichtung gebildet sein. Weiterhin alternativ kann die Verschleißschutzbeschichtung60 auch eine durch ein chemisches oder galvanisches Verfahren aufgebrachte Beschichtung sein, beispielsweise aus Hartchrom, Manganphosphat oder Titannitrit. Durch die Verschleißschutzbeschichtung60 wird auch bei Schmierung der Kontaktstellen des Stößels50 zum Polygonring28 , zur Bohrung52 und zum Pumpenkolben34 nur durch den im Inneren des Gehäuses10 vorhandenen Kraftstoff eine geringe Reibung und eine ausreichende Verschleißbeständigkeit der Kontaktstellen sichergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass der Stößel50 an seinen verschiedenen Kontaktstellen zum Polygonring28 , der Bohrung52 und zum Pumpenkolben34 jeweils mit derselben Verschleißschutzbeschichtung60 versehen ist oder der Stößel50 kann an den verschiedenen Kontaktstellen mit unterschiedlichen Verschließschutzbeschichtungen60 versehen sein, die für die jeweiligen Anforderungen optimal gewählt werden können. - In
3 ist der Stößel50 vergrößert gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Stößel50 ist dabei wie beim ersten Ausführungsbeispiel an seiner Kontaktstelle zum Polygonring28 , das ist an der Außenseite seines Bodens56 , und/oder an seiner Kontaktstelle zur Bohrung52 , das ist an der Außenseite seines Mantels58 , zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit der Verschleißschutzbeschichtung60 versehen. Beim zweiten Ausführungsbeispiel stützt sich der Pumpenkolben34 über ein separates Stützelement62 am Stößel50 ab, das als ein im Stößel50 angeordnetes Einsatzteil ausgebildet ist, das am Boden56 des Stößels50 anliegt. Das Stützelement62 ist beispielsweise scheibenförmig ausgebildet und der Stößel50 weist vorzugsweise auf der Innenseite seines Bodens56 eine Vertiefung64 auf, in die das Stützelement62 eingesetzt ist. Das Stützelement62 besteht beispielsweise aus verschleißfestem Stahl, aus Hartmetall, aus DMo5 nitriert oder aus Keramik. Der Werkstoff, aus dem das Stützelement62 besteht, kann unabhängig vom Werkstoff des Stößels50 gewählt werden. Da das Stützelement62 nur eine geringe Größe und eine einfache Form aufweist, kann dieses auch aus hochwertigem Werkstoff kostengünstig und einfach hergestellt werden.
Claims (10)
- Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pumpenelement (
32 ), das einen durch eine Antriebswelle (12 ) der Hochdruckpumpe in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (34 ) aufweist, wobei sich der Pumpenkolben (34 ) über einen in einer Bohrung (52 ) eines Gehäuses (10 ) der Hochdruckpumpe verschiebbar geführten Stößel (50 ) an der Antriebswelle (12 ) abstützt, wobei die Antriebswelle (12 ) einen exzentrisch zu ihrer Drehachse (13 ) ausgebildeten Wellenabschnitt (26 ) aufweist, auf dem ein Ring (28 ) drehbar gelagert ist, an dem der Stößel (50 ) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (50 ) in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50 ) am Ring (28 ) anliegt und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50 ) in der Bohrung (52 ) geführt ist und/oder in seinem Kontaktbereich, in dem der Stößel (50 ) am Pumpenkolben (34 ) anliegt, zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer Verschleißschutzschicht (60 ) versehen ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (
60 ) eine Gleitlackbeschichtung ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (
60 ) aus Kohlenstoffverbindungen besteht. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (
60 ) eine chemisch oder galvanisch aufgebrachte Beschichtung ist, insbesondere aus Hartchrom, Manganphosphat oder Titannitrit. - Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Pumpenkolben (
34 ) über ein separates Stützelement (62 ) am Stößel (50 ) abstützt. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (
62 ) scheibenförmig ausgebildet ist. - Hochdruckpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (
62 ) in eine Vertiefung (64 ) des Stößels (50 ) eingesetzt ist. - Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (
62 ) aus verschleißfestem Stahl oder aus Hartmetall besteht. - Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (
62 ) aus DMo 5 besteht. - Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (
62 ) aus Keramik besteht.
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