DE19705205A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Bei einer derartigen Kolbenpumpe (DE 35 22 479 A1) werden ei­ ne Mehrzahl von sternförmig angeordneten Kolben mittels eines Exzenters angetrieben, der an einer Antriebswelle vorgesehen ist. Auf dem Exzenter ist eine im Pumpengehäuse undrehbare Buchse als Hubring gelagert, die auf ihre Außenumfangsfläche für jeden Kolben eine Lagerfläche aufweist, auf der ein Gleitpolster aufliegt. Auf diesem Gleitpolster stützt sich der Kolben mit einer an seinem entsprechenden Ende angebrach­ ten Stahlscheibe ab.

Bei dieser bekannten Pumpe erfolgt die Zufuhr und Abgabe von zu pumpendem Medium zu bzw. vom Arbeitsraum unter Verwendung von Steuerventilen durch dieselbe Leitung, wobei der Kolben von dem zugeführten zu pumpenden Medium in Anlage am Hubring gehalten wird.

Anstelle der Stahlscheibe kann bei dieser Kolbenpumpe auch ein Stößel in eine zum Hubring offenen Ausnehmung im Kolben eingesetzt sein. Der Stößel liegt dabei mit einem Flansch auf dem Gleitpolster auf und wird von einer im Innern des Stößels angeordneten Druckfeder gegen den Hubring gedrückt. Der Stö­ ßel bleibt somit auch dann mit dem Hubring in Kontakt, wenn die Zufuhr von zu pumpenden Medium unterbrochen ist, und ver­ hindert so eine unerwünschte Drehung des Hubrings gegenüber dem Gehäuse.

Um einen Stoßdämpfungseffekt zu erzeugen, ist der Stößel mit einem Versorgungsanschluß und einer Axialbohrung versehen, durch die dem Innenraum von Stößel und Kolben Öl zugeführt werden kann.

Aus "Hydraulik in Theorie und Praxis von Bosch." W. Götz, 1983, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, ist eine Radialkolbenpum­ pe mit äußerer Kolbenabstützung bekannt, bei der ein Zylin­ derstern von einer Antriebswelle angetrieben wird. Der Zylin­ derstern weist eine Vielzahl von Zylindern auf, in denen ra­ dial verschiebbar Kolben angeordnet sind, die sich radial au­ ßen über Gleitschuhe am Innenumfang eines im wesentlichen drehfest und exzentrisch zum Zylinderstern im Leckraum der Pumpe angeordneten Hubrings abstützen. Die Kolben werden da­ bei vom zu pumpenden Medium in Anlage am Hubring gehalten.

Um eine hydrostatische Lagerentlastung der vom Hubring und den Gleitschuhen gebildeten Gleitlagern zu erreichen, weist jeder Gleitschuh in der Mitte seiner Gleitfläche eine Ausneh­ mung auf, die mit dem jeweiligen Zylinderraum verbunden ist. Beim Betrieb dieser bekannten Pumpe bewegen sich die Gleit­ schuhe entlang der Innenumfangsfläche des Hubrings stets in einer Richtung.

Aus "Bosch-Hydraulik Informationen und Daten 1970/71", Seite 57, ist eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauart be­ kannt, bei der die Axialkolben in entsprechenden Bohrungen eines Pumpenkörpers angeordnet sind, der von einer Antriebs­ welle angetrieben wird. Die Kolben stützen sich über Gleit­ schuhe auf der Arbeitsfläche einer im Leckraum der Pumpe vor­ gesehenen Schrägscheibe ab, wobei die Gleitschuhe von einem Niederhaltering in Kontakt mit der Schrägscheibe gehalten werden.

Um eine hydrostatische Lagerentlastung der von der Schräg­ scheibe und den Gleitschuhen gebildeten Gleitlager zu errei­ chen, ist eine Ausnehmung in der Mitte der Gleitfläche der Gleitschuhe mit dem jeweiligen Arbeitsraum verbunden. Auch bei dieser bekannten Pumpe bewegen sich die Gleitschuhe beim Betrieb entlang der Arbeitsfläche der Schrägscheibe stets in einer Richtung.

Eine weitere bekannte Radialkolbenpumpe (DE 37 26 957 C2) weist Kolben auf, die in am Gehäuse angeordneten Zylindern geführt sind. Die Kolben werden dabei von einer Antriebswelle über einen Exzenter angetrieben. Zur Abstützung der Kolben auf der Mantelfläche der Exzenter ist ein Gleitschuh am Kol­ ben angebracht, in dessen auf der Mantelfläche des Exzenters aufliegenden Stützfläche eine Ausnehmung vorgesehen ist, die zur hydrostatischen Lagerentlastung jeweils mit dem zugeord­ neten Arbeitsraum verbunden ist. Die wirksame Fläche der als Lagerentlastung dienenden Ausnehmung ist dabei kleiner als die wirksame Kolbenfläche. Auch bei dieser bekannten Pumpe bewegen sich die Gleitschuhe relativ zur Stützlagerfläche am Exzenter stets in derselben Richtung.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die Kolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sich durch die Verbindung des Entlastungsraums mit dem Arbeitsraum eine hy­ drostatische Entlastung des Gleitlagers zwischen dem Kolben und dem Hubring erreichen läßt, die auch bei einem Lager, dessen Gleitflächen eine oszillierende Bewegung gegeneinander ausführen, die Gefahr eines sogenannten Fressens wesentlich verringert werden kann, so daß die Pumpe insbesondere auch dann zum Fördern von schlecht schmierenden Medien, wie bei­ spielsweise Kraftstoff, insbesondere Benzin, eingesetzt wer­ den kann, wenn ausgangsseitig sehr hohe Drücke bereitgestellt werden müssen. Die hydrostatische Entlastung der Gleitlager führt dabei auch zu einer wesentlichen Reibungsverminderung, wodurch sich die Antriebsleistung der Pumpe vermindern läßt.

Die Reibungsverminderung führt dabei zu einer Verringerung eines auf den Kolben wirkenden, von der Führungsfläche des Kolbens im Gehäuse auf zunehmenden Kippmoments, und damit zu einem verringerten Verschleiß der Kolbenführung. Hierdurch wird die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ver­ längert.

Erfindungsgemäß ist also eine hydrostatische Entlastung auf­ einander gleitender Flächen bei einer Kolbenpumpe vorgesehen, bei der eine rotierende Antriebsbewegung einer Antriebswelle nicht unmittelbar in eine lineare Bewegung eines Kolbens um­ gesetzt wird, sondern zunächst in eine nicht rotierende Um­ laufbewegung eines Hubrings überführt wird, der die Kolben antreibt. Hierdurch ergibt sich eine aufgeteilte Abstützung oder Lagerung des Kolbens an der Antriebswelle. Diese Abstüt­ zung umfaßt das aus Gleitfläche am Kolben und Gleitlagerflä­ che am Hubring gebildete Gleitlager, das eine oszillierende lineare Bewegung aufnimmt und das erfindungsgemäß hydrosta­ tisch entlastet ist, und das Lager des Hubrings auf der An­ triebswelle bzw. auf dem an der Antriebswelle angeordneten Kurbelelement, das die Rotation des Hubring relativ zur An­ triebswelle ermöglicht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anpreßkraft zwischen der dem Kolben zugeordneten Gleitfläche und der Gleitlager­ fläche am Hubring durch eine geeignete Dimensionierung der wirksamen Fläche des Entlastungsraums im Verhältnis zur wirk­ samen Kolbenfläche unabhängig vom während des Förderhubes er­ zeugten Förderdrucks gemacht wird.

Wird eine Feder verwendet, um den Kolben insbesondere während seines Saughubes gegen den Hubring zu drücken, um also stets eine positive Flächenpressung zwischen der Gleitfläche und der Gleitlagerfläche sicherzustellen, so läßt sich die An­ preßkraft im wesentlichen auf die Federkraft beschränken oder sogar kleiner als die Federkraft machen.

Ferner bilden sich in dem Spalt zwischen der dem Kolben zuge­ ordneten Gleitfläche und der Gleitlagerfläche am Hubring und, falls der Kolben über eine Stützflächenpaarung an einem Gleitschuh abgestützt ist, in dem Spalt zwischen diesen Stützflächen, insbesondere während des Förderhubes fegen des Druckgefälles zwischen Arbeitsraum und Entlastungsraum einer­ seits und Niederdruckraum andererseits Gleitfilme aus, die die Reibung weiter vermindern. Durch diese Reibungsverminde­ rung läßt sich insbesondere beim Förderhub ein Kippen des Kolbens gegenüber der Kolbenführung weiter verringern, da der Hubring, der senkrecht zur Kolbenachse eine oszillierende Be­ wegung während des Pumpenbetriebs ausführt, kaum Querkräfte auf den Kolben übertragen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kolbenpumpe möglich.

ZEICHNUNG

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine in der Ebene von sternförmig angeordneten Kolben teilweise geschnittene Darstellung ei­ ner erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,

Fig. 2a einen Schnitt durch ein Pumpenelement der Kol­ benpumpe nach Fig. 1,

Fig. 2b einen Schnitt durch einen-Auflagebereich eines Gleitschuhs auf einem Hubring bei einer Kol­ benpumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Pumpenelement einer anderen erfindungsgemäßen Kolbenpumpe und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Pumpenelement einer weiteren erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent­ sprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe ein Gehäuse 10 auf, in dem z. B. drei Pumpenelemente 11 sternför­ mig angeordnet sind. Je nach der gewünschten Gleichmäßigkeit des von der Kolbenpumpe erzeugten Drucks können auch mehr oder weniger Pumpenelemente 11 vorgesehen sein.

Jedes Pumpenelement 11 umfaßt einen Kolben 12, der in einer Kolbenführung 13 verschiebbar gelagert ist. Die Kolbenführung 13 wird dabei von einem Halteteil 14 im Gehäuse 10 gehalten. Obwohl bei den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispie­ len die Kolbenführung 13 als gesondertes Bauteil dargestellt ist, ist es auch möglich, die Führung für den Kolben 12 di­ rekt in dem Gehäuse 10 auszubilden.

Jeder Kolben 12 trägt an seinem aus der Kolbenführung 13 vor­ stehenden Ende einen Gleitschuh 15 mit einer Gleitfläche 16, über den sich der Kolben 12 auf einer Gleitlagerfläche 17 an einem Hubring 18 abstützt, der auf einem Kurbelelement 19, z. B. einem Exzenterzapfen, einer Antriebswelle drehbar gela­ gert ist. Zwischen dem Hubring 18 und dem Kurbelelement 19 ist dabei zweckmäßigerweise ein Lagermittel, beispielsweise ein Gleitlager 20 vorgesehen.

Um den Kolben 12 mit der ihm zugeordneten Gleitfläche 16 beim Betrieb der Kolbenpumpe ständig in Anlage am Hubring 18 zu halten, ist jedem Kolben 12 eine Feder 21 zugeordnet, die sich mit ihrem einen Ende am Halteteil 14 und mit dem anderen Ende über eine den Gleitschuh 15 am Kolben 12 haltende Klam­ mer 15'' am Gleitschuh 15 abstützt und die den Gleitschuh 15 und damit auch den Kolben 12 vom Halteteil 14 weg gegen den Hubring 18 drückt.

Da das Kurbelelement 19 mit einer Exzentrizität e gegenüber der Antriebswellenachse A angeordnet ist, wird jeder der Kol­ ben 12 zu einer hin- und hergehenden Bewegung in der Kolben­ führung 13 angetrieben, deren Hub das Doppelte der Exzentri­ zität e, also 2e beträgt. Dabei wird der Hubring 18 jeweils parallel zur entsprechenden Gleitlagerfläche 17 und senkrecht zur Antriebswellenachse A um den Betrag 2e gegenüber dem ent­ sprechenden Kolben 12 hin und her verschoben.

Um insbesondere beim Förderhub des Kolbens 12, also wenn der Kolben 12, wie in Fig. 2a dargestellt, nach oben in die Kol­ benführung 13 hineingedrückt wird, die Anpreßkraft, mit der der Gleitschuh 15 gegen den Hubring 18 gedrückt wird, zu ver­ ringern, ist im Gleitschuh 15 ein zur Gleitlagerfläche 17 am Hubring 18 offener Entlastungsraum 22 vorgesehen, der über eine Durchgangsöffnung 23 im Gleitschuh 15 und einen axialen Kanal 24 mit einem Arbeitsraum 25 des Pumpenelements 11 ver­ bunden ist.

Wie in Fig. 2b angedeutet, ist es auch möglich anstelle des Entlastungsraums 22 oder zusätzlich zum Entlastungsraum 22 im Gleitschuh 15 in der Gleitlagerfläche 17 am Hubring 18 eine Ausnehmung vorzusehen, um einen Entlastungsraum 22' im Hubring 18 zu bilden.

Der Arbeitsraum 25 in der Kolbenführung 13 wird einerseits vom Kolben 12 und andererseits von einem Ventilkörper 26 ei­ nes Druckventils 27 begrenzt, das den Arbeitsraum 25 von ei­ nem Hochdruckraum 28 trennt, der zwischen der Kolbenführung 13 und einem in das Halteteil 14 eingesetzten Verschlußteil 29 im Halteteil 14 vorgesehen ist.

Der Hochdruckraum 28 ist über radiale Durchgangsbohrungen 30 mit einem Einlaßbereich 31 einer nicht dargestellten Druck­ leitung verbunden, die zu einem Hochdruckanschluß führt. Das Verschlußteil 29 dient hierbei als Widerlager für eine Ven­ tilfeder 32, die den Ventilkörper 26 gegen die Kolbenführung 13 drückt.

Um ein vorzugsweise unter Vordruck stehendes zu förderndes Medium, insbesondere Kraftstoff oder Benzin, aus einem im Ge­ häuse 10 vorgesehenen Niederdruckraum 33 dem Arbeitsraum 25 zuführen zu können, ist bei dem in Fig. 2a dargestellten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung ein Saugventil in einer Wand des Kolbens 12 vorgesehen, das eine radiale Saugöffnung 34 im Kolben 12 umfaßt, die den Kanal 24 mit der Außenseite des Kolbens 12 verbindet. Die Saugöffnung 34 ist dabei so ange­ ordnet, daß sie von einer als Steuerkante dienenden Kante 35 der Kolbenführung 13 auf- und zugesteuert wird.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wird, nachdem die Saugöffnung 34, wie in Fig. 2a dargestellt, von der Kol­ benführung 13 verschlossen ist, während des Förderhubes, also während der Kolben 12 gemäß Fig. 2a nach oben bewegt wird, der Druck des im Arbeitsraum 25, im Kanal 24 und im Entla­ stungsraum 22 bzw. 22' eingeschlossenen Mediums so lange er­ höht, bis die von dem im Arbeitsraum 25 unter Druck gesetzten Fördermedium auf den Ventilkörper 26 des Druckventils 27 aus­ geübte Kraft größer ist als die auf den Ventilkörper 26 wir­ kende Schließkraft, die sich aus der Kraft der Ventilfeder 32 und der vom Fördermedium im Hochdruckraum 28 auf den Ventil­ körper 26 ausgeübten Druckkraft zusammensetzt.

Während des Förderhubes wird der Gleitschuh 15 durch die Fe­ der 21 und den im Arbeitsraum 25 herrschenden Druck gegen den Hubring 18 gedrückt, während der vom Medium im Entlastungs­ raum 22 bzw. 22' ausgeübte Druck auf den Gleitschuh 15 eine vom Hubring 18 weggerichtete Kraft erzeugt. Ist die wirksame Fläche des Entlastungsraums 22 bzw. 22' dabei größer als die wirksame Fläche des Kolbens 12, so wird die vom Kolben 12 auf den Gleitschuh 15 ausgeübte Kraft vollständig und die von der Feder 21 erzeugte Kraft teilweise kompensiert. Bei der Dimen­ sionierung der wirksamen Fläche des Entlastungsraums 22 bzw. 22' ist zu berücksichtigen, daß die von der Feder 21 erzeugte Kraft nicht vollständig kompensiert werden darf, da zwischen der Gleitfläche 16 am Gleitschuh 15 und der Gleitlagerfläche 17 am Hubring 18 stets eine positive Flächenpressung vorlie­ gen muß, um den Entlastungsraum 22 weitgehend abzudichten, so daß der gewünschte hohe Förderdruck erreicht wird.

Der Kolben 12, der Gleitschuh 15 und der Hubring 18 befinden sich innerhalb des Niederdruckraums 33. Während des gesamten Hubs des Kolbens 12 liegt die Gleitfläche 16 des Gleitschuhs 15 an der Gleitlagerfläche 17 des Hubrings 18 an. Bei einer Drehbewegung des Kurbelelements 19 verschiebt sich, wegen der Exzentrizität e (Fig. 1), der Hubring 18 entlang der Gleit­ fläche 16 des Gleitschuhs 15. In Richtung dieser Relativbewe­ gung betrachtet, ist die Länge der Gleitlagerfläche 17 des Hubrings 18 so ausreichend dimensioniert, daß der Entla­ stungsraum 22 nicht über das Ende der Gleitlagerfläche 17 hinausragen kann (Fig. 2a), bzw. die Länge der Gleitfläche 16 des Gleitschuhs 15 ist so ausreichend dimensioniert, daß der Entlastungsraum 22' nicht über das Ende der Gleitfläche 16 hinausragen kann (Fig. 2b). Dadurch ist sichergestellt, daß das im Arbeitsraum 25 unter Druck stehende Medium während ei­ nes Förderhubs nicht ungewollt aus dem Entlastungsraum 22 bzw. 22' in den Niederdruckraum 33 zurückströmen kann.

Der Entlastungsraum 22 und/oder 22', die Gleitfläche 16 und die Gleitlagerfläche 17 sind also so dimensioniert, daß der Entlastungsraum 22 bzw. 22' in jeder Stellung des Hubrings 18 gegenüber dem Niederdruckraum 33 abgeschlossen ist. Während eines Förderhubs wird in jeder Stellung des Hubrings 18 der Entlastungsraum 22 bzw. 22' von der Berührung zwischen der Gleitfläche 16 und der Gleitlagerfläche 17 umschlossen.

Sobald am Ende des Förderhubes, nach dem Öffnen des Druckven­ tils 27 der Druck im Arbeitsraum 25, im Kanal 24 und Entla­ stungsraum 22 unter einen, das Schließen des Druckventils 27 bewirkenden Druck abgesunken ist und der Kolben 12 beginnt, den Saughub auszuführen, also sich entsprechend Fig. 2a nach unten zu bewegen, entsteht im Arbeitsraum 25, im Kanal 24 und im Entlastungsraum 22 ein Unterdruck, da die Saugöffnung 34 zu diesem Zeitpunkt noch von der Kolbenführung 13 verschlos­ sen ist. Somit wirkt der Feder 21 keine wesentliche Kraft entgegen und der Kolben 12 wird aus der Kolbenführung 13 her­ aus bewegt. Sobald die Saugöffnung 34 die Kante 35 der Kol­ benführung 13 erreicht und damit freigegeben wird, wird Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 33 durch die Saugöffnung 34 und den Kanal 24 in den Arbeitsraum 25 und den Entla­ stungsraum 22 eingesaugt, und es tritt im wesentlichen ein Druckausgleich zwischen dem Niederdruckraum 33, dem Arbeits­ raum 25 und dem Entlastungsraum 22 ein.

Solange die Saugöffnung 34 während des restlichen Saughubs offen und während des folgenden Förderhubs noch nicht voll­ ständig verschlossen ist, herrscht im Arbeitsraum 25, im Ka­ nal 24, im Entlastungsraum 22 sowie im Niederdruckraum 33 im wesentlichen derselbe Druck.

Es ist zwar denkbar, daß die wirksame Fläche des Entlastungs­ raums 22 kleiner als die wirksame Fläche des Kolbens 12 ge­ wählt wird, so daß einerseits nur eine Teilkompensation der vom Kolben 12 während des Förderhubs erzeugten Anpreßkraft zwischen dem Gleitschuh 15 und dem Hubring 18 erreicht wird, andererseits wird aber infolge der mit wachsendem Druck im Arbeitsraum 25 ansteigenden Flächenpressung zwischen der Gleitfläche 16 und der Gleitlagerfläche 17 die Abdichtung des Entlastungsraums 22 bzw. 22' gegenüber dem Niederdruckraum 33 verbessert. Es ist bevorzugt, die wirksame Fläche des Entla­ stungsraums 22 bzw. 22' zumindest genauso groß oder größer als die wirksame Fläche des Kolbens 12 zu wählen. Im ersten Fall wird somit die Anpreßkraft für den Gleitschuh 15 aus­ schließlich von der Feder 21 bereit gestellt. Im zweiten Fall wird dagegen mit steigendem Druck im Arbeitsraum 25 und im Entlastungsraum 22 bzw. 22' auch ein Teil der beim Förderhub ansteigenden Federkraft ausgeglichen. Die wirksame Fläche des Entlastungsraums 22 bzw. 22' darf jedoch nur so groß gemacht werden, daß die den Gleitschuh 15 in Richtung vom Hubring 18 weg beaufschlagende Kraft nicht größer oder gleich der Summe aus der Federkraft der Feder 21 und der vom Druck im Arbeits­ raum 25 auf den Kolben 12 ausgeübten Kraft wird.

Da bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe das zu fördernde Me­ dium beispielsweise mit einem Vordruck von ca. 3 bar in den Niederdruckraum 33 gefördert wird, während der Ausgangsdruck der Kolbenpumpe zwischen 60 und 120 bar oder mehr beträgt, ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Flächenpressung zwischen dem Gleitschuh 15 und dem Hubring 18, also zwischen der Gleitfläche 16 und der Gleitlagerfläche 17, was insbeson­ dere bei der schlechten Schmierwirkung von Kraftstoffen, ins­ besondere von Benzin, von Vorteil ist.

Da der Gleitschuh 15 gegen den Hubring 18 gedrückt wird, ent­ steht bei einer Verschiebung der Gleitlagerfläche 17 des Hubrings 18 entlang der Gleitfläche 16 des Gleitschuhs 15 ei­ ne Reibkraft, die quer zur Längsachse des Kolbens 12 über den Gleitschuh 15 auf den Kolben 12 wirkt. Die durch den Druck im Entlastungsraum 22 bzw. 22' bewirkte Verringerung der Flä­ chenpressung hat selbst bei schlecht schmierenden Medien ein Verringerung der Reibung zwischen dem Gleitschuh 15 und dem Hubring 18 zur Folge, so daß auch eine quer zur Längsachse des Kolbens 12 vom Hubring 18 infolge der Reibung auf den Kolben 12 ausgeübte Kraft, die ein auf den Kolben 12 wirken­ des Kippmoment zur Folge hat, deutlich verringert wird. Hier­ durch läßt sich die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Pumpe erhöhen, da die den Kolben 12 führende Fläche der Kolbenfüh­ rung 13, die die Kippkräfte bzw. das Kippmoment abstützen muß, einem verringerten Verschleiß unterliegt.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Kolbenpumpe, das sich von der in Fig. 2a gezeigten Ausführungsform durch die Anordnung des Ansaugweges zwischen dem Niederdruckraum 33 und dem Arbeitsraum 25 unterscheidet.

Der Hubring 18 weist im Bereich jeder seiner Gleitlagerflä­ chen 17 eine radiale Saugbohrung 40 auf, die zur Gleitlager­ fläche 17 hin trichterförmig erweitert ist, um eine Aufnahme für einen beispielsweise kugelförmigen Ventilkörper 41 eines Ansaugventils 42 zu bilden. Radial innen, also mit ihrem dem Gleitlager 20 zugewandten Ende, mündet die Saugbohrung 40 in eine mit dem Niederdruckraum 33 in Verbindung stehende Saug­ nut 43, die im wesentlichen axial verlaufend in der mit dem Gleitlager 20 zusammenwirkenden inneren Lagerfläche des Hubrings 18 vorgesehen ist. Eine im Entlastungsraum 22 ange­ ordnete Ventilfeder 44 stützt sich zwischen dem Gleitschuh 15 und dem Ventilkörper 41 des Ansaugventils 42 ab, um den Ven­ tilkörper 41 in seinen Sitz zu drücken.

Es ist auch denkbar, anstelle der gezeigten Abstützung der Ventilfeder 44 am Gleitschuh 15 einen den Strömungsweg durch das Ansaugventil 42 nicht behindernden Federhalter oder Stützbügel am Hubring 18 vorzusehen, so daß die Ventilfeder 44 ausschließlich am Hubring 18 gehalten ist, und somit durch die Verschiebebewegung zwischen Gleitschuh 15 und Hubring 18 nicht deformiert wird.

Beim Betrieb der anhand von Fig. 3 beschriebenen erfindungs­ gemäßen Kolbenpumpe schließt das Ansaugventil 42 nach Beendi­ gung des Saughubs des Kolbens 12 zu Beginn des Förderhubes mit Unterstützung der Ventilfeder 44. Während der Kolben 12 während des Förderhubs in Richtung auf den Arbeitsraum 25 verschoben wird, erhöht sich der Druck im Arbeitsraum 25 und im Entlastungsraum 22 bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Druck­ ventil 27 öffnet. Hierdurch läßt sich, wenn die wirksame Flä­ che des Entlastungsraums 22 größer ist als die wirksame Flä­ che des Kolbens 12, die auf den Gleitschuh 15 wirkende An­ preßkraft konstant halten bzw. verringern, indem die durch das Zusammendrücken der Feder 21 bewirkte Zunahme der Feder­ kraft kompensiert bzw. überkompensiert wird. Somit kann auch die Reibung zwischen Gleitschuh 15 und Hubring 18 während des Förderhubes konstant gehalten oder verringert werden.

Sobald der Saughub beginnt, öffnet das Saugventil 42 und zu förderndes Medium wird aus dem Niederdruckraum 33 durch die Saugnut 43, die Saugbohrung 40, das Ansaugventil 42, den Ent­ lastungsraum 22, die Durchgangsöffnung 23 im Gleitschuh 15 und den Kanal 24 im Kolben 12 in den Arbeitsraum 25 gesaugt. Hierdurch findet bereits zu Beginn des Saughubes im wesentli­ chen ein Druckausgleich statt, so daß der Druck im Arbeits­ raum 25 und im Entlastungsraum 22 nur geringfügig kleiner ist als der Druck im Niederdruckraum 33. Die Anpreßkraft wird al­ so von der Feder 21 erzeugt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist, wie in Fig. 4 dargestellt,. sowohl eine Saug­ öffnung 34 im Kolben 12 als auch ein Ansaugventil 42 im Hubring 18 zwischen einer Saugnut 43 und dem Entlastungsraum 22 vorgesehen.

Außerdem weist der Kolben 12' einen balligen oder kugelab­ schnittsförmigen Endabschnitt 50 auf, der sich mit einer ku­ gelförmigen Stützfläche 51 in einer komplementären Ausnehmung 52 im Gleitschuh 15' auf einer entsprechenden Stützfläche 53 abstützt. An seiner vom Gleitschuh 15' abgewandten Seite ist der Endabschnitt 56 des Kolbens 12' mit einer Schulter 54 ver­ sehen, auf der ein Widerlagerring 55 für die Feder 21 auf­ liegt.

Diese Abstützung des Kolbens 12' auf dem Gleitschuh 15' kann auch bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2a, 2b und 3 vorgesehen sein. Ebenso kann die dort gezeigte Befestigung des Gleitschuhs 15 am Kolben 12 auch bei der in Fig. 4 darge­ stellten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden.

Bei der in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Kolbenpumpe er­ folgt die hydrostatische Entlastung des Gleitschuhs 15' wäh­ rend des Förderhubes in der gleichen Weise wie bei der Ausge­ staltung nach Fig. 2a. Zu Beginn des Saughubs arbeitet die Kolbenpumpe nach Fig. 4 im wesentlichen wie die in Fig. 3 ge­ zeigte. Nach der Freigabe der Saugöffnung 34 im Kolben 12' liegen dann im wesentlichen wieder die gleichen Bedingungen vor wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 2a.

Da das Ansaugen von zu förderndem Medium nach dem Öffnen der Saugöffnung 34 sowohl durch die Saugöffnung 34 als auch durch die Saugbohrung 40 im Hubring 18 erfolgt, können die Strö­ mungsquerschnitte der Saugbohrung 40 und der Saugnut 43 im Vergleich mit der Ausgestaltung nach Fig. 2a bzw. 3 kleiner ausgebildet sein.

Durch die Abstützung des Kolbens 12' mit seinem balligen oder kugelförmigen Endabschnitt 50 lassen sich infolge von Ferti­ gungstoleranzen mögliche Kippbewegungen des Kolbens 12' in der Kolbenführung 13 ausgleichen. Der Spalt- zwischen den Stützflächen 51 und 53 am Kolben 12' bzw. Gleitschuh 15' wird dabei durch einen Film aus zu förderndem Medium während des Förderhubes entlastet, da infolge des höheren Drucks im Kanal 24 und im Entlastungsraum 22 zu förderndes Medium durch die­ sen Spalt in den Niederdruckraum 33 gepreßt wird.

Claims (11)

1. Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors,

• - mit wenigstens einem Kolben, der in einem Gehäuse verschiebbar gelagert ist und darin einen Arbeits­ raum begrenzt,
• - mit einer in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, an der ein Kurbelelement vorgesehen ist, und
• - mit einem auf dem Kurbelelement drehbar gelagerten, im Gehäuse nicht rotierenden Hubring, der eine dem Kolben zugeordnete Gleitlagerfläche aufweist, auf der der Kolben mit einer Gleitfläche abgestützt ist, so daß der Kolben von der Antriebswelle beauf­ schlagbar ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Ausnehmung im Bereich der Gleit­ fläche (16) und der Gleitlagerfläche (17) gebilde­ ter Entlastungsraum (22) mit dem Arbeitsraum (25) verbunden ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Entlastungsraum (22) von einer Ausnehmung in der am Kolben (12) angeordneten Gleitfläche (16) ge­ bildet ist und zur Gleitlagerfläche (17) am Hubring (18) hin offen ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Entlastungsraum (22) eine wirksa­ me Fläche aufweist, die zumindest gleich der wirksamen Fläche des Kolbens (12) ist.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch ge­ kennzeichnet, daß daß der Kolben (12) von einer Feder (21) in Richtung auf den Hubring (18) gedrückt wird.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelelement (19) zu­ sammen mit dem Hubring (18) und den aus der Kolbenfüh­ rung (13) hervor stehenden Abschnitten der darauf abge­ stützten Kolben (12) in einem Niederdruckraum (33) im Gehäuse (10) angeordnet sind, der als Zuführraum für ein zu förderndes Medium, insbesondere für Kraftstoff, vor­ zugsweise für Benzin, dient, daß der Kolben (12) einen in den Arbeitsraum (25) mündenden Kanal (24) aufweist und daß der Kanal (24) über ein Saugventil (34, 35; 42) mit dem Niederdruckraum (33) verbunden ist.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Saugventil von einer Saugöffnung (34) in einer Wand des Kolbens (12') gebildet wird, die mit einer als Steuerkante dienenden Kante (35) der Kolbenführung (13) zusammenwirkt.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Entlastungsraum (22) über eine Saugboh­ rung (40) und eine Saugnut (43) mit dem Niederdruckraum (33) verbunden ist, wobei das Saugventil (42) in der Saugbohrung (40) angeordnet ist.

8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Kanal (24) im Kolben (12) als auch der Entlastungsraum (22) jeweils über ein Saugventil (34, 35 bzw. 42) mit dem Nieder­ druckraum (33) verbunden sind.

9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit einer balligen oder kugelabschnittsförmigen Stützfläche (51) an einem aus der Kolbenführung (13) vorstehenden Endab­ schnitt (50) in einer komplementären Ausnehmung (52) in einem Gleitschuh (15') aufgenommen ist, der auf seiner von der Ausnehmung (52) abgewandten Seite die dem Kolben (12) zugeordnete Gleitfläche (16) trägt, wobei ein zwi­ schen der Stützfläche (51) am Kolben (12) und der Stütz­ fläche (53) am Gleitschuh (15') gebildeter Spalt mit der Verbindung (24, 23) von Arbeitsraum (25) und Entla­ stungsraum (22) in Verbindung steht.

10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß daß die Feder (21) am Kolben (12) abgestützt ist.

11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21) an einem am Kolben (12) angebrachten Gleitschuh (15) abgestützt ist, der auf seiner vom Kolben (12) abgewandten Seite die dem Kolben (12) zugeordnete Gleitfläche (16) trägt.