DE19714648A1

DE19714648A1 - Kraftstoff-Förderpumpe

Info

Publication number: DE19714648A1
Application number: DE1997114648
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Dr Bodzak; Hanspeter Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: FR2762047B1; FR2762047A1; JPH10288166A; DE19714648B4; ITMI980595A1; IT1298830B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoff-Förderpumpe vorzugs weise für eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftma schinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen aus einer deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 196 25 488 bekannten Kraftstoff-Förderpumpe wird wenigstens ein Pumpenelement in einer Pumpkammer rotierend angetrieben, wobei dieses Pumpenelement bei der bekannten Kraftstoff-Förderpumpe durch ein rotierend ange triebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder gebildet ist. Dabei fördern die Zahnräder dieser als Zahnradförderpumpe ausgebildeten Kraftstoff-Förderpumpe dort Kraftstoff aus einem mit einem Vorratstank verbundenen Ansaugraum entlang eines zwischen der Stirnfläche der Zahnräder und der Umfangswand einer diese aufnehmenden Pumpkammer gebildeten Förderkanals in einen mit der Kraftstoffeinspritzpumpe verbundenen Druckraum. Dabei ist ein erstes Zahnrad drehschlüssig mit einer Antriebswelle der Förderpumpe verbunden, die über ein Kupplungselement von einem externen Antriebselement angetrieben werden kann. Die Antriebswelle ist dabei formschlüssig mit dem ersten Zahnrad verbunden, das seinerseits mit einem gehäusegelagerten zweiten Zahnrad kämmt und so die Drehbewegung auf dieses überträgt.

Um im Falle eines plötzlichen Blockierens des Pumpengetrie bes dessen Zerstörung bzw. das Hineinfallen von losen Teilen in den Kupplungs- bzw. Motorraum zu vermeiden ist an der bekannten Kraftstoff-Förderpumpe eine pumpeninterne Begren zung des Reaktionsmomentes der Antriebseinheit für den Fall eines plötzlichen Blockierens der Förderpumpe vorgesehen. Diese Überlast-Sicherungsvorrichtung ist dabei durch eine zwischen dem Antriebselement und der Antriebswelle vorgese henen Rutschkupplung gebildet, so daß bei einer Blockierung des Förderpumpengetriebes das Antriebselement über die Rutschkupplung gegenüber der blockierten Antriebswelle weiter drehen kann.

Dabei weist diese bekannte Überlast-Sicherungsvorrichtung in Form einer Rutschkupplung jedoch den Nachteil auf, daß sich der Reibwert an dieser über eine lange Betriebsdauer verän dern kann, was eine genaue Einstellung des maximal zulässi gen Reaktionsmomentes erschwert. Zudem verursacht die zusätzliche Rutschkupplung einen gegenüber herkömmlichen Kraftstoff-Förderpumpen erhöhten Fertigungsaufwand.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Förderpumpe für eine Brenn kraftmaschine weist demgegenüber den Vorteil auf, daß die überlast-Sicherungsvorrichtung zur Begrenzung des Reaktions momentes an der Antriebswelle ohne einen erhöhten Bau- und Montageaufwand intern in der Förderpumpe vorgesehen sein kann. Dies wird in vorteilhafter Weise durch das Vorsehen einer Sollbruchstelle an der Antriebswelle erreicht, an der die Antriebswelle bei Überschreiten eines vorbestimmten Reaktionsmomentes der Förderpumpe bricht. Dabei ist es besonders vorteilhaft die Sollbruchstelle als Schwächung der Antriebswelle auszubilden, da die Antriebswelle keinerlei Biegekräfte übertragen muß und somit die Drehsteifigkeit bzw. die Torsionsfestigkeit in einfacher Weise verringert werden kann. Der wirksame Querschnitt an der Sollbruchstelle kann dabei in einfacher Weise durch eine Ausnehmung am Umfang der Antriebswelle verringert werden. Diese Ausnehmung kann dabei in einfacher Weise als Ringnut ausgebildet sein, die z. B. durch einen Freistich hergestellt werden kann. Des weiteren ist es alternativ möglich einen Hohlraum in Form einer Bohrung in der Antriebswelle vorzusehen, der sich in vorteilhafter Weise bis in den Bereich der Ringnut erstreckt. Die Sollbruchstelle an der Antriebswelle wird dabei vorzugsweise an einem dem externen Antriebselement abgewandten Ende der Antriebswelle vorgesehen, wobei die Anordnung der Sollbruchstelle zwischen dem formschlüssigen Krafteinleitungsbereich der Antriebswelle in das rotierend angetriebene Pumpenelement und dem Schaft der Antriebswelle besonders vorteilhaft ist.

Alternativ ist es auch möglich die Sollbruchstelle durch andere Ausnehmungen am Umfang der Antriebswelle oder durch eine besondere Materialausbildung in diesem Bereich zu erzeugen. Um zu vermeiden, daß einzelne Bruchteile der Antriebswelle in den Motorraum gelangen, ist in vorteilhaf ter Weise eine Verliersicherung vorgesehen die nach einem Bruch der Antriebswelle deren Bruchstücke in ihrer axialen Lage fixiert. Diese Verliersicherung ist dabei im Ausfüh rungsbeispiel als Sicherungsring ausgebildet, der an einer Stirnfläche des Kupplungselementes anliegt, wobei das Kupp lungselement mit seiner zweiten der ersten gegenüberliegen den Stirnfläche an einem Absatz der Antriebswelle in Anlage gehalten ist.

Die drehschlüssigen Verbindungen zwischen dem externen Antriebselement und dem Kupplungselement, dem Kupplungsele ment und der Antriebswelle sowie der Antriebswelle und dem rotierend angetriebenen Pumpenelement, vorzugsweise einem ersten Zahnrad sind dabei vorzugsweise als formschlüssige Verbindungen ausgebildet, können aber alternativ dazu auch als kraft- oder stoffschlüssige Verbindungen ausgeführt sein.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Überlast-Siche rungsvorrichtung beim Blockieren der Förderpumpe als Soll bruchstelle an der Antriebswelle ist es somit möglich, daß die Antriebswelle bei blockiertem Pumpengetriebe frei weiterdrehen kann, so daß eine Zerstörung des Antriebsele mentes ohne eine Erhöhung des Fertigungsaufwandes sicher vermieden werden kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen standes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Förderpumpe dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt durch die Kraftstoff-Förderpumpe, bei dem die Sollbruchstelle an der Antriebswelle durch eine Ringnut gebildet ist, die Fig. 2 eine vergrößerte Darstel lung der Antriebswelle aus der Fig. 1 und die Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Darstel lung der Antriebswelle, bei dem die Sollbruchstelle durch die Kombination einer Ringnut und einer axialen Sackbohrung in der Antriebswelle gebildet ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Förderpumpe ist in eine nicht näher dargestellte Förderleitung von einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zu deren Kraft stoffeinspritzpumpe eingesetzt. Dabei weist das in der Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsbei spiel ein Pumpengehäuse 1 auf, in dem eine Pumpkammer 3 vor gesehen ist, in der ein rotierend angetriebenes Paar miteinander kämmender Zahnräder angeordnet ist. Ein erstes im Ausführungsbeispiel oben liegendes Zahnrad 5 wird dabei mittels eines nicht näher dargestellten externen Antriebs elementes 7 rotierend angetrieben und überträgt diese Dreh bewegung über eine Stirnverzahnung auf ein mit dem ersten Zahnrad 5 kämmendes zweites Zahnrad 9. Die Zahnräder 5, 9 teilen dabei die Pumpkammer 3 durch ihren Zahneingriff 11 in zwei nicht näher dargestellte Teilbereiche, von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum und ein zweiter Teilbe reich einen Druckraum bilden. Der Ansaugraum ist dabei über jeweils einen zwischen den Zahnnuten an den Stirnflächen des ersten und zweiten Zahnrades 5, 9 an der oberen und unteren Umfangswand der Pumpkammer 3 gebildeten nicht näher darge stellten Förderkanal mit dem Druckraum verbunden. Zudem weisen der Ansaugraum und der Druckraum jeweils eine Anschlußöffnung in der Wand des Pumpengehäuses 1 auf, über die der Ansaugraum mit einer ebenfalls nicht dargestellten Ansaugleitung zum Vorratstank und der Druckraum mit einer nicht gezeigten Förderleitung zum Saugraum der Kraftstoff einspritzpumpe verbunden ist. Die Pumpkammer 3 ist dabei durch einen Pumpendeckel 13 verschlossen. Die Zahnräder 5, 9 sind jeweils auf einem in das Innere des Pumpengehäuses 1 ragenden Gehäusezapfen gelagert, die dabei einteilig mit dem Pumpengehäuse 1 ausgebildet sind. Dabei bildet ein erster obenliegender Gehäusezapfen 15 einen das erste Zahnrad 5 aufnehmenden Lagerzapfen und ein zweiter untenliegender Gehäusezapfen 17 einen das zweite Zahnrad 9 aufnehmenden Lagerzapfen. Der erste Gehäusezapfen 15 weist eine axiale Durchgangsbohrung 19 auf, in der eine Antriebswelle 21 geführt ist, die an ihrem dem Gehäusedeckel 13 abgewandten Ende drehschlüssig über ein Kupplungselement 23 mit dem externen Antriebselement 7 verbunden ist. An ihrem dem Gehäusedeckel 13 zugewandten Ende ragt die Antriebswelle 21 aus der Durchgangsbohrung 19 des ersten Gehäusezapfens 15 und weist einen Profilkopf 25 auf, der in eine entsprechende Profilausnehmung im ersten Zahnrad 5 hineinragt, wobei über diese formschlüssige Verbindung die Drehbewegung der Antriebswelle 21 auf das erste Zahnrad 5 übertragen wird. An ihrem dem Gehäusedeckel 13 abgewandten Ende weist die Antriebswelle 21 einen im Durchmesser verringerten Zapfen 29 auf, mit dem sie in eine entsprechende Aufnahmeöffnung des Scheibenförmigen Kupplungselementes 23 hineinragt. Dabei kann die drehschlüssige Verbindung zwischen dem Zapfen 29 der Antriebswelle 21 in der Aufnahmeöffnung 31 des Kupplungselementes 23 sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig ausgebildet sein. Das scheibenförmige Kupplungselement 23 liegt mit seiner dem Pumpengehäuse 1 zugewandten Ringstirnfläche 33 an einem am Übergang zum Zapfen 29 gebildeten Absatz 35 der Antriebswelle 21 an. An seinem dieser ersten Stirnfläche 33 abgewandten Ende weist das Kupplungselement 23 eine Ringabsatzfläche 37 auf, an der ein in das Gehäuse 1 eingesetzter Sicherungsring 39 anliegt. Dieser Sicherungsring 39 bildet dabei eine Verliersicherung, die über das Kupplungselement 23 die Antriebswelle 21 in ihrer axialen Lage fixiert und so im Falle eines Bruches ein Hinausrutschen der Antriebswellenteile aus dem Pumpengehäuse 1 vermeidet.

Zur Herstellung einer Sollbruchstelle an der Antriebswelle 21 ist nunmehr, wie auch in der Fig. 2 vergrößert darge stellt eine Ringnut 41 in die Umfangsfläche der Antriebs welle 21 eingearbeitet, die direkt am Querschnittsübergang zwischen dem Profilkopf 25 und dem Schaftteil der Antriebs welle 21 vorgesehen ist. Diese Ringnut 41 ist dabei derart tief ausgebildet, daß die Antriebswelle 21 beim Auftreten eines entsprechend großen Rückstellmomentes in Folge einer Blockierung der Zahnräder 5 und 9 an dieser Stelle brechen wird. Dabei ist es in einfacher Weise möglich, verschiedene maximal zulässige Reaktionsmomente an der Antriebswelle 21 durch die Tiefe der Ringnut 41 einzustellen.

Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraft stoff-Förderpumpe, bei dem lediglich die Ausbildung der Sollbruchstelle an der Antriebswelle 21 verschieden ausge bildet ist, so daß sich die Darstellung und Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispieles auf die Darstellung der Antriebswelle 21 beschränkt. Dabei ist nunmehr eine zusätz liche Sackbohrung 43 in die zahnradseitige Stirnseite 45 der Antriebswelle 21 eingearbeitet, die sich bis in den Bereich der Ringnut 41 erstreckt, und die den wirksamen Antriebswel lenquerschnitt noch einmal erheblich verringert, so daß auch bereits geringe maximal zulässige Reaktionsmomente für den Wellenbruch an der Sollbruchstelle einstellbar sind.

Claims

1. Kraftstoff-Förderpumpe für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einem in einer Pumpkammer (3) rotierend angetrie benen Pumpenelement (5), das durch seine Drehbewegung Kraft stoff aus einem Ansaugraum entlang eines Förderkanals in einen Druckraum fördert und das drehschlüssig mit einer Antriebswelle (21) verbunden ist, die über ein Kupplungs element (23) von einem externen Antriebselement (7) antreib bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (21) eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, an der die Antriebswelle (21) bei überschreiten eines vorbestimmten maximalen Reaktionsmomentes bricht.

2. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle durch eine Verringe rung des wirksamen Querschnittes der Antriebswelle (21) gebildet ist.

3. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung durch eine Ausnehmung am Umfang der Antriebswelle (21) gebildet ist.

4. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung am Umfang der Antriebs welle (21) als Ringnut (41) ausgebildet ist.

5. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung durch einen Hohlraum, vorzugsweise eine axiale Bohrung (43) in der Antriebswelle (21) gebildet ist.

6. Kraftstoff-Förderpumpe nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (43) in der Antriebswelle (21) im Bereich der Ausnehmung an der Umfangs fläche der Antriebswelle (21) angeordnet ist.

7. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verliersicherung an der Antriebs welle (21) vorgesehen ist, die nach einem Bruch der Antriebswelle (21) die Bruchstücke in ihrer axialen Lage fixiert.

8. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verliersicherung als Sicherungsring (39) ausgebildet ist, der an einer Ringabsatzfläche (37) des Kupplungselementes (23) anliegt, wobei das Kupplungselement (23) mit seiner gehäusezugewandten Stirnfläche (33) an einem Absatz (35) der Antriebswelle (21) in Anlage gehalten ist.

9. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierend angetriebene Pumpenelement (5) als erstes Zahnrad einer Zahnradpumpe ausgebildet ist, das mit einem zweiten, drehbar gelagerten Zahnrad (9) kämmt, wobei zwischen den Stirnflächen der Zahnräder (5, 9) und einer Umfangswand der Pumpkammer (3) ein Förderkanal gebildet ist.

10. Kraftstoff-Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (21) formschlüssig mit dem rotierend angetriebenen Pumpenelement (5) verbunden ist.