DE19814505A1 - Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle, die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist, auf dem ein Ring gleitend gelagert ist, der mit mindestens drei bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen Zylinderraum angeordneten Kolben zusammenwirkt, an deren zur Antriebswelle gewandten Enden jeweils eine Platte angebracht ist.

Bei einer derartigen innen abgestützten Radialkolbenpumpe haben die an den Kolben angebrachten Platten Kontakt mit dem auf der Antriebswelle gelagerten Ring. Die Kolben werden infolge der Exzentrizität der Antriebswelle nacheinander in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Der Hub der Kolben ist dabei konstant und entspricht dem zweifachen Betrag der Exzentrizität der Antriebswelle.

Um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, die Zylinderräume bei sinkendem Bedarf mit weniger Kraftstoff zu befüllen. Bei dieser sogenannten Elementteilbefüllung werden die einzelnen Bauteile der Radialkolbenpumpe extrem belastet.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Teilbefüllung der Zylinderräume der Radialkolbenpumpe zu ermöglichen. Dabei soll der Verschleiß der einzelnen Bauteile minimiert und Beschädigungen im Betrieb vermieden werden. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe einen Pumpendruck von bis zu 2000 bar in Förderrichtung aushalten.

Das Problem ist bei einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle, die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt aufweist, auf dem ein Ring gleitend gelagert ist, der mit mindestens drei bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen Zylinderraum angeordneten Kolben zusammenwirkt, an deren zur Antriebswelle gewandten Enden jeweils eine Platte angebracht ist, dadurch gelöst, daß die Platte starr mit dem zugehörigen Kolben verbunden ist. Bei einer herkömmlichen Radialkolbenpumpe ist die Platte durch einen käfigförmigen Plattenhalter beweglich an dem zugehörigen Kolben angebracht. Die bewegliche Anbringung der Platte an dem Kolben soll dabei verhindern, daß Momente von der Platte auf den Kolben übertragen werden. Bei einer Elementteilbefüllung treten jedoch größere Belastungen an dem Plattenhalter, der Platte und dem Kolben auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß die erhöhte Belastung bei herkömmlichen Radialkolbenpumpen auf ein Verdrehen und Kippen des Rings um seine eigene Achse zurückzuführen ist. Dieses Verdrehen und Kippen wird darauf zurückgeführt, daß bei einer Elementteilbefüllung nicht alle Platten dauernd fest genug an dem Ring anliegen. Durch die starre Verbindung der Platte mit dem Kolben wird die Bauteilfestigkeit erhöht. Insbesondere bei einer Nullförderung im Saughub wird die Kraftübertragung von dem Kolben auf den Ring verbessert, weil sich die Platte nicht bewegen kann. Dadurch ist gewährleistet, daß alle Platten auch dann an dem Ring anliegen, wenn die Zylinderräume nur teilweise oder gar nicht mit Kraftstoff befüllt sind. Ein Verdrehen oder Kippen des Rings wird vermieden.

Die erfindungsgemäße Lösung liefert darüber hinaus den Vorteil, daß auf die bei herkömmlichen Radialkolbenpumpe verwendeten Plattenhalter verzichtet werden kann. Das heißt, es werden weniger Einzelteile benötigt. Zudem wird die Montage des Kolbens in dem zugehörigen Zylinderraum vereinfacht.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit einem Bund ausgestattet ist. Der Bund bildet einen Anschlag für eine Feder, welche die Platte und den Kolben gegen den Ring drückt. Die in den Kolbenfuß integrierte Federführung hat den Vorteil, daß weniger Einzelteile benötigt werden. Darüber hinaus wird die Montage der Kolben vereinfacht.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auf der zur Antriebswelle gewandten Seite einen vorstehenden Bereich aufweist, der eine Anlagefläche für den Ring bildet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein sich nachstellender Verschleißkontakt zwischen Ring und Platte gewährleistet.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring für jeden Kolben eine Abflachung vorgesehen ist. Die polygonförmige Gestaltung des Rings hat den Vorteil, daß der Bewegungsablauf optimiert wird. Allerdings wirkt sich bei der Verwendung eines polygonförmigen Rings das vorab geschilderte Kippen des Rings um seine eigene Achse verstärkt aus. Daher kommt in diesem Fall der vorliegenden Erfindung eine besondere Bedeutung zu. Das Kippen verursacht Stoßkräfte auf die Platte, die auf den Plattenhalter und den Kolben übertragen werden. Die daraus resultierenden Momente können zu Beschädigungen an den betroffenen Bauteilen führen. Durch die starren Platten wird die Bewegung des polygonförmigen Rings auch bei einer Elementteilbefüllung wirksam stabilisiert.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt die Darstellung eines Schnitts längs zu der Antriebswelle einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;

Fig. 2 zeigt die Darstellung eines Schnitts entlang der Linie A-B in Fig. 1; und

Fig. 3 zeigt die Darstellung eines Schnitts quer zu der Antriebswelle einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen. Die Radialkolbenpumpe wird insbesondere in Common-Rail-Ein­ spritzsystemen zur Kraftstoffversorgung von Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet "common rail" soviel wie "gemeinsame Leitung", "gemeinsame Schiene" oder "gemeinsame Verteilerleiste". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail-Ein­ spritzsystemen aus einer gemeinsamen Leitung gespeist. Die gezeigte Radialkolbenpumpe ist mit einer integrierten Bedarfsmengenregelung ausgestattet. Die Kraftstoffzufuhr und Dimensionierung erfolgt über eine nicht dargestellte Zumesseinheit.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Radialkolbenpumpe umfaßt eine in einem Pumpengehäuse 2 gelagerte Antriebswelle 4 mit einem exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt 6. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 6 ist ein Ring 8 vorgesehen, gegenüber dem der Wellenabschnitt 6 drehbar ist. Der Ring 8 umfaßt drei jeweils um 120° zueinander versetzte Abflachungen 10, gegen die sich jeweils ein Kolben 12 abstützt. Die Kolben 12 sind jeweils in einem Zylinderraum 18 zur Antriebswelle 4 in radialer Richtung hin- und herbewegbar aufgenommen. Der Fuß eines jeden Kolbens 12 ist einstückig mit einer Platte 14, die jeweils an der zugehörigen Abflachung 10 des Rings 8 anliegt. Die Platte 14 weist einen Bund 16 auf. Der Bund 16 bildet einen Anschlag für eine Feder 20, die den Kolben 12 mit der Platte 14 gegen den Ring 8 drückt.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe gezeigt. Diese Ausführungsform ist der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Um Wiederholungen zu vermeiden sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 3 gezeigte Ring 8 ist jedoch rund und nicht polygonförmig. Durch den runden Ring wird eine Toleranzunabhängigkeit der einzelnen Koleen untereinander gewährleistet.

Ein weiterer Unterschied zu der vorab beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß an der Platte 14 ein vorstehender Bereich 19 ausgebildet ist. Der vorstehende Bereich 19 befindet sich in Kontakt mit dem Ring 8 und nützt sich im Betrieb infolge von Reibung ab.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Radialkolbenpumpe dient dazu, Kraftstoff, der von einer Vorförderpumpe aus einem Tank geliefert wird, mit Hochdruck zu beaufschlagen. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird dann in die oben angesprochene gemeinsame Leitung gefördert.

Claims (4)

1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4), die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt (6) aufweist, auf dem ein Ring (8) gleitend gelagert ist, der mit mindestens drei bezüglich der Antriebswelle (4) radial in einem jeweiligen Zylinderraum (18) angeordneten Kolben (12) zusammenwirkt, an deren zur Antriebswelle (4) gewandten Enden jeweils eine Platte (14) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14) starr mit dem zugehörigen Kolben (12) verbunden ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14) mit einem Bund (16) ausgestattet ist.

3. Radialkolbenpumpe einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring (8) für jeden Kolben (12) eine Abflachung (10) vorgesehen ist.

4. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14) auf der zur Antriebswelle (14) gewandten Seite einen vorstehenden Bereich (19) aufweist, der eine Anlagefläche für den Ring (8) bildet.