DE19829547A1

DE19829547A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE19829547A1
Application number: DE1998129547
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Simon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: DE19829547C2

Abstract

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 Polygonring gleitend gelagert ist, dessen von dem exzentrischen Wellenabschnitt abgewandte Oberfläche vorzugsweise mehrere Abflachungen aufweist, an denen jeweils ein bezüglich der Antriebswelle radial angeordneter Kolben mit seinem plattenförmigen Fuß anliegt, wobei der Kolben durch Drehen der Antriebswelle in einer jeweiligen Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Polygonring in mehrere Polygonringsegmente unterteilt und jedem Kolben ein Polygonringsegment zugeordnet ist.

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 Polygonring gleitend gelagert ist, dessen von dem exzentrischen Wellenabschnitt abgewandte Oberfläche vorzugsweise mehrere Abflachungen aufweist, an denen jeweils ein bezüglich der Antriebswelle radial angeordneter Kolben mit seinem plattenförmigen Fuß anliegt, wobei der Kolben durch Drehen der Antriebswelle in einer jeweiligen Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar ist.

Bei einer derartigen innen abgestützten Radialkolbenpumpe werden die Kolben infolge der Exzentrizität der Antriebswelle nacheinander in eine Min- 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 in den jeweiligen Zylinderraum geförderte Kraftstoffmenge mit Hilfe einer Zumesseinheit zu steuern. Dabei kann es in Teillastbereichen zu einer Vakuumbildung über den jeweiligen Kolben kommen, wodurch die Stellkraft auf den Polygonring reduziert wird. In Verbindung mit Reibungseinflüssen kann es dann bei jedem Kolbenhub zu vorübergehenden Verzögerungen und Beschleunigungen des Polygonrings kommen. Diese Verzögerungen und Beschleunigungen können zu Beschädigungen bzw. einer geringeren Lebensdauer der betroffenen Bauteile führen.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, die auch bei einer Teilbefüllung eine hohe Lebensdauer aufweist. Inbesondere soll die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe einen Pumpendruck von bis zu 2.000 bar in Förderrichtung aushalten und kostengünstig herstellbar sein.

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 Polygonring gleitend gelagert ist, dessen von dem exzentrischen Wellenabschnitt abgewandte Oberfläche vorzugsweise mehrere Abflachungen aufweist, an denen jeweils ein bezüglich der Antriebswelle radial angeordneter Kolben mit seinem plattenförmigen Fuß anliegt, wobei der Kolben durch Drehen der Antriebswelle in einer jeweiligen Elementbohrung in radialer Richtung hin- und herbewegbar ist, dadurch gelöst, dass der Polygonring in mehrere Polygonringsegmente unterteilt und jedem Kolben ein Polygonringsegment zugeordnet ist. Bei einer Teilbefüllung der einzelnen Zylinderräume ist zeitweise nur ein Kolben im Eingriff mit dem Polygonring. Die anderen Kolben fördern zu diesem Zeitpunkt nicht. In einem solchen Zustand kann es zu einem Verdrehen oder Kippen des Polygonrings kommen, was zu einer unerwünschten stoßartigen Belastung einzelner Kolben führt. Durch den in mehrere Segmente unterteilten - entkoppelten - Polygonring wird der Drang des Polygonrings, sich zu verdrehen oder zu kippen, verhindert. Das liefert den Vorteil, dass die Belastung der einzelnen Kolben in Form von Stützkräften, Dreh- und Biegemomenten reduziert wird. Dadurch kann das Ziel "0 Fehler" besser realisiert werden. Die Kontaktfläche zwischen dem jeweiligen Kolbenfuß und dem zugehörigen Polygonringsegment bleibt im Betrieb auch bei einer Teilbefüllung der einzelnen Elemente der Radialkolbenpumpe statisch bestimmt.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Polygonringsegment und dem exzentrischen Wellenabschnitt ein Gleitlagersegment angeordnet ist. Die Gleitlagersegmente gewährleisten ein Verdrehen des exzentrischen Wellenabschnitts relativ zu den Polygonringsegmenten.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu dem exzentrischen Wellenabschnitt gewandte Oberfläche der Polygonringsegmente oder auf den exzentrischen Wellenabschnitt eine Bronzeschicht aufgesintert ist. Die Bronzeschicht dient dabei zu demselben Zweck wie die vorab beschriebenen Gleitlagersegmente.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Die Figur zeigt einen Schnitt quer zu der Antriebswelle einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe.

Die in der Figur im Schnitt dargestellte Radialkolbenpumpe wird insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen zur Kraftstoffversorgung von Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet "Common-Rail" soviel wie "gemeinsame Leitung". Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochdruckeinspritzsystemen, in denen der Kraftstoff über getrennte Leitungen zu den einzelnen Brennräumen gefördert wird, werden die Einspritzdüsen in Common-Rail-Einspritzsystemen 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 der Figur gezeigte Radialkolbenpumpe umfasst eine in einem Pumpengehäuse 1 gelagerte Antriebswelle mit einem exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt 2. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 2 sind drei tangential voneinander beabstandete Polygonringsegmente 3, 4 und 5 mit Hilfe von Gleitlagersegmenten 6, 7 und 8 gelagert. Die einzelnen Polygonringsegmente 3, 4 und 5 weisen auf der zu dem exzentrischen Wellenabschnitt 2 gewandten Seite eine gerundete Oberfläche auf, wobei der Rundungsradius im Wesentlichen dem Radius des exzentrischen Wellenabschnitts 2 entspricht. Auf der von dem exzentrischen Wellenabschnitt 2 abgewandten Seite weisen die Polygonringsegmente 3, 4 und 5 Abflachungen 9, 10 und 11 auf. Gegen die Abflachungen 9, 10 und 11 stützt sich jeweils ein Kolben 13, 14 und 15 mit einem plattenförmig ausgebildeten Fuß 16, 17 und 18 ab. Die Kolben 13, 14 und 15 sind jeweils in einer Elementbohrung 20, 21 und 22 zu der Antriebswelle in radialer Richtung hin- und herbewegbar aufgenommen und begrenzen jeweils einen Zylinderraum 23, 24 und 25. Die drei Elementbohrungen 20, 21 und 22 sind mit den darin aufgenommenen Kolben 13, 14 und 15 jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet.

Die in der Figur 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 befördert. Im Förderhub werden die Kolben 13, 14 und 15 infolge der Exzenterbewegung des exzentrischen Wellenabschnitts 2, die über die Polygonringsegmente 3, 4 und 5 auf die Kolben 13, 14 und 15 übertragen wird, von der Achse der Antriebswelle weg nach außen bewegt. Im Saughub bewegen sich die Kolben 13, 14 und 15 radial auf die Achse der Antriebswelle zu, um Kraftstoff in die Zylinderräume 23, 24 und 25 zu saugen. Die Saughubbewegung der Kolben 13, 14 und 15 wird durch Federn 30, 31 und 32 erreicht, die gegen die Füsse 16, 17 und 18 der Kolben 13, 14 und 15 vorgespannt sind.

Claims

1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse (1) gelagerten Antriebswelle, die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt (2) aufweist, auf dem ein Polygonring gleitend gelagert ist, dessen von dem exzentrischen Wellenabschnitt abgewandte Oberfläche vorzugsweise mehrere Abflachungen aufweist, an denen jeweils ein bezüglich der Antriebswelle radial angeordneter Kolben (13, 14, 15) mit seinem plattenförmigen Fuß (16, 17, 18) anliegt, wobei der Kolben (13, 14, 15) durch Drehen der Antriebswelle in einer jeweiligen Elementbohrung (20, 21, 22) in radialer Richtung hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Polygonring in mehrere Polygonringsegmente (3, 4, 5) unterteilt und jedem Kolben (13, 14, 15) ein Polygonringsegment (3, 4, 5) zugeordnet ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Polygonringsegment (3, 4, 5) und dem exzentrischen Wellenabschnitt (2) ein Gleitlagersegment (6, 7, 8) angeordnet ist.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu dem exzentrischen Wellenabschnitt (2) gewandte Oberfläche der Polygonringsegmente (3, 4, 5) oder auf den exzentrischen Wellenabschnitt (2) eine Bronzeschicht aufgesintert ist.