DE19847044C2

DE19847044C2 - Radial piston pump

Info

Publication number: DE19847044C2
Application number: DE1998147044
Authority: DE
Inventors: Josef Guentert; Ralf Haegele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: DE19847044A1

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt oder nockenartige Erhebungen aufweist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einer jeweiligen Elementbohrung hin- und herbewegbaren Kolben zusammenwirkt, um Kraftstoff in einen Zylinderraum anzusaugen, der in der jeweiligen Elementbohrung von dem zugehörigen Kolben begrenzt wird, und mit Hochdruck zu beaufschlagen.The invention relates to a radial piston pump for High pressure fuel generation at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system a drive shaft mounted in a housing, the one eccentric shaft section or cam-like Has surveys, and preferably with several with respect to the drive shaft radially in a respective Element bore reciprocating piston cooperates, to draw fuel into a cylinder chamber that is in the respective element bore from the associated piston is limited, and to apply high pressure.

Eine derartige radiale Kolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 42 16 877 C2 bekannt. Bei der bekannten Radialkolbenpumpe stützt sich die aus dem Antrieb resultierende Querkraft über den Kolben in der Elementbohrung ab. Dies kann in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen zu einem Verkippen des Kolbens in der Elementbohrung führen. Das Verkippen wurde über Simulationsrechnungen und durch unzulässige Verschleißspuren in Versuchen bestätigt. Such a radial piston pump is, for example, out known from DE 42 16 877 C2. With the known Radial piston pump is supported by the drive resulting lateral force over the piston in the Element drilling from. This can vary depending on the geometric dimensions to tilt the piston in the element bore. The tilt was over Simulation calculations and by inadmissible Traces of wear confirmed in tests.

Aus der US 3 153 987 ist eine hydrostatische Antriebseinheit bekannt mit einem Kolben, der hin- und herbewegbar in einem Zylinder aufgenommen ist. An dem Kolben sind mehrere Ringnuten angebracht, die mit mehreren axial angeordneten Kanälen in Verbindung stehen.From US 3 153 987 is a hydrostatic Drive unit known with a piston that goes back and forth is movably received in a cylinder. To the Pistons are several ring grooves attached, with several axially arranged channels are connected.

Aus der US 3 216 333 ist eine Hydraulikpumpe mit einem Kolben bekannt, in dessen Mantelfläche mehrere T-Nuten vorgesehen sind. Dabei erstrecken sich die T-Nuten von einer Ringnut axial in beide Richtungen.From US 3 216 333 is a hydraulic pump with a Piston known, in the outer surface of several T-grooves are provided. The T-slots extend from an annular groove axially in both directions.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Lebensdauer der eingangs beschriebenen Radialkolbenpumpe zu erhöhen. Insbesondere soll ein Verkippen der Kolben im Betrieb verhindert werden.The object of the invention is the life of the beginning to increase the radial piston pump described. In particular The pistons should be prevented from tilting during operation.

Die Aufgabe ist bei einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, die einen exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt oder nockenartige Erhebungen aufweist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einer jeweiligen Elementbohrung hin- und herbewegbaren Kolben zusammenwirkt, um Kraftstoff in einen Zylinderraum anzusaugen, der in der jeweiligen Elementbohrung von dem zugehörigen Kolben begrenzt wird, und mit Hochdruck zu beaufschlagen, dadurch gelöst, dass an den Kolben jeweils mindestens eine Ringnut in Umfangsrichtung angebracht ist, die mit mehreren axial angeordneten T-Nuten in Verbindung steht, die auf der Mantelfläche der Kolben gleichmäßig voneinander beabstandet und gegensinnig angeordnet sind.The task is for a radial piston pump High pressure fuel generation at Fuel injection systems of internal combustion engines, especially with a common rail injection system a drive shaft mounted in a housing, the one eccentric shaft section or cam-like Has surveys, and preferably with several with respect to the drive shaft radially in a respective Element bore reciprocating piston cooperates, to draw fuel into a cylinder chamber that is in the respective element bore from the associated piston is limited, and to apply high pressure, thereby solved that at least one annular groove on the pistons is attached in the circumferential direction, with several axially arranged T-grooves is connected, which on the The outer surface of the pistons is evenly spaced from one another and arranged in opposite directions.

Die mit der Ringnut in Verbindung stehenden Kanäle dienen dazu, den Kolben "hydraulisch" auszurichten. Es hat sich bei Versuchen herausgestellt, dass die gegensinnige Anordnung von drei T-Nuten den Kolben am wirkungsvollsten hydraulisch ausrichtet.The channels connected to the ring groove serve to align the piston "hydraulically". It has in experiments it turned out that the opposite Arrangement of three T-slots most effectively the piston hydraulically aligned.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kanäle nur in dem axialen Abschnitt der Kolben angeordnet sind, der sich während des kompletten Kolbenhubs in der Elementbohrung befindet. Dadurch wird über den gesamten Hubbereich der Kolben ein Austauchen der Kanäle aus der Elementbohrung beziehungsweise der Lauffläche der Kolben verhindert.In a variant of the invention it is provided that the Channels arranged only in the axial section of the piston are, which during the complete piston stroke in the Element bore is located. This will cover the whole Stroke range of the pistons an immersion of the channels from the Element bore or the running surface of the piston prevented.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Elementbohrung eine Leckölrückführöffnung angeordnet ist, die bei der Hin- und Herbewegung des zugehörigen Kolbens jeweils einmal mit der Ringnut in Verbindung kommt. Dadurch wird das Entstehen von Leckspaltverlusten verhindert. Außerdem wird verhindert, daß eine Temperaturerhöhung in dem Pumpenarbeitsraum auftritt.Another special embodiment of the invention is characterized in that in the element bore Leakage oil return opening is arranged, which at the back and forth Movement of the associated piston once with the Ring groove comes into contact. This will create Leakage gap loss prevented. It also prevents that a temperature increase in the pump work space occurs.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung 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.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which various with reference to the drawing Embodiments of the invention described in detail are. The can in the claims and in the Description mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination.

In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 einen Kolben einer Radialkolbenpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Vorliegenden Erfindung; FIG. 1 shows a piston of a radial piston pump according to a first embodiment of the present invention;

Fig. 2 eine Abwicklung des in Fig. 1 dargestellten Kolbens und Fig. 2 is a development of the piston shown in Fig. 1 and

Fig. 3-5 eine Teilansicht einer Radialkolbenpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt. Fig. 3-5 is a partial view of a radial piston pump according to a third embodiment of the present invention in section.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe wird insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen zur Kraftstoffversorgung von Dieselmotoren eingesetzt. Dabei bedeutet "Common-Rail" soviel wie "gemeinsame Leitung" oder "gemeinsame Schiene". 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.The radial piston pump according to the invention is particularly in Common rail fuel injection systems for Diesel engines used. "Common Rail" means as much as "common management" or "common rail". In contrast to conventional high pressure injection systems, in which the fuel to the individual combustion chambers is promoted Injectors in common rail injection systems from one fed common line.

In Fig. 1 sieht man den Kolben einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe. An einem Ende des Kolbens ist eine Ringnut 1 angebracht. Die Ringnut 1 dient zur Aufnahme eines Befestigungsmittels für eine (nicht dargestellte) Platte, die an dem Ende des Kolbens befestigt wird. Das andere Ende des Kolbens wird hin- und herbewegbar in eine (nicht dargestellte) Elementbohrung aufgenommen.In Fig. 1 you can see the pistons of a radial piston pump of the invention. An annular groove 1 is provided at one end of the piston. The annular groove 1 serves to receive a fastening means for a plate (not shown) which is fastened to the end of the piston. The other end of the piston is reciprocally received in an element bore (not shown).

Außerdem weist der in Fig. 1 dargestellte Kolben eine Ringnut 2 auf. Wie am besten in der in Fig. 2 gezeigten Abwicklung zu sehen ist, steht die Ringnut 2 mit drei T- Nuten 3, 4 und 5 in Verbindung, die sich parallel zu der Kolbenachse erstrecken. Die drei T-Nuten 3, 4 und 5 sind gleichmäßig auf den Umfang des Kolbens beabstandet. Die Querbalken der T-Nuten 3 und 5 sind zu einem anderen Ende des Kolbens gerichtet als der Querbalken der T-Nut 4.In addition, the piston shown in FIG. 1 has an annular groove 2 . As can best be seen in the development shown in FIG. 2, the annular groove 2 is connected to three T-grooves 3 , 4 and 5 , which extend parallel to the piston axis. The three T-grooves 3 , 4 and 5 are evenly spaced around the circumference of the piston. The crossbars of the T-slots 3 and 5 are directed to a different end of the piston than the crossbar of the T-slot 4 .

Im Betrieb der Radialkolbenpumpe gelangt Kraftstoff oder Öl über die Ringnut zwei in die T-Nuten 3, 4 und 5 und verteilt sich dort gleichmäßig. Mit zunehmenden Druck wird in den T-Nuten 3, 4 und 5 ein Druckpolster aufgebaut. Dieses Druckpolster sorgt für eine nahezu verschleißfreie Führung des Kolbens in der Elementbohrung.When the radial piston pump is operating, fuel or oil gets into the T-slots 3 , 4 and 5 via the ring groove two and is distributed evenly there. With increasing pressure, a pressure cushion is built up in the T-slots 3 , 4 and 5 . This pressure cushion ensures an almost wear-free guidance of the piston in the element bore.

In den Fig. 3-5 sieht man eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe im Schnitt. Die in den Fig. 3-5 gezeigte Radialkolbenpumpe umfaßt eine in einem Pumpengehäuse 10 gelagerte Antriebswelle 11 mit einem exzentrisch ausgebildeten Wellenabschnitt 12. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 12 ist ein Ring 13 vorgesehen, gegenüber dem der exzentrische Wellenabschnitt 12 drehbar ist. Der Ring 13 umfaßt drei jeweils um 120° zueinander versetzte Abflachungen, gegen die sich jeweils ein Kolben 14 abstützt. Die Kolben 14 sind jeweils in einer Elementbohrung 15 zur Antriebswelle 11 in radialer Richtung hin- und herbewegbar aufgenommen und begrenzen jeweils einen Zylinderraum 16.In FIGS. 3-5 is seen a third embodiment of the radial piston pump of the invention in section. The radial piston pump shown in FIGS. 3-5 comprises a drive shaft 11 mounted in a pump housing 10 with an eccentrically designed shaft section 12 . A ring 13 is provided on the eccentric shaft section 12 , with respect to which the eccentric shaft section 12 can be rotated. The ring 13 comprises three flats, each offset by 120 °, against which a piston 14 is supported. The pistons 14 are each received in an element bore 15 so that they can move back and forth in the radial direction relative to the drive shaft 11 and each delimit a cylinder space 16 .

Am Fuß eines jeden Kolbens 14 ist durch einen Plattenhalter 17 eine Platte 19 angebracht, die an der zugehörigen Abflachung des Rings 13 anliegt. Dabei ist der Plattenhalter 17 durch einen Sprengring 18 an dem Kolben 14 befestigt. Die in den Fig. 3-5 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.At the foot of each piston 14 , a plate 19 is attached by a plate holder 17 , which abuts the associated flattening of the ring 13 . The plate holder 17 is fastened to the piston 14 by a snap ring 18 . The radial piston pump shown in FIGS. 3-5 is used to apply high pressure to fuel that is supplied by a prefeed pump from a tank. The high-pressure fuel is then fed into the common line mentioned above.

Im Förderhub werden die Kolben 14 infolge der Exzenterbewegung des Rings 13 von der Achse der Antriebswelle 11 wegbewegt. Im Saughub bewegen sich die Kolben 14 radial auf die Achse der Antriebswelle 11 zu, um Kraftstoff in die Zylinderräume 16 zu saugen. Die Saughubbewegung der Kolben 14 wird durch eine Feder 20 erreicht, die gegen den Plattenhalter 17 beziehungsweise die Platte 19 vorbespannt ist.In the delivery stroke, the pistons 14 are moved away from the axis of the drive shaft 11 as a result of the eccentric movement of the ring 13 . In the suction stroke, the pistons 14 move radially towards the axis of the drive shaft 11 in order to suck fuel into the cylinder spaces 16 . The suction stroke movement of the pistons 14 is achieved by a spring 20 which is preloaded against the plate holder 17 or the plate 19 .

In Fig. 3 befindet sich der Kolben 14 am oberen Totpunkt und in Fig. 5 am unteren Totpunkt. In Fig. 4 befindet sich der Kolben 14 etwa in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt. Bei dem Kolben 14 handelt es sich um einen ähnlichen Kolben, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Wenn sich der Kolben 14 in der in Fig. 4 dargestellten Stellung befindet, kommuniziert die Ringnut 2 mit einem Leckagerückführkanal 21, der in dem Pumpengehäuse 10 quer zu der Elementbohrung 15 angeordnet ist.In Fig. 3 the piston 14 is at top dead center and in Fig. 5 at bottom dead center. In FIG. 4, the piston 14 approximately in the middle between the upper and the lower dead center. The piston 14 is a piston similar to that shown in FIGS. 1 and 2. When the piston 14 is in the position shown in FIG. 4, the annular groove 2 communicates with a leakage return channel 21 which is arranged in the pump housing 10 transversely to the element bore 15 .

Die vorliegende Erfindung kann, insbesondere bei PKW- Anwendungen, für die hydraulische Ausrichtung des Kolbens bei kraftstoffgeschmierten Pumpen eingesetzt werden. Bei Nutzfahrzeug-Anwendungen kann die Erfindung für die hydraulische Ausrichtung des Kolbens und die Leckölrückführung in ölgeschmierten Pumpen verwendet werden. Anders als bei konventionellen Reiheneinspritzpumpen, wo der Kolben über eine Regelstange und eine Regelhülse in einem bestimmten Schwenkbereich radial geführt wird, ist bei den vorliegenden Radialkolbenpumpen keine definierte radiale Position vorhanden.The present invention, in particular in the case of automobile Applications for the hydraulic alignment of the piston be used with fuel-lubricated pumps. at The invention can be used for commercial vehicle applications hydraulic alignment of the piston and the Leakage oil return used in oil-lubricated pumps become. Unlike conventional ones In-line injection pumps, where the piston has a Control rod and a control sleeve in a particular Radial swivel range is in the radial piston pumps present no defined radial Position available.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unabhängig von der radialen Position des Kolbens je einmal im Aufwärtshub und einmal im Abwärtshub eine Verbindung zwischen der Ringnut in dem Kolben und der Leckölrückführung im Pumpengehäuse realisiert. Dadurch wird der auftretende Verschleiß vermindert und die Lebensdauer der Radialkolbenpumpe erhöht. Außerdem wird eine kostengünstige Leckölrückführung realisiert.According to the present invention, regardless of the radial position of the piston once in the upstroke and once in the downstroke a connection between the ring groove in the piston and the leakage oil return in the pump housing realized. This will reduce the wear reduced and the service life of the radial piston pump elevated. In addition, there is an inexpensive leakage oil return realized.

Claims

1. Radial piston pump for generating high fuel pressure in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, with a drive shaft ( 11 ) mounted in a housing ( 10 ), which has an eccentrically formed shaft section ( 12 ) or cam-like elevations, and preferably with several with the drive shaft ( 11 ) radially in a respective element bore ( 15 ) reciprocating piston ( 14 ) cooperates to suck fuel into a cylinder space ( 16 ) which delimits in the respective element bore ( 15 ) from the associated piston ( 14 ) is, and to apply high pressure, characterized in that at least one annular groove ( 2 ) is provided in the circumferential direction on the piston ( 14 ), which is connected to a plurality of axially arranged T-grooves ( 3-5 ) which on the The lateral surface of the pistons ( 14 ) are evenly spaced apart and arranged in opposite directions.

2. Radial piston pump according to claim 1, characterized in that the T-grooves ( 3-5 ) are arranged only in the axial section of the piston ( 14 ) which is in the element bore ( 15 ) during the entire piston stroke.

3. Radial piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that a leakage oil return opening ( 21 ) is arranged in the element bore ( 15 ), each with the annular groove ( 2 ) in connection with the reciprocating movement of the associated piston ( 14 ) comes.