DE19946842C2 - Hochdruckpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Hochdruckpumpe zur Kraftstoff­ hochdruckversorgung bei Einspritzsystemen von Brennkraftma­ schinen gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.

Eine derartige Hochdruckpumpe ist beispielsweise aus der DE 197 16 242 und der DE 197 44 577 bekannt, wobei die darin beschriebenen Kraftstoffhochdruckpumpen der Bauart einer Radialkolbenpumpe entsprechen, welche in einem Pumpengehäuse eine Antriebswelle, welche exzentrisch ausgebildet ist oder in Umfangsrichtung nockenartige Erhebungen hat, und vorzugsweise mehrere bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen Zylinderraum angeordnete Pumpenkolben aufweist. Bei Umdrehen der Antriebswelle sind die Pumpenkolben in ihrem Zylinderraum hin- und herbewegbar, wobei sie mit ihrer der Antriebswelle abgewandten Stirnfläche jeweils einen Pumpenarbeitsraum in dem Zylinderraum begrenzen, der alternierend mit einem kraftstoffgefüllten Niederdruckraum und mit einer Hoch­ druckförderleitung verbindbar ist.

Diese bekannten Hochdruckpumpen bilden jeweils die Schnitt­ stelle zwischen dem Nieder- und dem Hochdruckteil eines Common-Rail-Einspritzsystems und haben die Aufgabe, immer genügend verdichteten Kraftstoff in allen Betriebsbereichen des Fahrzeugs bereitzustellen. Die Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt dabei permanent den Systemdruck für den Hochdruck­ speicher (Rail). Dabei werden im Pumpenarbeitsraum während der Hochdruckförderphase sehr hohe Kraftstoffdrücke von bis zu 2000 bar aufgebaut, so daß die mechanische Belastung der Antriebseinheit der Kraftstoffhochdruckpumpe sehr hoch ist. Da die Kraftstoffhochdruckpumpe ein gegenüber der Hoch­ druckspeichereinheit separates Bauteil darstellt, welches mit letzterer über eine Hochdruckförderleitung verbunden ist, ist der Aufwand hinsichtlich Bau- und Montage sowie Anzahl der Bauteile und die Abdichtung der mit Hochdruck beaufschlagten Dichtstellen und Bohrungen sehr groß.

Aus der US-PS 5,738,075 ist eine hydraulisch übersetzte Pumpeneinheit zwischen einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich bekannt, welches mit einem Drei- Positionen-Steuerventil arbeitet. Bei dieser hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung sind die mechani­ schen Pumpelemente nur relativ gering belastet, jedoch ist diese Pumpeneinheit mit ihrem komplexen Aufbau zum Antrieb von Pumpenkolben in einer Kraftstoffhochdruckpumpe kaum geeignet.

Als Antriebs- bzw. Verstelleinrichtungen kommen auf dem Gebiet der Kraftstoffeinspritzung zunehmend piezoelektri­ sche Aktoren zum Einsatz, welche sich durch eine hohe Verstellgeschwindigkeit auszeichnen.

Aus der EP 0 477 400 ist eine Anordnung für ein Ventil bekannt, bei der die Auslenkung eines piezoelektrischen Aktors über eine Hydraulikkammer auf ein anzusteuerndes Stellglied übertragen wird. Bei dieser bekannten Anordnung arbeitet die Hydraulikkammer als eine sogenannte hydrauli­ sche Übersetzung. Die Hydraulikkammer schließt zwischen zwei sie begrenzenden Kolben, von denen ein Kolben mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist und mit einem anzusteuernden Ventilglied verbunden ist und der andere Kolben mit einem größeren Durchmesser ausgebildet ist und mit dem piezoelektrischen Aktor verbunden ist, ein gemein­ sames Ausgleichsvolumen ein. Das Ventilglied, die Kolben und der piezoelektrische Aktor liegen dabei auf einer gemeinsamen Achse hintereinander.

Die Hydraulikkammer ist derart zwischen den beiden Kolben eingespannt, daß der Betätigungskolben des Ventilgliedes, das in seiner Ruhelage mittels einer oder mehrerer Federn relativ zu einer vorgegebenen Position gehalten ist, einen um das Übersetzungsverhältnis des Kolbendurchmessers vergrößerten Hub macht, wenn der größere Kolben durch den piezoelektrischen Aktor um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird. Das Ausgleichsvolumen der Hydraulikkammer ermöglicht es, daß Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil oder unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffi­ zienten der verwendeten Materialien sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen werden können, ohne daß dadurch eine Änderung der Position des anzusteuernden Ventilgliedes auftritt.

Die Verwendung eines derartigen Antriebselementes in einer Antriebseinheit einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist jedoch aufgrund der aufwendigen Konstruktion und hinsichtlich der auftretenden Leckageverluste und der erforderlichen Wiederbefüllung der Hydraulikkammer problematisch.

Aus der DE 26 41 203 C2 und der DE 25 49 160 A1 sind jeweils Kraftstoffeinspritzpumpen für eine Brennkraftma­ schine mit einem Pumpenkolben und einem Pumpenarbeitsraum bekannt, bei denen der Antrieb der Pumpenkolben über eine piezoelektrische Einheit realisiert ist, welche hydraulisch mit koaxial zur Wirkrichtung der piezoelektrischen Einheit angeordneten Ventilen zusammenarbeitet.

In der DE 35 26 629 A1 wird eine weitere Hochdruckpumpe zur Erzeugung eines Kraftstoffeinspritzdruckes bei Brennkraft­ maschinen vorgestellt, welche einen Pumpenkolben und einen Pumpenarbeitsraum zur Verdichtung von Kraftstoff aufweist, wobei eine Antriebseinheit mit einem Ventilglied bzw. Steuerschieber und eine mit diesem zusammenwirkende und im Wesentlichen im rechten Winkel zur axialen Bewegungsrich­ tung des Steuerschiebers wirkende piezoelektrische Einheit vorgesehen ist.

Neben einer allgemein sehr aufwendigen Ausgestaltung haftet dieser Lösung der Nachteil an, daß das Ventilglied bzw. der Steuerschieber von der piezoelektrische Einheit mittels einer hydraulischen Übersetzung betätigt wird, indem sich das piezoelektrische Stellglied bei Bestromung in einen Hydraulik-Steuerraum längt, der über eine Verbindungslei­ tung mit einer Steuerkammer des Schieberventils verbunden ist, und somit den Steuerschieber bewegt. Neben den hydraulikimmanenten Nachteilen hinsichtlich des Aufwandes bringt dies zudem das Problem, daß Längungstoleranzen des piezoelektrischen Stellgliedes nicht ausgeglichen werden können, was zu Ungenauigkeiten beim Stellen des Steuer­ schiebers und damit bei der Kraftstoffzuführung an den Pumpenkolben führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck­ pumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Einspritzsyste­ men von Brennkraftmaschinen zu schaffen, welche eine Antriebseinheit mit einem platzsparenden und einfachen Aufbau aufweist, bei der neben einer einfachen Betätigung eines anzusteuernden Ventilglieds durch die piezoelektri­ sche Einheit auch ein Ausgleich für Längungstoleranzen der piezoelektrischen Einheit realisiert ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe zur Kraftstoffhoch­ druckversorgung bei Einspritzsystemen von Brennkraftmaschi­ nen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die hydraulische Übersetzung die mechanische Belastung der Pumpenelemente gering gehalten wird, wobei durch die Ansteuerung mit einer piezoelektri­ schen Einheit eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit gewährlei­ stet ist.

Indem die piezoelektrische Einheit hinsichtlich ihrer Wirkrichtung im wesentlichen im rechten Winkel zur axialen Bewegungsrichtung des Ventilgliedes angeordnet ist, und derart bestrombar ist, daß die piezoelektrische Einheit auf das mit dem Ventilglied in Wirkverbindung stehende Stell­ glied eine Kippbewegung ausübt, ergibt sich neben einer platzsparenden Anordnung und einfachen Betätigung des Ventilglieds durch das Stellglied der Vorteil, daß ein integrierter Toleranzausgleich für insbesondere temperatur­ bedingte Längungstoleranzen der piezoelektrischen Einheit ohne ein zusätzliches Toleranzausgleichselement realisiert ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit z. B. zwei piezoelektrischen Aktoren kann das als Hebelarm dienende Stellglied derart mit der piezoelektrischen Einheit verbunden werden, daß bei elektrischer Beaufschlagung nur eines piezoelektrischen Aktors durch die daraus resultie­ rende Längendehnung das Stellglied bezüglich seiner Längsrichtung gekippt wird. Je nach Kipprichtung des Stellgliedes wird das mit ihm zusammenwirkende Ventilglied in seiner Bohrung bewegt. Das Ventilglied führt somit eine Hubbewegung aus, wodurch das Ventil in Schließ- bzw. Öffnungsstellung gebracht wird.

Durch Temperaturänderungen dehnen sich beide piezoelektri­ schen Aktoren etwa gleich aus, so daß das Stellglied in vorteilhafter Weise keine Hubbewegung des Ventilgliedes bewirkt. Somit haben insbesondere temperaturbedingte Längungstoleranzen keinen Einfluß auf die Steuerung des Ventilglieds.

Besonders vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführung der Erfindung, wenn zwei Ventileinrichtungen mit jeweils einem Ventilglied vorgesehen sind, wobei die Ventilglieder zueinander symmetrisch angeordnet sind und parallel zueinander angeordnete und wechselseitig betätigte Pumpen­ kolben ansteuern. Dabei können mit einer einzigen piezo­ elektrischen Einheit und deren Stellglied beide Pumpenkol­ ben angesteuert werden, wodurch die Bauteilanzahl und der konstruktive Aufwand deutlich reduziert werden kann, da auf zwei separate Steller, welche entsprechend elektrisch zu synchronisieren sind, verzichtet werden kann. Darüber hinaus wird die elektrische Leistung für das Gesamtsystem in vorteilhafter Weise halbiert.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung nach Art eines Zwei- Pumpen-Stempelsystems mit hochfrequenter Ansteuerung durch die piezoelektrische Einheit können die Pumpenkolben derart alternierend betätigt werden, daß eine permanente Förderung ohne Totzeit stattfindet. Auf diese Weise werden Drucküber­ schwingungen im Bereich der Hochdruckförderleitung vermie­ den und eine hochwertige Glättung des aufgebrachten Hochdrucks erreicht.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckpum­ pe ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schemati­ sierte, ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung bei einem Common-Rail-Einspritzsystem im Teilschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt vereinfacht eine Hochdruckpumpe 1 zur Kraftstoffhochdruck­ versorgung bei einem Common-Rail-Einspritzsystem mit einem Hochdruckspeicherraum 2, wobei die Hochdruckpumpe 1 und ein Gehäuse 3 des Hochdruckspeicherraums 2 eine bauliche Einheit bilden.

Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebseinheit 4 für zwei hydraulisch übersetzte Pumpenkolben 5, 6 auf, welche jeweils in einfacher Weise in einem Zylinderraum 7 bzw. 8, welcher jeweils direkt in ein geteiltes Pumpengehäuse 9 eingearbeitet ist, axial verschiebbar geführt sind. Die Pumpenkolben 5, 6 begrenzen mit ihrer der Antriebseinheit 4 abgewandten Stirnfläche 10, 11 jeweils einen Pumpenarbeits­ raum 12, 13.

Der Pumpenarbeitsraum 12 bzw. 13 ist alternierend mit einem nur schematisch dargestellten kraftstoffgefüllten Nieder­ druckraum 14 und mit einer Hochdruckförderleitung 15 bzw. 16 verbindbar, wobei die jeweilige Hochdruckförderleitung 15, 16 in den Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) 2 mündet, von dem seinerseits Einspritzleitungen zu nicht gezeigten, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragende Einspritzventile abführen.

Dabei ist in jeder Hochdruckförderleitung 15, 16 ein in Richtung des Hochdruckspeicherraums 2 öffnendes Druckventil 17, 18 eingesetzt, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil mit einem kugelförmigen Ventilglied 19, 20 ausgebildet ist. Diese Ventilkugel 19, 20 wird dabei über eine Ventilfeder 21, 22 an einem konischen Ventilsitz gehalten, wobei sich die Ventilfeder 21, 22 an einem Gegenanschlag 23, 24 in dem Pumpengehäuse 9 abstützt.

In ähnlicher Bauweise ist in einer jeweiligen Kraft­ stoffleitung 25, 26 zwischen dem Niederdruckraum 14 und dem Pumpenarbeitsraum 12 bzw. 13 ein Befüllungsventil 27, 28 angeordnet, bei dem eine Ventilkugel 29, 30 in Richtung des Pumpenarbeitsraums 12, 13 gegen die Kraft einer Ventilfeder 31, 32 öffnet.

Die Pumpenkolben 5, 6, welche gestuft mit einem größeren Druckmesser in Richtung der Antriebseinheit 4 und einem kleineren Durchmesser gegenüber dem Pumpenarbeitsraum 12 bzw. 13 ausgebildet sind, werden bei Druckbeaufschlagung einer antriebsseitigen Druckkammer 33, 34 des Zylinderraums 7 bzw. 8 gegen die Kraft einer Feder 35, 36 in Richtung des Pumpenarbeitsraums 12 bzw. 13 verschoben, wobei der darin befindliche Kraftstoff verdichtet wird.

Die Antriebseinheit 4 weist zwei Ventileinrichtungen 37, 38 auf, bei denen jeweils in einer Bohrung 39, 40 eines Ventilkörpers 41, 42 ein Ventilglied 43, 44 verschiebbar angeordnet ist. Die Ventilkörper 41, 42 sind in der gezeigten Ausführung Bestandteile des Pumpengehäuses 9.

Die Ventilglieder 43, 44 wirken jeweils mit einem an dem Ventilkörper 41, 42 ausgebildeten Sitz 45, 46 zum Öffnen und Schließen einer Druckmittelzuführleitung 47, 48 zusammen, welche mit einer Förderpumpe 49 verbunden ist und zur Beaufschlagung des Pumpenkolbens 5 bzw. 6 mit Druckmit­ tel vorgesehen ist. Dabei sind die Ventilglieder 43, 44 jeweils als kraftausgeglichene 3/2-Ventilschieber ausgebil­ det, welche beide von einem einzigen Stellglied 50 einer piezoelektrischen Einheit 51 betätigbar sind. In ihrer Bohrung 39 bzw. 40 sind die symmetrisch zueinander angeord­ neten Ventilglieder 43, 44 zwischen dem Stellglied 50 der piezoelektrischen Einheit 51 und einer jeweiligen Federein­ richtung 52, 53 verschiebbar, wobei die Bohrung 39, 40 im Bereich des Stellelementes 50 jeweils als eine Fluidkammer 54, 55 ausgebildet ist. Diese Fluidkammer 54, 55 weist jeweils eine Öffnung 56, 57 zu der antriebsseitigen Druckkammer 33, 34 auf, welche von dem Ventilglied 43 bzw. 44 in seiner die Verbindung zwischen der Druckmittelzuführ­ leitung 47, 48 und der Druckkammer 33, 34 des Pumpenkolbens 5, 6 freigebenden Öffnungsstellung wenigstens annähernd verschließbar ist.

Das Ventilglied 43, 44 ist jeweils mit einem Ventilkopf 58, 59 ausgebildet, welcher in einem erweiterten Bereich 60, 61 der Bohrung 39, 40 des Ventilglieds 43, 44 angeordnet ist, wobei der erweiterte Bereich 60, 61 über eine Druckmittel­ leitung 62, 63 mit der Druckkammer 33, 34 des zugeordneten Pumpenkolbens 5 oder 6 verbunden ist. Im Bereich zwischen der Fluidkammer 54 bzw. 55 und dem für den Ventilkopf 58, 59 erweiterten Bereich 60, 61 weist die Bohrung 39, 40 denselben Durchmesser wie in einem dem Stellglied 50 abgewandten Bereich zwischen der Druckmittelzuführleitung 47, 48 und der Federeinrichtung 52, 53 auf.

Die piezoelektrische Einheit 51 ist hinsichtlich ihrer Wirkrichtung im wesentlichen im rechten Winkel zur axialen Bewegungsrichtung der Ventilglieder 43, 44 angeordnet und ist dabei mit elektrischem Strom derart beaufschlagbar, daß das als Hebelarm dienende, mit den Ventilgliedern 43, 44 in Wirkverbindung stehende Stellglied 50 eine Kippbewegung ausübt. Die piezoelektrische Einheit 51 ist in der gezeig­ ten Ausführung im wesentlichen in einer Ausnehmung 64 in dem Pumpengehäuse 9 angeordnet, jedoch kann die piezoelek­ trische Einheit 51 in einer alternativen Ausgestaltung auch in einem separaten Gehäuse untergebracht sein.

Die piezoelektrische Einheit 51 weist zwei parallel zueinander angeordnete piezoelektrische Aktoren 65, 66 auf, welche etwa im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Ventilglieder 43, 44 in einer Piezokammer 67 angeordnet sind. Selbstverständlich kann die Anzahl der verwendeten piezoelektrischen Aktoren ohne weiteres auch abweichen.

Die piezoelektrischen Aktoren 65, 66 weisen einen gemeinsa­ men Piezokopf 68 auf, über den sie mit dem Stellglied 50 verbunden sind. An ihrem entgegengesetzten Ende liegen die piezoelektrischen Aktoren 65, 66 an einem auflagerartigen Piezofuß 69 an, welcher Kontaktierungen 70 für die Strom­ versorgung der piezoelektrischen Aktoren 65, 66 aufweist.

Um einen möglichst großen Hub zu erzielen, sind die piezoelektrischen Aktoren 65, 66 in an sich bekannter "Multilayer"-Bauart aus mehreren parallel aneinander liegenden dünnen Schichten aufgebaut. Damit sich diese Schichten bei einer Bestromung der piezoelektrischen Aktoren 65, 66 nicht voneinander lösen, müssen diese vorgespannt werden, wobei die dabei aufzubringende Kraft annähernd 1000 N betragen kann.

Hierzu werden die zwischen dem Piezokopf 68 und dem Piezofuß 69 angeordneten piezoelektrischen Aktoren 65, 66 mittels eines Vorspannelements 71, welches in der gezeigten Ausführung ein Zugband darstellt, zusammengepreßt. Alterna­ tiv sind selbstverständlich auch andere hydraulische, mechanische oder dergleichen Vorspannelemente einsetzbar.

Zwischen der Bohrung 39 bzw. 40 der Ventilglieder 43, 44 und den piezoelektrischen Aktoren 65, 66 ist eine Dichtein­ richtung 72 vorgesehen, welche in der Zeichnung als Membran ausgebildet ist. Die Dichteinrichtung 72 soll verhindern, daß Kraftstoff mit den piezoelektrischen Aktoren 65, 66 in Kontakt tritt.

Die in der Zeichnung dargestellte Hochdruckpumpe 1 arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise.

Zunächst wird durch eine nicht näher dargestellte Vorför­ derpumpe Kraftstoff aus dem Niederdruckraum 14, welcher vorzugsweise ein Kraftstoffvorratstank ist, über die Kraftstoffleitungen 25, 26 und die Befüllungsventile 27, 28 in die Pumpenarbeitsräume 12, 13 gefördert, wobei die Befüllungsventile 27, 28 als Saugventile arbeiten. Durch wechselseitige Bestromung der piezoelektrischen Aktoren 65, 66 der piezoelektrischen Einheit 51 werden die parallel zueinander angeordneten Pumpenkolben 5, 6 alternierend nach oben und unten verschoben. Dabei entsteht bei der nach oben gerichteten Saughubbewegung der Pumpenkolben 5, 6 ein Unterdruck im jeweiligen Pumpenarbeitsraum 12 bzw. 13, so daß der an der Ventilkugel 29 bzw. 30 des als Saugventil arbeitenden Befüllungsventils 27 bzw. 28 anstehende Kraftstoffdruck ausreicht, das Ventilglied vom Ventilsitz abzuheben und so den Kraftstoffdurchtrittsquerschnitt in den Pumpenarbeitsraum 12 bzw. 13 freizugeben.

Nach Durchlaufen eines oberen Totpunktes wird der jeweilige Pumpenkolben 5, 6 anschließend in entgegengesetzte Richtung entgegen einem unteren Totpunkt verschoben, wobei diese Pumpenkolbenhubbewegung dem Förderhub entspricht. Der im Pumpenarbeitsraum 12, 13 befindliche Kraftstoff wird dabei auf einen sehr hohen Kraftstoffdruck von bis zu 2000 bar komprimiert und öffnet dabei das in der Hochdruckförderlei­ tung 15 bzw. 16 angeordnete Druckventil 17 bzw. 18, so daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Hochdruck­ speicherraum 2 ausströmen kann.

Nach Durchlaufen des unteren Totpunktes der Pumpenkolbenbe­ wegung wird der Pumpenkolben 5 bzw. 6 erneut nach oben verschoben, der Druck in dem jeweiligen Pumpenarbeitsraum 12, 13 sinkt unter einen bestimmten Öffnungsdruck und das zugeordnete Druckventil 17, 18 schließt erneut.

Um eine Pumpenkolbenbewegung zu bewirken, wird die an­ triebsseitige Druckkammer 33, 34 der Zylinderräume 7, 8 der Pumpenkolben 5, 6 mit Druck beaufschlagt oder entlastet. Das Stellglied 50 der piezoelektrischen Einheit 51 steuert dazu die Ventilglieder 43, 44 abwechselnd derart an, daß jeweils eines der Ventilglieder 43, 44 in Öffnungsstellung ist und dabei einen Druckmittelfluß von der Druckmittelzu­ führleitung 47, 48 in die Druckkammer 33, 34 freigibt und eine Entlüftung zur Fluidkammer 54, 55 im Bereich des Stellgliedes 50 wenigstens annähernd verschließt. Das Ventilglied 43 bzw. 44 der jeweils anderen Ventileinrich­ tung 37 oder 38 befindet sich dabei in Fließstellung.

Um eine permanente Förderung ohne Totzeiten zu erreichen, werden die Ventilglieder 43, 44 durch das Stellglied 50 der piezoelektrischen Einheit 51 hochfrequent alternierend angesteuert. Die parallel nebeneinander angeordneten piezoelektrischen Aktoren 65, 66 werden dabei abwechselnd derart mit elektrischem Strom beaufschlagt, daß die piezoelektrischen Aktoren 65, 66 eine schlagartige Ausdeh­ nung quer zur Bewegungsrichtung der Ventilglieder 43, 44 erfahren, wobei sich die piezoelektrischen Aktoren 65, 66 auf dem Piezofuß 69 aufstützen. Die Längung eines der Aktoren 65, 66 bewirkt, daß das Stellglied 50 wie ein Kipphebel arbeitet, wobei das Stellglied 50 derart gekippt wird, daß es die Ventilglieder 43, 44 in der sie aufnehmen­ den Bohrung 39, 40 verschiebt.

In der Figur ist ein Zustand dargestellt, bei dem der piezoelektrische Aktor 66 bestromt wird. Infolge von dessen Längung wird der Piezokopf 68 gekippt und das Stellglied 50 überträgt diese Kippbewegung auf das Ventilglied 43, welches in Anlage an seinen Sitz 45 verschoben wird und somit eine Schließstellung einnimmt. Das Ventilglied 44 wird dabei durch die Federeinrichtung 53 von seinem Sitz 46 abgehoben, wodurch eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer 34 des Pumpenkolbens 6 möglich ist, welcher entgegen seinem unteren Totpunkt verschoben wird.

Die quer zur Bewegungsrichtung der Ventilglieder 43, 44 angeordneten piezoelektrischen Aktoren 65, 66 werden bei temperaturbedingten Längenänderungen beide gleichmäßig gedehnt bzw. geschrumpft, so daß das Stellglied 50 bei Temperaturschwankungen keine Kippbewegung ausführt. Durch die Anordnung des Stellgliedes 50 in den eine räumliche Einheit bildenden Bohrungen 39, 40 quer zur Bewegungsrich­ tung der Ventilglieder 43, 44 reicht es zur Realisierung des Toleranzausgleichs aus, daß das Stellglied 50 einen genügenden axialen Bewegungsspielraum hat, welcher gegebe­ nenfalls durch eine zusätzliche Nut in dem Pumpengehäuse 9 noch vergrößert werden kann.

Somit ist in vorteilhafter Weise auch gewährleistet, daß die temperaturbedingten Längenänderungen der piezoelektri­ schen Aktoren 65, 66 keine Auswirkungen auf die Stellung der Ventilglieder 43, 44 und damit der Pumpenkolben 5, 6 sowie die Kraftstofförderung in den Hochdruckspeicherraum 2 haben.

Claims (14)

1. Hochdruckpumpe (1) zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen mit einer Antriebseinheit (4) für wenigstens einen hydraulisch übersetzten Pumpenkolben (5, 6), der in einem Zylinder­ raum (7, 8) axial verschiebbar geführt ist und mit sei­ ner Stirnfläche (10, 11) einen Pumpenarbeitsraum (12, 13) begrenzt, der mit einem kraftstoffgefüllten Nieder­ druckraum (14) und mit einer Hochdruckförderleitung (15, 16) verbindbar ist, wobei die Antriebseinheit (4) wenig­ stens eine Ventileinrichtung (37, 38) mit einem in einer Bohrung (39, 40) eines Ventilkörpers (41, 42) axial verschiebbaren Ventilglied (43, 44), das mit einem an dem Ventilkörper (41, 42) ausgebildeten Sitz (45, 46) zum Öffnen und Schließen einer zur Beaufschlagung des Pumpenkolbens (5, 6) vorgesehenen Druckmittelzuführlei­ tung (47, 48) zusammenwirkt, und eine piezoelektrische Einheit (51) aufweist, die im wesentlichen im rechten Winkel zur axialen Bewegungsrichtung des Ventilgliedes (43, 44) wirkend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Einheit (51) derart bestrombar ist, daß sie auf ein mit dem Ventilglied (43, 44) in Wirkverbindung stehendes Stellglied (50) eine das Ven­ tilglied (43, 44) stellende Kippbewegung ausübt.

2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (43, 44) als ein kraftausgeglichener 3/2-Ventilschieber ausgebildet ist, welcher zwischen dem Stellglied (50) der piezoelektrischen Einheit (51) und einer Federeinrichtung (52, 53) verschiebbar ist.

3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung (39, 40) des Ventilkörpers (41, 42) im Bereich des Stellelementes (50) als eine Fluidkammer (54, 55) ausgebildet ist, die eine Öffnung (56, 57) zu einer antriebsseitigen Druckkammer (33, 34) des Pumpenkolbens (5, 6) aufweist, welche von dem Ven­ tilglied (43, 44) in seiner die Verbindung zwischen der Druckmittelzuführleitung (47, 48) und der Druckkammer (33, 34) des Pumpenkolbens (5, 6) freigebenden Öffnungs­ stellung wenigstens annähernd verschließbar ist.

4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (43, 44) als Ventil­ schließglied einen Ventilkopf (58, 59) aufweist, welcher in einem erweiterten Bereich (60, 61) der Bohrung (39, 40) des Ventilkörpers (41, 42) angeordnet ist, der über eine Druckmittelleitung (62, 63) mit der antriebsseiti­ gen Druckkammer (33, 34) des Pumpenkolbens (5, 6) ver­ bunden ist.

5. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Einheit (51) wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete piezo­ elektrische Aktoren (65, 66) aufweist, wobei die piezo­ elektrischen Aktoren (65, 66) abwechselnd mit elektri­ schem Strom beaufschlagt sind.

6. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (50) gleichzeitig als Toleranzausgleichselement zum Ausgleich von Längenände­ rungen der piezoelektrischen Einheit (51) quer zur Bewe­ gungsrichtung des Ventilgliedes (43, 44) vorgesehen ist.

7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende des Stell­ gliedes (50) mit dem Ventilglied (43, 44) zusammenwirkt und ein zweites Ende des Stellgliedes (50) mit einem Piezokopf (68) der piezoelektrischen Aktoren (65, 66) verbunden ist.

8. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Aktoren (65, 66) zwischen dem Stellglied (50) und einem Piezofuß (69) gehalten sind, und daß ein mit dem Piezokopf (68) und dem Piezofuß (69) verbundenes Vorspannelement (71) für die piezoelektrischen Aktoren (65, 66) vorgesehen ist.

9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (71) als ein Zugband ausgebildet ist.

10. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichteinrichtung (72) zwischen der Bohrung (39, 40) des Ventilkörpers (41, 42) und der piezoelektrischen Einheit (51) vorgesehen ist.

11. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventileinrichtungen (37, 38) mit jeweils einem Ventilglied (43, 44) vorgese­ hen sind, wobei die Ventilglieder (43, 44) zueinander symmetrisch angeordnet sind und parallel zueinander angeordnete und wechselseitig betätigte Pumpenkolben (5, 6) ansteuern.

12. Hochdruckpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (50) der piezoelektrischen Einheit (51) mit beiden Ventilgliedern (43, 44) derart in Wirk­ verbindung steht, daß bei alternierender Bestromung der piezoelektrischen Einheit (51) jeweils das Ventilglied (43, 44) einer der Ventileinrichtungen (37, 38) in Öff­ nungsstellung und das Ventilglied (43, 44) der anderen Ventileinrichtung (37, 38) in Schließstellung ist.

13. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (41, 42) Bestandteil eines Pumpengehäuses (9) ist.

14. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems, wobei die Hochdruck­ pumpe (1) eine bauliche Einheit mit einem Gehäuse (3) eines Hochdruckspeicherraums (2) bildet.