DE3136917A1

DE3136917A1 - "kraftstoffoerderpumpe"

Info

Publication number: DE3136917A1
Application number: DE19813136917
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald Hertell
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1980-09-27
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE3136917C2; US4462302A

Description

b a r m a g

Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Sitz Remscheid

"Kraftstofförderpumpe"

Bag. 1217 DE

Bag. 1217 DS - 6 -

Kraftstofförderpumpe

Die Erfindung bezieht oich auf eine Kraftstofförderpumpe mit Kolben oder Membran und Stößelantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kraftstofförderpumpen in Kraftfahrzeugen, die der Förderung, insbesondere von Diesel-Kraftstoff, zwischen Tank und Einspritzpumpe dienen, sind als Kolben- oder Membranpumpen mit Stößelantrieb ausgeführt. Dabei wird der durch einen außerhalb der Pumpe liegenden Exzenter angetriebene Stößel in einer Stirnseite des Pumpengehäuses geradegeführt.

Ein Problem besteht darin, eine zuverlässige Abdichtung der Geradführung, zu bewirken. Es muß insbesondere verhindert werden, daß Kraftstoff in das Schmierölsystem gelangt. Andererseits sind die Dichtungen des Stößelantriebs wärmeempfindlich, so daß ein Kompromiß zwischen Dichtwirkung, Wärmeempfindlichkeit und Haltbarkeit erforderlich ist. Die Gefahr hoher Wärmebelastung ist insbesondere durch den direkten Anbau der Kraftstofförderpumpe am Motor sehr groß. Außerdem wird im Antriebsbereich der Pumpe das heiße Motoröl zur Schmierung verwendet.

Erfindungsgemäß wird die Wärmebelastung dadurch eliminiert, daß der Stößel der Kraftstofförderpumpe in einem auf der Stirnseite des Arbeitszylinders sitzenden zylinderförmigen Gehäuseabschnitt (Dichtgehäuse), geradegeführt und abgedichtet wird, wobei der Gehäueeabschnitt in den Arbeitsraum (= Zylinderraum) der Pumpe, d.h. entweder in den Saugraum oder aber auch in den Druckraum hineinragt und von dem Kraftstoff umströmt ist.

Da der Kraftstoff und insbesondere der frisch aus dem Tank zugeführte Kraftstoff nicht erwärmt wird, erfolgt hierdurch eine so intensive Kühlung der Dichtung und Geradführung, daß sowohl auf Wärmeeinwirkung zurückzuführende Fassungsprobleme (vol. Wirkungsgrad) als auch Dichtungsund Haltbarkeitsprobleme vermieden werden. Zur Verminderung der Reibungswärme kann der Kolben mit Spiel im Zylinder eingepaßt sein und Umfangsrillen als Dichtung aufweisen (Labyrinthkolben).

Bekanntlich schäumt Kraftstoff leicht. Um'das Schäumen in der Pumpe herabzusetzen und um dadurch ihren Wirkungsgrad zu erhöhen, kann das Saugventil zum Rohrverlauf des Einlasses geneigt und strömungsgünstig auf den Kolben hin gericht tet eingebaut sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 1 bis 5 beschrieben.
Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt der Kraftstofförderpumpe5

Fig. 2 einen Querschnitt der Kraftstofförderpumpe durch den Saugraum und den Einlaßstutzen;

Fig. 3 die Prinzipdarstellung der Unterdruckpumpe, von deren Antriebswelle der Stößelantrieb der Kraftstofförderpumpe erfolgt.

Fig. k die Einzelheit des Kolbens der Kraftstoffförderpumpe mit Labyrinthabdichtung am Umfang und dem fest mit dem Kolben verbundenen Stößel?

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel einer Kraftstofförderpumpe mit gegendruckgeregelter Fördermenge.

Die Kraftstofförderpumpe besteht aus dem Zylinder 1 und dem Kolben 2, der den Arbeitsraum des Zylinders in einen

Saugraum 3 und einen Druckraum. k unterteilt· Der Kraftstoffeinlaß 6 wird durch das Saug- oder Einlaßventil 5
geöffnet bzw- geschlossen. Das Auslaßventil 7 (Plattenventil) sitzt auf dem Auslaß 8, welcher als Bohrung in den Kolben 2 eingebracht ist. Mit 9 ist der am Zylinder 1 angeschlossene Auslaßkanal bezeichnet.

Der Kolben 2 wird durch den Stößel 10 angetrieben, welcher mit dem Exzenter 11 kämmt. Der Exzenter 11 sitzt auf der
.Welle 17 einer Unterdruck- oder Vakuumpumpe 16, deren Aufgabe und Wirkungsweise später beschrieben wird. Durch Exzenter 1.1 wird der Arbeitshub auf den Stößel 10 und Kolben 2
übertragen, wobei gleichzeitig Kraftstoff in den Saugraum 3 eingesaugt und Kraftstoff aus dem Druckraum k über den Auslaß 9 weggefördert wird. Den Rückhub des Kolbens 2 besorgt die Arbeitsfeder 12.

Selbstverständlich kann der Kolben 2 auch durch, eine Membran ersetzt werden, da beide gleichwirkende Maschinenelemente sind.

Der Stößel 10 ist in dem Dichtgehäuse I3 geradegeführt. Das Dichtgehäuse 13 ist an einer Stirnseite des Zylinders 1 angebracht und ragt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Saugraum 3· Bei entsprechender Umkehr der Arbeitsweise kann das Dichtgehäuse I3 jedoch auch in den Druckraum h ragen.
Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Pumpe verbessert werden.

Zur Abdichtung des Stößels 10 im Dichtgehäuse 13 dienen die Dichtringe 1*t und 15.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Dichtringe und 15 aus einem handelsüblichen., relativ preisgünstigen Material hergestellt sein können und an den Dichtflächen mit

4« da

nur geringer Pressung anliegen müssen, da sie infolge der Kühlung des Dichtungsgehäuses 13 keinen Wärmebelastungen ausgesetzt und daher auch keinen Wärmedehnungen unterworfen sind. " .

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch den Saugraum der Kraftstoff or derpumpe und den Einlaßstutzen 6, wobei dieselben Bezugsaeichen wie in Fig. 1 verwandt wurden.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipsskizze der Vakuumpumpe 16, auf deren einen Stirnseite die Kraftstofförderpumpe aufgeflanscht ist. Auf der durch den Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Welle 17 sitzt der Rotor 18 exzentrisch im Gehäuse der Vakuumpumpe 16. Der Rotor 18 weist axiale"Schlitze auf, in denen die Flügel I9 beweglich sind. Rotor 18, Flügel 19 und Gehäuse begrenzen sichelförmige Räume unterschiedlichen Drucks. Derartige Pumpen sind bekannt und werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Diesel-Kraftfahrzeugen, eingesetzt, um einen Unterdruck für die Bremskraftverstärkung zu erzeugen. Insofern wird beispielsweise auf die DE-OS 26 17 51^ verwiesen.

Fig. k zeigt einen Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für den Kolben 20 der Kraftstofförderpumpe. Dieser weist an seinem Umfang ringförmige Rillen oder Nuten 21 auf, welche den Kolben 20 in der Art eines Labyrinthes gegenüber dem Zylinder 1 abdichten, wenn der Kolben 20 mit hoher Geschwindigkeit im Zylinder 1 hin- und herbewegt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Kolbens 20 läuft dieser im Zylinder 1 mit merklichem Spiel.

Kolben 20 besteht beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, der hervorragende Eigenschaften hinsichtlich seiner geometrischen Formstabilität und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. In vorteilhafter Weise kann

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der Kolben 20 aus einem Duroplasten oder einem wärmestabilisierten Thermoplasten, beispielsweise einem geeigneten ,Polyamid,- bestehenj

zur Verstärkung der Kunststoffe können bekannte Füllstoffe und Verstärkangsmaterialxen wie Glas-, Kohle-, Asbestfasern oder Gesteinspulver verwendet werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. *f der Stößel 10 fest mit dem Kolben 20 verbunden ist, indem der Stößel 10, der eine Ringnut 30 aufweist, in die Form eingelegt wird, bevor der Kolben 20 im Spritzgußverfahren ausgeformt wird.

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine abgewandelte Ausbildung einer Kraftstofförderpumpe, deren Förderstroni auf einfache Weise druckgeregelt ist. Das Merkmal dieser Pumpenbauweise 1st, daß der Stößel 22 lose im Kolben 20 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 20 ist aus einem verstärkten Kunststoff - wie oben angegeben - hergestellt und besitzt über seine Länge gesehen eine innere Metallbuchse 23 zur Geradführung des Stößels 22 im Zylinder des Pumpengehäuses. Durch die Buchse 23 wird-außerdem eine zu starke Erwärmung bzw. ein Verbrennen des Kolben 20 bei der schnellen Hin- und Herbewegung des Stößels 22 im Kolben 20 - wie später erläutert - vermieden. Das Kopfende des Stößels 22 ist von einer Kappe 2k abgedeckt, die auf einem Ring 25 aufliegt, welche das Auslaßventil 7 axial sichert. Wie bei Fig. 1 beschrieben, deckt das Auslaßventil 7 die Durchlässe bzw. axialen Auslaßöffnungen 8 im Kolben 20 beim Druckhub ab. Zwischen der Kappe 2*f und einer Abstützfläche 29 am auslaßseitigen Ende des Pumpengehäuses ist eine Druckfeder 26 eingespannt, welche auf das Kopfende des Stößels 22 eine Rückstellkraft ausübt. Andererseits ist zwischen der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 20 (Saugseite) und dem einlaßseitigen Ende des Gehäuses, vorzugsweise einer Abstützfläche 27 am Dichtungsgehäuse 13, ebenfalls eine

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Druckfeder 28 eingespannt, die koaxial zum Stößel 22. und der Druckfeder 26 vorliegt. Die Druckfeder 28 ist so ausgelegt, daß sie bei der Bewegung des Exzenters-11 in die untere Totpunktlage von der Druckfeder 2.6, welche den Rückhub des Kolbens 20 besorgt, zusammengedrückt wird. Bei der Bewegung des Exzenters 11 in die obere Totpunktlage wird die Kompressionsfeder 26 durch die Kraftübertragung vom Stößel 22 auf die Kappe 2k zusammengedrückt.

In dem Fall, daß der Flüssigkeitsdruck auf der Auslaßseite der Pumpe über ein vorgegebenes Maß, beispielsweise 1,8 bar überdruck ansteigt, bleibt der Kolben 20 im wesentlichen in. der dargestellten Lage. Die Rückstellkraft der Feder 28 kann den Kolben 20 gegen den Flüssigkeitsdruck im Druckraum k des Zylinders 1 nicht bewegen. Es findet praktisch keine Förderung mehr statt, obwohl sich der Stößel 22 in der Buchse 23 des Kolbens hin- und herbewegt.

Bei einem Absinken des Kraftstoffdruckes im Druckraura k bewegt die Druckfeder 28 den Kolben 20 synchron mit der Stößelbewegung. Dies bewirkt dann wieder eine Kraftstofförderung und erfolgt so lange, bis der obere Wert des Gegendruckes im Druckraum wieder erreicht ist. Dabei ändert sich mit ansteigendem Gegendruck die Hubbewegung des Kolbens 20 und die Fördermenge.

Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich eine einfache, stufenlose Regelung des Förderstroms der Kraftstofförderpurape mit einem relativ geringen baulichen Aufwand.

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*■» S ♦·*

Bag. 1217 DE - "12 -

BEZUGSZEieHENAUFSTELLUNG

1 ■	Zylinder, Arbeitsraum
2	Kolb.en '
3	Saugraum
k '	Druckraum
3	Einlaßventil
6 ·	Einlaß
•7	Auslaßventil
8	Auslaßöffnung im Kolben
9	Auslaßkanal
10	Stößel
11	Exzenter
12	Arbeitsfeder
13	Di chtungsgehäuse
1« 15)	Dichtung, Dichtring
16	Vakuumpumpe
17	Welle
18	Rotor
19	Flügel
20	Kolben (Fig. if, 5)
21	Umfangsrillen oder -nuten
22	Stößel (Fig. 5)
23	Buchse
2k	Kapp e
25	Ring
26	Schraubenfeder, Druckfeder, Kraftgeber
27	Abstützfläche am Dichtungsgehäuse
28	Schraubenfeder, Druckfeder, Kraftgeber
29	Abstütafläche .
30	Ringnut

Leerseite

Claims

Bag. 121? DE

An Sprüche

y1J Kraftstofförderpumpe rait Kolben oder Membran und Stößelantrieb mit dem Kennzeichen: Der Stößel (10) wird in einem zylinderförmigen Gehäuseabschnitt (Dichtgehäuse (15) geradegeführt und abgedichtet, wobei der Gehäuseabschnitt in den Zylinderraum (1) der Pumpe (Saugoder Druckraum 3*0 hineinragt und von dem Kraftstoff umströmt ist.

2. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1, mit dem Kennzeichen: Die Kraftstofförderpumpe sitzt auf dem Deckel einer Unterdruckpumpe (16) und wird durch einen an deren Welle (17) angebrachten Exzenter (11) angetrieben.

3· Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, mit dem Kennzeichen: Das Dichtgehäuse (13) ragt in den Saugraum (3).

k. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, mit dem Kennzeichen: Das Dichtgehäuse (13) liegt im Druckraum (k).

Bag 1217 DE - 2 -

5- Kraftstofförderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k,
mit dem Kennzeichen:

Das Saugventil (5) ist zum Rohrverläuf des Einlasses (6) derart geneigt angeordnet, daß der angesaugte Kraftstoffstrom auf den Kolben (2) hin gerichtet ist.

6. Kraftstofförderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5i
mit dem Kennzeichen;

Der Kolben (20) ist in Zylinder (1) mit Spiel bewegbar und weist als Dichtung Umfang&rillen (21) (Labyrinthkolben) auf.

7- Kraftstofförderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
mit dem Kennzeichen;

Der Stößel (10) besteht aus Stahl und der Kolben (2) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem formstabilen Kunststoff mit niedrigem Warmeausdehnungsbeiwert.

8. Kraftstofförderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
mit dem Kennzeichen:

Der Stößel (10) und der Kolben (2) sind als Bauteil hergestellt, das aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem duroplastischen oder wärmestabilisierbaren Kunststoff, besteht,der im Spritzgußverfahren verarbeitbar ist.

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9· Kraftstofförderpumpe, insbesondere nach einem oder mehreren \

der Ansprüche 1 bis 7, ^!-

mit dem Kennzeichen; i

Der Kolben (20) ist in Axialrichtung durchbrochen !

und weist eine Auskleidung durch eine Metallbuchse S

(23) auf, in welcher der Stößel (22) gleitend geführt '

ist. j

10. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 9,
mit dem Kennzeichen:

Die Stirnflächen des Kolbens (20) sind zwischen, zwei zum Stößel (22) koaxial angeordneten, einander entgegenwirkenden Kraftspeichern (Druckfedern 26, 28) im Gehäuse der Kraftstofförderpumpe eingespannt.

11. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 9 und 10, mit dem Kennzeichen:

Die beiden Kraftspeicher sind als Schraubenfedern (26, 28) ausgebildet, wobei die erste Schraubenfeder (28) zwischen der einen Stirnfläche des Kolbens (20) und einer Abstützfläche (27) auf der Einlaßseite des Purapengehäuses, und die zweite Schraubenfeder. (26) zwischen dem Kopfende des Stößels (22) und einer'Abstützfläche (29) an der Auslaßseite des Pumpengehäuses angeordnet . ist.

12. Kraftstofförderpumpe nach den Ansprüchen 9 bis 11, mit dem Kennzeichen; . ■ · Die Schraubenfedern (26, 28) sind derart ausgelegt, daß die zweite Schraubenfeder (26), die zwischen dem Kolben (20). und einer Abstützfläche (29) auf der Auslaßseite des Pumpengehäuses eingespannt ist und

Bag. 12-17 DE - k -

die auf das Kopfende des Stößels (22) einwirkt, eine Rückstellkraft ausübt, die ausreicht, um die erste Schraubenfeder (28), die zwischen dem Kolben (20) und.der Abstützfläche (27) auf der Einlaßseite des Gehäuses eingespannt ist, zusammenzudrücken, wenn der Exzenter (n).in seine untere Totpunktlage bewegt wird.

13· Kraftstofförderpumpe nach den Ansprüchen 9 bis 12, mit dem Kennzeichen:

Die geförderte Kraftstoffmenge ist selbsttätig in Ab hängigkeit vom Druck der Flüssigkeit im Druckraum regelbar.

- 5 (s. Deckblatt) .-