DE3136917C2

DE3136917C2 -

Info

Publication number: DE3136917C2
Application number: DE3136917A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald De Hertell
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1980-09-27
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1990-11-08
Also published as: DE3136917A1; US4462302A

Description

Die Erfindung bezieht sich 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 Ein spritzpumpe dienen, sind als Kolben- oder Membranpumpen mit Stößelantrieb ausgeführt. Dabei wird der durch einen außer halb 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 wer den, daß Kraftstoff in das Schmierölsystem gelangt. Anderer seits sind die Dichtungen des Stößelantriebs wärmeempfind lich, so daß ein Kompromiß zwischen Dichtwirkung, Wärme empfindlichkeit und Haltbarkeit erforderlich ist. Die Gefahr hoher Wärmebelastung ist insbesondere durch den direkten An bau der Kraftstofförderpumpe am Motor sehr groß. Außerdem wird im Antriebsbereich der Pumpe das heiße Motor öl zur Schmierung verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstofförder pumpe mit Kolben oder Membran und Stößelantrieb zur Verfügung zu stellen, deren Zuverlässigkeit bezüglich Dichtung und För derleistung durch die im Motorraum eines Kraftfahrzeuges auf tretende Wärmebelastung nicht beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kraftstofförder pumpe gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß der an einer Stirnseite des Arbeitszylinders sitzende zylinderförmige Gehäuseabschnitt (Dichtgehäuse), in welchem der Stößel geradegeführt und abgedichtet wird, im Arbeitsraum (= Zylinderraum) der Pumpe ständig von dem kalten zu fördernden Kraftstoff umströmt wird, wird die Wärmebehandlung eliminiert.

Da der zu fördernde und frisch aus dem Tank zugeführte Kraft stoff nicht erwärmt wird, erfolgt durch diesen eine so inten sive Kühlung der Dichtung und Geradführung, daß sowohl auf Wärmeeinwirkung zurückzuführende Fassungsprobleme (vol. Wirkungs grad) als auch Dichtungs- und Haltbarkeitsprobleme vermieden werden. Zur Verminderung von in der Pumpe entstehender Reibungs wärme ist es von Vorteil, wenn der Kolben mit Spiel im Zylinder eingepaßt ist und Umfangsrillen als Dichtung aufweist (Labyrinth kolben).

Die erfindungsgemäße Lösung kann so gestaltet werden, daß der auslaßseitige Kraftstoffdruck geregelt ist.

Um den Druck des geförderten Kraftstoffes konstant zu halten und zugleich zu limitieren, wird der Stößel in loser Verbin dung, und zwar axial gleitend im Kolben angeordnet, und der Kolben zwischen einer im Saugraum befindlichen Druckfeder (Arbeitsfeder) und einer im Druckraum am Stößelende befind lichen Kappe geführt, die zur Abstützung für eine auf den Stößel und den Kolben wirkenden Rückstellfelder dient.

Die Arbeitsfeder, die dem Kolben bei dieser Pumpenausführung anstelle des Stößels den erforderlichen Arbeitsdruck verleiht, ist mit ihren Windungen um das Dichtgehäuse geführt und ent weder an diesem oder der Pumpenstirnwand abgestützt und wird gleich dem Dichtgehäuse von frisch aus dem Tank angesaugtem Kraftstoff umspült und gekühlt. Eine Temperaturerhöhung der Arbeitsfelder, die deren Elastizität und somit den Arbeitsdruck des Kolbens vermindern könnte, wird somit ebenfalls vermieden.

Wenn der druckraumseitig auf den Kolben wirkende Kraftstoff druck gleich dem Druck der Arbeitsfeder und größer wird, so bleibt der Kolben unabhängig von der Stößelbewegung stehen, und es findet praktisch keine Förderung mehr statt. Der Stößel wird im Kolben hin- und herbewegt.

Erst bei einem Absinken des Kraftstoffdruckes unter den Druck, den die Arbeitsfeder auf den Kolben ausübt, kann wieder eine Kraftstofförderung und schließlich eine Synchronbewegung des Kolbens mit dem Stößel erfolgen, wobei die Hubbewegung des Kolbens und die Fördermenge vom Kraftstoffdruck abhängig sind. Damit ist eine selbsttätige Regelung der geförderten Kraftstoff menge in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum gegeben.

Der Kolben der Kraftstofförderpumpe besteht vorzugsweise aus einem formstabilen Kunststoff mit niedrigem Wärmeausdehnungs koeffizienten. Zur Verstärkung eines derartigen Kunststoffes können bekannte Farbstoffe und Verstärkungsmaterialien, z. B. Glas-, Kohle- und Asbestfasern oder auch Gesteinspulver, ver wendet werden.

Es ist vorteilhaft, den Kolben, durch den der Stößel gleitend geführt ist, mit einer Metallbuchse auszugleiten, weil damit einerseits die Geradführung des Stößels verbessert und andererseits eine zu starke Erwärmung bzw. ein Verbrennen des Kolbens bei einer schnellen Hin- und Herbewegung des Stößels vermieden wird, zumal auch hier eine Kühlung durch den zu fördernden Kraftstoff erfolgt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstofförderpumpe liegt darin, daß deren Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit ihrer Abdichtung gegenüber dem Schmierölsystem durch die zwangsläufig im Motorraum gegebene starke Wärmebelastung nicht vermindert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialabschnitt einer erfindungsgemäßen Kraftstofförderpumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Saugraum und den Einlaßstutzen einer Pumpe gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Kolben einer erfindungsgemäßen Kraftstofför derpumpe mit Labyrinthabdichtung am Umfang und dem fest mit dem Kolben verbundenen Stößel;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Kraftstofförderpumpe mit Fördermenge.

Die Kraftstofförderpumpe besteht aus dem Zylinder 1 und dem Kolben 2, der den Arbeitsraum des Zylinders in einen Saugraum 3 und einen Druckraum 4 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. Durch Exzen ter 11 wird der Arbeitshub auf den Stößel 10 und Kolben 2 übertragen, wobei gleichzeitig Kraftstoff in den Saugraum 3 eingesaugt und Kraftstoff aus dem Druckraum 4 über den Aus laß 9 weggefördert wird. Den Rückhub des Kolbens 2 besorgt die Rückstellfeder 12.

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

Der Stößel 10 ist in dem Dichtgehäuse 13 geradegeführt. Das Dichtgehäuse 13 ist an einer Stirnseite des Zylinders 1 ange bracht und ragt in den Saugraum 3.

Zur Abdichtung des Stößels 10 im Dichtgehäuse 13 dienen die Dichtringe 14 und 15, die an den Dichtflächen mit nur geringer Pressung anliegen müssen, da sie infolge der Kühlung des Dichtungs gehäuses 13 keinen Wärmebelastungen ausgesetzt und daher auch keinen Wärmedehnungen unterworfen sind.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungs beispiels für den Kolben 2 der Kraftstofförderpumpe. Dieser weist an seinem Umfang ringförmige Rillen oder Nuten 21 auf, welche den Kolben in der Art eines Labyrinthes gegenüber dem Zylinder 1 abdichten, wenn der Kolben mit hoher Geschwindig keit im Zylinder 1 hin- und herbewegt wird. Der Kolben läuft im Zylinder 1 mit merklichem Spiel.

Er besteht aus einem faserverstärkten Kunststoff, der hervor ragende Eigenschaften hinsichtlich seiner geometrischen Form stabilität und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Stößel 10 fest mit dem Kolben 2 verbunden ist, indem der Stößel 10, der eine Ringnut 30 aufweist, in die Form eingelegt wird, bevor der Kolben im Spritzgußverfahren ausgeformt wird.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsge mäße Kraftstofförderpumpe, deren Förderstrom druckgeregelt ist. Der Stößel 22 ist lose im Kolben 20 hin- und herbewegbar. Das Kopfende des Stößels 22 ist von einer Kappe 24 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 24 und einer Abstützfläche 29 am auslaßseitigen Ende des Pumpengehäuses ist eine Druckfeder 26 eingespannt, welche vermittels der Kappe 24 auf das Kopfende des Stößels 22 und auf den Kolben 20 eine Rückstellkraft ausübt. Saugraumseitig ist zwischen dem Kolben 20 und einer Abstützfläche 27 am Dichtgehäuse 13 ebenfalls eine Druckfeder 28 - die Arbeits feder - eingespannt, die koaxial zum Stößel 22 und der Druckfeder 26 liegt und deren Windungen um das Dichtgehäuse geführt sind. Die Druckfeder 28 ist so ausgelegt, daß sie bei der Bewegung des Exzenters 11 in die untere Totpunktlage von der Druckfeder 26, welche den Rückhub des Kolbens 20 besorgt, zusammengedrückt wird. Bei der Bewegung des Exzenters 11 in die obere Totpunktlage wird die Rückstellfeder 26 durch die Kraftübertragung vom Stößel 22 auf die Kappe 24 zusammengedrückt. Der Kolben wird dabei durch die Arbeitsfeder 28 synchron mit dem Stößel bewegt.

In dem Fall, daß der Flüssigkeitsdruck auf der Auslaßseite der Pumpe über das vorgegebene Maß (1,8 bar Überdruck) ansteigt, bleibt der Kolben 20 in der dargestellten Lage. Die Kraft der Arbeitsfeder 28 kann den Kolben 20 nicht gegen den Flüssigkeits druck im Druckraum 4 des Zylinders 1 bewegen. Es findet praktisch keine Förderung mehr statt, obwohl sich der Stößel 22 in der Buchse 23 des Kolbens hin- und herbewegt.

Erst bei einem Absinken des Kraftstoffdruckes im Druckraum 4 kann die Druckfeder 28 den Kolben 20 wieder bewegen, wobei mit ansteigendem Gegendruck Hubbewegung und Fördermenge gestei gert werden, bis sich der Kolben wieder synchron mit dem Stößel bewegt. Dies bewirkt dann wieder eine Kraftstofförderung und zwar so lange, bis der obere Wert des Gegendruckes im Druck raum wieder erreicht ist.

Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich eine einfache, stufenlose Regelung des Förderstroms einer erfindungsgemäßen Kraftstofförderpumpe. Der Kolben 20 ist aus einem verstärkten Kunststoff 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 Kolbens 20 bei der schnellen Hin- und Herbewegung des Stößels 22 im Kolben 20 vermieden.

Bezugszeichenaufstellung:

1 Zylinder, Arbeitsraum
2 Kolben
3 Saugraum
4 Druckraum
5 Einlaßventil
6 Einlaß
7 Auslaßventil
8 Auslaßöffnung im Kolben
9 Auslaßkanal
10 Stößel
11 Exzenter
12 Rückstellfeder
13 Dichtungsgehäuse
14 Dichtung, Dichtring
15 Dichtung, Dichtring
16 Vakuumpumpe
17 Welle
20 Kolben (Fig. 4, 5)
21 Umfangsrillen oder -nuten
22 Stößel (Fig. 5)
23 Buchse
24 Kappe
25 Ring
26 Druckfeder, Rückstellfeder
27 Abstützfläche am Dichtungsgehäuse
28 Druckfeder, Arbeitsfeder
29 Abstützfläche
30 Ringnut

Claims

1. Kraftstofförderpumpe mit Kolben oder Membran und Stößelantrieb mit dem Kennzeichen: Der Stößel (10) wird in einem zylinderförmigen Gehäuseabschnitt (Dichtgehäuse (13)) gerade geführt und abgedichtet, wobei der Gehäuseab schnitt in den Zylinderraum (1) der Pumpe (Saug oder Druckraum (3, 4)) derart hineinragt, daß er von dem Kraftstoff umströmt ist.

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

3. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (22) im Kolben (20) axial gleitbar angeordnet und abgedichtet ist, wobei der Kolben zwischen einer im Saugraum (3) befindlichen Druckfeder (28) (Arbeitsfeder), und einer im Druckraum am Stößelende befindlichen Kappe angeordnet ist, die zur Abstützung für eine auf den Stößel und den Kolben wirkende (Rückstellfeder (26)) dient, deren Kraft größer als die der Arbeitsfeder ist.