DE60006232T2

DE60006232T2 - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE60006232T2
Application number: DE60006232T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Robert
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA; Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS; PSA Automobiles SA
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: FR2794810B1; JP2003501585A; FR2794810A1; EP1183466A1; ES2209898T3; DE60006232D1; EP1183466B1; WO2000075513A1; US6648608B1; JP4542294B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für die Versorgung mit Kraftstoff eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge. In diesem Fall bildet der Kraftstoff die übertragene Flüssigkeit.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Hochdruckpumpe zum Pumpen einer ersten Flüssigkeit, der so genannten übertragenen Flüssigkeit bekannt, und zwar der Art mit einer Hauptpumpeinheit für die übertragene Flüssigkeit, welche von einer Nebenpumpeinheit für eine zweite Flüssigkeit, der so genannten Arbeitsflüssigkeit, angetrieben wird, wobei die Nebeneinheit wenigstens einen Kolben zum Zusammendrücken der Arbeitsflüssigkeit aufweist, welcher mit einer axialen Bohrung für die Zirkulation der Arbeitsflüssigkeit zwischen einem Behälter und einer Druckkammer für die Arbeitsflüssigkeit versehen ist, wobei diese Druckkammer von einer in der Haupteinheit angeordneten, biegsamen Pumpmembran für die übertragene Flüssigkeit begrenzt ist.
Eine Pumpe dieser Art ist beispielsweise in der WO 97/47883 beschrieben.
Der in dieser Schrift beschriebene Kolben zum Zusammendrücken der Arbeitsflüssigkeit weist einen rotierenden Kopf auf, in welchem ein von der axialen Bohrung mündendes Ende angeordnet ist. Dieser rotierende Kopf liegt auf einer geneigten Fläche der schräg liegenden Platte mittels einer Gleitkufe auf, welche derart durchbohrt ist, dass sie den Durchfluss der Arbeitsflüssigkeit zulässt. Eine in der geneigten Fläche der Platte ausgebildete Aussparung ermöglicht, gemäß der relativen Position dieser Aussparung und der Kufe zueinander, im Verlauf der Drehung der Platte die hergestellte Verbindung der axialen Bohrung des Kolbens mit dem Behälter abzuwechseln mit der Abdichtung dieser axialen Bohrung gegenüber diesem Behälter.
Damit die Pumpe zufrieden stellend arbeitet, muss die in der schräg liegenden Platte ausgebildete Aussparung akkurat dimensioniert sein. Wenn diese Akkuratheit nicht eingehalten wird, sind in der Haupt- und Nebenpumpeinheit unerwünschte Druckschwankungen zu beobachten. Allerdings ist die erforderliche Akkuratheit nicht immer vereinbar mit den Fertigungstoleranzen und den unter den Bedingungen einer Serienproduktion der Pumpe allgemein zulässigen Streuungen.
Außerdem führt der Rückgriff auf Gleitkufen zu dynamischen Dichtheitsproblemen.
Schließlich wird die Membran, welche die Druckkammer begrenzt, gewöhnlich elastisch von einer Feder in eine Position zurückgezogen, die dazu neigt, das Volumen dieser Druckkammer zu verringern. Aus den hier oben bereits dargestellten Gründen der Arbeitsleistung der Pumpe muss die Spannfeder der Membran mit Akkuratheit bemessen sein, was schwierig vereinbar mit einer Serienproduktion der Pumpe ist.
Ziel der Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe der zuvor genannten Art vorzuschlagen, die einfach herzustellen und sehr zuverlässig ist.
Hierzu hat die Erfindung eine Hochdruckpumpe der zuvor genannten Art zum Gegenstand, deren Kolben eine Verschlussklappe für die axiale Bohrung aufweist, welche in dieser Bohrung zwischen zwei Enden dieser Bohrung in permanenter Verbindung jeweils mit dem Behälter und der Druckkammer gelagert ist, wobei sich die Klappe öffnet, sobald der Druck der Arbeitsflüssigkeit in dem Behälter denjenigen der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer übersteigt, und sich im gegenteiligen Fall schließt, und wobei die Membran die Druckkammer von einer Pumpkammer für die übertragene Flüssigkeit mit variablem Volumen trennt, wobei die Membran beweglich ist zwischen einer ersten Position des maximalen Volumens der Pumpkammer, zu welcher hin diese Membran elastisch durch eine Feder, der so genannten Membranfeder, zurückgezogen wird, und einer zweiten Position des minimalen Volumens der Pumpkammer, wobei die Härte der Membranfeder derart bemessen ist, dass diese Membranfeder die in der Druckkammer enthaltene Arbeitsflüssigkeit unter Überdruck bezüglich der in dem Behälter enthaltenen Arbeitsflüssigkeit solange hält, bis die Membran nicht ihre erste Position erreicht hat.
Gemäß weiteren Eigenschaften der Erfindung:

– ist die Bohrung abgestuft und umfasst ein Teilstück mit großem Durchmesser, das in die Druckkammer mündet, und ein Teilstück mit kleinem Durchmesser, das in den Behälter mündet, aufweist, wobei die Klappe eine Kugel aufweist, welche in dem Teilstück mit großem Durchmesser derart gelagert ist, dass sie beweglich ist zwischen einerseits einem Ansatz, der die Teilstücke mit großem und kleinem Durchmesser voneinander trennt, und der einen Schließsitz für die Klappe bildet, und andererseits einem Anschlag zur Begrenzung des Öffnungslaufes der Klappe;
– ist die Druckkammer in einem Körper der Nebeneinheit angeordnet, in welchem der Kolben gleitend angeordnet ist, wobei dieser Kolben ein außerhalb des Körpers liegendes Ende aufweist, welches elastisch zurückgezogen wird bei Berührung mit einem Rollanschlag, der von einer schräg liegenden Platte zur Betätigung des Kolbens getragen ist.

Die Erfindung ist besser zu verstehen bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben ist, in welchen:
1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe ist;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1 ist;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 1 ist;
4 eine Detailansicht der 2 ist, in welcher die Schnittebene leicht versetzt ist, so dass sie durch die Achse der Schraube verlüft, welche in diesen 2 und 4 dargestellt ist;
5 eine Detailansicht des in 3 umrandeten Bereiches 5 ist, welche einen Stopfen zum Verschließen der Vorrichtungen zum Befüllen eines Behälters der Pumpe in einer Vor-Verschlussposition zeigt;
6 eine ähnliche Ansicht wie 5 ist, welche eine erste Variante des Stopfens darstellt;
7 eine ähnliche Ansicht wie 3 ist, welche eine zweite Variante des Stopfens darstellt;
die 8 bis 11 ähnliche Ansichten wie 2 sind, welche jeweils vier Varianten einer Nabe der erfindungsgemäßen Pumpe darstellen.
In den 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe dargestellt, die allgemein mit der Bezugszahl 12 bezeichnet ist. In dem beschriebenen Beispiel ist die Pumpe 12 für die Versorgung mit Hochdruckkraftstoff eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge bestimmt. Die Pumpe 12 ist somit dafür bestimmt, eine erste Flüssigkeit, nämlich in dem beschriebenen Beispiel den Kraftstoff zu pumpen, der als übertragene Flüssigkeit bezeichnet wird.
In 1 ist ein Anschluss 14 zu erkennen, der dafür bestimmt ist, die Pumpe 12 an einen Kraftstofftank anzuschließen.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 2 und 3 ist zu sehen, dass die Pumpe 12 ein Gehäuse 16 mit allgemein zylindrischer Form um eine Achse X aufweist, in welchem eine Hauptpumpeinheit 18 für den Kraftstoff und eine Nebenpumpeinheit 20 für eine zweite klassische Flüssigkeit, beispielsweise ein Mineralöl, das als Arbeitsflüssigkeit bezeichnet wird, angeordnet sind. Die Hauptpumpeinheit 18 wird von der Nebenpumpeinheit 20 gemäß den allgemeinen, klassischen Funktionsprinzipien betätigt, die beispielsweise in der WO 97/47883 beschrieben sind.
Das Gehäuse 16 umfasst einen Körper 22 mit allgemein zylindrischer Form, welcher die Nebeneinheit 20 umgibt, und einen Deckel 24 mit allgemein zylindrischer Form, der die Haupteinheit 18 umgibt. Der Gehäusekörper 22 und der Deckel 24 bilden jeweils zwei gegenüberliegende Enden des Gehäuses 16.
Der Gehäusekörper 22 ist mit dem Deckel 24 durch zumindest eine Schraube 26, beispielsweise drei Schrauben 26, verbunden. Jede vorzugsweise aus Stahl bestehende Schraube 26 erstreckt sich praktisch parallel zu der Achse X. Eine Schraube 26 wird später genauer in Einzelheiten beschrieben werden.
Im Inneren des Gehäuses 16 ist die Haupteinheit 18 von der Nebeneinheit 20 durch eine praktisch auf der X-Achse zentrierte Trennscheibe 28 getrennt. Diese Scheibe 28 besteht vorzugsweise aus Stahl oder aus Gusseisen.
Die Haupteinheit 18 umfasst zumindest eine biegsame Pumpenmembran 30 für den Kraftstoff, beispielsweise drei Membranen 30, wie in dem illustrierten Beispiel. Es ist festzustellen, dass nur zwei Membranen 30 in den Abbildungen, insbesondere in 3 dargestellt sind.
Die Membran 30 trennt eine Kraftstoffpumpkammer 32, die in der Haupteinheit 18 angeordnet ist, von einer Kammer 34 zum Zusammendrücken der Arbeitsflüssigkeit, die in der Nebeneinheit 20 angeordnet ist. Das Volumen der Pumpkammer 32 ist variabel. Die Druckkammer 34 ist teilweise in der Trennscheibe 28 angeordnet.
Jeder Pumpkammer 32 sind eine Ventilklappe 36 zum Ansaugen des Kraftstoffs und eine Ventilklappe 38 zum Fördern des Kraftstoffs zugeordnet. Diese Ventilklappen 36, 38 mit klassischem Aufbau und klassischer Funktionsweise, werden von einem Körper 40 getragen, der in dem Deckel 24 zwischen einem Boden dieses letzteren und der Trennscheibe 28 gelagert ist.
Wegen eines leichteren Gewichts der Pumpe 12 sind der Körper 22 des Gehäuses, der Deckel 24 und der Ventilklappenkörper 40 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumbasislegierung oder auch aus einem anderen äquivalenten Leichtmetall hergestellt.
Die Ventilklappen 36, 38 sind in aus sich heraus bekannter Weise an die entsprechende Pumpkammer 32 sowie an ein Sicherheitsventil 42 mit klassischem Aufbau und klassischer Funktionsweise angeschlossen.
Klassisch ist jede Membran 30 verschiebbar zwischen einer ersten Position des maximalen Volumens der Pumpkammer 32, wie sie insbesondere in den 2 und 3 dargestellt ist, und einer zweiten Position des minimalen Volumens dieser Pumpkammer (nicht dargestellt in den Abbildungen). Die Verschiebungen der Membran 30 werden insbesondere von der Nebeneinheit 20 gesteuert und steuern das Öffnen und Schließen der Ventilklappen 36, 38 zum Ansaugen und Fördern des Kraftstoffs.
Jede Membran 30 wird konstant durch eine Feder 44, der so genannten Membranfeder, in ihre erste Position elastisch zurückgezogen.
Jede Ventilklappe 36, 38 steht einerseits mit einer Kammer 46 zum Ansaugen von Kraftstoff, und andererseits mit einer Kammer 48 zum Fördern des Kraftstoffs in Verbindung. Die Ansaugkammer 46 ist in aus sich heraus bekannter Weise mit dem Anschluss 14 zur Versorgung mit Kraftstoff verbunden.
Die Ansaug- 46 und Förderkammern 48 für den Kraftstoff sind wenigstens teilweise durch gegenüberliegende Flächen 50, 52 mit allgemein zylindrischer Form und mit einer Achse, die praktisch mit der X-Achse übereinstimmt, begrenzt. Eine erste Fläche 50 bildet eine Innenfläche des Deckels 24. Die zweite Fläche 52 bildet eine Umfangsfläche des Ventilklappenkörpers 40.
Die gegenüberliegenden Flächen 50, 52 weisen zwei komplementäre Ansätze 50E, 52E auf, die gegeneinander derart anliegen, dass sie eine dichte Verbindungsebene bilden, welche die Ansaug- 46 und die Förderkammer 48 voneinander trennt. Diese Verbindungsebene liegt praktisch senkrecht zu der X-Achse. Die Ansätze 50E, 52E bilden eine wirksame Dichtungsstelle von Metall gegen Metall.
Es ist festzustellen, dass die Ansaugkammer 46, in welcher der Druck geringer ist als in der Förderkammer 48, durch den Boden des Deckels 24 begrenzt ist, dessen Dicke relativ gering ist. Dahingegen, ist die Förderkammer 48 von einer Umfangswand des Deckels 24 begrenzt, die dicker ist als der Boden dieses Deckels, so dass sie dem erhöhten Druck standhalten kann, der durch den in dieser Förderkammer zirkulierenden Kraftstoff erreicht wird.
Die Nebeneinheit 20 umfasst einen jeweils einer Membran 30 zugeordneten Kolben 54 zum Zusammendrücken der Arbeitsflüssigkeit, der dafür bestimmt ist, diese Membran 30 zwischen ihren beiden Position zu verschieben. In dem beschriebenen Beispiel umfasst die Nebeneinheit 20 somit drei Kolben 54, von denen nur zwei in den Abbildungen, insbesondere in 3 zu sehen sind.
Der Kolben 54 ist derart gleitend in einem vorzugsweise aus Stahl oder Gusseisen bestehenden Körper 56 angeordnet, dass er sich praktisch parallel zu der X-Achse bewegt. Der Kolben 54 erstreckt sich zwischen der Druckkammer 34 für die Arbeitsflüssigkeit, die teilweise in dem Kolbenkörper 56 angeordnet ist, und einem Behälter 58 für die Arbeitsflüssigkeit.
Das Ende des Kolbens 54, welches außerhalb des Kolbenkörpers 56 liegt, wird elastisch zurückgezogen durch eine Feder 59 bei Berührung mit einem Rollanschlag, beispielsweise einem Zeigeranschlag 60, der von einer schräg liegenden Platte 62 zur Betätigung der Kolben 54 getragen ist. Diese schräg liegende Platte ist von einer Nabe 64 der Nebeneinheit 20 getragen. Diese Nabe 64 ist drehbar um die X-Achse in dem ein Lager bildenden Gehäusekörper 22 gelagert. Die schräg liegende Platte 62 dreht sich zusammen mit der Nabe 64 um die X-Achse, wobei diese letztere durch eine Verbindung 66 der Art Oldham mit klassischen Antriebsvorrichtungen verbunden ist. Die Dichtheit der Arbeitsflüssigkeit zwischen dem Gehäusekörper 22 und der Nabe 64 wird durch klassische Vorrichtungen sichergestellt, mit insbesondere einer ringförmigen Dichtung 67 aus Elastomer. Die Nabe 64 wird später noch genauer in Einzelheiten beschrieben werden.
Es ist festzustellen, dass die Trennscheibe 28 und der Kolbenkörper 56 eine Zwischenanordnung EI bilden, die axial zwischen einer innerhalb des Deckels 24 liegenden Verkleidung 22J des Gehäusekörpers 22 und dem Ventilklappenkörper 40 eingeschlossen ist. Außerdem ist insbesondere unter Bezugnahme auf 4 zu sehen, dass jede Schraube 26 mit einem Kopf 26T und einem mit Gewinde versehenen Körper 26C ausgestattet ist. Der Kopf 26T liegt auf einem in dem Gehäusekörper 22 angeordneten Durchgangssitz 68 auf. Der mit Gewinde versehene Körper 26C ist in einer mit Innengewinde versehenen Öffnung 70 verschraubt, welche in einem einstückig mit dem Deckel 24 ausgebildeten Anhängsel 72 ausgebildet ist. Dadurch sind der Gehäusekörper 22, die Zwischenanordnung EI und der Ventilklappenkörper 40 zwischen dem Kopf 26T der Schraube und der durch die Ansätze 50E, 52E ausgebildeten Verbindungsebene eingeschlossen.
Vorzugsweise ist die axiale Abmessung L1 der Zwischenanordnung EI praktisch gleich der Länge L2 des Bereichs des Körpers 26C der Schraube, der sich zwischen dem Kopf 26T dieser Schraube und der mit Innengewinde versehenen Öffnung 70 erstreckt. Auf diese Weise sind die Wärmedehnungen der verschiedenen Materialien, nämlich einerseits Aluminium oder Leichtmetall, und andererseits Stahl oder Gusseisen, praktisch gleich im inneren und äußeren Bereich des Gehäuses 16.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 2 und 3 ist zu sehen, dass der Kolben 54 mit einer axialen Bohrung 74 versehen ist, durch welche hindurch die Arbeitsflüssigkeit zwischen dem Behälter 58 und der Druckkammer 34 zirkulieren kann. Ein erstes Ende der Bohrung 74, das innerhalb des Kolbenkörpers 56 liegt, steht in permanenter Verbindung mit der Druckkammer 34. Das zweite Ende der Bohrung 74, das außerhalb des Kolbenkörpers 56 liegt, steht in permanenter Verbindung mit dem Behälter 58.
Vorzugsweise ist die Bohrung 74 abgestuft und weist ein Teilstück 74A mit großem Durchmesser auf, das in die Druckkammer 34 mündet, und ein Teilstück 74B mit kleinem Durchmesser, das in den Behälter 58 mündet.
Eine Kugel, welche ein Ventil 76 bildet, ist in dem Teilstück 74A mit großem Durchmesser derart gelagert, dass sie einerseits verschiebbar ist zwischen einem Ansatz E74, der die Teilstücke 74A und 74B voneinander trennt und einen Schließsitz für das Ventil 76 bildet, und andererseits einem Anschlag 78 zur Begrenzung des Öffnungslaufes dieses Ventils 76.
Die Ventilklappe 76 öffnet sich, sobald der Druck der Arbeitsflüssigkeit in dem Behälter 58 denjenigen der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer 34 übersteigt. Im gegenteiligen Fall schließt sich die Ventilklappe 76, so dass die Bohrung 74 verschlossen wird.
Für die korrekte Funktionsweise der Pumpe 12 ist die Härte der Rückstellfeder 44 für die mit dem Kolben 54 verbundene Membran 30 derart bemessen, dass diese Feder 44 die in der Druckkammer 34 enthaltene Arbeitsflüssigkeit unter Überdruck bezüglich der in dem Behälter 58 enthaltenen Arbeitsflüssigkeit solange hält, bis die Membran 30 nicht ihre erste Position des maximalen Volumens der Pumpkammer 32 erreicht hat.
Hiernach werden einige besondere Eigenschaften der Funktionsweise der Hauptpumpeinheit 18 und der Nebenpumpeinheit 20 erläutert werden, wobei die Haupteinheit 18 gemäß den Prinzipien einer Verdrängervakuumpumpe arbeitet.
Wenn die schräge Platte 62 den Kolben 54 in den Kolbenkörper 56 hinein drückt (Verschiebung des Kolbens 54 nach rechts bezüglich der 2 und 3), wird die in der Druckkammer 34 enthaltene Arbeitsflüssigkeit zusammengedrückt (unter Überdruck gesetzt bezüglich der in dem Behälter 58 enthaltenen Flüssigkeit), so dass sich die Ventilklappe 76 schließt und sich die biegsame Membran 30 in ihre zweite Position des minimalen Volumens der Pumpkammer 32 verschiebt. Dies bewirkt in klassischer Weise die Förderung des Kraftstoffs unter Hochdruck in die Förderkammer 48.
Wenn die schräge Platte 62 die Verschiebung des Kolbens 74 in eine der zuvor genannten Richtung entgegen gesetzte Richtung (nach links bezüglich der 2 und 3) unter der Einwirkung der Rückstellfeder 59 zulässt, wird die Membran 30 von der Feder 44 in ihre erste Position des maximalen Volumens der Pumpkammer 32 zurückgezogen. Dies bewirkt in klassischer Weise das Ansaugen von Kraftstoff, der aus der Ansaugkammer 46 stammt, in die Pumpkammer 32.
Es ist festzustellen, dass die Membranfeder 44 die automatische Rückkehr der Membran 30 in ihre erste Position zulässt, und zwar sogar selbst im Fall des Fehlens von Kraftstoff in der Hauptpumpeinheit 18. Außerdem, wenn sich der Kolben 54 nach links unter Betrachtung der 2 und 3 verschiebt, und unter Berücksichtigung der Arbeitsflüssigkeitsverluste zwischen der Druckkammer 34 und dem Behälter 58, erreicht die Membran 30 ihre erste Position, bevor der Kolben 54 seinen Lauf nach links beendet hat. Wenn die Membran 30 folglich einmal ihre erste Position erreicht hat, sinkt der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer 34 bezüglich demjenigen der Arbeitsflüssigkeit in dem Behälter 58, was das Öffnen der Ventilklappe 76 und die Wiederauffüllung der Druckkammer 34 mit Arbeitsflüssigkeit bewirkt, so dass die Verluste ausgeglichen werden.
Hiernach werden nunmehr unter Bezugnahme auf insbesondere die 3 und 5, einfache und wirksame Vorrichtungen beschrieben, welche ermöglichen, den Behälter 58 vollständig mit Arbeitsflüssigkeit zu füllen.
Diese Füllvorrichtungen umfassen einen Füllhals 80, der an den Behälter 58 angeschlossen ist, und der mit einem Stopfen 82 verschließbar ist.
In dem in den 3 und 5 illustrierten Beispiel ist der Stopfen 82 dafür bestimmt, durch Verschraubung mit dem Hals 80 zusammenzuwirken. Der Stopfen 82 umfasst ein Sackloch 84, das praktisch axial liegt, und das mittels einer praktisch radial ausgebildeten Bohrung 86 in dem Stopfen mit einer Umfangseinschließung 88 des Stopfens zusammenwirkt, die axial von einer Verschlussfläche 90 dieses Stopfens verlängert wird, welche dafür bestimmt ist, mit einem Schließsitz 92 zusammenzuwirken, der in dem nahe des Behälters 58 gelegenen Ende des Halses 80 angeordnet ist.
Vorzugsweise weisen die Verschlussfläche 90 und der Schließsitz 92 allgemein kegelförmige Formen auf, wobei die Verschlussfläche 90 zu dem Schließsitz 92 hin konvergiert.
Der Stopfen 82 kann durch Verschraubung in dem Hals 80 verschoben werden zwischen einer Position des Vorverschließens des Behälters 58, in welcher die Verschlussfläche 90 von dem Sitz 92 beabstandet oberhalb dieses Sitzes 92 angeordnet ist, wie in 5 dargestellt, und einer Position des Verschließens dieses Behälters 58, in welcher sich die Verschlussfläche 90 in dichtem Kontakt mit dem Sitz 92 befindet, wie in 3 dargestellt.
Der Hals 80 kann einen Überlauf für überschüssige Arbeitsflüssigkeit in dem Behälter aufweisen, wobei sich die Höhe N dieses Überlaufs in dem Hals 80 oberhalb des Sitzes 92 erstreckt.
Es ist festzustellen, dass wenn sich der Stopfen 82 in seiner Vorverschlussposition befindet, die Umfangseinschließung 88 dieses Stopfens mit dem Behälter 58 in Verbindung steht, so dass das Sackloch 84 einen Auffangbehälter für den Überlauf der Arbeitsflüssigkeit bildet. Außerdem ist der Stopfen 82 bei Vorhandensein des Überlaufs in dem Hals 80 in diesem Hals zwischen seinen Positionen des Vorverschlusses und Verschlusses verschiebbar.
Zur Verschiebung des Stopfens 82 ist dieser letztere mit einem Bedienkopf 82T versehen, durch welchen hindurch das offene Ende des Sacklochs 84 mündet. Der Kopf 82T ist von einer polygonalen Innenfläche 82I begrenzt, welche die Handhabung des Stopfens 82 mit Hilfe eines klassischen Werkzeugs ermöglicht.
Als Variante kann der Bedienkopf 82T von einer polygonalen Außenfläche 82E begrenzt sein, wie in 6 dargestellt, zur Handhabung des Stopfens 82 mit Hilfe eines klassischen Werkzeugs.
Der Stopfen 82 trägt eine torische Umfangsdichtung 93, die axial zwischen dem Kopf 82T und der Einschließung 88 angeordnet ist. Diese Dichtung 93 stellt die Dichtheit zwischen dem Hals 80 und dem Stopfen 82 oberhalb der Einschließung 88 sicher.
Der Stopfen 82 ermöglicht ein Füllen des Behälters 58 im Vakuum auf die folgende Weise.
Zu Anfang wird der Stopfen 82 in dem Hals 80 in seiner Vorverschlussposition verschraubt, wie in 5 dargestellt.
Zur Befüllung des Behälters 58 mit Arbeitsflüssigkeit wird ein Vakuum in diesem Behälter mit Hilfe klassischer Vorrichtungen hergestellt, dann wird die Arbeitsflüssigkeit durch das Sackloch 84 des Stopfens eingefüllt. Auf diese Weise läuft die Arbeitsflüssigkeit in den Behälter 58, wobei sie in dem Sackloch 84, der radialen Bohrung 86 und der Einschließung 88 zirkuliert.
Das Füllen des Behälters 58 wird solange fortgesetzt, bis dass ein Überlauf in dem Hals 80 und dem Sackloch 84 bestehen bleibt, wie in 5 dargestellt.
Dann wird der Stopfen 82 in Anwesenheit des Überlaufs durch Einschrauben bis in seine Verschlussposition bewegt, wie in 3 dargestellt. Der Behälter 58 wird sodann gegen den Füllhals 80 abgedichtet, wobei die Menge an Arbeitsflüssigkeit, die sich noch in dem Sackloch 84 befindet, einfach über das Ende des Sacklochs 84, das durch den Bedienkopf 82T hinaus mündet, abgeleitet wird.
Unter Bezugnahme auf 3 ist festzustellen, dass der Behälter 58 an klassische Vorrichtungen 94 zum Ausgleich der Wärmedehnung der in dem Behälter 58 enthaltenen Arbeitsflüssigkeit angeschlossen ist. Diese Vorrichtungen umfassen eine biegsame Membran 96, welche einen Kanal 98 zur Verbindung der Membran 96 mit der Arbeitsflüssigkeit des Behälters 58 und einen Freiraum 100 der Membran 96 trennt, welcher von einer Schale 102 mit allgemein halbkugelförmiger Form geschützt ist. Die Membran 96 verformt sich in Abhängigkeit von den Schwankungen des Volumens der in dem Behälter 58 enthaltenen Arbeitsflüssigkeit.
In 7 ist eine Ausführungsvariante des Stopfens 82 dargestellt.
In diesem Fall weist der Stopfen 82 eine Kugel 104 auf, die mit Kraft beweglich ist zwischen einer Vorverschlussposition des Behälters 58, wie mit strichpunktierten Linien in 7 dargestellt, und einer Verschlussposition dieses Behälters 58, wie mit durchgezogenen Linien in dieser 7 dargestellt.
Die Oberfläche der Kugel 104 bildet die Verschlussfläche, die dafür bestimmt ist, dichtend mit dem Sitz 92 des Halses zusammenzuwirken.
Das Verschließen des Füllhalses 80 mittels der Kugel 104 geschieht auf folgende Weise.
In Anwesenheit des Überlaufs für die Arbeitsflüssigkeit, dessen Höhe N mit strichpunktierten Linien in 7 dargestellt ist, wird die Kugel 104 in ihrer Vorverschlussposition angeordnet, wie mit strichpunktierten Linien in dieser 7 dargestellt. Dann wird die Kugel 104 mit Kraft in den Hals 80 derart gedrückt, dass sie gegen den Sitz 92 plattiert wird, wie mit durchgezogenen Linien in 7 dargestellt.
Es ist festzustellen, dass im Verlauf der kraftvollen Verschiebung der Kugel 104 zwischen ihren Positionen des Vorverschließens und des Verschließens des Behälters 58, der Arbeitsflüssigkeitsüberlauf, der mit Kraft unter der Einwirkung der Verschiebung der Kugel 104 in den Behälter 58 eingeführt worden ist, durch die Verformung der Membran 96 der Vorrichtungen zum Ausgleich der Wärmedehnung 94 kompensiert wird, wie dies in 7 dargestellt ist.
Hiernach wird in größeren Einzelheiten die Nabe 64 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
In dem in dieser 3 illustrierten Beispiel umfasst die Nabe 64 einen Stutzen 106 mit einer Achse, die mit der X-Achse übereinstimmt, in welchem die schräg liegende Platte 62 gelagert ist.
Die Nabe 64 umfasst ebenfalls einen Ring 108, der auf der Außenfläche des Stutzens 106 befestigt ist.
Die Außenfläche des Stutzens 106 bildet eine zylindrische Umfangsfläche SG zur Führung in Drehung der Nabe in dem Gehäusekörper 22. Eine Fläche des Rings 108 bildet einen Ansatz FE zur axialen Positionierung der Nabe 64 bezüglich des Gehäusekörpers 22.
Außerdem umfasst der Gehäusekörper 22 eine Umhüllung 110, deren Innenfläche eine zylindrische Tragfläche SP in Gleitkontakt mit der Umfangsfläche SG zur Führung der Nabe bildet.
Der Gehäusekörper 22 umfasst ebenfalls eine Unterlegscheibe 112, die an einem Ende der Umhüllung 110 angeordnet ist, und die mit einer Fläche versehen ist, die eine ebene Tragfläche FP in Gleitkontakt mit dem Ansatz FE der Nabe bildet.
Die Umhüllung 110 und die Unterlegscheibe 112 sind in aus sich heraus bekannter Weise auf dem Gehäusekörper 22 befestigt und bestehen aus klassischen Materialien, vorzugsweise mit einem kleinen Reibungskoeffizienten.
Es ist festzustellen, dass der Ansatz FE der Nabe 64, der die Führungsfläche SG dieser Nabe verlängert, anliegend an die Tragfläche FP des Gehäusekörpers 22 gedrückt wird durch die elastische Rückzugskraft der Kolben 54 bei Berührung mit dem Zeigeranschlag 60 sowie durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit in Kontakt mit der schrägen Platte 62.
Gemäß einer ersten in 8 dargestellten Variante ist die zylindrische Tragfläche SP von der Innenfläche eines Stutzens 114 gebildet, der von dem Gehäusekörper 22 getragen und mit einem Ende versehen ist, welches von einem Kragen 116 verlängert ist, der die ebene Tragfläche FP begrenzt.
Gemäß einer zweiten in 9 dargestellten Variante ist die Umfangsführungsfläche SG für die Nabe von der Außenfläche eines Stutzens 118 gebildet, in welchem die schräge Platte 62 gelagert ist, und welcher mit einem Ende versehen ist, das von einem Kragen 120 verlängert ist, der den Ansatz zur axialen Positionierung FE der Nabe begrenzt. Der Stutzen 118 der Nabe wirkt mit einem einstückig mit dem Gehäusekörper 22 ausgebildeten Stutzen 114 der in 8 dargestellten Art zusammen.
Gemäß einer dritten und vierten, jeweils in den 10 und 11 dargestellten Variante sind die Umfangsführungsfläche SG und der Ansatz zur axialen Positionierung FE der Nabe von der Außenfläche eines abgestuften, rohrförmigen, aus einem Stück gebildeten Organs 122 gebildet, in welchem die schräge Platte 62 gelagert ist. Das abgestufte Organ 122 kann leicht auf klassische Art und Weise, insbesondere durch Tiefziehen, Weiterverarbeitung und Oberflächenverbesserung hergestellt werden.
In der in 10 dargestellten dritten Variante befindet sich das abgestufte Organ 122 in Gleitkontakt mit einer zylindrischen Tragfläche SP und einer ebenen Tragfläche FP, die auf analogen Elementen zu denjenigen, die in der 3 dargestellt sind, angeordnet sind.
In der in 11 dargestellten vierten Variante ist die Umfangsführungsfläche SG des abgestuften Organs 122 in Kontakt mit den Rollweichen 124, die sich praktisch parallel zu der X-Achse erstrecken, und der axiale Positionierungsansatz FE ist in Kontakt mit den Rollweichen 126, die sich praktisch radial bezüglich der X-Achse erstrecken.
Die Weichen 124, 126 sind von Gestellen 128, 130 getragen, die in aus sich heraus bekannter Weise auf dem Gehäusekörper 22 befestigt sind.
Zu den Vorteilen der Erfindung zählen die folgenden.
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe, die einfacher herzustellen ist als diejenige des Standes der Technik, die in der WO 97/47883 beschrieben ist (insbesondere festzustellen ist das Fehlen der Gleitkufe zwischen den Kolben und der schrägen Platte, das Fehlen der Aussparung in der schrägen Platte, etc...) ist weniger anfällig für Verschleiß und kostengünstiger.
Der Ventilkolben der erfindungsgemäßen Pumpe ermöglicht, die bei der Pumpe des Standes der Technik zu beobachtenden Druckschwankungen zu vermeiden, insbesondere dadurch, dass die Leistungen der erfindungsgemäßen Pumpe nicht von einem Kompromiss zwischen den Abmessungen der Aussparung in der schrägen Platte der Pumpe des Standes der Technik und der Rückstellfeder der mit jedem Kolben verbundenen Membran abhängen.

Claims

Hochdruckpumpe für die Versorgung mit Kraftstoff eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, wobei der Kraftstoff die übertragene Flüssigkeit bildet, der Art mit einer Hauptpumpeinheit (18) für die übertragene Flüssigkeit, welche von einer Nebenpumpeinheit (20) für eine zweite Flüssigkeit, der so genannten Arbeitsflüssigkeit, angetrieben wird, wobei die Nebeneinheit wenigstens einen Kolben (54) zum Zusammendrücken der Arbeitsflüssigkeit aufweist, welcher mit einer axialen Bohrung (74) zum Auffangen von Arbeitsflüssigkeitsverlusten zwischen einem Behälter (58) und einer Druckkammer (34) für die Arbeitsflüssigkeit versehen ist, wobei diese Druckkammer (34) von einer in der Haupteinheit (18) angeordneten, biegsamen Pumpmembran (30) für die übertragene Flüssigkeit begrenzt ist, wobei die Membran (30) die Druckkammer (34) von einer Pumpkammer (32) für die übertragene Flüssigkeit mit variablem Volumen trennt, wobei die Membran (30) beweglich ist zwischen einer ersten Position des maximalen Volumens der Pumpkammer (32), zu welcher hin diese Membran elastisch durch eine Feder (44), der so genannten Membranfeder, zurückgezogen wird, und einer zweiten Position des minimalen Volumens der Pumpkammer (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (54) eine Verschlussklappe (76) für die axiale Bohrung (74) aufweist, welche in dieser Bohrung zwischen zwei Enden dieser Bohrung in permanenter Verbindung jeweils mit dem Behälter (58) und der Druckkammer (34) gelagert ist, wobei sich die Klappe (76) öffnet, sobald der Druck der Arbeitsflüssigkeit in dem Behälter (58) denjenigen der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer (34) übersteigt, und sich im gegenteiligen Fall schließt, und dass die Härte der Membranfeder (44) derart bemessen ist, dass diese Membranfeder die in der Druckkammer (34) enthaltene Arbeitsflüssigkeit unter Überdruck bezüglich der in dem Behälter (58) enthaltenen Arbeitsflüssigkeit solange hält, bis die Membran (30) nicht ihre erste Position erreicht hat.
Pumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (74) abgestuft ist und ein Teilstück (74A) mit großem Durchmesser, das in die Druckkammer (34) mündet, und ein Teilstück (74B) mit kleinem Durchmesser, das in den Behälter (58) mündet, aufweist, wobei die Klappe eine Kugel (76) aufweist, welche in dem Teilstück (74A) mit großem Durchmesser derart gelagert ist, dass sie beweglich ist zwischen einerseits einem Ansatz (E74), der die Teilstücke mit großem und kleinem Durchmesser voneinander trennt, und der einen Schließsitz für die Klappe (76) bildet, und andererseits einem Anschlag (78) zur Begrenzung des Öffnungslaufes der Klappe.
Pumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (34) in einem Körper (56) der Nebeneinheit (20) angeordnet ist, in welchem der Kolben (54) gleitend angebracht ist, wobei der Kolben (54) ein außerhalb des Körpers (56) liegendes Ende aufweist, welches bei Berührung mit einem Rollanschlag (50), der von einer schrägen Platte (62) zur Betätigung des Kolbens (54) getragen ist, elastisch zurückgezogen wird.