DE60018640T2

DE60018640T2 - Verbesserungen an einer Hochdruckförderpumpe zum Fördern von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60018640T2
Application number: DE60018640T
Authority: DE
Inventors: Sisto Luigi De Matthaeis; Domenico Maldera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: DE60018640D1; IT1308782B1; CN1284604A; EP1065369A3; US6439859B1; JP4598244B2; ITTO990574A1; EP1065369A2; EP1065369B1; RU2247256C2; KR100728741B1; KR20010015124A; JP2001050138A; CN1138916C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Hochdruckpumpe zum Speisen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Fahrzeugmotor.
Hochdruckpumpen der obigen Art umfassen normalerweise einen Körper, in dem mindestens ein Zylinder, in dem ein Kolben gleitet, untergebracht ist, und einen Kopf mit einer Fläche, die eine entsprechende Fläche des Körpers in Eingriff nimmt, um den Zylinder zu befestigen. Der Kopf weist weiterhin einen Einlasskanal auf, dessen Einlass sich an der Kopffläche neben dem Zylindersitz befindet.
Bei einer bekannten Radialzylinderpumpe ist jeder Zylinder durch einen entsprechenden Kopf befestigt; eine einzige Dichtung aus elastomerem Material ist zwischen der Fläche jedes Kopfs und der Körperfläche eingesetzt und umfasst einen bogenförmigen Teil mit einem gegebenen Durchmesser, der um den Zylinder herum passt, sowie einen bogenförmigen Teil mit kleinerem Durchmesser, der um den Einlasskanaleinlass herum passt; und der Querschnitt der Dichtung ist normalerweise in einer parallel zur Kopffläche verlaufenden Richtung lang gestreckt.
Ein Hauptnachteil der obigen bekannten Pumpe liegt in der Dehnung der Dichtung, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Bei Pumpentemperaturen von über 140° neigt die Dichtung insbesondere dazu, sich an den Verbindungsbereichen der beiden bogenförmigen Teile zu schließen, wodurch der Einlass des Einlasskanals möglicherweise abgedrosselt oder geschlossen wird. Da sich die Abdrosselwirkung von einem Zylinder zum anderen unterscheidet, sind des Weiteren sowohl die Betätigung als auch die Förderung der Pumpe unausgeglichen, was zu einer möglichen Beschädigung der Pumpe und zu einer unregelmäßigen Versorgung des Motors führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von unkomplizierten, zuverlässigen Verbesserungen der Dichtungen einer Hochdruckpumpe zwecks Beseitigung der oben genannten Nachteile, die in der Regel mit bekannten Pumpen verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hochdruckpumpe zum Speisen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei die Hochdruckpumpe einen Körper, in dem mindestens ein Zylinder untergebracht ist, in dem ein Kolben gleitet, und einen Kopf mit einer Gegenfläche, die einer entsprechenden Gegenfläche an dem Körper zugewandt ist, um den Zylinder zu befestigen, umfasst; wobei der Kopf einen Einlasskanal und einen Austrittskanal aufweist und der Einlasskanal einen Einlass, der sich an der Gegenfläche des Kopfes befindet, und der Körper einen Speisekanal mit einem Auslass, der sich an der Gegenfläche des Körpers und am Einlass befindet, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gegenflächen eine erste Dichtung um den Zylinder herum und eine zweite Dichtung um den Einlass herum angeordnet ist, wobei die Dichtungen getrennt sind und aus einem elastomeren Material bestehen.
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben; darin zeigen:
1 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Ansicht einer Hochdruckpumpe, die die erfindungsgemäßen Verbesserungen enthält;
2 eine Ansicht entlang Linie II-II in 1 eines Kopfs der Pumpe in einem größeren Maßstab;
3 eine Draufsicht einer ersten Dichtung der Pumpe von 1;
4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 in einem größeren Maßstab;
5 eine Draufsicht einer zweiten Dichtung der Pumpe von 1;
6 einen Teilschnitt entlang der Linie VI-VI in 5 in einem größeren Maßstab;
7 den Schnitt von 6 im Gebrauch.
In 1 zeigt Nummer 5 eine Hochdruckpumpe zum Speisen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel einem Fahrzeug, als Ganze. Die Pumpe 5 ist jener Art, die drei Radialkolben 6 umfasst, die in drei radial innerhalb eines Hohlkörpers 8 angeordneten Zylindern 7 gleiten; und jeder Zylinder 7 ist oben durch eine im Wesentlichen ovale Platte 9 geschlossen.
Die Platte 9 weist zwei flache, parallele Flächen 10 auf und stützt ein mit dem Zylinder 7 koaxiales Einlassventil 11 und ein bezüglich des Zylinders 7 exzentrisches Druckventil 12. Jeder Zylinder 7 weist eine zylindrische laterale Fläche 13 auf, die durch eine flache Fläche 14 definiert wird, welche eine der flachen Flächen 10 der Platte 9 in Eingriff nimmt; und jeder Zylinder 7 und jede jeweilige Platte 9 sind durch einen entfernbar am Körper 8 angebrachten entsprechenden Verriegelungskopf 16 am Körper 8 verriegelt.
Die Kolben 6 werden nacheinander durch einen integral mit einer durch die Antriebswelle der Brennkraftmaschine aktivierten Welle 18 ausgebildeten einzigen Nocken 17 aktiviert; der Nocken 17 wirkt über einen Ring 19 auf die Kolben 6 ein, der für jeden Kolben 6 einen mit einem am Kolben 6 befestigten Schuh 22 zusammenwirkenden plangedrehten Teil 21 aufweist, und jeder Schuh 22 wird durch eine entsprechende Druckfeder 23 zum Nocken 17 geschoben.
Jeder Kopf 16 umfasst eine vorzugsweise flache Gegenfläche 24, die zu einer entsprechenden flachen Gegenfläche 26 des Körpers 8 weist, und einen zylindrischen Sitz 27 (siehe auch 2) zum Unterbringen eines Teils des Zylinders 7, der durch die laterale Fläche 13 definiert wird. Der Körper 8 umfasst einen weiteren zylindrischen Sitz 28 zur Aufnahme des Rests des Zylinders 7, der durch die Fläche 13 definiert wird; der Sitz 27 umfasst eine flache Fläche 29, in der eine Vertiefung 31 ausgebildet ist, die einen ovalen Sitz zur Aufnahme der entsprechenden Platte 9 bildet; und eine flache Fläche 32 der Vertiefung 31 nimmt die anderen flachen Flächen 10 der Platte 9 in Eingriff.
Jeder Kopf 16 weist einen Einlasskanal 33 und einen Austrittskanal 34 auf; der Einlasskanal 33 umfasst einen durch eine Nut 35 in der Fläche 32 definierten Teil; die Nut 35 ist durch die Platte 9 am Unterteil geschlossen und auf einen senkrecht zur Achse des Zylinders 7 verlaufenden Teil 36 der Leitung 33 ausgerichtet; und die Leitung 34 umfasst einen auch senkrecht zur Achse des Zylinders 7 verlaufenden Teil 30.
Darüber hinaus umfasst der Einlasskanal 33 einen parallel zur Achse des Zylinders 7 verlaufenden Teil 37 mit einem Einlass 38, der sich an der Fläche 24 des Kopfs 16 befindet; und der Körper 8 umfasst einen Speisekanal 39 mit einem Auslass 41, der sich an der Fläche 26 befindet und im Gebrauch am Einlass 38 angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung ist zwischen der Fläche 24 des Kopfs 16 und der Fläche 26 des Kopfs 8 eine erste Dichtung 42 um den Zylinder 7 herum angebracht, und eine zweite Dichtung 43 ist um den Einlass 38 der Leitung 33 und dem Auslass 41 der Leitung 39 herum angebracht. Die Dichtungen 42 und 43 sind getrennt und bestehen aus elastomerem Material.
Die Dichtung 42 (siehe auch 3) ist ringförmig und in einer kreisförmigen Vertiefung 44 untergebracht, die in der Fläche 24 des Kopfs 16 neben dem Sitz 27 ausgebildet ist, so dass die Dichtung 42 sowohl die flache Fläche 26 des Körpers 8 als auch die zylindrische Fläche 13 des Zylinders 7 in Eingriff nimmt.
Die Dichtung 42 (4) weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit zwei Hauptseiten 45, die senkrecht zur Achse der Dichtung 42 verlaufen, und zwei Nebenseiten 46, die parallel zur Achse der Dichtung 42 verlaufen. Die Flächen der Dichtung 42, deren Querschnitt die beiden Hauptseiten 45 bildet, weisen jeweils eine konvexe Rippe 47 mit einer Dicke auf, die zwischen 1/3 und 1/4 der Nebenseite 46 des Querschnitts liegt; und die die Außenseite 46 des Querschnitts bildende zylindrische Fläche weist mehrere kleine Vorsprünge 48 auf (3), die ein Drehen der Dichtung 42 innerhalb der Vertiefung 44 verhindern sollen.
Die Dichtung 43 (1 und 5) ist auch ringförmig, weist aber einen kleineren Durchmesser als die Dichtung 42 auf und ist innerhalb einer in der Fläche 24 des Kopfs 16 ausgebildeten kreisförmigen Nut untergebracht, die mit dem Einlass 38 konzentrisch ist. Die Nut 49 ist vollständig von der Vertiefung 44 getrennt, um zu verhindern, dass sich die Dichtungen 42 und 43 berühren.
Die Dichtung 43 weist einen länglichen Querschnitt mit einer parallel zur Achse der Dichtung 43 (6) und senkrecht zur Fläche 24 des Kopfs 16 verlaufenden Hauptachse auf. Der längliche Querschnitt ist im Wesentlichen sechseckig und umfasst zwei Hauptseiten 51, die parallel zueinander und zur Hauptachse des Querschnitts verlaufen, so dass jede der Seiten 51 den Querschnitt einer entsprechenden zylindrischen Wand definiert. Des Weiteren umfasst der längliche Querschnitt zwei Paare Seiten 52, die in einem Winkel zueinander stehen und durch einen Lappen 53 miteinander verbunden sind; und die jeder Seite 51 entsprechende zylindrische Fläche weist eine mittlere ringförmige Verstärkungsrippe 54 auf.
Um die Pumpe zu montieren, wird zunächst der Zylinder 7 zusammen mit dem Kolben 6 und der Feder 23 in einen Sitz 28 im Körper 8 eingeführt (1); dann wird die Platte 9, zusammen mit den Ventilen 11 und 12, in die ovale Vertiefung 31 im Kopf 16 eingeführt; die Dichtungen 42 und 43 werden in die Vertiefung 44 (siehe auch 2) bzw. die Nut 49 eingeführt; und schließlich wird der Kopf 16 mittels Schrauben, die in die entsprechenden Sitze 55 am Kopf 16 eingeführt werden, am Körper 8 angebracht.
Die Schrauben werden festgezogen, so dass die Fläche 10 der Platte 9 die flache Fläche 14 des Zylinders 7 in Eingriff nimmt, und die Dichtungen 42 und 43 werden gegen die flache Fläche 26 des Körpers 8 zusammengedrückt. Die Dichtung 42 neigt dazu, sich radial zu verformen, und wird gegen die Fläche 13 des Zylinders 7 gedrückt. Die Dichtung 43 (7) wird andererseits so verformt, dass sich die beiden Hauptseiten (51) des Querschnitts zu einer C-Form krümmen, wobei die Konkavität des verformten Querschnitts zur Achse der Dichtung 43 weist, wodurch die Dichtungsleistung stark verbessert wird.
Versuche haben gezeigt, dass bei einem gegebenen Druck in der Speiseleitung 39 der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe bezüglich einer bekannten Pumpe mit einer gewöhnlichen Dichtung für den Zylinder und der Einlassleitung stark verbessert ist.
Im Vergleich zu bekannten Pumpen werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich. Insbesondere wird verhindert, dass die Verformung der Dichtungen 42 und 43 den Einlasskanal 33 abdrosselt; die Dichtung 42 dichtet die gesamte zylindrische Fläche 13 des Zylinders 7 ab; und die Form des Querschnitts der Dichtung 43 im Betrieb gewährleistet eine effektive Abdichtung der Verbindung zwischen der Leitung 39 des Körpers 8 und der Leitung 33 des Kopfs 16.
Es können natürlich an der Pumpe gemäß der hier gegebenen Beschreibung Änderungen durchgeführt werden, ohne deshalb jedoch von dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel könnte die Pumpe nur einen Zylinder 7 oder mehrere Zylinder in Reihe umfassen; die Platte 9 könnte weggelassen und die Ventile 11 und 12 direkt am Kopf 16 angeordnet werden; mindestens einer der Sitze 44 und 49 der Dichtungen 42 und 43 könnte ganz oder teilweise in der flachen Fläche 26 des Körpers 8 ausgebildet werden; und die Dichtung 43 könnte einen anderen länglichen Querschnitt aufweisen als der in 6 gezeigte.

Claims

Hochdruckpumpe zum Speisen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe einen Körper (8), in dem mindestens ein Zylinder (7) untergebracht ist, in dem ein Kolben (6) gleitet, und einen Kopf (16) mit einer Gegenfläche (24), die einer entsprechenden Gegenfläche (26) an dem Körper (8) zugewandt ist, um den Zylinder (7) zu befestigen, umfasst; wobei der Kopf (16) einen Einlasskanal (33) und einen Austrittskanal (34) aufweist und der Einlasskanal (33) einen Einlass (38), der sich an der Gegenfläche (24) des Kopfes (16) befindet, und der Körper (8) einen Speisekanal (39) mit einem Auslass (41), der sich an der Gegenfläche (26) des Körpers (8) und am Einlass (38) befindet, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gegenflächen (24, 26) eine erste Dichtung (42) um den Zylinder (7) herum und eine zweite Dichtung (43) um den Einlass (38) herum angeordnet ist, wobei die Dichtungen (42, 43) getrennt sind und aus einem elastomeren Material bestehen.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, bei der der Zylinder (7) eine laterale Fläche (13) aufweist, die einen Sitz (27) im Kopf (16) und einen Sitz (28) im Körper (8) in Eingriff nimmt; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (42) in einer kreisförmigen Vertiefung (44) untergebracht ist, die in einer der oder in beiden Gegenflächen (24, 26) ausgebildet ist, damit die erste Dichtung (42) die laterale Fläche (13) in Eingriff nehmen kann.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (43) in einer kreisförmigen Nut (49) untergebracht ist, die in einer der oder in beiden Gegenflächen (24, 26) ausgebildet und zum Einlass (38) und Auslass (41) konzentrisch ist; wobei die Nut (49) von der Vertiefung (44) getrennt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (42) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit zwei Hauptseiten (45) aufweist, die senkrecht zur Achse der ersten Dichtung (42) verlaufen; wobei jede der der Hauptseiten (45) eine Rippe (47) mit einer Dicke zwischen 1/3 und 1/4 der Nebenseite (46) des Querschnitts aufweist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (42) eine zylindrische Außenfläche mit mehreren Vorsprüngen (48) aufweist, die ein Drehen der ersten Dichtung (42) in der Vertiefung (44) verhindern sollen.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (43) einen länglichen Querschnitt mit einer parallel zur Achse der zweiten Dichtung (43) verlaufenden Hauptachse aufweist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Querschnitt im Wesentlichen sechseckig ist und zwei parallele Hauptseiten (51) und zwei Paare von Seiten (52) in einem Winkel zueinander umfasst; wobei die Hauptseiten (51) des länglichen Querschnitts parallel zur Hauptachse verlaufen und die Seiten (52) in jedem der Paare durch einen Lappen (53) miteinander verbunden sind.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gebrauch der längliche Querschnitt zum Krümmen der beiden Hauptseiten (51) des länglichen Querschnitts verformt wird.
Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kopf (16) und dem Zylinder (7) eine ein Einlassventil (11) und ein Druckventil (12) stützende Platte (9) eingeführt ist; wobei jeder der Kanäle (33, 34) mindestens einen Teil (36, 30) aufweist, der sich senkrecht zur Achse des Zylinders (7) erstreckt; wobei der Einlasskanal (33) einen weiteren Teil (37) aufweist, der sich parallel zur Achse des Zylinders (7) erstreckt und den Einlass (38) aufweist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Zylinder (7), die radial innerhalb des Körpers (8) angeordnet sind, und mehrere den Zylindern (7) zugeordnete, radial gleitende Kolben (6) aufweist; wobei jeder der Zylinder (7) durch einen entsprechenden Kopf (16) am Körper (8) befestigt ist und der Körper (8) einen jedem der Zylinder (7) zugeordneten Speisekanal (39) umfasst.