Die
Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum Gebrauch in einer
Pumpe solcher Art, die für
eine Verwendung in einem "common
rail"-Kraftstoffeinspritzsystem
für einen
Verbrennungsmotor geeignet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere
eine Antriebsanordnung für
eine Pumpe mit wenigstens einem Pumpenkolben, der mittels eines
Antriebselementes, das mit einem auf der Nockenwelle eines Motors
befestigten Nockenreiter zusammen wirkt, angetrieben wird.The
The invention relates to a drive assembly for use in a
Pump of such kind, for
a use in a "common
rail "-Kraftstoffeinspritzsystem
for one
Internal combustion engine is suitable. The invention particularly relates
a drive arrangement for
a pump with at least one pump piston, which by means of a
Driving element, with one on the camshaft of an engine
fastened cam rider cooperates, is driven.
Bei
einer bekannten "common
rail"-Kraftstoffpumpe
von radialer Pumpenbauart, wie sie beispielsweise in der EP 1 184568 A beschrieben
ist, sind drei Pumpenkolben an gleichwinklig voneinander beabstandeten
Stellen um eine mittels eines Motors angetriebene Nockenwelle angeordnet.
Jeder Kolben ist in einer in einem Pumpengehäuse vorgesehenen entsprechenden
Kolbenbohrung befestigt. Wenn die Nockenwelle angetrieben wird,
wird jeder der Kolben dazu gebracht, sich hin- und herzubewegen.
Da sich die Kolben hin- und herbewegen, verursacht jeder eine Verdichtung
von Kraftstoff in einer zugehörigen
Pumpenkammer. Die Ausgabe von Kraftstoff von den Pumpenkammern zu
einer üblichen
Hochdruckversorgungsleitung wird mittels entsprechender Auslassventile
gesteuert bzw. geregelt, die mit jeder der Pumpen verbunden sind.
Die Hochdruckleitung liefert für
eine Zufuhr zu in Förderrichtung
nachfolgenden Einspritzventilen des "common rail" Kraftstoffsystems Kraftstoff an eine
gemeinsame Leitung ("common
rail") oder ein
anderes Speichervolumen.In a known "common rail" fuel pump of radial pump design, as used for example in the EP 1 184568 A is described, three pump pistons are arranged at equiangularly spaced locations around a driven by a motor camshaft. Each piston is mounted in a corresponding piston bore provided in a pump housing. When the camshaft is driven, each of the pistons is caused to reciprocate. As the pistons reciprocate, each causes a compression of fuel in an associated pump chamber. The delivery of fuel from the pumping chambers to a common high pressure supply line is controlled by means of respective exhaust valves connected to each of the pumps. The high pressure line supplies fuel to a common rail or other storage volume for delivery to downstream injection valves of the common rail fuel system.
In
einer bekannten Kraftstoffpumpe der zuvor erläuterten Art ist jeder Kolben
mit einem entsprechenden Antriebselement in Form eines Stößels verbunden.
Die Nockenwelle trägt
einen Nockenring oder Nockenreiter, der sich über die Fläche der Nockenwelle bewegt,
wenn diese durch den Motor angetrieben wird. Jeder Stößel ist
in einer Stößelbohrung
platziert, die in einem Hauptpumpengehäuse vorgesehen ist, und ist
derart angeordnet, dass jeder Stößel dazu
gebracht wird, sich in seiner entsprechenden Bohrung hin- und herzubewegen,
wenn die Nockenwelle angetrieben wird, was zu einer hin- und her
führenden
Bewegung der Kolben führt.In
a known fuel pump of the type described above, each piston
connected to a corresponding drive element in the form of a plunger.
The camshaft carries
a cam ring or cam follower that moves across the surface of the camshaft,
when driven by the engine. Every pestle is
in a ram hole
placed, which is provided in a main pump housing, and is
arranged such that each plunger to do so
is brought to reciprocate in its corresponding bore,
when the camshaft is driven, causing a back and forth
leading
Movement of the piston leads.
Wenn
sich der Reiter über
die Fläche
der Nockenwelle bewegt, um auf den Stößel einen Antrieb in einer
axialen Richtung auszuüben,
wird eine Basisfläche
des Stößels dazu
gebracht, sich lateral über einen
zusammenwirkenden Bereich der Reiteroberfläche zu verschieben. Da der
Stößel in eine
von der Welle radial nach außen
gerichtete Richtung angetrieben wird, wird sein entsprechender Kolben
derart angetrieben, dass sich das Volumen in der Pumpenkammer verringert.
Dieser Teil des Pumpzyklusses wird als der Pumphub des Kolbens bezeichnet,
während
welchem Kraftstoff innerhalb der entsprechenden Pumpenkammer auf
ein relativ hohes Maß verdichtet
wird.If
the rider turns over
the area
The camshaft moves to drive the ram in one
axial direction,
becomes a base area
the plunger to it
brought, laterally over one
to move the interacting area of the tab surface. Since the
Pestle in one
from the shaft radially outward
Directed direction is driven, its corresponding piston
driven so that the volume in the pump chamber is reduced.
This part of the pumping cycle is called the pump stroke of the piston,
while
which fuel within the corresponding pump chamber
a relatively high degree condensed
becomes.
Wenn
der Stößel von
der Welle nach außen angetrieben
wird und die Stößelbasis über die
Fläche des
Nockenreiters gleitet, wird zwischen den beiden Flächen eine
Reibungskraft erzeugt. Dieses führt
zu einem lokalen Ansteigen der Flächentemperatur des Stößels, was
zu einem Haftverschleiß oder
Fressen führt.
Dieses ist unerwünscht
und kann schlimmstenfalls zu einem Versagen der Pumpe führen.If
the pestle of
the shaft is driven outwards
and the plunger base over the
Area of
Cam rider slides, one between the two surfaces
Frictional force generated. This leads
to a local increase in the surface temperature of the plunger, which
to a Haftverschleiß or
Feeding leads.
This is undesirable
and in the worst case can lead to pump failure.
Als
Hintergrund der Erfindung wird eine ähnliche Art einer Pumpe in
der US 6,077,056 beschrieben,
die wenigstens einen Kolben besitzt, der in einer in einem Gehäuse vorgesehenen
Kolbenführung
versetzbar geführt
ist und darin eine Arbeitskammer ausbildet. Der Kolben wird von
einer Gleitlagerfläche von
einem Hubring (stroke ring) geführt,
der rotierbar auf einem Kurbelelement einer Antriebswelle getragen
ist, so dass der Kolben durch die Antriebswelle betätigt werden
kann. Durch eine Ausnehmung in einer Gleitfläche des Kolbens ist eine Entlastungskammer
ausgebildet und in Richtung der Gleitlagerfläche an dem Hubring geöffnet, so
dass sie mit der Arbeitskammer verbunden ist. Ebenfalls als Hintergrund
der Erfindung offenbart die US
6,350,107 eine Radialkolbenpumpe, die eine Mehrzahl von
in einer entsprechenden Zylinderkammer angeordneten Kolben umfasst,
die jeweils eine Platte besitzen, die mit einem Ende verbunden ist.
Eine Mitte jeder der Platten besitzt eine Ausnehmung, so dass die
während
eines Betriebes an dieser Stelle auftretenden Belastungen verringert
werden.As background of the invention is a similar type of pump in the US 6,077,056 described, which has at least one piston which is displaceably guided in a housing provided in a piston guide and forms therein a working chamber. The piston is guided by a sliding bearing surface of a stroke ring, which is rotatably supported on a crank element of a drive shaft, so that the piston can be actuated by the drive shaft. Through a recess in a sliding surface of the piston, a discharge chamber is formed and opened in the direction of the sliding bearing surface on the cam ring, so that it is connected to the working chamber. Also as background of the invention discloses the US 6,350,107 a radial piston pump comprising a plurality of pistons disposed in a respective cylinder chamber, each having a plate connected to one end. A center of each of the plates has a recess to reduce the stresses occurring during operation at that location.
Es
ist bekannt, zwischen den Gleitflächen der Stößelbasis und des Nockenreiters
ein Schmiermittel vorzusehen, um diese nachteiligen Effekte zu verringern.
Gewöhnlicherweise
wird dieses erreicht, indem ein verhältnismäßig dünner Fluidfilm zwischen den
beiden Oberflächen
vorgesehen ist, um zwischen ihnen einen Übergangsfluiddruck zu erzeugen,
der die Last auf den Stößel trägt und die Schmierung
verbessert. Diese Lösung
ist allerdings bei der Erfüllung
der hohen Erwartungen bei der Einführung von Kraftstoffpumpen
der zuvor erwähnten Art,
insbesondere der Art, die für eine
Verwendung in "common
rail" Dieselkraftstoffmotoren
bestimmt ist, nicht zufriedenstellend.It
is known between the sliding surfaces of the plunger base and the cam tab
to provide a lubricant to reduce these adverse effects.
usually,
This is achieved by a relatively thin fluid film between the
both surfaces
is provided to create a transition fluid pressure between them,
which carries the load on the ram and the lubrication
improved. This solution
is however at the fulfillment
high expectations for the introduction of fuel pumps
of the aforementioned kind,
especially the kind that is for a
Use in "common
rail "diesel fuel engines
is determined, not satisfactory.
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das zuvor erläuterte Problem
zu vermindern oder zu beseitigen.It
It is an object of the present invention to solve the problem discussed above
to lessen or eliminate.
Erfindungsgemäß wird eine
Antriebsanordnung für
einen Pumpenkolben einer Pumpeneinheit vorgesehen, wobei die Antriebsanordnung
ein Antriebselement aufweist, das erstens mit dem Pumpenkolben und
zweitens mit einem Nockenreiter derart zusammenwirken kann, dass
dem Kolben ein axialer Schub verliehen wird, so dass dieser einen
Kolbenpumpenhub durchführen
kann, während
eine seitliche Gleitbewegung des Reiters relativ zu dem Antriebselement
möglich
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement und der Nockenreiter zum
Zwecke des Zusammenwirkens so geformt sind, dass sie (i) ein über den
Pumpenzyklusses hinweg veränderliches
Volumen für
Schmierfluid und (ii) ein Mittel für einen beschränkten Strömungsfluss
bilden, durch welches Fluid innerhalb des genannten Volumens in
relativ geringer Menge pro Zeiteinheit verdrängt wird bzw. ausgetrieben
wird, während
der Kolben über
den gesamten Pumpenhub hinweg angetrieben wird, um einen Übergangsfluiddruck
innerhalb des Volumens über
denjenigen Zeitraum des Pumpenhubs hinweg zu verlängern, für welchen
die Belastung des Antriebselements in Rückwärtsrichtung ein Maximum besitzt.According to the invention, a drive arrangement for a pump piston of a pump unit is provided, wherein the drive arrangement has a drive element, which firstly with the pump penkolben and secondly with a cam rider can cooperate such that the piston is given an axial thrust so that it can perform a Kolbenpumpenhub, while a lateral sliding movement of the rider relative to the drive element is possible, characterized in that the drive element and the cam rider to Cooperative purposes to form (i) a variable volume of lubricating fluid over the pumping cycle; and (ii) a restricted flow rate means displacing fluid within said volume in a relatively small amount per unit of time; is driven while the piston is driven over the entire pump stroke to extend a transition fluid pressure within the volume over the period of the pump stroke, for which the load of the drive member in the reverse direction has a maximum.
Aus
der folgenden Beschreibung geht hervor, dass die variable Rückhublast
auf das Antriebselement auf Grund des Hydraulikdrucks ansteigt,
der auf das Antriebselement durch den Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer
ausgeübt
wird, deren Druck während
eines Pumpenzyklusses ansteigt und abnimmt, und dass die maximale
Rückhublast,
die auf das Antriebselement wirkt, auf einem Teilweg zwischen BDC
und TCD auftritt, wenn Kraftstoff in der Pumpenkammer auf seinen
maximalen Wert verdichtet wird, kurz bevor das dazugehörige Auslass-
oder Abgabeventilmittel der Pumpenkammer geöffnet wird, um eine Ausgabe
von Kraftstoff unter hohem Druck zu ermöglichen.Out
The following description shows that the variable return load
on the drive element increases due to the hydraulic pressure,
the on the drive element by the fuel within the pump chamber
exercised
is whose pressure during
a pumping cycle increases and decreases, and that the maximum
return loading,
which acts on the drive element, on a partial path between BDC
and TCD occurs when fuel in the pump chamber is on it
maximum value is compressed just before the associated outlet
or dispensing valve means of the pumping chamber is opened to an output
to allow fuel under high pressure.
Die
Erfindung schafft den Vorteil, dass die Schmierung zwischen dem
Antriebselement und dem Nockenreiter während des Kolbenpumpenhubes
verbessert wird. Der "Quetschfilmeffekt", der geschaffen
wird, wenn ein Fluid innerhalb des variablen Volumens durch das
beschränkte
Strömungsmittel ausgetrieben
wird, wird verlängert,
um das Vorliegen eines Übergangsfluiddruckzustandes
sicherzustellen, um die Rückhublast
auf das Antriebselement während
des Bereiches des Pumpenzyklusses aufzunehmen, in dem sich diese
bei ihrem Maximum befindet. Der Übergangsfluiddruck
innerhalb des variablen Volumens trägt daher die Rückhublast
auf das Antriebselement für
eine längere
Zeitdauer als es bei bekannten Antriebsanordnungen ähnlicher
Art vorgesehen ist.The
Invention provides the advantage that the lubrication between the
Drive element and the cam rider during the Kolbenpumpenhubes
is improved. The "squeeze film effect" that created
is when a fluid within the variable volume through the
limited
Fluid expelled
will be extended,
the presence of a transition fluid pressure condition
ensure the return load
on the drive element during
the area of the pump cycle, in which this
is at its maximum. The transition fluid pressure
within the variable volume therefore carries the return load
on the drive element for
a longer one
Duration as it is similar in known drive arrangements
Art is provided.
Gewöhnlicherweise
tritt der Zustand des Übergangsfluiddrucks
auf einem Teilweg zwischen dem unteren Totpunkt (BDC) ("bottom-dead-centre") und dem oberen
Totpunkt (TDC) ("top-dead-centre") des Pumpenhubs
auf. Das hat den vorteilhaften Effekt, dass die Rückhublast
auf das Antriebselement während
des kritischsten Punktes des Pumpenzyklusses (d. h., wenn sich die
Rückhublast
bei ihrem Maximalwert befindet) getragen wird und dass die Reibung
zwischen den zusammenwirkenden Flächen des Nockenreiters und
des Antriebselementes verringert wird. Die Verschleißeffekte
auf Grund eines "scuffing" werden daher eingeschränkt.usually,
occurs the state of transition fluid pressure
on a partial path between bottom dead center (BDC) and the top one
Dead center (TDC) ("top-dead-center") of the pump stroke
on. This has the advantageous effect that the return load
on the drive element during
the most critical point of the pumping cycle (i.e., when the
return loading
is at its maximum value) is worn and that the friction
between the cooperating surfaces of the cam tab and
of the drive element is reduced. The wear effects
due to a "scuffing" are therefore restricted.
Die
Antriebsanordnung kann in einer Pumpeneinheit einer solchen Art
beinhaltet sein, die drei Kolben besitzt, wobei die Kolben um einen
für alle drei
Kolben gemeinsamen Nockenreiter radial voneinander beabstandet sind,
d. h. bei einer so genannten Radialkraftstoffpumpe.The
Drive assembly may be in a pump unit of such a type
includes, which has three pistons, the pistons around a
for all three
Piston common cam tabs are radially spaced from each other,
d. H. in a so-called radial fuel pump.
In
einer Ausführungsform
ist das Antriebselement und/oder der Reiter geformt, um zusammen mit
einer Fläche
des jeweils anderen der beiden eine vertiefte oder zurückspringende
Fläche
auszubilden, das variable Fluidvolumen.In
an embodiment
the drive element and / or the rider is shaped to work together with
a surface
the other of the two a recessed or receding
area
form the variable volume of fluid.
Die
Oberfläche
des Antriebselementes kann beispielsweise im Wesentlichen konkav
geformt sein.The
surface
For example, the drive element may be substantially concave
be shaped.
Der
Nockenreiter kann in diesem Fall alternativ oder zusätzlich eine
im Wesentlichen abgeflachte Fläche
beinhalten, die zusammen mit der konkaven Fläche des Antriebselements das
variable Fluidvolumen ausbildet.Of the
Cam rider can in this case alternatively or additionally one
essentially flattened area
include, which together with the concave surface of the drive element the
variable volume of fluid is formed.
Der
Nockenreiter kann alternativ oder zusätzlich eine im Wesentlichen
konkave Fläche
beinhalten, die zusammen mit der Fläche des Antriebselementes das
variable Fluidvolumen definiert.Of the
Cam tab may alternatively or additionally be a substantially
concave surface
include, which together with the surface of the drive element the
defines variable fluid volumes.
Das
Antriebselement kann in einer Ausführungsform so geformt sein,
dass es eine Antriebselement-Seitenwand von ringförmiger Gestalt
beinhaltet, die eine ringförmige
Fläche
ausbildet, die mit der Fläche
des Reiters zusammenwirken kann, um das eingeschränkte Strömungsmittel
auszubilden. Das Antriebselement kann beispielsweise mit einer vertieften
oder zurückspringenden
Fläche
von im Wesentlichen U-förmigen
Querschnitt vorgesehen sein.The
Drive element may be shaped in one embodiment so
that there is a drive element side wall of annular shape
includes an annular
area
trains with the surface
of the rider can interact to the restricted fluid
train. The drive element can, for example, with a recessed
or receding
area
of essentially U-shaped
Cross section be provided.
In
jeder der Ausführungsformen
der Erfindung kann das Antriebselement derart geformt sein, dass
es eine gekrümmte
Fläche
ausbildet, um mit der Fläche
des Reiters das eingeschränkte
Strömungsmittel
auszubilden. Dieses bietet den Vorteil, dass das Schmierfluid dazu
gebracht wird, während
des Rückhubs
des Antriebselementes in das variable Fluidvolumen zu strömen. In
einigen Ausbildungsformen (configurations) schafft es außerdem den
Vorteil, dass der oberflächliche
Kontaktbereich zwischen dem Antriebselement und dem Nockenreiter
vergrößert wird,
wodurch Kontaktbelastungen verringert werden.In
each of the embodiments
According to the invention, the drive element can be shaped such that
it's a curved one
area
trains to with the area
the rider's limited
fluid
train. This offers the advantage that the lubricating fluid to do so
is brought while
the return stroke
of the drive element to flow in the variable volume of fluid. In
In some configurations, it also manages the
Advantage that the superficial
Contact area between the drive element and the cam rider
is enlarged,
whereby contact loads are reduced.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsanordnung für einen
Pumpenkolben einer Pumpeneinheit:
ein Antriebselement, das
während
der Verwendung erstens mit dem Pumpenkolben und zweitens mit dem
Nockenreiter zusammenwirken kann, um einen Antrieb auf den Kolben
auszuüben,
um einen Pumpenkolbenhub durchzuführen, während dem Kraftstoff in einer
Pumpenkammer auf ein hohes Maß verdichtet
wird, wobei sich der Reiter während
der Verwendung relativ zu dem Antriebselement lateral bewegt, und
wobei entsprechende Flächen
des Antriebselementes und des Nockenreiters zusammenwirkend geformt
sind, um ein variables Volumen für
ein Schmierfluid während
des Pumpenzyklusses auszubilden und um zwischen den Flächen während eines Zustandes
des Pumpenhubs, bei dem die relative Geschwindigkeit zwischen der
lateralen Bewegung des Antriebselementes und des Reiters im Wesentlichen
Null beträgt,
einen Übergangszustand
zu schaffen.According to one embodiment of the present invention, a drive assembly comprises for a pump piston of a pump unit:
a drive element which, during use, may cooperate firstly with the pump piston and secondly with the cam follower to impart a drive to the piston to perform a pump piston stroke while compressing the fuel in a pumping chamber to a high degree; the insert being laterally moved relative to the drive member, and wherein respective surfaces of the drive member and cam follower are cooperatively shaped to form a variable volume of lubricating fluid during the pumping cycle and between the surfaces during a pump stroke condition wherein the relative velocity is between the lateral movement of the drive member and the rider is substantially zero, to provide a transient state.
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpeneinheit
vorgesehen, die einen Kolben und eine Antriebsanordnung für den Kolben
umfasst, wie sie in dem beigefügten
Anspruchssatz beansprucht wird.According to one
Second aspect of the present invention is a pump unit
provided, which includes a piston and a drive arrangement for the piston
includes, as in the attached
Claim set is claimed.
Bevorzugte
und/oder optionale Merkmale des ersten Aspektes der Erfindung können daher
außerdem
in dem zweiten Aspekt der Erfindung alleine oder in einer geeigneten
Kombination vorgesehen sein.preferred
and / or optional features of the first aspect of the invention may therefore
Furthermore
in the second aspect of the invention alone or in a suitable one
Combination be provided.
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nimmt das Antriebselement die Form eines Stößels an,
beispielsweise eines "Eimerstößels" von im Wesentlichen
U-förmigen
Querschnitt.at
a particularly preferred embodiment
invention, the drive element takes the form of a plunger,
for example, a "pail ram" of essentially
U-shaped
Cross-section.
Die
vorliegende Erfindung im Nachfolgenden lediglich beispielhaft mit
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:The
The present invention will now be described by way of example only
Reference to the accompanying drawings
be described, in which:
die 1 eine
Pumpeneinheit der Art zeigt, in der die Antriebsanordnung der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann,the 1 shows a pump unit of the type in which the drive assembly of the present invention can be used,
die 2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Stößels und
einer Nockenreiterfläche
zeigt, die einen Teil einer ersten Ausführungsform der Antriebsanordnung
der vorliegenden Erfindung ausbilden,the 2 11 shows an enlarged view of a tappet and cam tab surface forming part of a first embodiment of the drive assembly of the present invention;
die 3 ein
Diagramm zeigt, um die relative Geschwindigkeit zwischen dem Stößel und
der NockenreiterFläche
während
eines 360°-Pumpenzuklusses
darzustellen,the 3 FIG. 4 is a graph to show the relative velocity between the ram and the cam rider face during a 360 ° pumping cycle; FIG.
die 4 ein
Diagramm zeigt, um den Versatz des Stößels bezogen auf die Zeit über den
Pumpenzyklusses darzustellen, wobei außerdem die Position des Stößels relativ
zu der Nockenreiterfläche angezeigt
ist,the 4 FIG. 4 is a graph to show the displacement of the ram with respect to time over the pump cycle, and also showing the position of the ram relative to the cam rider surface; FIG.
die 5(a) bis (c) Ansichten des Stößels während eines ersten, eines zweiten
und eines dritten Zustandes des Pumpenhubes des Pumpenzyklusses
darstellen, undthe 5 (a) (c) illustrate views of the plunger during first, second and third pumping stroke pump cycle; and FIGS
die 6, 7 und 8 zu
der 2 ähnliche
vergrößerte Ansichten
von alternativen Ausbildungen von Stößel und Nockenreiterfläche für eine Verwendung
in der Pumpeneinheit der 1 darstellen.the 6 . 7 and 8th to the 2 similar enlarged views of alternative configurations of plunger and cam tab surface for use in the pump unit of FIG 1 represent.
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Pumpeneinheit
im Allgemeinen der in der 1 dargestellten
Art. Die Pumpeneinheit 10 beinhaltet ein erstes Gehäuseteil 12 in
der Form eines Hauptpumpengehäuses,
das mit einer sich axial erstreckenden Öffnung versehen ist, durch die
sich eine Nockenantriebswelle erstreckt, wenn die Einheit 10 in
einem Motor eingebaut ist. In dem in der 1 dargestellten Schnitt
ist die Mittelachse 16 der Antriebsachse gekennzeichnet,
obwohl die Antriebsachse selbst nicht sichtbar ist. Die Antriebsachse
wirkt mit einer Antriebsanordnung zusammen, die eine exzentrisch
befestigte Nockenwelle 18 beinhaltet, die einen Nockenring
oder-reiter 20 mit einem im Allgemeinen kreisähnlichen
Querschnitt trägt.The present invention relates to a drive assembly for a pump unit generally in the 1 shown type. The pump unit 10 includes a first housing part 12 in the form of a main pump housing provided with an axially extending opening through which a cam drive shaft extends when the unit 10 is installed in an engine. In the in the 1 The section shown is the central axis 16 the drive axle, although the drive axle itself is not visible. The drive axle cooperates with a drive assembly having an eccentrically mounted camshaft 18 Includes a cam ring or rider 20 carries with a generally circular cross-section.
Um
die Nockenwelle herum sind erste, zweite und dritte Pumpenköpfe odereinheiten
befestigt, die allgemein mit 22a, 22b und 22c bezeichnet
sind. Die Pumpeneinheiten sind identisch, weshalb lediglich Eine
detailliert beschrieben werden wird.Around the camshaft are attached first, second and third pump heads or units commonly associated with 22a . 22b and 22c are designated. The pump units are identical, so only one will be described in detail.
Der
erste Pumpenkopf 22a umfasst einen Kolben 24,
der sich innerhalb einer Kolbenbohrung 26 hin- und herbewegt,
um eine Verdichtung des Kraftstoffs innerhalb einer Pumpenkammer 28 zu verursachen,
die an einem Sackende der Bohrung 26 ausgebildet ist. Kraftstoff
wird unter einem verhältnismäßig geringen
Druck während
des Gebrauchs der Pumpenkammer 28 zugeführt und wird auf ein für eine Einspritzung
geeignetes hohes Maß verdichtet, wenn
der Kolben 24 angetrieben wird und dabei einen Pumpenhub
durchführt,
d. h. zwischen dem unteren Totpunkt (BDC) und dem oberen Totpunkt (TDC).The first pump head 22a includes a piston 24 that is inside a piston bore 26 reciprocated to compress the fuel within a pumping chamber 28 cause at a sack end of the hole 26 is trained. Fuel will be under a relatively low pressure during use of the pump chamber 28 supplied and is compressed to a suitable for injection high degree when the piston 24 is driven while performing a pump stroke, ie between the bottom dead center (BDC) and the top dead center (TDC).
Die 2 zeigt
eine erste Ausführungsform einer
Antriebsanordnung für
die Pumpeneinheit der 1. Der Kolben hat ein zugehöriges Antriebselement 30 in
der Form eines Stößels, der
mit dem Kolben 24 zusammenwirken kann. Der Stößel 30 kann ein "Eimer"-Stößel von
im Allgemeinen U-förmigen oder
kanalartigen Querschnitt sein und beinhaltet eine Basis 32 und
erste und zweite seitliche Wandungen 34. Die obere Fläche der
Stößelbasis 32 kann mit
einer (nicht dargestellten) Ausnehmung versehen sein, um ein Ende
einer Kolbenrückholfeder
(in der 1 der Gegenstand 36)
anzuordnen, die konzentrisch bezüglich
des Kolbens 24 befestigt ist und dazu dient, einen Rückhub des
Kolbens zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt zu
bewirken. Ein (nicht dargestellter) Seegerring verbindet die Rückholfeder 36 mit
dem Kolben 24 an dessen unterem Ende. Obwohl der Stößel 30 und
der Kolben 24 nicht körperlich
miteinander verbunden sind, so dass zwischen diesen Teilen 24 und 30 eine
relative axiale Bewegung ermöglicht
wird, bewirkt die Feder 36, dass der Stößel und der Kolben während einer
Bewegung miteinander in Kontakt bleiben.The 2 shows a first embodiment of a drive assembly for the pump unit of 1 , The piston has an associated drive element 30 in the form of a pestle, with the piston 24 can interact. The pestle 30 may be a "bucket" plunger of generally U-shaped or channel-like cross section and includes a base 32 and first and second lateral walls 34 , The upper surface of the plunger base 32 can be provided with a (not shown) recess to one end of a piston return spring (in the 1 the object 36 ) which are concentric with respect to the piston 24 is attached and serves to cause a return stroke of the piston between the top dead center and the bottom dead center. A snap ring (not shown) connects the return spring 36 with the piston 24 at its lower end. Although the pestle 30 and the piston 24 not physically connected, so that between these parts 24 and 30 allowing relative axial movement causes the spring 36 in that the plunger and the piston remain in contact with each other during a movement.
Beispiele,
wie der Stößel und
der Kolben miteinander, falls erforderlich, verbunden werden können, sind
in der parallel anhängigen
britischen Patentanmeldung GB
0229367.8 des Anmelders beschrieben.Examples of how the plunger and piston can be connected together, if necessary, are disclosed in co-pending British patent application GB 0229367.8 described by the applicant.
Eine
untere Fläche 37 der
Stößelbasis 32 kann
mit einem abgeflachten oder flachen Flächenbereich 38 des
Reiters 20 zusammenwirken. Der im Allgemeinen ringförmige Nockenreiter 20 ist
insgesamt mit drei abgeflachten Flächenbereichen 38 versehen,
die um den Reiter 20 herum gleichwinklig voneinander beabstandet
sind, so dass jeder mit einem entsprechenden der drei Stößel zusammenwirken kann.
Der Reiter kann daher als im Allgemeinen von prismenartiger Form
betrachtet werden. Die untere Fläche 37 der
Stößelbasis 32 definiert
eine Flächenkante 37a und
die abgeflachte Fläche 38 des Reiters 20 definiert
eine Flächenkante 38a.
Die Flächenkante 37a des
Stößels ist
von ringförmiger
Form und definiert gewissermaßen
eine "Flächenlinie".A lower surface 37 the plunger base 32 can be with a flattened or flat surface area 38 of the rider 20 interact. The generally annular cam rider 20 is a total of three flattened areas 38 provided to the rider 20 are equiangularly spaced apart so that each can cooperate with a corresponding one of the three plungers. The rider can therefore be considered as generally prism-like in shape. The lower surface 37 the plunger base 32 defines a surface edge 37a and the flattened area 38 of the rider 20 defines a surface edge 38a , The surface edge 37a of the plunger is of annular shape and defines a kind of "surface line".
Bei
bekannten Kraftstoffpumpen der Art, die einen einen Kolben antreibenden
Stößel umfassen, sind
die einander gegenüberliegenden
und zusammenwirkenden Flächen
des Stößels und
des Reiters flach und parallel ausgerichtet, um zwischen ihnen einen
sehr geringen Abstand auszubilden, der einen dünnen Film oder ein Schmierfluid
trägt.
Wenn der Stößel während des
Pumpenzyklusses angetrieben wird, dient der dünne Fluidfilm zwischen diesen
beiden Flächen
dazu, die Reibung zwischen den aufeinander gleitenden Flächen zu
verringern. Da das Fluid zwischen den Flächen ausgetrieben wird, trägt ein Übergangsfluiddruck
die Rückhublast
des Stößels. Dieser
sogenannte "Quetschfilmeffekt" ist allgemein bekannt.
Die darauf beruhenden Mechanismen sind bekannt, um eine verringerte
Reibung zu bewirken. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass
dieser Quetschfilmeffekt die Reibung zwischen dem Stößel und
dem Reiter nicht in einem ausreichenden Maß verringert, so dass ein nicht
zufriedenstellendes Maß eines
Verschleißes
des Stößels auftritt.at
known fuel pump of the type, which drives a piston
Tappets are included
the opposite ones
and interacting surfaces
of the pestle and
the rider flat and parallel to one another between them
form very small distance, a thin film or a lubricating fluid
wearing.
When the pestle during the
Pump Zyenzusses is driven, serves the thin fluid film between them
both surfaces
to increase the friction between the sliding surfaces
reduce. As the fluid is expelled between the surfaces, carries a transition fluid pressure
the return load
of the plunger. This
so-called "squeeze film effect" is well known.
The mechanisms based on this are known to be reduced
To cause friction. However, it has turned out that
this squeeze film effect the friction between the plunger and
the rider is not reduced to a sufficient extent, so that is not one
satisfactory level of one
wear
the plunger occurs.
Es
ist ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die
Fläche 37 der
Stößelbasis 32 und
die gegenüberliegende
abgeflachte Fläche 38 des
Nockenreiters 20 miteinander zusammenwirkend geformt sind,
um zwischen ihnen ein vergrößertes Volumen
für ein
Schmierfluid vorzusehen. In der 2 ist beispielsweise
die untere Fläche
der Stößelbasis 32 mit
einer Ausnehmung versehen, um eine im Wesentlichen konkave Fläche 37 zu
definieren, anstelle dass sie flach ist, wie bei bekannten herkömmlichen
Stößelantriebsanordnungen.
Das verhältnismäßig große Fluidvolumen 44 ist über den Pumpenzyklus
variabel und schafft einen Zustand eines verlängerten Übergangsfluiddrucks, was zu
einer verringerten Reibung zwischen den Flächen 37 und 38 führt, wenn
sie sich während
des Gebrauches gegeneinander verschieben oder relativ zueinander gleiten.
Der Grund dafür
wird genauer im Nachfolgenden beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass
das Maß,
um das die Fläche 37 der
Stößelbasis 32 konkav
ist, in der 2 deutlich übertrieben ist.It is a special feature of the present invention that the area 37 the plunger base 32 and the opposite flattened surface 38 of the cam rider 20 cooperatively shaped to provide an increased volume for a lubricating fluid therebetween. In the 2 is, for example, the lower surface of the plunger base 32 provided with a recess to a substantially concave surface 37 instead of being flat, as in known conventional ram drive arrangements. The relatively large volume of fluid 44 is variable over the pumping cycle and creates a state of prolonged transition fluid pressure, resulting in reduced friction between the surfaces 37 and 38 If they move against each other during use or slide relative to each other. The reason will be described in more detail below. It should be noted that the measure to which the area 37 the plunger base 32 is concave, in the 2 clearly exaggerated.
Wenn
der Nockenreiter 20 während
einer Verwendung dazu gebracht wird, auf Grund einer Rotation der
Antriebsachse über
die Fläche
der Steuerkurve 18 zu gleiten, wird auf den Stößel 30 und
wiederum auf den Kolben 24 eine axiale Antriebskraft ausgeübt, die
dazu führt,
dass sich der Kolben 24 in seiner Bohrung 26 hin-
und herbewegt. Der Stößel 30 und
der Kolben 24 werden daher zusammen angetrieben, um einen
Pumpenzyklus, umfassend einen Pumphub und einen Rückhub, durchzuführen. Während des
Pumphubs werden der Stößel 30 und
der Kolben 24 von der Achse radial nach außen angetrieben
(d. h. in der 1 vertikal nach oben), um das Volumen
der Pumpenkammer 28 zu verringern. Während des Rückhubs des Kolbens, der durch
die Rückholfeder 36 bewirkt
wird, werden der Stößel 30 und
der Kolben 24 in eine radial nach innen gerichtete Richtung
gedrängt
(d. h. in der 1 vertikal nach unten), um das
Volumen der Pumpenkammer 28 zu vergrößern. Da der Stößel 30 in
eine radial nach außen
gerichtete Richtung angetrieben wird, um einen Antrieb auf den Kolben 24 in
einer axialen Richtung auszuüben,
tritt ein (gewisses) Maß einer
Seit- oder Gleitbewegung des Stößels 30 über die
abgeflachte Fläche 38 des
Reiters auf, und zwar nach vorwärts und
rückwärts. Während des
Rückhubs
gleitet der Stößel in einer ähnlichen
Weise über
die abgeflachte Fläche 38 des
Reiters.When the cam rider 20 is brought to during use due to a rotation of the drive axle over the surface of the control cam 18 to slide, is on the pestle 30 and again on the piston 24 exerted an axial driving force, which causes the piston 24 in his hole 26 moved back and forth. The pestle 30 and the piston 24 are therefore driven together to perform a pumping cycle comprising a pumping stroke and a return stroke. During the pumping stroke, the pestle 30 and the piston 24 driven radially outward from the axis (ie in the 1 vertically upwards) to the volume of the pump chamber 28 to reduce. During the return stroke of the piston, by the return spring 36 causes the plunger 30 and the piston 24 urged in a radially inward direction (ie in the 1 vertically down) to the volume of the pump chamber 28 to enlarge. As the pestle 30 is driven in a radially outward direction to drive on the piston 24 in an axial direction, a degree of lateral or sliding movement of the plunger occurs 30 over the flattened area 38 of the rider, forwards and backwards. During the return stroke, the plunger slides over the flattened surface in a similar manner 38 of the rider.
Die
Pumpeneinheit ist mit einem geeigneten Zufuhrdosierungsventil (nicht
dargestellt) versehen, wobei für
jede der drei Pumpenkammern geeignete (ebenfalls nicht dargestellte)
Einlass- und Auslassventile vorgesehen sind. Während einer Zeitdauer, in der
sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil geschlossen
sind, tritt während
des Pumpenhubs des Kolbens 24 in der Pumpenkammer 28 eine Verdichtung
des Kraftstoffs auf. Wenn der Kraftstoff auf ein Maß verdichtet
wurde, dass ausreicht, um das Auslassventil zu öffnen, wird der verdichtete
Kraftstoff durch eine Abgabeleitung der gemeinsamen Leitung (common
rail) zugeführt.
Der Druck des durch das Auslassventil zugeführten Kraftstoffs liegt gewöhnlicherweise
in dem Bereich zwischen 1500 und 2000 bar. Während des Rückhubs des Kolbens 24 ist
der Kraftstoffdruck in Förderrichtung
hinter der Pumpenkammer 28 größer als innerhalb der Pumpenkammer 28,
weshalb das Auslassventil in einen geschlossenen Zustand gedrängt wird.
Während
der Zeitdauer des Rückhubs,
für den
das Einlassventil in einen offenen Zustand gedrängt wird, wird der Pumpenkammer 28 Kraftstoff
unter einem verhältnismäßig geringen
Druck zugeführt,
um die Kammer 28 bereit für den Beginn des nachfolgenden
Pumpenhubes zu füllen.The pump unit is provided with a suitable supply metering valve (not shown), with appropriate inlet and outlet valves (also not shown) for each of the three pump chambers. During a period in which both the inlet valve and the outlet valve are closed, occurs during the pump stroke of the piston 24 in the pump chamber 28 a compression of the fuel. When the fuel has been compressed to a level sufficient to open the exhaust valve, the compressed fuel through a discharge line of the common Line (common rail) supplied. The pressure of the fuel supplied through the exhaust valve is usually in the range between 1500 and 2000 bar. During the return stroke of the piston 24 is the fuel pressure in the conveying direction behind the pump chamber 28 larger than inside the pump chamber 28 why the exhaust valve is forced to a closed state. During the period of the return stroke for which the inlet valve is forced to open, the pump chamber becomes 28 Fuel is supplied at a relatively low pressure to the chamber 28 ready to fill for the beginning of the subsequent pump stroke.
Da
der Stößel 30 und
der Kolben 24 über
den Pumpenzyklus angetrieben werden, bewegt sich die Fläche 37 des
Reiters 20 relativ zu der Fläche 37 des Stößels 30 seitlich,
vorwärts
und rückwärts. Die
relative Geschwindigkeit zwischen den gleitenden Flächen 37 und 38 variiert über den
Pumpenzyklus, wie in der 3 dargestellt ist (es sollte
insbesondere beachtet werden, dass die vertikale Achse in der 3 die
relative Geschwindigkeit und nicht den Versatz des Stößels darstellt).
Da die Flächen 37 und 38 relativ
zueinander lateral versetzt werden, füllt sich das zwischen ihnen
ausgebildete Volumen 44 in einer zyklischen Weise mit einem
Schmierfluid und treibt dieses aus, wie nachfolgend mit Bezug auf
die 4 und 5 beschrieben
wird.As the pestle 30 and the piston 24 are driven over the pump cycle, the area moves 37 of the rider 20 relative to the area 37 of the plunger 30 laterally, forwards and backwards. The relative speed between the sliding surfaces 37 and 38 varies over the pump cycle, as in the 3 (It should be noted in particular that the vertical axis in the 3 represents the relative velocity and not the displacement of the ram). Because the surfaces 37 and 38 Relatively laterally offset relative to each other, the volume formed between them fills 44 in a cyclic manner with a lubricating fluid and expels it, as described below with reference to the 4 and 5 is described.
Für den Zweck
der nachfolgenden Beschreibung sollte insbesondere beachtet werden,
dass der Stößel 30 in
der Praxis seitlich geführt
ist und sich daher der Reiter 20 relativ zu dem Stößel 30 bewegt und
die relative Bewegung zwischen ihren entsprechenden Flächen 37 und 38 erzeugt.
Zum Zwecke der Klarheit der folgenden Beschreibung stellt allerdings
die 4 den relativen Versatz zwischen dem Stößel 30 und
dem Reiter 20 dar, wobei der Stößel 30 relativ zu
dem sich bewegenden Reiter 20 in unterschiedlichen relativen
Stößelpositionen
dargestellt ist.For the purpose of the following description, particular care should be taken that the plunger 30 is guided in practice laterally and therefore the rider 20 relative to the plunger 30 moves and the relative movement between their corresponding surfaces 37 and 38 generated. For the sake of clarity of the following description, however, the 4 the relative offset between the plunger 30 and the rider 20 where the plunger 30 relative to the moving rider 20 is shown in different relative plunger positions.
Die 5a zeigt den Stößel 30 und den Kolben 24 bei
dem Beginn des Pumpenhubes bei oder gerade nach dem unteren Totpunkt
BDC (ein erster Zustand des Pumpenhubes), zu dem die relative Geschwindigkeit
zwischen den Gleitflächen 37 und 38 ungefähr bei ihrem
Maximalwert liegt. In der 4 ist dieser
Punkt in dem Pumpenzyklus mit der Bezugsnummer 50 identifiziert.
Bei diesem Punkt ist der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer 28 relativ
gering, so dass durch den Kraftstoffdruck in der Kammer 28 lediglich
eine verhältnismäßig geringe
Rückhublast
auf den Kolben 24 und den Stößel 30 ausgeübt wird.
In diesem Zustand ist das Volumen 44 des Schmierfluids
zwischen den Flächen 37 und 38 auf Grund
der Konkavität
der Nockenbasis 32 groß,
wobei das Volumen 44 einen kleinen, zwischen den Flächen 37 und 38 in
dem Bereich der Stößelkante 37a bei
der Flächenlinie
definierten Abstand umfasst. Es ist dieses große Volumen 44 des
Fluids zwischen den Flächen 37 und 38,
das die auf Grund des Kraftstoffdrucks in der Pumpenkammer 28 auf
den Stößel 30 wirkende
hydraulische Rückhublast
trägt.The 5a shows the pestle 30 and the piston 24 at the beginning of the pump stroke at or just after bottom dead center BDC (a first state of the pump stroke), to which the relative velocity between the sliding surfaces 37 and 38 is approximately at its maximum value. In the 4 is this point in the pump cycle with the reference number 50 identified. At this point, the fuel pressure in the pump chamber 28 relatively low, so by the fuel pressure in the chamber 28 only a relatively small return load on the piston 24 and the pestle 30 is exercised. In this state is the volume 44 the lubricating fluid between the surfaces 37 and 38 due to the concavity of the cam base 32 big, taking the volume 44 a little, between the surfaces 37 and 38 in the area of the ram edge 37a includes distance defined at the area line. It is this big volume 44 the fluid between the surfaces 37 and 38 that is due to the fuel pressure in the pump chamber 28 on the pestle 30 acting hydraulic Rückhublast carries.
Die 5b zeigt den Stößel 30 und den Kolben 24 an
einem Punkt später
im Pumpenhub, nach einem Teil des Weges zwischen dem unteren Totpunkt
BDC und dem oberen Totpunkt TDC, bei dem die relative Geschwindigkeit
zwischen der abgeflachten Fläche 38 des
Reiters und der Fläche 37 des
Stößels progressiv
auf einen Minimalwert abgenommen hat (ein zweiter Zustand des Pumpenhubes).
Die Rückhublast
auf den Kolben 24 und dem Stößel 30 steigt bei
diesem Zustand an, da der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer 28 ansteigt.
Die Stößelbasis 32 besitzt
ein gewisses Maß an
Nachgiebigkeit, so dass die Basis 32 bei ansteigender Rückhublast
dazu gebracht wird, leicht zusammengerückt zu werden, wodurch das
Volumen 44 zwischen den Flächen 37 und 38 verringert
wird. Wenn das Volumen 44 verringert wird, wird das Schmierfluid
in einer verhältnismäßig geringen
Rate, die durch die Größe des Spaltes oder
des Zwischenraumes zwischen der Stößelkante 37a an der
Flächenlinie
und der abgeflachten Fläche 38 bestimmt
ist, aus dem Volumen 44 ausgetrieben. Das Austreiben des
Fluids aus dem Volumen 44 erzeugt einen Quetschfilmeffekt,
der dazu dient, die Reibung zwischen den Flächen 37 und 38 zu
verringern.The 5b shows the pestle 30 and the piston 24 at a point later in the pump stroke, after a portion of the path between bottom dead center BDC and top dead center TDC at which the relative velocity between the flattened surface 38 of the rider and the surface 37 of the plunger has progressively decreased to a minimum value (a second state of the pump stroke). The return load on the piston 24 and the pestle 30 rises in this state, as the fuel pressure in the pump chamber 28 increases. The plunger base 32 possesses a degree of flexibility, so the base 32 as the return load increases, it is caused to be easily pulled together, increasing the volume 44 between the surfaces 37 and 38 is reduced. If the volume 44 is reduced, the lubricating fluid at a relatively low rate, by the size of the gap or the gap between the plunger edge 37a at the surface line and the flattened surface 38 is determined, from the volume 44 expelled. The expulsion of the fluid from the volume 44 creates a squeeze film effect that serves to reduce the friction between the surfaces 37 and 38 to reduce.
Teilweise
auf Grund des großen
Volumens des Schmierfluids zwischen den Flächen 37 und 38, das
aus dem Volumen 44 ausgetrieben wird, und teilweise auf
Grund des eingeschränkten
Zwischenraumes zwischen den Flächen
an den Stößelkanten 37a wird
der Übergangsfluiddruck
zwischen den Flächen 37 und 38 derart
verlängert,
dass der Übergangsfluiddruck
zwischen den Flächen 37 und 38 ausreicht, um
die Rückhublast
auf den Stößel 30 an
einem Punkt zu tragen, bei dem die Rückhublast auf den Kolben 24 und
den Stößel 30 einen
Maximalwert besitzt und die Reibung zwischen den Flächen 37 und 38 höchstwertig
ist. Dieser kritische Punkt des Pumpenzyklusses tritt gerade vor
der Öffnung
des Auslassventils zur Abgabe des verdichteten Kraftstoffs innerhalb
der Pumpenkammer 38 an die Leitung auf, da bei diesem Punkt
der Kraftstoffdruck in der Kammer 28 einen Maximalwert
besitzt.Partly due to the large volume of lubricating fluid between the surfaces 37 and 38 that's from the volume 44 is driven out, and partly due to the limited space between the surfaces at the ram edges 37a becomes the transition fluid pressure between the surfaces 37 and 38 extended so that the transition fluid pressure between the surfaces 37 and 38 is sufficient for the return load on the ram 30 to carry at a point where the return load on the piston 24 and the pestle 30 has a maximum value and the friction between the surfaces 37 and 38 is highest. This critical point of the pumping cycle occurs just prior to the discharge valve opening for delivery of the compressed fuel within the pumping chamber 38 to the line, because at this point the fuel pressure in the chamber 28 has a maximum value.
Bei
einem fortgeführten
Pumpenhub wird das zwischen den Flächen 37 und 38 des
Stößels und
des Reiters ausgebildete Volumen 44 weiterhin verringert,
wobei das Fluid zwischen den Flächen 37 und 38 durch
den begrenzten Abstand bei einer geringen Rate weiterhin ausgetrieben
wird. Dieses ist der in der 5c dargestellte
zweite Zustand des Pumpenhubes.With a continued pump stroke that is between the surfaces 37 and 38 the plunger and the rider formed volumes 44 continues to decrease, taking the fluid between the surfaces 37 and 38 driven by the limited distance at a low rate continues. This is the one in the 5c illustrated second state of the pump stroke.
Gegebenenfalls
stehen die Flächen 37 und 38 an
dem oberen Totpunkt (dem Punkt 52 in der 4)
in einem effektiven Kontakt, so dass das im Wesentlichen gesamte
Fluid aus dem nunmehr zusammengebrochenen Volumen ausgetrieben wurde, wodurch
in diesem kein Fluid vorliegt. Dieses ist der dritte, in der 5c dargestellte Zustand des Pumpenhubes.If necessary, the surfaces are available 37 and 38 at the top dead center (the point 52 in the 4 ) in effective contact so that substantially all of the fluid has been expelled from the now collapsed volume, whereby there is no fluid in it. This is the third one in the 5c illustrated state of the pump stroke.
Zwischen
dem zweiten und dem dritten Zustand des Pumpenhubes steigt ein progressiver
Kantenflächenkontakt
zwischen den Flächen 37 und 38 möglicherweise
an, bis sich die Flächen
kontaktieren. Es ist daher begrüßenswert,
dass das Fluid durch die Verringerung des Volumens 44 nur
bei einem Teil des Pumpenhubes ausgetrieben wird. Im Vergleich zu bekannten
Anordnungen, die den Quetschfilmeffekt verwenden, ist allerdings
die Zeitdauer, in der der Übergangsfluiddruck
die auf den Stößel wirkende Rückhublast
trägt,
wesentlich verlängert.Between the second and the third state of the pump stroke, a progressive edge surface contact between the surfaces increases 37 and 38 possibly until the surfaces contact each other. It is therefore welcome that the fluid by reducing the volume 44 is driven only at a part of the pump stroke. However, compared to known arrangements utilizing the squeeze film effect, the length of time that the transition fluid pressure carries the return stroke load on the ram is significantly increased.
Es
wird insbesondere in der 4 erkannt werden, dass die Flächen 37 und 38 in
sämtlichen Zuständen des
Pumpenhubes trotzdem im Wesentlichen ausgerichtet sind, da die Flächen 37 und 38 sich
relativ zueinander vorwärts
und rückwärts bewegen.
Das Maß,
um dass das Fluid aus dem Volumen 34 zwischen den Flächen der
Stößelkante 37a ausgetrieben
wird, wird daher verhältnismäßig gering
gehalten. Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, dass der Strömungsbereich,
durch den der Kraftstoff aus dem Volumen 44 ausgetrieben
wird, klein ist, um so den Übergangsfluiddruck
innerhalb des Volumens 44 für eine signifikante Zeitdauer
aufrecht zu halten, insbesondere während des Teils des Pumpenhubes, wenn
die Last auf den Stößel einen
Maximalwert besitzt (ein Teil des Weges zwischen dem unteren Totpunkt
BDC und dem oberen Totpunkt TDC). Dieses wird durch eine Formung
der Stößelbasis 32 und
des Nockenreiters 20 erreicht, so dass ein beschränktes Strömungsmittel
zwischen der Stößelflächenkante 37a und
der abgeflachten Fläche 38 des
Reiters 20 geschaffen wird. Jeder vergrößerte Bereich, der für eine Fluidströmung aus
dem Volumen 44 zur Verfügung
steht, wird dazu dienen, die Zeit, in der der Übergangsfluiddruck die Rückhublast
auf den Stößel 30 trägt, zu verringern,
was nicht erwünscht
ist. Bei dieser Ausführungsform
ist es daher beispielsweise wichtig, dass die Fläche 37 des Stößels genau
konkav hergestellt ist, um die begrenzte Fluidströmung zwischen
den Flächen 37 und 38 aus
dem Volumen 44 in sämtlichen
Zuständen
des Pumpenhubes aufrecht zu erhalten.It is especially in the 4 be recognized that the surfaces 37 and 38 Nevertheless, in all states of the pump stroke are substantially aligned, since the surfaces 37 and 38 moving forward and backward relative to each other. The measure to that the fluid from the volume 34 between the surfaces of the ram edge 37a is driven off, is therefore kept relatively low. It is an important feature of the invention that the flow area through which the fuel is removed from the volume 44 is driven off, is small, so as to the transition fluid pressure within the volume 44 for a significant period of time, in particular during the part of the pump stroke, when the load on the plunger has a maximum value (a part of the path between the bottom dead center BDC and the top dead center TDC). This is done by shaping the plunger base 32 and the cam rider 20 achieved, so that a limited fluid between the plunger surface edge 37a and the flattened area 38 of the rider 20 is created. Each enlarged area, for a fluid flow out of the volume 44 will be available, the time in which the transition fluid pressure the return load on the plunger 30 helps reduce what is not wanted. In this embodiment, it is therefore important, for example, that the area 37 The plunger is made precisely concave to the limited fluid flow between the surfaces 37 and 38 out of the volume 44 to maintain in all states of the pump stroke.
Nachdem
der Stößel den
oberen Totpunkt erreicht hat und nachfolgend seinen Rückhub beginnt, wird
ein Hohlraum zwischen die beiden kantenkontaktierenden Flächen 37 und 38 gezogen,
da der Kolben 24 aus der Pumpenkammer 28 herausgezogen wird
und das Volumen 44 zwischen den Flächen 37 und 38 daher
beginnt, zu wachsen. Wenn die Last auf den sich zurückziehenden
Kolben ausreichend abgesunken ist, wird die Dichtung zwischen den
Flächen 37 und 38 gegebenenfalls
aufgebrochen, bis nach einem Teilweg durch den Rückhub an einen Punkt des Hubes,
bei dem der Stößel 30 relativ
zu der Reiterfläche
um ein ausreichendes Maß in
eine positive Richtung versetzt wird, so dass die Kante 37a der
Stößelfläche 37 sich über die
Kante 38a der abgeflachten Fläche 38 des Reiters 20 erstreckt,
ein Befüllen
des Volumens 44 beginnt. Die Zeitdauer, in der sich das
Volumen 44 ausdehnt und füllt, wird durch den dunkel
gefärbten
Bereich 46 in der 4 identifiziert
(für nachfolgende
Pumpenzyklen sind zwei dunkel gefärbte Bereiche 46 dargestellt).
Während
des Anfangszustandes des Rückhubs
wird das Schmierfluid durch den Abstandspalt zwischen den Kanten 37a und 38a der
Flächen 37 und 38 in
das Volumen 44 eingezogen. Nach einem teilweisen Ablauf des
Rückhubs
kehrt sich die Bewegungsrichtung des Stößels 30 um und folglich
hört die
Befüllung
des Volumens 44 an dem Punkt des Zyklusses kurz vor dem unteren
Totpunkt auf, wenn die Kante 37a der Stößelfläche 37 wieder mit
der Kante 38a der abgeflachten Reiterfläche 38 ausgerichtet
ist, um den Abstandspalt zu schließen.After the ram has reached the top dead center and subsequently begins its return stroke, a cavity between the two edge-contacting surfaces 37 and 38 pulled because of the piston 24 from the pump chamber 28 is pulled out and the volume 44 between the surfaces 37 and 38 therefore begins to grow. When the load on the retracting piston has dropped sufficiently, the seal between the surfaces 37 and 38 optionally broken, until after a partial path through the return stroke to a point of the stroke at which the plunger 30 relative to the rider surface is offset by a sufficient amount in a positive direction, so that the edge 37a the plunger surface 37 over the edge 38a the flattened area 38 of the rider 20 extends, filling the volume 44 starts. The length of time in which the volume 44 expands and fills, gets through the dark colored area 46 in the 4 (for subsequent pump cycles are two dark colored areas 46 shown). During the initial state of the return stroke, the lubricating fluid passes through the clearance gap between the edges 37a and 38a the surfaces 37 and 38 in the volume 44 moved in. After a partial expiration of the return stroke, the direction of movement of the plunger is reversed 30 and consequently the filling of the volume ceases 44 at the point of the cycle just before bottom dead center when the edge 37a the plunger surface 37 again with the edge 38a the flattened rider area 38 is aligned to close the gap gap.
Wie
zuvor beschrieben wurde, verbleiben die Flächen 37 und 38 des
Stößels und
des Reiters während
des folgenden Pumpenhubes ausgerichtet und der Übergangsfluiddruck innerhalb
des Volumens trägt
die auf den Stößel wirkende
Rückhublast,
da das verhältnismäßig große Volumen 44 des
Fluids zwischen den Flächen 37 und 38 in
einer sehr geringen Rate bei der Stößelkante 37a für eine verlängerte Zeitdauer
ausgetrieben wird.As previously described, the surfaces remain 37 and 38 the tappet and the rider during the following pump stroke aligned and the transition fluid pressure within the volume carries the force acting on the plunger return lift load, as the relatively large volume 44 the fluid between the surfaces 37 and 38 at a very low rate at the ram edge 37a is expelled for a prolonged period of time.
Die 6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
zu der in den 2 und 5 Dargestellten,
in der die Fläche 137 der
Stößelbasis 32 nicht
konkav ausgeführt
ist, sondern stattdessen mit einer Ausnehmung von im Wesentlichen
U-förmigen
Querschnitt versehen ist, um eine ringförmige äußere Wandung 48 auszubilden.
Eine untere ringförmige Fläche 137a der äußeren Wandung 48 ist
im Wesentlichen flach und definiert zusammen mit der Fläche 38 des
Nockenreiters ein eingeschränktes
Strömungsmittel,
um zu ermöglichen,
dass das Fluid in dem Volumen 44 in einem verhältnismäßig geringen Maß ausgetrieben
wird, wenn der Stößel 30 den Pumpenhub
durchführt.
Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform,
dass der Kontaktbereich zwischen den beiden Flächen 137a und 38 während der
letzten Phase des Pumpenhubes vergrößert wird, was den Effekt einer
Verringerung von Flächenkontaktbelastungen
bewirkt.The 6 shows an alternative embodiment to that in the 2 and 5 Illustrated in the area 137 the plunger base 32 is not concave, but instead is provided with a recess of substantially U-shaped cross-section to an annular outer wall 48 train. A lower annular surface 137a the outer wall 48 is essentially flat and defines along with the area 38 the cam rider a restricted fluid to allow the fluid in the volume 44 is expelled to a relatively small extent when the plunger 30 performs the pump stroke. It is an advantage of this embodiment that the contact area between the two surfaces 137a and 38 is increased during the last phase of the pump stroke, which causes the effect of reducing surface contact loads.
Der
Betrieb dieser Ausführungsform
ist ähnlich
zu der zuvor mit Bezug auf die 2 bis 5 beschriebenen, mit der Ausnahme, dass
das beschränkte
Strömungsmittel
zwischen einer ringförmigen
Fläche 137a der äußeren Wandung 48 definiert ist,
anstatt durch eine Flächenkante
wie der Flächenkante 37a in
den 2 bis 5 definiert
zu sein. Wie zuvor wird das Volumen 44 während der
Anfangsphasen des Pumpenhubes schrittweise verringert, wenn die
auf den Stößel 30 wirkende
Last ansteigt, und die Basis 32 des Stößels 30 leicht zusammengedrückt, um
das Fluid aus dem Volumen 44 auszutreiben. Während der
letzten Phase des Pumpenhubes, kurz vor dem oberen Totpunkt, bewirkt
die Nachgiebigkeit der Stößelbasis 32,
dass sich dessen untere zurückspringende
Fläche 137 im
Wesentlichen abflacht, wobei der Flächenkontakt zwischen der ringförmigen Fläche 137a der äußeren Wandung 48 des
Stößels und
der Reiterfläche 38 gegebenenfalls
eine Dichtung ausbildet.The operation of this embodiment is similar to that previously described with reference to FIGS 2 to 5 described, with the exception that the be restricted fluid between an annular surface 137a the outer wall 48 is defined instead of a surface edge such as the surface edge 37a in the 2 to 5 to be defined. As before, the volume 44 gradually reduced during the initial stages of the pump stroke, when the on the plunger 30 acting load increases, and the base 32 of the plunger 30 slightly compressed to remove the fluid from the volume 44 expel. During the last phase of the pump stroke, just before top dead center, the compliance of the plunger base is effective 32 in that its lower recessed surface 137 essentially flattening, wherein the surface contact between the annular surface 137a the outer wall 48 of the ram and the rider area 38 optionally forms a seal.
Es
ist ein weiteres Merkmal der Ausführungsform der 6,
dass sich die Stößelbasis 32 auf
Grund der Formgebung der zurückspringenden Fläche 137 nicht
so stark verformen kann wie in der ersten Ausführungsform, so dass das Volumen 44 zwischen
den Flächen 137 und 38 in
der dritten Phase des Pumpenhubes nicht vollständig zusammenfällt.It is another feature of the embodiment of the 6 that is the plunger base 32 due to the shape of the recessed surface 137 can not deform as much as in the first embodiment, so that the volume 44 between the surfaces 137 and 38 in the third phase of the pump stroke does not completely coincide.
In
einer weiteren alternativen Ausführungsform,
die in der 7 dargestellt ist, sind sowohl
die Fläche 37 der
Stößelbasis 32 als
auch die Fläche 138 des
Nockenreiters 20 konkav geformt, um so das für das Schmierfluid
verfügbare
Volumen 44 weiter zu vergrößern. In diesem Fall ist es
wichtig, dass beide Flächen 138 und 37 mit
einem hohen Maß an
Genauigkeit geformt sind, so dass sichergestellt ist, dass ein ausreichend
beschränkter
Strömungsbereich
für das Fluid
zu allen Zeiten während
des Pumpenhubes in dem Bereich ihres Oberflächenkontaktes erhalten wird.In a further alternative embodiment, which in the 7 is shown, are both the area 37 the plunger base 32 as well as the area 138 of the cam rider 20 concave so as to provide the volume available for the lubricating fluid 44 to enlarge further. In this case, it is important that both surfaces 138 and 37 are formed with a high degree of accuracy so as to ensure that a sufficiently restricted flow area for the fluid is obtained at all times during the pump stroke in the area of its surface contact.
Es
wird nochmals darauf hingewiesen, dass das Maß, mit dem die Fläche 137 des
Stößels 30 in der 6 als
zurückspringend
dargestellt ist, und das Maß,
mit dem die Flächen 37 und 138 des
Stößels 30 und
des Reiters 20 in der 7 als konkav seiend
dargestellt sind, deutlich übertrieben
ist.It is again pointed out that the measure by which the area 137 of the plunger 30 in the 6 is shown as receding, and the extent to which the surfaces 37 and 138 of the plunger 30 and the rider 20 in the 7 as being concave, are clearly exaggerated.
Die 8 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform,
in der der Stößel 30 in
einer ähnlichen Weise
geformt ist, wie in den 2 bis 5 dargestellt ist,
wobei die Stößelbasis 32 mit
einer wesentlich zurückspringenden
unteren Fläche 237 versehen
ist, wobei allerdings deren Kantenfläche 237a mit einem Radius
versehen oder "gerollt" ist. Das Abrunden
der Kantenfläche 237a schafft
einen ersten Vorteil darin, dass die abgerundete äußere Kante
ein Einziehen des Fluids zwischen die Flächen 237a und 38 in
das Volumen 44 während
des Rückhubs
des Kolbens und des Stößels fördert, wenn
das Volumen 44 durch den Abstandspalt zwischen den Kanten 237a und 38a mit dem
Schmierfluid gefüllt
wird. Ein zweiter Vorteil wird dadurch erhalten, dass der Kontaktbereich
zwischen den beiden Flächen 237a und 38 während der
letzten Phase des Pumpenhubes vergrößert wird, wodurch die Flächenkontaktbelastung
verringert wird.The 8th shows a further alternative embodiment in which the plunger 30 is shaped in a similar way as in the 2 to 5 is shown, wherein the plunger base 32 with a substantially recessed lower surface 237 is provided, but whose edge surface 237a radiused or "rolled". The rounding of the edge surface 237a provides a first advantage in that the rounded outer edge entrains the fluid between the surfaces 237a and 38 in the volume 44 during the return stroke of the piston and the plunger promotes when the volume 44 through the gap between the edges 237a and 38a is filled with the lubricating fluid. A second advantage is obtained by the contact area between the two surfaces 237a and 38 is increased during the last phase of the pump stroke, whereby the surface contact load is reduced.
In
anderen Variationen können
die Anordnungen des Stößels und
des Reiters, die die allgemein in den 6 und 8 dargestellten
Konstruktionen besitzen, außerdem
so ausgebildet sein, dass die Flächenkante
des Stößels, die
mit der Fläche
des Reiters zusammenwirkt, um das beschränkte Strömungsmittel zu bilden, abgerundet
oder gerollt ist.In other variations, the arrangements of the ram and the rider, the generally in the 6 and 8th In addition, they are designed so that the surface edge of the ram, which cooperates with the surface of the rider to form the restricted fluid, is rounded or rolled.
In
jeder der zuvor erwähnten
Ausführungsformen
kann es des Weiteren erwünscht
sein, die zurückspringende
Fläche 37, 137 und 237 des
Stößels 30 mit
einer Mehrzahl von Einkerbungen oder Taschen zu versehen, um das
für das
Schmierfluid zur Verfügung
stehende Volumen 44 weiter zu vergrößern. Dieses kann beispielsweise
erreicht werden, indem Lasertaschen über der zurückspringenden Stößelfläche 37, 137 und 237 ausgebildet
werden, oder in dem die zurückspringende
Fläche
grob geschliffen und nachfolgend fein bearbeitet wird.In any of the aforementioned embodiments, it may further be desirable to have the recessed surface 37 . 137 and 237 of the plunger 30 provided with a plurality of indentations or pockets to the volume available for the lubricating fluid 44 to enlarge further. This can be achieved, for example, by placing laser pockets over the recessed plunger surface 37 . 137 and 237 be formed, or in which the recessed surface is roughly ground and subsequently finely processed.
In
einer Drei-Kolben-Radialpumpe ist es vorteilhaft, wenn jede der
drei abgeflachten Flächen
des Reiters 20 und die entsprechenden zusammenwirkenden
Flächen
der drei Stößel in der
gleichen Weise geformt sind, wie für jede der zuvor erwähnten Ausführungsformen
beschrieben wurde, oder in einer anders zusammenwirkend geformten
Weise, um die funktionellen Vorzüge
der Antriebsanordnung zu schaffen, die in den angehängten Ansprüchen dargestellt
ist.In a three-piston radial pump it is beneficial if each of the three flattened surfaces of the rider 20 and the corresponding cooperating surfaces of the three plungers are formed in the same manner as described for each of the aforementioned embodiments, or in a differently cooperative manner, to provide the functional advantages of the drive assembly as set forth in the appended claims.
Es
ist zu beachten, dass die Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung
als den Nocken 18 und/oder den Kolben 24 umfassend
oder nicht umfassend hergestellt werden kann. Es ist außerdem zu beachten,
dass die Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung in anderen
Arten von Pumpeneinheiten und nicht notwendigerweise in radialen
Pumpeneinheiten und nicht notwendigerweise in Pumpeneinheiten mit
drei Kolben verwendet werden kann.It should be noted that the drive assembly of the present invention is the cam 18 and / or the piston 24 can be produced comprehensively or not comprehensively. It is also to be noted that the drive assembly of the present invention may be used in other types of pump units and not necessarily in radial pump units and not necessarily in three-piston pump units.