EP0985093B1

EP0985093B1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: EP0985093B1
Application number: EP98913514A
Authority: EP
Inventors: Egon Eisenbacher; Franz Pawellek; Johann Schneider
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: EP0985093A1; WO1998054465A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere eine Benzinhochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 43 05 791 A1 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, die beispielsweise als Kraftstoffpumpe für Verbrennungsmotoren verwendet wird. Die Kraftstoff-Förderung erfolgt über zumindest einen Radialkolben, der von einem Exzenter einer Welle betätigt wird. Üblicherweise werden drei derartige Radialkolben gleichmäßig am Außenumfang der Exzenterwelle verteilt.

Jeder Radialkolben liegt mit einem Gleitschuh und einem Exzenterring auf der Exzenterwelle auf. Der Exzenterring ist drehbar auf der Exzenterwelle geführt und gewährleistet eine sichere Führung des Gleitschuhs mit minimalen Reibverlusten.

Die Zylinder zur Führung der Radialkolben sind im Pumpengehäuse gelagert und mit jeweils einem Saug- und Druckventil versehen, über die der Kraftstoff aus dem Kurbelraum ansaugbar bzw. der druckbeaufschlagte Kraftstoff zum Verbrennungsmotor führbar ist.

Derartige Radialkolbenpumpen arbeiten durchaus zufriedenstellend bei der Förderung von Kraftstoffen mit vergleichsweise geringem Dampfdruck, beispielsweise Dieselkraftstoff. Bei der Förderung von flüchtigeren Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin, sind besondere Maßnahmen zur Unterdrückung der Dampfblasenbildung im gesamten Drehzahl- und Temperaturbereich des Motors erforderlich. Da derartige Kraftstoffe üblicherweise eine geringere Viskosität als Diesel haben, sind zur Vermeidung von Leckage die Bauteiltoleranzen relativ gering auszulegen. Derartige Leckagen würden den Wirkungsgrad der Pumpe verringern und somit die Motorleistung negativ beeinflussen.

Bei der gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe (DE-A-37 43 574) hat der Zylinder eine Bohrung, welche den Kolben aufnimmt. Der Zylinder ist entlang des stehenden Kolbens geführt und gegen den Exzenter der Exzenterwelle vorgespannt, so daß der Zylinder bei der Drehung der Exzenterwelle in Radialrichtung verschoben wird und somit einen Saug- bzw. Verdrängungshub ausführt. Die Bohrung ist als radial zurückgestufte Bohrung ausgeführt und am wellenseitigen Ende verengt, so daß im Zusammenwirken mit entsprechenden Nuten der Exzenterwelle eine Schlitzsteuerung gebildet wird. Insbesondere bei Pumpen für niedrigviskose Druckmittel muß die Passung zwischen Zylinder und Kolben mit höchster Präzision gefertigt werden, so daß ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand zur Ausbildung der Zylinderbohrung erforderlich ist.

Bei einer anderen bekannten Radialkolbenpumpe (EP-A-0 517 991) ist die Zylinderbohrung als Sacklochbohrung ausgebildet.

Es sind ferner Radialkolbenpumpen bekannt (DE-A-27 16 888 und US-A-4 277 228), bei denen der Kolben über den Zylinder ragt und mit einem Gleitschuh auf dem Exzenter der Exzenterwelle aufliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Radialkolbenpumpe so auszubilden, daß sie mit minimalem fertigungstechnischen Aufwand so hergestellt werden kann, daß sie auch beim Einsatz von niedrigviskosen Kraftstoffen einen hinreichenden Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ist die Zylinderbohrung als durchgehende Bohrung ausgeführt. Im wellenseitigen Ende der Bohrung ist das Einsatzteil angeordnet, über das ein Ventil oder zumindest ein Bauteil eines Ventils und/oder ein auf dem Exzenter der Exzenterwelle aufsitzender Gleitschuh gebildet ist. Der minimale Durchmesser der Zylinderbohrung ist durch den Führungsdurchmesser für den Kolben bestimmt, so daß die Zylinderbohrung sehr exakt und auf einfache Weise durchgehend geschliffen werden kann. Da die Zylinderbohrung nicht nur den Kolben, sondern am wellenseitigen Ende auch das Einsatzteil aufnimmt, ergibt sich ein einfacher Aufbau der Rotationskolbenpumpe. Jeder Radikalkolben ist feststehend im Pumpengehäuse angeordnet, während die Zylinder oszillierend bewegbar auf dem Kolben geführt werden. Dadurch kann der Füllvorgang während des Saughubes des Zylinders gegenüber der herkömmlichen Ausbildung, bei welcher der Kolben den Saughub ausführt, erheblich verbessert werden. Das optimierte Füllverhalten kann damit erklärt werden, daß während der Ansaugbewegung des Zylinders (Saughub) eine Flüssigkeitssäule im Bereich des Saugventiles aufgrund ihrer Massenkräfte der Bewegung des Zylinders entgegenwirkt und somit bei Öffnung des Saugventiles sehr schnell in den Zylinderraum einströmt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß es durch den stehenden Kolben möglich ist, die beiden Ventile koaxial zueinander anzuordnen.

Bei einer bevorzugten Variante der Radialkolbenpumpe wird das Saugventil an dem wellenseitigen Endabschnitt des radial bewegbaren Zylinders ausgebildet.

Um die auftretenden Flächenpressungen und Reibungen zu minimieren, kann der Zylinder über einen Gleitschuh auf der Exzenterwelle abgestützt werden. Dabei wird es bevorzugt, wenn zwischen Gleitschuh und Exzenterwelle ein abgeflachter Exzenterring angeordnet ist, der drehbar auf der Exzenterwelle gelagert ist und durch seine Ausgleichsbewegungen eine flächige Anlage des Gleitschuhs ermöglicht.

Bei einer Konstruktionsvariante ist der Gleitschuh mit einem Führungszapfen versehen, der in die Zylinderbohrung eintaucht, während die Stirnseiten des Zylinders an einem radialvorspringenden Führungsflansch des Gleitschuhs abgestützt sind. Diese Variante gewährleistet eine zuverlässige Abstützung des Gleitschuhs mit Bezug zum oszillierenden Zylinder, so daß ein Kippen des Gleitschuhs nahezu ausgeschlossen ist. Die Befestigung des Gleitschuhs am Zylinder kann auf besonders einfache Weise durch Einpressen des Führungszapfens in die Zylinderbohrung erfolgen, so daß keine Befestigungsschraube benötigt wird.

In einer alternativen Variante kann der Gleitschuh mit einer Ringschulter versehen werden, die eine Umfangsausnehmung des Zylinders umgreift.

Der konstruktive Aufwand wird weiter minimiert, wenn die Druckfeder zur Vorspannung des Zylinders mit einem End-abschnitt direkt an diesem angreift und mit dem anderen Endabschnitt an einem Fuß des Kolbens oder dem Pumpengehäuse abgestützt ist. Bei dieser Variante können separate Federtellerteile eingespart werden, die beispielsweise bei Dieselpumpen erforderlich sind.

Wie eingangs erwähnt wurde, erlaubt diese Konstruktion die zentrische, koaxiale Anordnung der beiden Ventile, so daß diese mit hoher Präzision eingepaßt werden können. Aufgrund der koaxialen Ausrichtung ist der fertigungstechnische Aufwand zur Ausbildung der Bohrungen minimal.

Das Saugventil kann beispielsweise als Plattenventil ausgebildet werden, das im Zylinder befestigt ist.

Bei einer alternativen Variante wird das Saugventil durch eine Schlitzsteuerung gebildet, wobei im Gleitschuh ein Steuerschlitz ausgebildet ist, der eine Öffnung im Exzenterring aufsteuert.

Der Gleitschuh wird vorzugsweise mit einer axialen Durchgangsöffnung ausgeführt, in der Kanäle münden, durch die hindurch Benzin aus dem Kurbelraum angesaugt werden kann.

Beide Varianten haben den Vorteil gemeinsam, daß das Saugventil im Zylinder angeordnet ist und daß der Strömungsweg vom Kurbelraum zum Zylinderraum extrem kurz ist, so daß die Strömungswiderstände minimal sind und das Füllverhalten weiter verbessert wird.

Es wird bevorzugt, daß das Druckventil als Kugelventil im Kolben ausgebildet ist, so daß die gesamte Einheit aus Kolben, Zylinder, Saug- und Druckventil vormontierbar, vorprüfbar und als Cartridge in das Pumpengehäuse eingebaut werden kann.

Durch die Weiterbildung, den Kolben mit einem Kolbenfuß auszubilden, kann dieser das Druckventil aufnehmen und zur Verschraubung mit dem Pumpengehäuse verwendet werden. In einer Alternativvariante wird der Kolben zylinderförmig ausgebildet und im Pumpengehäuse festgeklemmt Diese Variante hat den Vorteil, daß der Fertigungsaufwand zum Herstellen des Kolbens minimal ist.

In einer alternativen Konstruktionsvariante wird der Kolben in ein Schraubteil eingepreßt, das seinerseits in das Pumpengehäuse eingeschraubt wird.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe läßt sich besonders vorteilhaft bei niedrigviskosen Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin einsetzen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe, bei der das Saugventil als Plattenventil ausgeführt ist,

Figur 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radialkolbenpumpe, bei der das Saugventil durch eine Schlitzsteuerung realisiert ist,

Figur 3 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Radialkolbenpumpe und

Figur 4 einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Radialkolbenpumpe.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe 1, wobei der Schnitt so gelegt ist, daß nur eine Fördereinheit 2 sichtbar ist. Die Radialkolbenpumpe 1 hat ein Pumpengehäuse mit einem Gehäusetopf 4, der durch einen Gehäuseflansch 6 geschlossen ist. Im Gehäusetopf 4 sind eine Vielzahl, beispielsweise drei Zylinderaufnahmeräume 8 ausgebildet, in denen jeweils eine der Fördereinheiten 2 aufgenommen ist.

Der Antrieb der Fördereinheiten 2 erfolgt über eine Exzenterwelle 10, die mittels Gleitlager 12, 13 im Gehäusetopf 4 bzw. Gehäuseflansch 6 gelagert ist. Die Schmierung/Kühlung der Gleitlager erfolgt über einen nicht dargestellten Schmiermittelkreislauf.

Das Fördermittel, im vorliegenden Fall Benzin, wird über einen Eingangsanschluß 14 in einen zwischen Gehäusetopf 4 und Gehäuseflansch 6 ausgebildeten Kurbelraum 16 mit einem vorbestimmten Vordruck (1 bis 3 bar) zugeführt und nach Druckbeaufschlagung über einen Ausgangsanschluß 18 zum Verbrennungsmotor geleitet.

Die Exzenterwelle 10 hat einen radialvorspringenden Exzenter 20, dessen Mittelpunkt um das Exzentrizitätsmaß e gegenüber der Drehachse 22 der Exzenterwelle 10 versetzt ist.

Das Gleitlager 13 ist in eine Sacklochbohrung 24 des Gehäuseflansches 6 eingepreßt. Das andere Gleitlager 12 befindet sich in einer Durchgangsbohrung des Gehäusetopfes 4, der mit einem nabenförmigen Vorsprung 26 versehen ist, aus dem ein Endabschnitt der Exzenterwelle 10 hervorsteht, der mit einem Kupplungsabschnitt 28 für den Exzenterwellenantrieb versehen ist.

In einem radial erweiterten Teil der Durchgangsbohrung des Gehäusetopfes 4 ist eine Wellendichtung angeordnet, die einen Dichtring 30 und einen Stützring 32 hat. Die Befestigung der Dichtung (Dichtring 30, Stützring 32) erfolgt mittels eines Befestigungsringes 34, der in eine innenliegende Ringnut in der Durchgangsbohrung im nabenförmigen Vorsprung 26 einschnappt, so daß die Dichtung zwischen der Radialschulter 36 der Durchgangsbohrung und dem Befestigungsring 34 festgelegt ist.

Auf dem Exzenter 20 der Exzenterwelle 10 ist ein Exzenterring 38 drehbar gelagert, dessen Außenumfang im Anlagebereich an die Fördereinheit 2 mit einer Abflachung versehen ist, die etwa senkrecht zur Zeichenebene in Abbildung 1 verläuft. Der Exzenterring 38 ist drehbar auf dem Exzenter 20 gelagert, so daß die Abflachung ihre Orientierung zur Fördereinheit 2 beibehält, so daß eine definierte Anlagefläche geschaffen wird. Zwischen Exzenterring 20 und dem Exzenter 20 kann ein Gleitlager 39 vorgesehen werden.

Aufgrund der Taumelbewegung des Exzenters 20 vollführt der Exzenterring 38 eine Ausgleichsbewegung, so daß zwischen Fördereinheit 2 und Abflachung eine Relativverschiebung etwa senkrecht zur Zeichenebene erfolgt. Hinsichtlich weiterer Details sei auf die folgenden Ausführungen verwiesen.

Die Axialführung des Exzenterrings 38 erfolgt durch zwei diesen flankierende Anlauf Scheiben 40, 41, die in einem radial erweiterten Teil der Durchgangsbohrung des Gehäusetopfes 4 bzw. der Sacklochbohrung 24 des Gehäuseflansches 6 befestigt sind. Die zueinander weisenden Stirnflächen der Anlaufscheiben 40, 41 sind als Gleitflächen für die Stirnseiten des Exzenterrings 38 ausgebildet, die ebenfalls mit hoher Präzision gefertigt sind. Die Axiallänge des Exzenters 20 ist geringfügig kleiner als die Axiallänge des Exzenterrings 38 gewählt.

Der Gehäusetopf 4 und der Gehäuseflansch 6 begrenzen den Kurbelraum 16, aus dem heraus sich in Axialrichtung die Aufnahmeräume 8 für die Fördereinheiten 2 erstrecken. Jede dieser Fördereinheiten 2 hat einen feststehenden, radial in den Gehäusetopf 4 eingeschraubten Kolben 42, auf dem ein oszillierend bewegbarer Zylinder 44 geführt ist. Die Befestigung des Kolbens 42 erfolgt mittels eines einstückig mit diesem ausgebildeten Kolbenfußes 46, der mit seinem Außengewinde dichtend in eine entsprechende Aufnahmebohrung des Zylinderaufnahmeraumes 8 eingeschraubt ist. Der Kolbenfuß 46 ist in Radialrichtung gegenüber dem Kolben 42 vergrößert. Der auf dem Kolben 42 geführte Zylinder 44 hat an seinem Umfang eine Ringstirnfläche, an der eine Druckfeder 48 angreift, deren anderes Ende an dem Kolbenfuß 46 abgestützt ist. Der Zylinder 44 wird mittels der Druckfeder 48 in Richtung auf den Exzenterring 38 vorgespannt.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Zylinder 44 über einen ringförmigen Gleitschuh 50 auf der Abflachung des Exzenterrings 38 auf. Das dem Zylinder 44 zuweisende Ende des Gleitschuhs 50 taucht in eine Umfangsausnehmung 52 des Zylinders 44 ein. Da der Gleitschuh 50 die Umfangsausnehmung 52 umgreift, ist eine sichere Axialführung des Gleitschuhs 50 gewährleistet, so daß dieser während der Ausgleichsbewegung des Exzenterrings 38 nicht kippen kann.

In den wellenseitigen Endabschnitt der Zylinderbohrung 54 ist ein Plattenventil 56 eingeschraubt, das aus einer in der Zylinderbohrung 54 geführten Platte 56 mit Durchtrittsbohrungen 60 und einer Befestigungsschraube 62 besteht, die soweit in die Zylinderbohrung 54 eingeschraubt ist, daß die Platte noch eine Bewegung in Axialrichtung der Zylinderbohrung 54 durchführen kann. Der Platte 56 können nicht gezeigte Federelemente zur Vorspannung in die Schließstellung zugeordnet sein. Die Anlagenflächen für die Platte 56 an der Befestigungsschraube 62 und in der Zylinderbohrung 54 sind als Ventilsitzflächen ausgeführt. In der gezeigten Position sind die Durchtrittsbohrungen 60 durch Anlage der Platte 56 an die Sitzfläche der Befestigungsschraube 62 verschlossen. Die Befestigungsschraube 62 ist mit einer Durchgangsbohrung versehen, so daß das Benzin durch die Befestigungsschraube 62 und die Durchtrittsbohrungen hindurch bei abgehobener Platte 56 in den Zylinderraum einströmen kann.

Anstelle der Befestigungsschraube 62 kann auch der Gleitschuh 50 zur Befestigung der Platte 56 verwendet werden.

Der Eingangsanschluß 14 ist über ein Bohrungssystem 64 mit dem Kurbelraum 16 verbunden. Der Exzenterring 38 hat im Bereich der Abflachung einen Schlitz 66, so daß das Benzin vom Eingangsanschluß 14 über den Kurbelraum 16, den Schlitz 66, die Durchgangsbohrung der Befestigungsschraube 62 und die Durchtrittsbohrung 60 der Platte 56 in den Zylinderraum eintreten kann, um diesen zu füllen.

Wie des weiteren aus Figur 1 entnehmbar ist, sind der zylinderförmige Kolben 42 und der Kolbenfuß 46 mit einer Axialbohrung 68 versehen, in deren in Figur 1 oberen Endabschnitt das Druckventil 70 eingeschraubt ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Druckventil 70 als Kugelrückschlagventil ausgeführt, dessen kugelförmiger Ventilkörper 72 federnd gegen einen Ventilsitz in der Axialbohrung 68 vorgespannt ist. Bei abgehobenen Ventilkörper 72 kann das druckbeaufschlagte Benzin (ca. 100 bar) über einen Verbindungskanal 74 zu einer Umfangsnut 76 in der Aufnahmebohrung für den Gehäuseflansch 6 geführt werden. Von dort strömt das druckbeaufschlagte Benzin über einen weiteren Kanal 78 zum Ausgangsanschluß 18.

Die in Figur 1 dargestellte Konstruktion hat den Vorteil, daß die Einheit aus Druckventil 70, Kolben 72 und Zylinder 44 sowie Saugventil 56, 62 vormontiert werden kann und dann als Patrone oder Cartridge in das Pumpengehäuse eingeschraubt wird, so daß der fertigungs- und montagetechnische Aufwand auf ein Minimum reduziert ist.

Die vorbeschriebene Konstruktion hat den weiteren Vorteil, daß die Strömungswege vom Kurbelraum hin zum Zylinderraum sehr kurz sind, so daß die Strömungswiderstände auf ein Minimum reduziert sind.

Der zum Druckventil 70 benachbarte Teil des Verbindungskanals 72 ist etwa in Radialrichtung verlaufend im Kolbenfuß 46 ausgebildet und mündet in einem Bohrungssystem des Gehäusetopfes 4, das nach außen hin durch Verschlußstopfen 80 abgedichtet ist. Anstelle des aus mehreren ineinander übergehenden Einzelbohrungen bestehenden Bohrungssystems im Gehäusetopf 4 könnte auch eine einzige Schrägbohrung von der Stirnseite des Gehäusetopfes 4 (rechts in Figur 1) eingebracht werden, so daß auf den Verschlußstopfen 80 verzichtet werden kann.

Beim Saughub des Zylinders 24, d.h. bei dessen Abwärtsbewegung aus der in Figur 1 dargestellten Position steht unterhalb der im Zylinder 44 befestigten Platte 56 eine Flüssigkeitssäule, die aufgrund ihrer Massenträgheit der Abwärtsbewegung der Platte 56 und damit des Zylinders 44 entgegenwirkt und somit das Abheben der Platte 56 und das Füllen des sich vergrößernden Zylinderraumes unterstützt, so daß die Füllung schneller und mit weniger Strömungswiderstand erfolgen kann.

Die Ausgleichsbewegung des Exzenterringes 38 verursacht eine Verwirbelung des sich in der Kurbelkammer 16 befindlichen Benzins, so daß eventuell im Kurbelraum auftretende Gasblasen verwirbelt werden und sich nicht an einer Stelle ansammeln können.

Aufgrund des Konstruktionsprinzips mit stehendem Kolben kann die Führung und Abstützung des Zylinders 44 auf besonders einfache Weise erfolgen, so daß diese Konstruktion auch in fertigungstechnischer Hinsicht herkömmlichen Lösungen überlegen sein dürfte. Der breitere Gleitschuh 50 ermöglicht eine flächige Anlage an die Abflachung des Exzenterrings 38, so daß Kippbewegungen oder sonstige ungewünschte Relativbewegungen des Gleitschuhs 50 mit Bezug zum Stützring 38 ausgeschlossen sind.

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das hinsichtlich des Pumpengehäuseaufbaus mit Gehäusetopf 4 und Gehäuseflansch 6, der Ausgestaltung und Lagerung der Exzenterwelle 10 mit dem Exzenterring 38 und der Anordnung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 14, 18 identisch mit dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist, so daß auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. Auch die Fördereinheit 2 mit dem Kolbenfuß 46, dem Druckventil 70, dem Kolben 42 und dem darauf axial bewegbaren Zylinder 44 entspricht im wesentlichen dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. Anstelle des in Figur 1 verwendeten Plattenventils als Saugventil wird allerdings bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Saugventil durch eine Schlitzsteuerung realisiert.

Wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird zwischen dem Zylinder 44 und der Abflachung 84 des Exzenterrings 38 ein Gleitschuh 82 angeordnet, der bei dem in Figur 2 dargestellten Schnitt einen T-förmigen Aufbau aufweist. Der Gleitschuh 82 hat einen Führungszapfen 86, der in die Zylinderbohrung 54 eintaucht. Der auf der Abflachung 84 aufliegende Teil des Gleitschuhs 82 ist als Führungsflansch 88 ausgebildet, der in Radialrichtung gegenüber dem Führungszapfen 86 erweitert ist. Auf der von der Abflachung 84 abgewandten Ringstirnfläche des Führungsflansches 88 liegt die Stirnfläche des Zylinders 44 auf.

Der Gleitschuh 82 ist mit einem Steuerschlitz 90 versehen, der in der in Figur 2 dargestellten Relativposition in dem Schlitz 66 des Exzenterrings 38 mündet. Die Dimensionen des Steuerschlitzes 90 sind so gewählt, daß dieser je nach Relativposition des Exzenterrings 38 (Ausgleichsbewegung) den Schlitz 66 aufsteuert oder schließt, so daß praktisch durch die Ausgleichsbewegung des Exzenterrings 38 die Fluidverbindung vom Kurbelraum 16 zum Zylinderraum auf- oder zugesteuert wird. D.h. bei diesem Ausführungsbeispiel kann auf das Vorsehen eines eigenen Ventilkörpers, wie beispielsweise der Platte 56 beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 verzichtet werden, da deren Funktion durch die Auslegung des Steuerschlitzes 90 und des Schlitzes 66 übernommen werden kann. Durch ein derartiges Ausführungsbeispiel lassen sich die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe gegenüber dem Stand der Technik nochmals reduzieren, da das Saugventil gegenüber der vorbeschriebenen Lösung mit weniger Bauteilen ausgeführt werden kann.

Zur Ableitung von Leckagen kann zwischen dem Kurbelraum 16 und der Aufnahmebohrung für den Dichtring 30 eine in Figur 2 angedeutete Leckagebohrung ausgebildet werden, über die Leckageflüssigkeit in den Kurbelraum 16 zurückführbar ist. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche des Führungszapfens 86 außen mit einem Freistich versehen, in dem sich eine Dichtung 94 befindet.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Kolben 42 mit einem Kolbenfuß 46 versehen, in dem das Druckventil 70 und ein Verbindungskanal zur Druckleitung ausgebildet sind. Desweiteren ist der vorbeschriebene Kolben 42 mit einem Außengewinde versehen, über die er in den Gehäusetopf 4 einschraubbar ist. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 42 zylinderförmig mit dem im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser ausgeführt. Diese Variante hat den Vorteil, daß der Kolben 42 auf einfache Weise beispielsweise durch spitzenloses Schleifen feinstbearbeitbar ist. Die Festlegung dieses zylinderförmigen Kolbens 42 erfolgt in Abweichung von dem vorbeschriebenen Konstruktionsprinzip durch eine geeignete Klemmeinrichtung 100 in der Trennfuge zwischen dem Gehäusetopf 4 und dem Gehäusedeckel 6, wobei diese bei diesem Ausführungsbeispiel praktisch ein zweiteiliges Pumpengehäuse mit etwa gleichgroßen Gehäuseteilen ausbilden.

Zur Aufnahme des Kolbens 42 sind in den Anlagebereichen im Gehäusetopf 4 bzw. im Gehäusedeckel 6 präzise gefertigte Aufnahmen 102 ausgebildet oder eingesetzt, die eine Lagefixierung des Kolbens 42 ermöglichen. Als Klemmeinrichtung 100 können Blattfedern, Elastomere oder sonstige Spanneinrichtungen verwendet werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Klemmung mittels Spannschrauben 104, die zum Zusammenfügen der Gehäuseteile verwendet werden. Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 42 im wesentlichen im Gehäusedeckel 6 abgestützt. In der Trennfuge zwischen einem den Kolben 42 umgreifenden Abschnitt des Gehäusedeckels 6 und dem Gehäusetopf 4 ist eine umlaufende, gasdichte Dichtung 108 vorgesehen, über die der Zylinderaufnahmeraum 8 nach außen hin abgedichtet wird.

Der Kolben 42 ist ebenfalls mit einer Axialbohrung 68 versehen, wobei dem in Figur 3 oberen, radial erweiterten Abschnitt der Axialbohrung 68 das Druckventil 70 aufgenommen ist, das wiederum als Rückschlagventil ausgeführt ist. Der Ausgang des Druckventils 70 wird durch eine Radialbohrung 110 des Kolbens 42 gebildet, der in einer Durchgangsbohrung in der Aufnahme 102 mündet. Diese geht in einen gehäuseseitigen Verbindungskanal 112 über, der in einer etwa senkrecht zur Zeichenebene umlaufenden Druckleitung 114 mündet, die allen drei Fördereinheiten 2 gemeinsam ist. Von dieser Druckleitung 114 wird das druckbeaufschlagte Benzin zum Ausgangsanschluß der Pumpe gefördert.

Auf dem zylinderförmigen Kolben 42 ist - etwa in gleicher Weise wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel - ein axialverschiebbarer Zylinder 44 geführt. Dieser hat eine Radialschulter, an der die Druckfeder 48 angreift, die an einem Federteller 116 abgestützt ist, der an einer Stirnseite des Zylinderaufnahmeraums 8 anliegt. Der axial bewegbare Zylinder 44 liegt über einem Gleitschuh 50 auf dem Exzenterring 38 auf. Im unteren Bereich der Ansicht nach Figur 3 des Kolbens 42 ist ein Plattenventil gelagert, dessen Platte 56 axial bewegbar an einem erweiterten Teil der Zylinderbohrung 54 aufgenommen ist. Die Axialbewegung der Platte 56 in Öffnungsrichtung wird durch eine Schulter der Zylinderbohrung 54 beschränkt, während die Platte 56 im geschlossenen Zustand am auf der Stirnseite einer als Ventilsitz ausgeführten Befestigungsschraube 62 aufliegt. Die Platte 56 wird durch eine nicht gezeigte Feder in ihre Schließstellung vorgespannt. Bei abgehobener Platte 56 kann das Benzin durch die Durchtrittsbohrung 60 hindurch in die Zylinderbohrung 54 eintreten. Die Ausgestaltung des Plattenventils entspricht somit im wesentlichen derjenigen des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radialkolbenpumpe, die eine Abwandlung der in Figur 2 dargestellten Konstruktion darstellt. Auch bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Kolben 42 und der Zylinder 44 in einem Gehäusetopf 4 des Pumpengehäuses befestigt. Der Kolben 42 ist zylinderförmig ausgeführt und mit seinem in Figur 4 oberen Endabschnitt in eine Aufnahmebohrung 120 eines Schraubteils 122 eingepreßt. Der Gehäusetopf 4 ist mit einer Gewindeaufnahmebohrung 124 zur Aufnahme des Schraubteils 122 ausgebildet. Anstelle der Preßpassung kann der Kolben 42 auch auf andere Weise im Schraubteil 122, beispielsweise durch Einschrauben, Löten, Kleben etc. befestigt werden. Die Abdichtung des Pumpengehäuses erfolgt über einen O-Ring 126, der am Außenumfang des Schraubteils aufgenommen ist.

Vom Boden der Aufnahmebohrung 120 weg erstreckt sich ein Stützzapfen 128, der in einen erweiterten Teil der Axialbohrung 68 des Kolbens 42 eintaucht. Der Stützzapfen 128 kann einstückig mit dem Schraubteil 122 ausgeführt werden. Der Ventilkörper 72 des Druckventils 70 ist über eine Druckfeder 130 gegen seinen Ventilsitz 132 vorgespannt, die ihrerseits an dem Stützzapfen 28 abgestützt ist. Das druckbeaufschlagte Fluid wird über den sich radial erstreckenden Verbindungskanal 74 über eine Sammelleitung zum nichtdargestellten Ausgangsanschluß der Radialkolbenpumpe geführt.

Der auf dem auskragenden Teil des zylinderförmigen Kolbens 42 geführte Zylinder 44 wird über die Druckfeder 48 gegen den Exzenterring 38 vorgespannt, wobei zwischen dem Zylinder 44 und dem Exzenterring 38 der aus Kunststoff bestehende Gleitschuh 50 ausgebildet ist. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gleitschuh 50 über eine Paßbuchse 134 durch Preßpassung in der Zylinderbohrung befestigt. Dabei wird zwischen dem Führungszapfen 86 und der Innenumfangswandung der Paßbuchse 134 eine Preßpassung gebildet. Der radial vorspringende Führungsflansch 88 liegt an der in Figur 4 unteren Stirnfläche des Zylinders 44 an.

Die Paßbuchse 134 ist axial über den Führungszapfen 86 hinaus verlängert und bildet eine Axialführung für die Platte 56 des Plattenventils. Die Platte 56 ist über eine Feder 136 gegen den Ventilsitz an der Stirnseite des Führungszapfens 36 vorgespannt. Der Gleitschuh 50 hat eine axiale Durchgangsöffnung 138, in der sich in Radialrichtung erstreckende Kanäle 140 münden, die sternförmig im Führungsflansch 88 ausgebildet sind. Durch diese Kanäle 140 kann das Benzin aus dem Kurbelraum 16 in die Durchgangsöffnung 138 eintreten.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist durch das Einpressen des Gleitschuhs 50 in den Zylinder 44 und durch das Einpressen des Kolbens 42 in das Schraubteil 122 der montage- und fertigungstechnische Aufwand auf ein Minimum reduziert, da keine gesonderten Befestigungsmittel zur Festlegung dieser Bauteile vorgesehen werden müssen. Im praktischen Betrieb hat sich daher dieses Ausführungsbeispiel als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Gefahr der Partikelemission durch abbrechende Gewindestücke ist bei der Verwendung von Presspassungen zur Befestigung des Gleitschuhs 50 auf ein Minimum reduziert.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe zeichnet sich durch einen gegenüber herkömmlichen Lösungen verbesserten Wirkungsgrad bei einfacherem Aufbau aus.

Offenbart ist eine Radialkolbenpumpe, bei der zumindest ein Kolben stehend in einem Pumpengehäuse angeordnet ist, während der Zylinder mittels einer Exzenterwelle zur Fluidförderung antreibbar ist. Dieses Konstruktionsprinzip erlaubt es, die Saug- und Druckventile koaxial zueinander mit geringem Abstand zum Kurbelgehäuse auszubilden, so daß die Strömungswege für das Fördermittel auf ein Minimum reduziert sind. Ein derartiger Pumpenaufbau ist besonders für Benzinhochdruckpumpen geeignet.

Claims

Radialkolbenpumpe mit einer Exzenterwelle (10) zum Antreiben zumindest einer in einem Pumpengehäuse (4, 6) aufgenommenen Fördereinheit (2), die einen Kolben (42; 46), einen Zylinder (44) und Saug- und Druckventile (56, 62, 70) für das Fördermittel hat, wobei der Zylinder (44) in Radialrichtung bewegbar auf dem Kolben (42; 46) geführt und mittelbar oder unmittelbar auf der Exzenterwelle (10) abgestützt ist, und
eine den Kolben (42; 46) aufnehmende Zylinderbohrung (54) hat, die durchgängig zumindest mit dem Führungsdurchmesser des Kolbens (42; 46) ausgeführt ist und in deren wellenseitigen Endabschnitt ein Einsatzteil (56, 62; 86, 88) zur Ausbildung eines Gleitschuhes und/oder des Saugventiles eingesetzt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (56, 62) koaxial zum Kolben (42) am wellenseitigen Ende des Zylinders (44) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (44) in Richtung auf die Exzenterwelle über eine Druckfeder (10) vorgespannt ist, die an einer Radialschulter des Zylinders (44) angreift.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (44) über einen Gleitschuh (50, 82) auf einem Exzenterring (38) der Exzenterwelle (10) abgestützt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh ringförmig ausgebildet ist und eine Umfangsausnehmung (52) des Zylinders (44) umgreift.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (50) einen in die Zylinderbohrung des Zylinders (44) eintauchenden Führungszapfen (86) und einen radialvorspringenden Führungsflansch (88) hat, auf dem eine Stirnfläche des Zylinders (44) abgestützt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (50) mit einem in die Zylinderbohrung des Zylinders (44) eintauchenden Führungszapfen (86) ausgeführt ist, der mittelbar oder unmittelbar in die Zylinderbohrung eingepreßt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 4, 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Steuerschlitz (90) des Gleitschuhs (82), durch den hindurch das Fördermittel aus dem Kurbelraum (16) förderbar ist und durch einen Schlitz (66) des Exzenterrings (38) aufsteuerbar ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Patentansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch eine Durchgangsöffnung des Gleitschuhs (50), durch die hindurch das Fördermittel zu einem Saugventil führbar ist, das als Plattenventil ausgeführt ist, dessen Platte (56) am Zylinder (44) befestigt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (50) im Bereich seiner Auflagefläche zumindest einen Kanal (140) hat, der in der Durchgangsöffnung des Gleitschuhs (50) mündet.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (70) koaxial zur Kolbenachse im Kolben (46) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Patentansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (48) am Kolbenfuß (46) abgestützt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (42) einen radial erweiterten Kolbenfuß (46) hat, über den er im Pumpengehäuse befestigt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (42) zylinderförmig ausgebildet ist und mit einem Endabschnitt im Pumpengehäuse (4,6) mittels einer Klemmeinrichtung festgelegt ist.
Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (42) in der Trennebene zwischen Gehäusetopf (4) und Gehäuseflansch (6) befestigt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (42) mit einem zylinderförmigen Abschnitt in ein Schraubenteil (122) eingepreßt ist, das in das Pumpengehäuse (4, 6) eingeschraubt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdruck etwa 100 bar beträgt.