EP1121531A1 - Radialkolbenpumpe für kraftstoffhochdruckerzeugung - Google Patents

Radialkolbenpumpe für kraftstoffhochdruckerzeugung

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EP1121531A1
EP1121531A1 EP99939926A EP99939926A EP1121531A1 EP 1121531 A1 EP1121531 A1 EP 1121531A1 EP 99939926 A EP99939926 A EP 99939926A EP 99939926 A EP99939926 A EP 99939926A EP 1121531 A1 EP1121531 A1 EP 1121531A1
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valve
piston
spring
radial piston
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Definitions

  • the invention relates to a radial piston pump according to the preamble of claim 1.
  • Valve closing spring is seated. This acts on the one hand on the shaft and on the other hand indirectly on the pump housing. When the suction valve is opened, the closing force of the spring increases with the stroke.
  • the radial piston pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the opening of the suction valve at low pressure of the supplied fuel is supported by the fact that the closing force of the valve closing spring is reduced with increasing suction stroke of the pump piston.
  • opening of all suction valves is thus reliably achieved and a relatively high degree of equal delivery is achieved. Therefore an opening pressure setting of the suction valves is not necessary or is permissible with reduced accuracy.
  • a radial piston pump with axially flowed pump piston in which a suction valve is arranged, the valve closing spring of which acts on the one hand on the closing body of the suction valve and on the other hand on the pump piston.
  • the suction valve is opened, however, the closing force of the spring increases with increasing stroke.
  • Claim 1 given radial piston pump.
  • the measure specified in claim 2 allows the size of the radial piston pump to be reduced, since the valve closing spring is essentially within the overall volume of the pump piston is arranged. This arrangement also results in guidance of the valve closing spring.
  • a non-adjustable radial piston pump 10 shown in Figure 1 is for the
  • the radial piston pump 10 has a housing 11 in which a drive shaft 12 with an eccentric section 13 is mounted. A cam ring 14 is guided on the eccentric section 13.
  • a piston foot 15 can be moved longitudinally in the pump housing 11 with respect to the drive shaft 12 on the cam ring 14 guided pump piston 16 supported.
  • a piston spring 17 which is arranged coaxially with the pump piston 16 and which acts on the one hand on the piston foot 15 and on the other hand on the pump housing 11, the piston foot 15 is always held in contact with the cam ring 14.
  • a suction valve 18 and a pressure valve 19 are also assigned to the pump piston 16.
  • Fuel for example diesel oil
  • Fuel can be supplied to the suction valve 18 through a channel 20 of the pump housing 11 under low pressure.
  • a channel 21 of the pump housing 11 extends from the pressure valve 19 and discharges fuel delivered by the pump piston 16 under high pressure.
  • the pump piston 16 with piston foot 15, piston spring 17, suction valve 18 and pressure valve 19 form a pump element 22 of the radial piston pump 10.
  • This is equipped with further, for example a total of three pump elements 22 which (not visible in the drawing) are offset by 120 ° in one Radial plane to the axis of the drive shaft 12 are arranged in the pump housing 11.
  • the further pump elements 22 are also connected to the channels 20 and 21.
  • the following description of the pump element 22 with reference to FIG. 2 thus applies equally to the other pump elements.
  • the suction valve 18 is arranged radially on the pump piston 16 following in the pump housing 11 with respect to the drive shaft 12.
  • the suction valve has a valve plate 24 which is held down in a bore 25 of the pump housing 11 with a screw plug 26.
  • a hollow cone-shaped valve seat 27 is formed on the valve plate 24.
  • the valve seat 27 is thus arranged fixed with respect to the housing and is in a conductive connection with the channel 20 carrying the fuel under low pressure.
  • the suction valve 18 has a closing body 28 with a conical valve plate 29 which cooperates with the valve seat 27 of the valve plate 24. When closed Suction valve 18 closes valve plate 29 of closing body 28 approximately flush with the end face of valve plate 24 on the pump piston side.
  • the in a cylinder space (displacement space) 32 des
  • Pump piston 16 arranged in the pump housing 11 has a longitudinal bore 33 designed as a blind bore, which ends in a flat bore base 34.
  • a valve closing spring 35 designed as a helical compression spring is accommodated in the longitudinal bore 33 which is arranged coaxially with the pump piston 16. Since the pump piston 16 located in its top dead center position in FIG. 2 extends close to the valve plate 24 delimiting the cylinder chamber 22, the valve closing spring 35 is located for the most part in its length in the longitudinal bore 33 of the pump piston.
  • the valve closing spring 35 has an outer diameter largely adapted to the diameter of the longitudinal bore 33 of the pump piston 16 and engages on the one hand on the bore base 34 and on the other hand on the valve plate 29.
  • the closing body 28 of the suction valve 18 is provided with a pin-shaped shaft 36 which is guided through the interior of the valve closing spring 35 and, in the illustrated dead center position of the pump piston 16 and the closing position of the suction valve 18, extends close to the bottom 34 of the bore.
  • valve closing spring 35 exerts a maximum closing force on the valve plate 29 of the suction valve 18 and keeps it closed.
  • the valve closing spring 35 experiences a reduction in its closing force.
  • the fuel supplied to the suction valve 18 through the channel 20 under low pressure exerts an opening force against the spring force on the valve plate 29.
  • the suction valve 18 is opened, that is to say the valve plate 29 lifts off the valve seat 27 and moves a small amount into the cylinder space 32.
  • the opening of the suction valve 18 is dependent on the pressure of the fuel supplied: at high pressure, the opening of the suction valve 18 takes place even with a slight suction stroke of the pump piston 16; at low pressure, the suction valve is opened when the pump piston 16 has covered a larger suction stroke.
  • the valve closing spring 35 is, however, designed such that, at low pressures of the supplied fuel, the suction valve 18 opens securely with a large suction stroke of the pump piston 16 and the cylinder space 32 is partially filled. Due to the ensured opening of the suction valve 18, the partial filling of the remaining pump elements 22 of the radial piston pump 10 is also given in a corresponding manner.

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Abstract

Die Radialkolbenpumpe weist einen längsbewegbaren Pumpenkolben (16) in einem Zylinderraum (32) auf, welcher mit einem Saugventil (18) in Verbindung steht. Ein Schliesskörper (28) des Saugventils (18) ist von einer in Richtung auf einen gehäusefesten Ventilsitz (27) wirkenden Ventilschliessfeder (35) belastet. Die Ventilschliessfeder (35) ist am Pumpenkolben (16) abgestützt. Die Radialkolbenpumpe ist bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, verwendbar.

Description

Radialkolbenpumpe für Kraftstoffhochdruckerzeugung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Radialkolbenpumpe bekannt (DE 23 38 489 B2 ) , bei welcher das Saugventil einen von seinem Schließkörper achsgleich zum Pumpenkolben ausgehenden Schaft hat, auf dem außerhalb des Zylinderraums die
Ventilschließfeder sitzt. Diese greift einerseits am Schaft und andererseits mittelbar am Pumpengehäuse an. Beim Öffnen des Saugventils steigt daher mit dem Hub die Schließkraft der Feder an.
Bei derartigen Radialkolbenpumpen mit mehreren Pumpenkolben (Pumpenelementen) werden hohe Anforderungen an die Gleichförderung gestellt: bei niedriger Fördermenge sollen alle Pumpenelemente fördern, und die Fördermenge der einzelnen Pumpenelemente soll in engen Grenzen differieren. Bei niedrigem Druck des der Radialkolbenpumpe zugeführten Kraftstoffs ergeben sich bereits bei geringen Öffnungsdruckunterschieden der Saugventile der Pumpenelemente Schwierigkeiten, diese Anforderungen zu erfüllen. Bei der eingangs genannten Radialkolbenpumpe soll der ÖffnungsVorgang des Saugventils dadurch unterstützt werden, daß der im Zylinderraum befindliche Schließkörper des Ventils im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens von diesem weitgehend umschlossen ist und demzufolge der Kolben beim Saughub eine Saugwirkung auf den Schließkörper ausübt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Öffnen des Saugventils bei niedrigem Druck des zugeführten Kraftstoffs dadurch unterstützt wird, daß sich mit zunehmendem Saughub des Pumpenkolbens die Schließkraft der Ventilschließfeder verringert. Bei einer Mehrkolbenpumpe wird somit ein Öffnen aller Saugventile sicher erreicht und ein relativ hoher Grad an Gleichförderung erzielt. Deshalb ist eine Öffnungsdruckeinstellung der Saugventile entbehrlich oder mit verminderter Genauigkeit zulässig.
Zwar ist aus DE 44 06 803 AI eine Radialkolbenpumpe mit axial durchströmten Pumpenkolben bekannt, in dem ein Saugventil angeordnet ist, dessen Ventilschließfeder einerseits am Schließkörper des Saugventils und andererseits am Pumpenkolben angreift. Beim Öffnen des Saugventils steigt jedoch mit zunehmendem Hub die Schließkraft der Feder an.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Patentanspruch 1 angegebenen Radialkolbenpumpe gegeben.
Die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme erlaubt es, die Baugröße der Radialkolbenpumpe zu verringern, da die Ventilschließfeder im wesentlichen innerhalb des Bauvolumens des Pumpenkolbens angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird zugleich eine Führung der Ventilschließfeder erzielt.
Mit der Ausgestaltung der Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3 ist aufbauend auf die Maßnahme gemäß Anspruch 2 ebenfalls eine ausreichende Führung des Schließkörperschafts unter gleichzeitiger Verringerung des Totvolumens der Pumpe geschaffen.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 zeichnet aus durch unmittelbare Einleitung der Federkraft in die der Ventilsteuerung dienenden Bauteile. Deshalb wirken sich nur die Maßabweichungen weniger Bauteile auf die Einstellung des Saugventils aus.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine
Radialkolbenpumpe im Schnitt und Figur 2 als Einzelheit II in Figur 1 ein Saugventil der Pumpe in größerem Maßstab.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine in Figur 1 dargestellte, nicht verstellbare Radialkolbenpumpe 10 ist für die
Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail- Einspritzsystem, vorgesehen. Die Radialkolbenpumpe 10 hat ein Gehäuse 11, in dem eine Antriebswelle 12 mit einem Exzenterabschnitt 13 gelagert ist . Auf dem Exzenterabschnitt 13 ist ein Hubring 14 geführt. In Figur 1 der Zeichnung ist an dem Hubring 14 ein Kolbenfuß 15 eines bezüglich der Antriebswelle 12 radial im Pumpengehäuse 11 längsbewegbar geführten Pumpenkolbens 16 abgestützt . * Der Kolbenfuß 15 ist aufgrund der Wirkung einer achsgleich zum Pumpenkolben 16 angeordneten Kolbenfeder 17, welche einerseits am Kolbenfuß 15 und andererseits am Pumpengehäuse 11 angreift, stets in Anlage am Hubring 14 gehalten. Dem Pumpenkolben 16 ist ferner ein Saugventil 18 und ein Druckventil 19 zugeordnet. Dem Saugventil 18 ist Kraftstoff, beispielsweise Dieselöl, durch einen Kanal 20 des Pumpengehäuses 11 unter Niederdruck zuführbar. Vom Druckventil 19 geht ein Kanal 21 des Pumpengehäuses 11 aus, welcher vom Pumpenkolben 16 geförderten Kraftstoff unter Hochdruck ableitet. Der Pumpenkolben 16 mit Kolbenfuß 15, Kolbenfeder 17, Saugventil 18 und Druckventil 19 bilden ein Pumpenelement 22 der Radialkolbenpumpe 10. Diese ist mit weiteren, beispielsweise insgesamt drei Pumpenelementen 22 ausgestattet, welche (in der Zeichnung nicht sichtbar) um 120° gegeneinander versetzt in einer Radialebene zur Achse der Antriebswelle 12 im Pumpengehäuse 11 angeordnet sind. Die weiteren Pumpenelemente 22 stehen gleichfalls mit den Kanälen 20 und 21 in Verbindung. Die nachfolgende Beschreibung des Pumpenelements 22 anhand der Figur 2 gilt somit gleichermaßen für die übrigen Pumpenelemente.
Das Saugventil 18 ist bezüglich der Antriebswelle 12 radial auf dem Pumpenkolben 16 folgend im Pumpengehäuse 11 angeordnet. Das Saugventil hat eine Ventilplatte 24, welche in einer Bohrung 25 des Pumpengehäuses 11 mit einer Verschlußschraube 26 niedergehalten ist. An der Ventilplatte 24 ist ein hohlkegelförmiger Ventilsitz 27 ausgebildet. Der Ventilsitz 27 ist somit bezüglich des Gehäuses festliegend angeordnet und steht mit dem Kraftstoff unter Niederdruck führenden Kanal 20 in leitender Verbindung. Das Saugventil 18 besitzt einen Schließkörper 28 mit einem kegelförmigen Ventilteller 29, welcher mit dem Ventilsitz 27 der Ventilplatte 24 zusammenarbeitet. Bei geschlossenem Saugventil 18 schließt der Ventilteller 29 des Schließkörpers 28 etwa bündig mit der pumpenkolbenseitigen Stirnfläche der Ventilplatte 24 ab.
Der in einem Zylinderraum (Verdrängerraum) 32 des
Pumpengehäuses 11 angeordnete Pumpenkolben 16 weist eine als Sacklochbohrung ausgebildete Längsbohrung 33 auf, welche in einem ebenen Bohrungsgrund 34 endet. In der achsgleich zum Pumpenkolben 16 angeordneten Längsbohrung 33 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ventilschließfeder 35 aufgenommen. Da sich der in Figur 2 in seiner oberen TotpunktStellung befindliche Pumpenkolben 16 bis nahe an die den Zylinderraum 22 begrenzende Ventilplatte 24 erstreckt, befindet sich die Ventilschließfeder 35 zum überwiegenden Teil ihrer Länge in der Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens. Die Ventilschließfeder 35 hat einen weitgehend dem Durchmesser der Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens 16 angepaßten Außendurchmesser und greift einerseits am Bohrungsgrund 34 und andererseits am Ventilteller 29 an. Der Schließkörper 28 des Saugventils 18 ist mit einem stiftförmigen Schaft 36 versehen, welcher durch das Innere der Ventilschließfeder 35 geführt ist und in der gezeichneten Totpunktstellung des Pumpenkolbens 16 und Schließstellung des Saugventils 18 bis nahe an den Bohrungsgrund 34 reicht. Der mit seinem Außendurchmesser nahezu dem Innendurchmesser der Ventilschließfeder 35 entsprechende Schaft 36 des Schließkörpers 28 ist über den Ventilteller 29 hinaus um ein geringes Maß verlängert und in der Ventilplatte 24 längsbewegbar geführt. Da der achsgleich zum Pumpenkolben 16 verlaufende Schaft 36 des Schließkörpers 28 zusammen mit der VentilSchließfeder 35 weitgehend das Volumen der Längsbohrung 33 des Pumpenkolbens 16 ausfüllen, ist, wie Figur 2 zeigt, das Totvolumen der Pumpe gering. Wie Figur 2 ebenfalls zeigt, ist der Zylinderraum 32 saugventilseitig im Durchmesser gegenüber dem Pumpenkolben 16 geringfügig vergrößert und steht in diesem vergrößerten Abschnitt mit dem Druckventil 19 in Verbindung.
In der gezeichneten Stellung des Pumpenkolbens 16 übt die Ventilschließfeder 35 eine maximale Schließkraft auf den Ventilteller 29 des Saugventils 18 aus und hält dieses geschlossen. Beim Saughub des Pumpenkolbens 16 wird dieser aus der gezeichneten Stellung in Richtung auf den Exzenterabschnitt 13 der Antriebswelle 12 bewegt. Dabei erfährt die Ventilschließfeder 35 eine Verringerung ihrer Schließkraft. Der durch den Kanal 20 dem Saugventil 18 zugeführte Kraftstoff unter Niederdruck übt eine der Federkraft entgegengerichtete Öffnungskraft auf den Ventilteller 29 aus. Bei Überwiegen der Öffnungskraft wird das Saugventil 18 geöffnet, das heißt der Ventilteller 29 hebt vom Ventilsitz 27 ab und bewegt sich um ein geringes Maß in den Zylinderraum 32 hinein. Das Öffnen des Saugventils 18 erfolgt in Abhängigkeit vom Druck des zugeführten Kraftstoffs: bei hohem Druck findet das Öffnen des Saugventils 18 bereits bei geringem Saughub des Pumpenkolbens 16 statt; bei niedrigem Druck wird das Saugventil geöffnet, wenn der Pumpenkolben 16 einen größeren Saughub zurückgelegt hat. Die Ventilschließfeder 35 ist jedoch so ausgelegt, daß bei geringen Drücken des zugeführten Kraftstoffs das Saugventil 18 bei großem Saughub des Pumpenkolbens 16 sicher öffnet und eine Teilbefüllung des Zylinderraums 32 erfolgt. Aufgrund des sichergestellten Öffnens des Saugventils 18 ist in entsprechender Weise auch die Teilbefüllung der übrigen Pumpenelemente 22 der Radialkolbenpumpe 10 gegeben.

Claims

Ansprüche
1. Radialkolbenpumpe (10) für Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystem von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail -Einspritzsystem, mit einem längsbewegbaren, federbelasteten Pumpenkolben (16) in einem Zylinderraum (32), welcher mit einem Saugventil (18) in Verbindung steht, dessen wenigstens mittelbar in den Zylinderraum (32) öffnender Schließkörper (28) von einer in Richtung auf seinen gehäusefesten Ventilsitz (27) wirkenden Ventilschließfeder (35) belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) am Pumpenkolben (16) abgestützt ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) als
Schraubendruckfeder ausgebildet und zum überwiegenden Teil ihrer Länge in einer Längsbohrung (33) des Pumpenkolbens (16) aufgenommen ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stiftförmiger Schaft (36) des Schließkörpers (28) innerhalb der Ventilschließfeder (35) geführt ist.
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder (35) mit ihrem einen Ende am Grund (34) der als Sacklochbohrung ausgebildeten Längsbohrung (39) des Pumpenkolbens (16) und mit ihrem anderen Ende an einem Ventilteller (29) des Schließkörpers (28) des Saugventils (18) abgestützt ist, von dem der stiftförmige Schaft (36) des Schließkörpers (28) ausgeht .
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