EP1556606B1 - Radialkolbenpumpe zur kraftstoffhochdruckversorgung - Google Patents

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EP1556606B1
EP1556606B1 EP03722224A EP03722224A EP1556606B1 EP 1556606 B1 EP1556606 B1 EP 1556606B1 EP 03722224 A EP03722224 A EP 03722224A EP 03722224 A EP03722224 A EP 03722224A EP 1556606 B1 EP1556606 B1 EP 1556606B1
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EP
European Patent Office
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plates
lubricating
plate
piston pump
piston
Prior art date
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EP03722224A
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French (fr)
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EP1556606A1 (de
Inventor
Hermann Koch-Groeber
Dieter Schaible
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0426—Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/04—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by special arrangement of cylinders with respect to piston-driving shaft, e.g. arranged parallel to that shaft or swash-plate type pumps
    • F02M59/06—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by special arrangement of cylinders with respect to piston-driving shaft, e.g. arranged parallel to that shaft or swash-plate type pumps with cylinders arranged radially to driving shaft, e.g. in V or star arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston

Definitions

  • the invention relates to a radial piston pump for high-pressure fuel supply in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, preferably with a plurality of relative to a mounted in a pump housing drive shaft radially disposed in a cylinder bore piston, the piston having a piston and a piston skirt with a plate attached to each piston base for transmitting the conveying movement from an eccentric portion of the drive shaft and a cooperating therewith polygon ring on the piston, wherein the polygonal ring has flats on which the plates rest.
  • Such a radial piston pump is known, for example, from DE 197 29 788 A1 or the not yet published DE 101 50 351.2. Because of the high pressures brought on by the fuel must be, to be transmitted from the drive shaft to the piston forces are very large. In the transmission of the rotational movement of the drive shaft in the oscillating movement of the piston takes place a relative movement between the piston and polygon ring in the circumferential direction of the drive shaft. In order to ensure the best possible power transmission from the polygon ring on the piston feet, a plate is provided at the polygon ring facing the end of the piston. This plate is supported against the flattening of the polygon ring. The flattening of the polygon ring and the plate form a sliding bearing, which is lubricated and cooled by the located in the interior of the pump housing fuel.
  • the invention has for its object to provide a radial piston pump with further increased load capacity.
  • the amount of fuel used to lubricate the plain bearing between plate and Polygon ring is available increased, which has a positive effect on the load capacity of this plain bearing.
  • the filling of this lubricating pocket takes place during the suction stroke of the piston, since during the suction stroke no or only a very small force acts between the plate and the polygon ring.
  • the lubrication gap between the plate and the polygon ring during the suction stroke is relatively large and the inflow of fuel, assisted by the capillary action of the lubrication gap, into the lubrication pocket is promoted.
  • a large force is transferred from the polygon ring to the plate.
  • the lubrication grooves according to the invention in the flattenings of the polygon ring the promotion of fuel is improved in the lubrication pockets and improves the carrying capacity of the sliding bearing formed by polygon ring and Kolbenfußplatte. It is important to ensure that the lubrication groove in a lateral deflection of the polygon ring relative to the plates establishes a hydraulic connection between the interior of the pump housing and the lubrication pockets. Laterally deflected is the polygon ring relative to the plates when the eccentric portion of the drive shaft moves between top and bottom dead center. It is important to ensure that the hydraulic connection between the interior of the pump housing and the lubrication pockets is then established when the piston from top dead center to bottom dead center in the intake stroke emotional.
  • the flats of the polygon ring can also be dimensioned so that a hydraulic connection between the interior of the pump housing and the lubrication pockets is produced in a lateral deflection of the polygon ring relative to the plates.
  • the lubricating pocket is arranged centrally in the plate.
  • the surface pressure between the plate and polygon ring is very uniform, which also has a positive effect on the load capacity of the plain bearing.
  • the lubrication pockets have a depth of 0.001 mm - 0.1 mm and / or the diameter of the lubrication pockets is about 1/3 to 2/3 x diameter of the plates.
  • the filling of the lubricating pocket during the suction stroke and the formation of a stable lubricating film during the delivery stroke can be further assisted if the dimensions of the plates, in particular their thickness, are selected so that the plates bend during the delivery stroke and further reduce the volume of the lubricating pockets ,
  • the deflection of the plates can be very small and amount to only a few microns.
  • the lubrication pockets at the top dead center of the piston have no hydraulic connection to the interior of the pump housing, since the sliding bearing between the plate and polygon ring is subjected to its maximum load at top dead center.
  • the hydraulic connection between the interior of the pump housing and the lubrication pockets should be interrupted before reaching top dead center, since only then takes place the desired formation of a lubricating wedge between plate and polygon ring by displacing fuel from the lubrication pockets and the lubrication gap.
  • Fig. 1 is a cross-section through an embodiment of a radial piston pump 1 of the invention for fuel high pressure generation in injection systems of internal combustion engines is shown.
  • this radial piston pump 1 three pump elements 3 are arranged at an angle of 120 ° to each other about a drive shaft 5.
  • an eccentric portion of the drive shaft 5 is shown.
  • the drive shaft 5 is rotatably mounted in a housing 7 of the radial piston pump 1 (not shown).
  • a pump element 3 consists of a cylinder bore 9 and a piston 11 which is sealingly guided in the cylinder bore 9.
  • the piston 11, in turn, consists of a piston shaft 13 and a piston foot 15.
  • the piston foot 15 is non-positively connected to a plate 17.
  • a polygon ring 19 is arranged with flats 21.
  • the polygon ring 19 serves to the rotational movement of the To convert eccentric portion of the drive shaft 5 in an oscillating motion.
  • the polygon ring 19 should not rotate in order to prevent tilting between flats 21 and plates 17 , As a result, there is a sliding movement between plates 17 and the associated flattening 21.
  • the direction of sliding movement between plate 17 and flattening 21 is indicated in Fig. 1 by the double arrows V T.
  • the piston 13 of the in Fig. 1 vertically upwardly projecting pump element 3 is located almost at the top dead center (TDC).
  • TDC top dead center
  • the plate 17 is located approximately centrally on the associated flattening 21 of the polygon ring 19.
  • the two other pump elements 3 are located between their top dead center and their bottom dead center.
  • the plate 17 is not centered on the associated flattening 21.
  • This state is referred to in the context of the invention as a lateral deflection of the polygon ring 19 relative to the plates 17.
  • the lateral deflection of the polygonal ring on the pump element 3 arranged at the bottom in FIG. 1 becomes particularly clear.
  • a polygon ring 19 and a plate 17 are shown enlarged.
  • the plate 17 is shown in section.
  • the piston foot 15 (see FIG. 1) is shown in FIGS. 2 - 5 not shown for reasons of clarity.
  • lubricating pockets 29 are concave in this embodiment and have a circular cross-section. It turned out to be proven advantageous when the depth of the lubrication pockets 29 is about 0.001 mm - 0.1 mm and the extent of the lubrication pockets 29 corresponds to about 1 ⁇ 3 - 2/3 of the diameter of the plate 17.
  • a lubricating groove 31 is arranged in the flattening 27 in the flattening 27, a lubricating groove 31 is arranged.
  • the lubrication groove 31 starts in this embodiment at the edge of the flat portion 21 and establishes a hydraulic connection between the inner space 25 (see FIG. 1) and the lubricating pocket 29 when the polygon ring 19 is deflected laterally relative to the plate 17. This is the case in the position of the polygon ring 19 shown in FIG.
  • the volume of the lubricating pocket 29 decreases during the delivery stroke of the pump element 3, not shown, so that fuel forcibly from the lubricating pocket through the lubricating gap between plate 17 and flattening 21 enters the interior of the housing 7.
  • This effect can be further supported by a suitable dimensioning of the plate 17. Namely, when the plate is formed "soft", it acts as a spring which relaxes during the intake stroke and thus sucks fuel into the lubricating pocket 29 and by the axial force F during the delivery stroke so deflects that the lubricating pocket 29 and its volume , is reduced.
  • the plate 17 is only elastically deformed and does not break.
  • a second embodiment of a plate 17 according to the invention and a polygon ring 19 according to the invention is shown.
  • no lubrication groove 31 is provided in the flat portion 21 of the polygon ring 19.
  • the flattening 21 is dimensioned such that at maximum lateral deflection of the polygon ring 19 relative to the plate 17, the lubricating pocket 29 protrudes beyond the flattening 21.
  • This State is shown in Fig. 5 by solid lines.
  • a hydraulic connection between the inner space 25 (see FIG. 1) and the lubricating pocket 29 inevitably arises.
  • the connection between the lubricating pocket 29 and the interior 25 see FIG 1 and it comes to the inventive compulsory formation of a lubricating wedge between plate 17 and flattening 21st

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit vorzugsweise mehreren bezüglich einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle radial in einer Zylinderbohrung angeordneten Kolben, wobei die Kolben einen Kolbenfuß und einen Kolbenschaft aufweisen, mit einer an jedem Kolbenfuß angebrachten Platte zur Übertragung der Förderbewegung von einem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle und einem mit diesem zusammenwirkenden Polygonring auf den Kolben, wobei der Polygonring Abflachungen aufweist, auf denen die Platten aufliegen.
  • Eine solche Radialkolbenpumpe ist bspw. aus der DE 197 29 788 Al oder der noch nicht veröffentlichten DE 101 50 351.2 bekannt. Wegen der hohen Drücke, auf die der Kraftstoff gebracht werden muss, sind die von der Antriebswelle auf die Kolben zu übertragenden Kräfte sehr groß. Bei der Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle in die oszillierende Bewegung der Kolben findet eine Relativbewegung zwischen Kolben und Polygonring in Umfangrichtung der Antriebswelle statt. Um eine möglichst günstige Kraftübertragung vom Polygonring auf die Kolbenfüße zu gewährleisten, ist an dem dem Polygonring zugewandten Ende des Kolbens eine Platte vorgesehen. Diese Platte stützt sich gegen die Abflachung des Polygonrings ab. Die Abflachung des Polygonrings und die Platte bilden ein Gleitlager, welches durch den im Innenraum des Pumpengehäuses befindlichen Kraftstoff geschmiert und gekühlt wird.
  • Aus der us 6,077,056 und der DE 198 14 506 A sind Kolbenpumpen bekannt, bei denen in den Kolbenfußplatten je eine Schmiertasche vorgesehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe mit weiter erhöhter Belastbarkeit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Kolbenpumpen mit den kennzeichneden Merkmalen den nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 gelöst.
  • Durch die Schmiertasche wird die Menge an Kraftstoff, welche zur Schmierung des Gleitlagers zwischen Platte und Polygonring zur Verfügung steht, erhöht, was sich positiv auf die Belastbarkeit dieses Gleitlagers auswirkt. Die Befüllung dieser Schmiertasche erfolgt während des Saughubs des Kolbens, da während des Saughubs keine oder nur eine sehr geringe Kraft zwischen der Platte und dem Polygonring wirkt. Infolgedessen ist der Schmierspalt zwischen Platte und Polygonring während des Saughubs relativ groß und das Einströmen von Kraftstoff, unterstützt durch die Kapillarwirkung des Schmierspalts, in die Schmiertasche wird gefördert- Während des Förderhubs wird eine große Kraft vom Polygonring auf die Platte übertragen. Dadurch verkleinert sich das mit Kraftstoff gefüllte Volumen zwischen Platte und Polygonring, welches sich aus dem Schmierspalt und dem Volumen der Schmiertasche zusammensetzt, so dass Kraftstoff aus dem Gleitlager herausgepresst wird und somit ein extrem belastbarer Schmierfilm ausgebildet wird. Dieser Effekt trägt wesentlich zur Steigerung der Belastbarkeit des Gleitlagers zwischen Platte und Polygonring bei.
  • Durch die erfindungsgemäßen Schmiernuten in den Abflachungen des Polygonrings wird die Förderung von Kraftstoff in die Schmiertaschen verbessert und die Tragfähigkeit des durch Polygonring und Kolbenfußplatte gebildeten Gleitlagers verbessert. Dabei ist darauf zu achten, dass die Schmiernut bei einer seitlichen Auslenkung des Polygonrings relativ zu den Platten eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpengehäuses und den Schmiertaschen herstellt. Seitlich ausgelenkt ist der Polygonring relativ zu den Platten, wenn sich der exzentrische Abschnitt der Antriebswelle zwischen oberem und unterem Totpunkt bewegt. Dabei ist darauf zu achten, dass die hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpengehäuses und den Schmiertaschen dann hergestellt wird, wenn sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt im Saughub bewegt.
  • Alternativ können die Abflachungen des Polygonrings auch so bemessen werden, dass bei einer seitlichen Auslenkung des Polygonrings relativ zu den Platten eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpengehäuses und den Schmiertaschen hergestellt wird.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schmiertasche mittig in der Platte angeordnet ist. In diesem Fall ist die Flächenpressung zwischen Platte und Polygonring sehr gleichmäßig, was sich ebenfalls positiv auf die Belastbarkeit des Gleitlagers auswirkt.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schmiertaschen eine Tiefe von 0,001 mm - 0,1 mm aufweisen und/oder der Durchmesser der Schmiertaschen etwa 1/3 bis 2/3 x Durchmesser der Platten beträgt.
  • Des Weiteren hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Schmiertasche konkav auszubilden. Dadurch wird das Befüllen der Schmiertasche während des Saughubs erleichtert.
  • Die Befüllung der Schmiertasche während des Saughubs und die Ausbildung eines stabilen Schmierfilms während des Förderhubs kann weiter unterstützt werden, wenn die Abmessungen der Platten, insbesondere deren Dicke, so gewählt sind, dass sich die Platten während des Förderhubs durchbiegen und das Volumen der Schmiertaschen weiter verringern. Die Durchbiegung der Platten kann dabei sehr klein sein und nur wenige µm betragen.
  • Während des Saughubs wird die Durchbiegung der Platte wieder rückgängig gemacht durch die Elastizität der Platte, so dass ein aktives Ansaugen von Kraftstoff aus dem Innenraum des Pumpengehäuses in die Schmiertasche erfolgt. Somit ist eine aktive Förderung von Kraftstoff in das Gleitlager zwischen Platte und Polygonring gewährleistet. Die Fördermenge nimmt mit steigender Belastung des Kolbens zu, so dass die Belastbarkeit des Gleitlagers zwischen Platte und Polygonring der Belastung der Radialkolbenpumpe angepasst ist.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Schmiertaschen im oberen Totpunkt des Kolbens keine hyraulische Verbindung zu dem Innenraum des Pumpengehäuses haben, da das Gleitlager zwischen Platte und Polygonring im oberen Totpunkt seiner maximalen Belastung ausgesetzt ist. Selbstverständlich soll die hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpengehäuses und den Schmiertaschen schon vor dem Erreichen des oberen Totpunkts unterbrochen werden, da erst dann die gewünschte Ausbildung eines Schmierkeils zwischen Platte und Polygonring durch Verdrängen von Kraftstoff aus den Schmiertaschen und dem Schmierspalt stattfindet.
  • Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die Platten im Pumpengehäuse geführt werden, da dann keine seitlichen Kräfte auf die Platten wirken und die Neigung zum Verkanten zwischen Platte und Polygonring reduziert wird. Solche Platten, die im Pumpengehäuse geführt werden, werden teilweise tassenförmig ausgebildet. weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
    • Zeichnung
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe im Querschnitt,
    Figuren 2 bis 4
    ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Platte und eines erfindungsgemäßen Polygonrings in verschiedenen Darstellungen und
    Figur 5
    ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Platte und eines erfindungsgemäßen Polygonrings.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe 1 zur Kraftstoffhochdruckerzeugung in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dargestellt. Bei dieser Radialkolbenpumpe 1 sind drei Pumpenelemente 3 in einem Winkel von jeweils 120 ° zueinander um eine Antriebswelle 5 angeordnet. In der Schnittebene von Fig. 1 ist ein exzentrischer Abschnitt der Antriebswelle 5 dargestellt. Oberhalb und unterhalb der Zeichnungsebene ist die Antriebswelle 5 drehbar in einem Gehäuse 7 der Radialkolbenpumpe 1 gelagert (nicht dargestellt).
  • Ein Pumpenelement 3 besteht aus einer Zylinderbohrung 9 und einem Kolben 11, der in der Zylinderbohrung 9 dichtend geführt ist. Der Kolben 11 wiederum besteht aus einem Kolbenschaft 13 und einem Kolbenfuß 15. Der Kolbenfuß 15 ist kraftschlüssig mit einer Platte 17 verbunden.
  • Zwischen dem in Fig. 1 dargestellten exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle 5 und den Platten 17 ist ein Polygonring 19 mit Abflachungen 21 angeordnet. Der Polygonring 19 dient dazu, die Drehbewegung des exzentrischen Abschnitts der Antriebswelle 5 in eine oszillierende Bewegung umzusetzen. Während einer Drehung des exzentrischen Abschnitts der Antriebswelle 5 oszilliert der polygonförmige Ring 19 einmal in Richtung der Längsachse der Kolben 11 und senkrecht zur Längsrichtung der Kolben 11. Der Polygonring 19 soll sich dabei nicht drehen, um ein Verkanten zwischen Abflachungen 21 und Platten 17 zu verhindern. Infolgedessen entsteht eine Gleitbewegung zwischen Platten 17 und der zugehörigen Abflachung 21. Die Richtung der Gleitbewegung zwischen Platte 17 und Abflachung 21 ist in Fig. 1 durch die Doppelpfeile VT angedeutet.
  • Der Kolben 13 des in Fig. 1 senkrecht nach oben ragenden Pumpenelements 3 befindet sich nahezu im oberen Totpunkt (OT). Infolgedessen liegt die Platte 17 etwa mittig auf der zugehörigen Abflachung 21 des Polygonrings 19 auf. Im OT liegt die Platte 17 genau mittig auf der Abflachung 21 auf. Die beiden anderen Pumpenelemente 3 befinden sich zwischen ihrem oberen Totpunkt und ihrem unteren Totpunkt. Infolgedessen liegt die Platte 17 nicht mittig auf der zugehörigen Abflachung 21 auf. Dieser Zustand wird im Zusammenhang mit der Erfindung als seitliche Auslenkung des Polygonrings 19 relativ zu den Platten 17 bezeichnet. Besonders deutlich wird die seitliche Auslenkung des Polygonrings an dem in Fig. 1 recht unten angeordneten Pumpenelement 3.
  • Wegen der großen Kräfte, welche vom Polygonring 19 auf die Platten 17 übertragen werden, wenn sich der Kolben 13 vom unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt bewegt, ist eine Schmierung zwischen Platte 17 und Abflachung 21 zwingend erforderlich. Die Schmierung erfolgt mit Kraftstoff (nicht dargestellt), welcher in einem Innenraum 25 des Gehäuses 7 vorhanden ist.
  • Wenn sich der Kolben 13 von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt, wird er über eine Druckfeder 27, welche sich einenends gegen das Gehäuse 7 und anderenends gegen die mit dem Kolbenfuß fest verbundene Platte 17 abstützt, in Anlage an der zugehörigen Abflachung 21 gehalten. Da die Anpresskraft der Druckfeder 27 sehr viel geringer ist als die während des Förderhubs vom Polygonring auf die Platte 17 übertragene Axialkraft, vergrößert sich der Schmierspalt zwischen Platte 17 und Polygonring 19 während des Saughubs. Während des Förderhubs wird wegen der großen zwischen Polygonring 19 und Platte 17 zu übertragenden Kräfte bei Radialkolbenpumpen nach dem Stand der Technik der Kraftstoff vollständig aus dem Schmierspalt zwischen Platte 17 und Polygonring 19 verdrängt, so dass es zu einem direkten Kontakt zwischen Platte 17 und Polygonring 19 kommen kann und infolgedessen eine unzulässig hohe Temperaturentwicklung und ein "Fressen" zwischen Polygonring 19 und Platte 17 stattfinden kann.
  • Um dies zu verhindern, sind in den Platten 17 Schmiertaschen 29 vorgesehen, deren Geometrie und Abmessungen anhand der nachfolgenden Fign. 2 und 5 näher erläutert werden.
  • In Fig. 2 sind ein Polygonring 19 sowie eine Platte 17 vergrößert dargestellt. Die Platte 17 ist im Schnitt dargestellt. Der Kolbenfuß 15 (siehe Fig. 1) ist in den Fign. 2 - 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • In Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Schmiertaschen 29 bei diesem Ausführungsbeispiel konkav ausgeführt sind und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tiefe der Schmiertaschen 29 etwa 0,001 mm - 0,1 mm beträgt und die Ausdehnung der Schmiertaschen 29 etwa ⅓ - 2/3 des Durchmessers der Platte 17 entspricht.
  • In der Abflachung 27 ist eine Schmiernut 31 angeordnet. Die Schmiernut 31 beginnt bei diesem Ausführungsbeispiel am Rand der Abflachung 21 und stellt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum 25 (siehe Fig. 1) und der Schmiertasche 29 her, wenn der Polygonring 19 relativ zur Platte 17 seitlich ausgelenkt ist. Dies ist in der in Fig. 2 dargestellten Position des Polygonrings 19 der Fall.
  • In Fig. 3 ist der Polygonring 19 nicht seitlich ausgelenkt relativ zur Platte 17, was daran erkennbar ist, dass die Platte 17 mittig auf der Abflachung 21 aufliegt. In dieser Position, welche dann erreicht wird, wenn der Kolben 11 seinen oberen Totpunkt erreicht hat (siehe Fig. 1), besteht keine hydraulische Verbindung zwischen Schmiertasche 29 und Innenraum über die Schmiernut 31. Dies bedeutet, dass der in der Schmiertasche 29 und dem nicht dargestellten Schmierspalt zwischen Platte 17 und Abflachung 21 vorhandene Kraftstoff, welcher durch die große vom Polygonring 19 auf die Platte 17 übertragene Axialkraft des Kolbens 11 verdrängt wird, nur durch das den Schmierspalt zwischen Platte 17 und Abflachung 21 der Schmiertasche 29 in den Innenraum gelangen kann. Dadurch wird ein Schmierkeil zwischen Platte 17 und Abflachung 21 zwangsweise ausgebildet, was die Tragfähigkeit des Gleitlagers zwischen Platte 17 und Abflachung 21 erhöht.
  • In Fig. 4 ist dieser Effekt weiter veranschaulicht worden. Um die herrschenden Kräfteverhältnisse etwas zu veranschaulichen, ist die Axialkraft F eingetragen, welche die zwischen Platte 17 und Abflachung 21 übertragenen Kräfte andeuten soll. Die Kraftverteilung innerhalb der Platte 17 ist durch Pfeile 33 angedeutet.
  • Aufgrund der elastischen Durchbiegung (nicht dargestellt), welche die Platte 17 infolge der Axialkraft F erfährt, verringert sich das Volumen der Schmiertasche 29 während des Förderhubs des nicht dargestellten Pumpenelements 3, so dass Kraftstoff zwangsweise aus der Schmiertasche durch den Schmierspalt zwischen Platte 17 und Abflachung 21 in den Innenraum des Gehäuses 7 eintritt. Dieser Effekt kann durch eine geeignete Dimensionierung der Platte 17 weiter unterstützt werden. Wenn nämlich die Platte "weich" ausgebildet wird, wirkt sie wie eine Feder, welche sich während des Saughubs entspannt und somit Kraftstoff in die Schmiertasche 29 ansaugt und durch die Axialkraft F während des Förderhubs sich so durchbiegt, dass die Schmiertasche 29 bzw. deren Volumen, verringert wird. Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, dass die Platte 17 nur elastisch verformt wird und nicht bricht.
  • Der zuvor beschriebene Pumpeffekt der Platte 17, welcher sich aus den wechselnden Belastungen der Platte 17 während des Saughubs und des Förderhubs einstellt, ist auch wirksam, wenn keine Schmiernut 31 vorgesehen ist. Allerdings wird dieser Pumpeffekt durch die Schmiernut 31 gefördert.
  • In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Platte 17 und eines erfindungsgemäßen Polygonrings 19 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist keine Schmiernut 31 in der Abflachung 21 des Polygonrings 19 vorgesehen. Stattdessen ist die Abflachung 21 so dimensioniert, dass bei maximaler seitlicher Auslenkung des Polygonrings 19 relativ zur Platte 17 die Schmiertasche 29 über die Abflachung 21 hinausragt. Dieser Zustand ist in Fig. 5 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Dadurch stellt sich zwangsläufig eine hydraulische Verbindung zwischen Innenraum 25 (siehe Fig. 1) und Schmiertasche 29 ein. Sobald der Polygonring 29 sich in Fig. 5 relativ zur Platte 17 nach rechts bewegt (dieser Zustand ist in Fig. 5 durch eine gestrichelte Darstellung des Kolbenschafts 13 und der Platte 17 angedeutet), wird die Verbindung zwischen Schmiertasche 29 und Innenraum 25 (siehe Fig. 1) unterbrochen und es kommt zu der erfindungsgemäßen zwangsweisen Ausbildung eines Schmierkeils zwischen Platte 17 und Abflachung 21.

Claims (9)

  1. Kolbenpumpe, insbesondere zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, besonders bevorzugt bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit vorzugsweise mehreren bezüglich einer in einem Gehäuse (7) gelagerten Antriebswelle (5) radial in einer Zylinderbohrung (9) angeordneten Kolben (11), wobei die Kolben (11) einen Kolbenfuß (15) aufweisen, mit einer an jedem Kolbenfuß (15) angebrachten Platte (17) zur Übertragung der Förderbewegung von einem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle (5) und einen mit diesem zusammenwirkenden Polygonring (19) auf den Kolben (11), wobei der Polygonring (19) Abflachungen (21) aufweist, auf denen die Platten (17) aufliegen, wobei in den Platten (17) mindestens je eine Schmiertasche (29) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abflachungen (21) des Polygonrings (19) mindestens eine Schmiernut (31) eingearbeitet ist, die bei einer seitlichen Auslenkung des Polygonrings (19) relativ zu den Platten (17) eine hydraulische Verbindung zwischen einem Innenraum (25) des Gehäuses (7) und den Schmiertaschen (29) herstellt.
  2. Kolbenpumpe, insbesondere zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, besonders bevorzugt bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit vorzugsweise mehreren bezüglich einer in einem Gehäuse (7) gelagerten Antriebswelle (5) radial in einer Zylinderbohrung (9) angeordneten Kolben (11), wobei die Kolben (11) einen Kolbenfuß (15) aufweisen, mit einer an jedem Kolbenfuß (15) angebrachten Platte (17) zur Übertragung der Förderbewegung von einem exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle (5) und einen mit diesem zusammenwirkenden Polygonring (19) auf den Kolben (11), wobei der Polygonring (19) Abflachungen (21) aufweist, auf denen die Platten (17) aufliegen, wobei in den Platten (17) mindestens je eine Schmiertasche (29) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachungen (21) des Polygonrings (19) so bemessen sind, dass bei einer seitlichen Auslenkung des Polygonrings (19) relativ zu den Platten (17) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Innenraum (25) des Gehäuses (7) und den Schmiertaschen (29) hergestellt wird.
  3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schmiertasche (29) mittig in der Platte (17) angeordnet ist.
  4. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertaschen (29) eine Tiefe von 0,001 mm bis 0,1 mm aufweisen.
  5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schmiertaschen (29) etwa 1/3 bis 2/3 x Durchmesser der Platten (17) beträgt.
  6. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertasche (29) konkav ausgebildet ist.
  7. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Platten (17), insbesondere deren Dicke, so gewählt sind, dass sich die Platten (17) während des Förderhubs durchbiegen und das Volumen der Schmiertaschen (29) verringern.
  8. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertaschen (29) im oberen Totpunkt der Kolbens (11) keine hydraulische Verbindung zu dem Innenraum (25) des Gehäuses (7) haben.
  9. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (17) im Gehäuse (7) geführt werden.
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