EP1664532A1 - Kolbenpumpe und verwendung einer kolbenpumpe - Google Patents

Kolbenpumpe und verwendung einer kolbenpumpe

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EP1664532A1
EP1664532A1 EP04766403A EP04766403A EP1664532A1 EP 1664532 A1 EP1664532 A1 EP 1664532A1 EP 04766403 A EP04766403 A EP 04766403A EP 04766403 A EP04766403 A EP 04766403A EP 1664532 A1 EP1664532 A1 EP 1664532A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pump according
piston pump
drive shaft
transmission element
Prior art date
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Application number
EP04766403A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1664532B1 (de
Inventor
Johannes Deichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1664532A1 publication Critical patent/EP1664532A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1664532B1 publication Critical patent/EP1664532B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/047—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being pin-and-slot mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a piston pump with at least one piston arranged axially displaceably in a housing, with a rotatably mounted drive shaft for driving the piston, with an inlet channel and with an outlet channel. Furthermore, the invention relates to an advantageous use of the piston pump.
  • Piston pumps known from practice usually have a crankshaft as a drive shaft connected to the piston via a connecting rod.
  • the inlet duct and the outlet duct each have valves.
  • the valves can be positively controlled via a camshaft or have a spring element and can be controlled via the pressure generated by the piston in the housing.
  • By means of an intended diameter and stroke distance of the piston and the speed of the drive shaft very high delivery volumes can be generated at a high delivery pressure.
  • a disadvantage of the known piston pump is that it requires a very large installation space and is very complex to construct.
  • a control control pressure piston performs a combined rotating and back and forth movement and has a control groove on its outer surface.
  • a disadvantage of this piston pump is that it is also very complex and is only suitable for small delivery rates.
  • the invention is based on the problem of designing a piston pump of the type mentioned at the outset in such a way that it is of particularly simple and compact construction and enables a high delivery rate at a high delivery pressure. Furthermore, an advantageous use of the piston pump is to be created.
  • the first-mentioned problem is solved according to the invention in that the drive shaft has a control curve with at least one upper reversal point and one lower reversal point, that the piston is guided in the control curve and that a transmission element extends from the piston through an elongated guide in the housing extends into the control curve.
  • the control curve is sinusoidal over the circumference of the shaft and has an upper and a lower reversal point.
  • the piston is moved in one direction and when rotated through the next 180 °, the piston is moved in the opposite direction.
  • This design of the control cam drives the piston as in the case of the piston connected to the crankshaft via the connecting rod.
  • the delivery pump according to the invention therefore has a high delivery volume at a high delivery pressure.
  • a connecting rod mounted on the piston and on the drive shaft is avoided thanks to the invention.
  • the piston pump according to the invention therefore requires a particularly small number of components to be assembled and is therefore of a very simple construction.
  • the direction of movement of the piston is preferably arranged parallel to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the piston of the piston pump according to the invention can be rings or sealed with a membrane against the housing.
  • twisting of the transmission element can be easily prevented if the transmission element is guided through an elongated guide in the housing.
  • the piston pump according to the invention requires only a single control curve for a plurality of pistons if a plurality of pistons are arranged concentrically with the drive shaft.
  • the inlet channel could, for example, be arranged in the housing and have a control valve or be controlled by the movement of the piston.
  • the piston pump according to the invention is particularly compact if the inlet channel penetrates the piston and has a check valve.
  • the outlet channel preferably has a check valve in the housing.
  • the piston pump according to the invention has a particularly low axial overall height if the check valve of the inlet channel and / or a check valve of the outlet channel are / is designed as a diaphragm valve.
  • the check valve of the inlet channel and / or the check valve of the outlet channel has / has a valve body which is guided in a longitudinally displaceable manner and opposite a valve seat.
  • the valve body can be biased against the valve seat by a spring element.
  • the valve bodies can also be controlled by the pressure in the housing without spring force.
  • the manufacture of the piston requires particularly little effort if a recess provided in the piston for receiving the transmission element has a circumferential groove.
  • the circumferential groove can, for example, be rectangular, trapezoidal or have a circular section.
  • the piston could, for example, be made in one piece with the transmission element.
  • the piston can be manufactured particularly easily without radially protruding components if the piston has a pocket corresponding to the transmission element for receiving a partial area of the transmission element.
  • the piston is secured against twisting and the connection between the transmission element and the piston can, for example, be mounted hydrostatically.
  • Another advantage of this design is that, in contrast to the recess being designed as a circumferential groove, the pocket can provide surface support for the transmission element.
  • the piston pump according to the invention is therefore particularly low in wear.
  • the pocket can, for example, be designed as a cylindrical bore or as a conical bore or have a spherical shape corresponding to the transmission element.
  • the transmission element can be pressed into the pocket and thus avoid a relative movement of the piston with respect to the transmission element. this leads to a further reduction in wear of the piston pump according to the invention.
  • the piston pump according to the invention can be composed of particularly inexpensive components if the transmission element is designed as a ball.
  • the control curve preferably has a cross section designed as a partial circle.
  • twisting of the transmission element can be reliably avoided if the transmission element is designed as a rotationally symmetrical sliding block.
  • the control curve preferably has a rectangular or trapezoidal cross section.
  • the piston pump according to the invention is structurally particularly simple if the guide in the housing is arranged on a straight line connecting the axes of symmetry of the piston and the drive shaft.
  • the transmission element can be provided with particularly large dimensions without contributing to increasing the radial dimensions of the piston pump according to the invention if the guide is arranged in the housing outside the straight line connecting the axes of symmetry of the piston and the drive shaft.
  • a play of the transmission element in the guide of the housing or in the control curve can be easily compensated if lateral contact surfaces of the guide of the transmission supply element in the housing and / or the control cam are biased against each other.
  • the transmission element is guided particularly precisely and wear is kept particularly low.
  • control curve can be made particularly long if the drive shaft in the region of the piston has an edge which at least partially surrounds the piston radially on the outside and the control curve is arranged radially on the inside on the edge.
  • the drive shaft thus encloses the piston.
  • the particularly long control cam is subject to particularly low wear.
  • the drive shaft can be designed with a particularly low level
  • control curve has at least one different curve function during an intake stroke than during an exhaust stroke. This helps to reduce vibrations of the piston pump according to the invention.
  • the control curve and thus the intended sequence of movements of the piston over the angle of rotation of the drive shaft is freely definable thanks to the invention. nable.
  • the control curve can also be composed of several curve functions.
  • x l
  • m 240 °
  • r 120 °
  • the piston is moved when the drive shaft rotates 240 ° upwards to the upper reversal point and the subsequent rotation of the drive shaft 120 ° downwards to the lower reversal point.
  • the second-mentioned problem namely the determination of an advantageous use of the piston pump, is solved according to the invention by use as a fuel pump in a structural unit with a motor for driving the drive shaft.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a piston pump according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through the piston pump of Figure 1 along the line II - II.
  • FIG. 3 shows a sectional view through a further embodiment of the piston pump according to the invention
  • FIG. 4 shows schematically a longitudinal section through a further embodiment of the piston pump according to the invention
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel pump with a drive shaft 2 mounted in a housing 1.
  • the housing 1 has a cylindrical bore 3 with a piston 4 which is axially movably guided therein.
  • the drive shaft 2 has a control cam 5 for receiving a partial area of a transmission element 6.
  • the transmission element 6 penetrates an elongated guide 7 in the housing 1 which is arranged parallel to the axis of rotation of the drive shaft 2 and projects into a recess 8 in the piston 4 which is designed as a circumferential groove.
  • An inlet channel 9 penetrates the piston 4.
  • An outlet channel 10 is arranged in the housing 1.
  • valves 11, 12, each designed as check valves are arranged with valve bodies 17, 18 preloaded by spring elements 13, 14 against valve seats 15, 16.
  • the control curve 5 has an upper turning point 19 and a lower turning point 20.
  • the piston 4 is shown in the drawing at the upper turning point 19.
  • the transmission element 6 slides in the control cam 5 and in the guide 7 of the housing 1 and thereby displaces the piston 4 away from the outlet channel 10.
  • the valve 12 closes in the outlet channel 10.
  • a vacuum is created in the space delimited by the piston 4 and the housing 1, as a result of which the valve 11 in the inlet channel 9 opens and a medium to be delivered is sucked in.
  • the valve 11 closes in the inlet channel 9. If the drive shaft 2 is rotated further via the lower reversal point 20, a pressure is created in the space delimited by the piston 4 and the housing 1, which pressure presses the valve body 18 of the valve 12 in Exhaust channel 10 pushes away from the valve seat 16. The medium to be pumped is thus expelled through the outlet channel 10.
  • FIG. 2 shows in a sectional view through the piston pump from FIG. 1 along the line II-II that a total of three pistons 4, 4 ′, 4 ′′ are arranged in the housing 1 concentrically around the drive shaft 2.
  • the housing 1 is thus designed as a cylinder bank and carries a plurality of pistons 4, 4 ', 4''.
  • more than three pistons 4, 4 ', 4' * can also be arranged in the housing 1.
  • Each of the pistons 4, 4 ', 4'' is connected to the single control cam 5 of the drive shaft 2 via a transmission element 6, 6', 6 ''.
  • the guides 7, 7 ', 7 "' for the transmission element 6, 6 ', 6 1 ' are designed as bores.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the piston pump in a sectional view, which differs from that from FIG. 2 primarily in that the axes of symmetry of the guides 7, 7 ', 7' 1 lie outside one of the axes of symmetry of the drive shaft 2 and the pistons 4, 4 ', 4''straight lines are arranged. Furthermore, contact surfaces 21 of the guides 7, 7 ', 7 "' which are in contact with the transmission elements 6, 6 ', 6' 1 are arranged on tensioning elements 23 which are prestressed by spring elements 22. The transmission elements 6, 6 ', 6"' are thus in the guides 1, 7 ', 7''biased.
  • FIG. 4 schematically shows a longitudinal section through a further embodiment of the piston pump, in which a drive shaft 24 has an edge 26 which surrounds a piston 25 radially on the outside.
  • a control cam 27 is arranged on the radially inner side.
  • a housing 28 arranged radially inside the edge 26 has a cylindrical bore 29 for guiding a piston 25.
  • a transmission element 30 is pressed into a recess 31 of the piston 25 designed as a pocket and penetrates the housing 28 in the area of a parallel to the axis of rotation of the drive shaft 24 Guide 32 and penetrates the cam 27.
  • the control curve 27 has a rectangular cross section.
  • a plurality of pistons 25 can also be arranged concentrically around the axis of rotation of the drive shaft 24.
  • An inlet channel 33 and an outlet channel 34 are each arranged in the housing 28 with valves 35, 36 designed as check valves.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the piston pump in which a drive shaft 37 has a stub shaft 38 with a first control curve 40 and an edge 39 concentrically surrounding the stub shaft 38 with a second control curve 41 has.
  • a piston 42 is axially displaceably guided in a bore 43 of a housing 44 between the shaft end 38 and the edge 39.
  • Transmission elements 45, 46 guided in the control curves 40, 41 penetrate elongated guides 47, 48 in the housing 44 and protrude into a recess 49, 50 of the piston 42 designed as a pocket.
  • An inlet duct 51 and an outlet duct 52 with valves 53, 54 designed as diaphragm valves are arranged in the housing 44.
  • the valves 53, 54 have a resilient membrane 57, 58 that is prestressed against valve seats 55, 56.
  • the control curves 40, 41 each have a trapezoidal cross section.
  • a contact surface of the radially outer control cam 41 is arranged on a clamping element 60.
  • the clamping element 60 is screwed to the housing 44 and biased against it by plate springs 61.
  • the control curve 40 of the stub shaft 38 can also be provided with a prestressed contact surface or the stub shaft 38 can be axially prestressed with respect to the radially outer control curve 41.

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Abstract

Eine Kolbenpumpe hat eine in einem Gehäuse (1) gelagerte Triebwelle (2) mit einer frei definierbaren und in Sonderfällen sinusförmigen Steuerkurve (5). In die Steuerkurve (5) dringt ein mit einem Kolben (4) verbundenes Übertragungselement (6) ein. Das Übertragungselement (6) ist in einer langgestreckten Führung (7) des Gehäuses (1) geführt. Die Bewegungsrichtungen des Kolbens (4) sind parallel zu der Drehachse der Triebwelle (2) angeordnet. Die Kolbenpumpe ist besonders kompakt aufgebaut und eignet sich insbesondere für den Einsatz als Kraftstoffpumpe in einem Kraftfahrzeug.

Description

Beschreibung
Kolbenpumpe und Verwendung einer Kolbenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit zumindest einem in einem Gehäuse axial verschieblich angeordneten Kolben, mit einer drehbar gelagerten Triebwelle zum Antrieb des Kolbens, mit einem Einlasskanal und mit einem Auslasskanal. Weiterhin betrifft die Erfindung eine vorteilhafte Verwendung der Kolbenpumpe.
Aus der Praxis bekannte Kolbenpumpen weisen meist eine über einen Pleuel mit dem Kolben verbundene Kur-belwelle als Triebwelle auf. Der Einlasskanal und der Auslasskanal weisen je- weils Ventile auf. Die Ventile können über eine Nockenwelle zwangsgesteuert sein oder ein Federelement aufweisen und über den vom Kolben in dem Gehäuse erzeugten Druck gesteuert werden. Durch einen vorgesehenen Durchmesser "und Hubweg des Kolbens und der Drehzahl der Triebwelle lassen sich sehr hohe Fördervolumen bei einem hohen Förderdruck erzeugen. Nachteilig bei der bekannten Kolbenpumpe ist, dass sie einen sehr großen Bauraum au eist und sehr aufwändig au ebaut is .
Zur Vereinf chung des Aufbaus der Kolbenpumpe ist beiSpiels- weise aus der DE 0 855 488 bekannt, den Kolben über einen
Tänzerantrieb anzutreiben. Die Druckfördering wird durch die axiale Bewegung des Kolbens erreicht. Ein Regelsteuerdruckkolben führt eine kombinierte drehende und hin und hergehende Bewegung aus und hat an seiner Mantelfläche eine Steuernut . Nachteilig bei dieser Kolbenpumpe ist, dass sie ebenfalls sehr aufwändig aufgebaut ist und nur für geringe Fördermengen geeignet ist. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie besonders einfach und kompakt aufgebaut ist und eine hohe Förderleistung bei einem hohen Förderdruck ermöglicht. Weiterhin soll eine vorteilhafte Verwendung der Kolbenpumpe geschaffen werde .
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Triebwelle eine Steuerkurve mit zumindest einem obe- ren Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt aufweist, dass der Kolben in der Steuerkurve geführt ist und dass sich ein Übertragungselement von dem Kolben durch eine langgestreckte Führung in dem Gehäuse bis in die Steuerkurve erstreckt .
Durch diese Gestaltung lässt sich die Bewegungsrichtung des
Kolbens parallel zu der Triebwelle anordnen, was einen besonders kompakten Aufbau der Kolbenpumpe ermöglicht. Im einfachsten Fall ist die Steuerkurve über den Umfang der Welle sinusförmig gestaltet und hat jeweils einen oberen und einen unteren Umkehrpunkt . Bei einer Drehung der Triebwelle über 180° wird damit der Kolben in eine Richtung und bei Drehung über die nächsten 180° der Kolben in die entgegengesetzte Richtung bewegt . Durch diese Gestaltung der Steuerkurve wird der Kolben wie bei der über den Pleuel mit der Kurbelwelle verbundene Kolben angetrieben. Daher weist die erfindungsgemäße Förderpumpe ein hohes Fördervolumen bei einem hohen Förderdruck auf. Ein an dem Kolben und an der Triebwelle gelagerter Pleuel wird dank der Erfindung vermieden. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe benötigt daher besonders wenige zu montierende Bauteile und ist somit sehr einfach aufgebaut. Vorzugsweise ist die Bewegungsrichtung des Kolbens parallel zur Drehachse der Triebwelle angeordnet. Der Kolben der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann beispielsweise über Dicht- ringe oder über eine Membran gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sein.
Ein Verdrehen des Übertragungselementes lässt sich gemäß ei- ner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach verhindern, wenn das Übertragungselement durch eine langgestreckte Führung in dem Gehäuse hindurch geführt ist.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe erfordert nur eine einzige Steuerkurve für mehrere Kolben, wenn mehrere Kolben konzentrisch zu der Triebwelle angeordnet sind.
Der Einlasskanal könnte beispielsweise in dem Gehäuse angeordnet sein und ein Steuerventil aufweisen oder von der Bewegung des Kolbens gesteuert sein. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe gestaltet sich jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn der Einlasskanal den Kolben durchdringt und ein Rückschlagventil aufweist. Der Auslasskanal weist vorzugsweise wie bekannte Kolbenpumpen ein Rückschlagventil in dem Gehäuse auf.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe weist eine besonders geringe axiale Bauhöhe auf, wenn das Rückschlagventil des Einlasskanals und/oder ein Rückschlagventil des Auslasskanals als Membranventil ausgebildet sind/ist.
Zur Verminderung der radialen Abmessungen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe trägt es bei, wenn das Rückschlagventil des Einlasskanals und/oder das Rückschlagventil des Auslasskanals einen längsverschieblich geführten und einem Ventilsitz gegenüberstehenden Ventilkörper aufweisen/aufweist. Zur Unterstützung der Bewegungen können die Ventilkörper von einem Federelement gegen den Ventilsitz vorgespannt sein. In einem konstruktiv besonders einfachen Fall lassen sich die Ventilkörper auch ohne Federkraft von dem Druck in dem Gehäuse steuern.
Die Fertigung des Kolbens erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen Aufwand, wenn eine zur Aufnahme des Übertragungselements vorgesehene Ausnehmung in dem Kolben eine umlaufende Nut aufweist. Die umlaufende Nut kann dabei beispielsweise recht- eckig oder trapezförmig ausgebildet sein oder einen Kreisabschnitt aufweisen.
Der Kolben könnte beispielsweise einstückig mit dem Übertragungselement gefertigt sein. Der Kolben lässt sich jedoch ge- maß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne radial hervorstehende Bauteile besonders einfach fertigen, wenn der Kolben eine dem Übertragungselement entsprechend geformte Tasche zur Aufnahme eines Teilbereichs des Übertragungselementes auf eist . Durch diese Gestaltung ist der Kolben gegen ein Verdrehen gesichert und die Verbindung zwischen Übertragungselement und Kolben kann beispielsweise hydrostatisch gelagert sein. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, dass sich durch die Tasche im Gegensatz zu einer Ausbildung der Ausnehmung als umlaufende Nut eine Flächenabstützung des Übertragungselementes erreichen lässt. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist damit besonders verschleißarm. Die Tasche kann beispielsweise als zylindrische Bohrung oder als konische Bohrung ausgebildet sein oder eine dem Übertragungselement entsprechende Kalottenform auf- weisen. Weiterhin lässt sich das Ubertragungselement in die Tasche einpressen und damit eine Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Übertragungselement vermeiden. Dies führt zu einer weiteren Verringerung des Verschleißes der erfindungs- gemäßen Kolbenpumpe .
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe lässt sich aus besonders kostengünstigen Bauteilen zusammensetzen, wenn das Übertragungselement als Kugel ausgebildet ist . Vorzugsweise hat hierbei die Steuerkurve einen als Teilkreis ausgebildeten Querschnit .
Ein Verdrehen des Übertragungselementes lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig vermeiden, wenn das Übertragungselement als rotationssymmetrischer Kulissenstein ausgebildet ist. Vorzugsweise hat die Steuerkurve hierbei einen rechteckigen oder trapezförmi- gen Querschnitt.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn die Führung in dem Gehäuse auf einer die Symmetrieachsen des Kolbens und der Triebwelle verbinden- den Geraden angeordnet ist .
Das Übertragungselement lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit besonders großen Abmessungen versehen, ohne zur Vergrößerung der radialen Ab- messungen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe beizutragen, wenn die Führung in dem Gehäuse außerhalb der die Symmetrieachsen des Kolbens und der Triebwelle verbindenden Geraden angeordnet ist .
Ein Spiel des Ubertragungselementes in der Führung des Gehäuses oder in der Steuerkurve lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach ausgleichen, wenn seitliche Anlageflächen der Führung des Übertra- gungselementes in dem Gehäuse und/oder der Steuerkurve gegeneinander vorgespannt sind. Hierdurch wird das Ubertragungs- element besonders exakt geführt und damit ein Verschleiß besonders gering gehalten.
Die Steuerkurve lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders lang gestalten, wenn die Triebwelle im Bereich des Kolbens einen den Kolben zumindest teilweise radial außen umgreifenden Rand aufweist und die Steuerkurve radial innen an dem Rand angeordnet ist. Damit umschließt die Triebwelle den Kolben. Die besonders lang gestaltete Steuerkurve unterliegt einem besonders geringen Verschleiß.
Zur weiteren Verringerung des Verschleißes der Steuerkurve trägt es bei, wenn der Kolben zwischen zwei radial einander konzentrisch umschließenden Steuerkurven angeordnet ist.
Die Triebwelle lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer besonders geringen
Drehzahl betreiben, wenn die Steuerkurve über den Umfang der Triebwelle mehrere obere und untere Umkehrpunkte aufweist.
Das Ansaugen und das Ausstoßen des zu fördernden Mediums er- fordert in der Regel einen unterschiedlich großen Energieaufwand. Unterschiedliche Drehmomente an der Triebwelle lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Steuerkurve bei einem Ansaughub zumindest eine andere Kurvenfunktion aufweist als bei einem Ausstoßhub. Dies trägt zur Verringerung von Vibrationen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe bei. Die Steuerkurve und damit die vorgesehene Bewegungsabfolge des Kolbens über den Drehwinkel der Triebwelle ist dank der Erfindung frei defi- nierbar. Die Steuerkurve kann sich auch aus mehreren Kurvenfunktionen zusammensetzen. Der Kolben lässt sich daher nach den Gleichungen x = (m + r) und m = 360°- r bewegen, wobei x eine Hubanzahl pro Triebwellenumdrehung, m der Winkelbereich der Triebwelle bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens und r der Winkelbereich der Triebwelle bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens ist. Mit x = l, m = 240° und r = 120° wird der Kolben bei einer Drehung der Triebwelle um 240° aufwärts zum oberen Umkehrpunkt bewegt und der anschließenden Drehung der Trieb- welle um 120° abwärts zum unteren Umkehrpunkt bewegt.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Ermittlung einer vorteilhaften Verwendung der Kolbenpumpe, wird erfindungsgemäß durch den Einsatz als Kra tstoffpumpe in einer baulichen Ein- heit mit einem Motor zum Antrieb der Triebwelle gelöst.
Bei Kraftstoffpumpen heutiger Kraf fahrzeuge besteht das Problem, auch bei heißem Kraftstoff einen hohen Förderdruck und ein hohes Fördervolumen zu erzeugen. Bei Kraftfahrzeugen mit besonders starken Brennkra tmaschinen werden daher häufig zwei Fördereinheiten mit beispielsweise als Seitenkanalpumpe oder als Gerotorpumpe ausgebildeten Kraftstoff umpen eingesetzt. Diese Fördereinheiten benötigen daher auch zwei Elektromotoren zum Antrieb der Kraf stoff umpen, Dank der Erfin- düng lassen sich über eine einzige Triebwelle mehrere Kolben gleichzeitig betreiben, was zu einem besonders einfachen Aufbau der Fördereinheit führt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wei- teren Verdeutlichung sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe ,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch die Kolbenpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II .
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Aus- führungsfor der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
Figur 4 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs orm der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
Figur 5 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe . Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kraftstoffpumpe mit einer in einem Gehäuse 1 gelagerten Triebwelle 2. Das Gehäuse 1 hat eine zylindrische Bohrung 3 mit einem darin axial beweglich geführten Kolben 4. Die Triebwelle 2 hat eine Steuerkurve 5 zur Aufnahme eines Teilbereichs eines Ubertragungs- elementes 6. Das Übertragungselement 6 durchdringt eine langgestreckte und parallel zur Drehachse der Triebwelle 2 angeordnete Führung 7 in dem Gehäuse 1 und ragt in eine als um- laufende Nut ausgebildete Ausnehmung 8 des Kolbens 4 hinein. Ein Einlasskanal 9 durchdringt den Kolben 4. Ein Auslasskanal 10 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. In dem Einlasskanal 9 und dem Auslasskanal 10 sind jeweils als Rückschlagventile ausgebildete Ventile 11, 12 mit von Federelementen 13, 14 gegen Ventilsitze 15, 16 vorgespannte Ventilkörper 17, 18 angeordnet . Die Steuerkurve 5 hat einen oberen Umkehrpunkt 19 und einen unteren Umkehrpunkt 20. Der Kolben 4 ist in der Zeichnung am oberen Umkehrpunkt 19 dargestellt . Bei einer Drehung der Triebwelle 2 gleitet das Übertragungselement 6 in der Steuer- kurve 5 und in der Führung 7 des Gehäuses 1 und verschiebt dabei den Kolben 4 von dem Auslasskanal 10 weg. Dabei schließt das Ventil 12 im Auslasskanal 10. In dem von dem Kolben 4 und dem Gehäuse 1 begrenzten Raum entsteht dabei ein Unterdruck, wodurch das Ventil 11 im Einlasskanal 9 öffnet und ein zu förderndes Medium angesaugt wird. Am unteren Umkehrpunkt 20 schließt das Ventil 11 im Einlasskanal 9. Wird die Triebwelle 2 über den unteren Umkehrpunkt 20 weiter verdreht, entsteht in dem von dem Kolben 4 und dem Gehäuse 1 begrenzten Raum ein Druck, welcher den Ventilkörper 18 des Ven- tils 12 im Auslasskanal 10 von dem Ventilsitz 16 wegdrückt. Damit wird das zu fördernde Medium durch den Auslasskanal 10 ausgestoßen.
Figur 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Kolben- pumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II, dass in dem Gehäuse 1 insgesamt drei Kolben 4, 4', 4' ' konzentrisch um die Triebwelle 2 angeordnet sind. Das Gehäuse 1 ist damit als Zylinderbank ausgebildet und führt mehrere Kolben 4, 4', 4''. Selbstverständlich können auch mehr als drei Kolben 4, 4', 4 ' * in dem Gehäuse 1 angeordnet sein. Jeder der Kolben 4, 4', 4' ' ist über ein Übertragungselement 6, 6 ' , 6' ' mit der einzigen Steuerkurve 5 der Triebwelle 2 verbunden. Die Führungen 7, 7', 7"' für das Übertragungselement 6, 6', 61' sind als Bohrungen ausgebildet . Symmetrieachsen der Triebwelle 2 der Kolben 4, 4', 4' ' und der Führungen 7, 7', 7' ' sind jeweils auf einer Geraden angeordne . Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kolbenpumpe in einer Schnittdarstellung, welche sich von der aus Figur 2 vor allem dadurch unterscheidet, dass die Symmetrieachsen der Führungen 7, 7', 7'1 außerhalb einer von den Symmetrieachsen der Triebwelle 2 und der Kolben 4, 4', 4 ' ' verlaufenden Geraden angeordnet sind. Weiterhin sind an den Übertragungselementen 6, 6', 6'1 anliegende Anlageflächen 21 der Führungen 7, 7', 7" ' auf von Federelementen 22 vorgespannten Spannelementen 23 angeordnet. Damit werden die Übertragungselemente 6, 6', 6 ' ' in den Führungen 1 , 7', 7' ' vorgespannt.
Figur 4 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Kolbenpumpe, bei der eine Triebwelle 24 einen einen Kolben 25 radial außen umgreifenden Rand 26 hat. An der radial inneren Seite ist eine Steuerkurve 27 angeordnet. Ein radial innerhalb des Randes 26 angeordnetes Gehäuse 28 hat eine zylindrische Bohrung 29 zur Führung eines Kolbens 25. Ein Übertragungselement 30 ist in einer als Tasche ausgebildeten Ausnehmung 31 des Kolbens 25 eingepresst und durchdringt das Gehäuse 28 im Bereich einer parallel zur Drehachse der Triebwelle 24 verlaufenden Führung 32 und dringt in die Steuerkurve 27 ein. Die Steuerkurve 27 hat einen rechteckigen Querschnitt. Wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 können auch hier mehrere Kolben 25 konzentrisch um die Drehachse der Triebwelle 24 angeordnet sein. Ein Einlasskanal 33 und ein Auslasskanal 34 sind jeweils mit als Rückschlagventile ausgebildeten Ventilen 35, 36 in dem Gehäuse 28 angeordnet.
Figur 5 zeigt eine weitere Aus ührungsform der Kolbenpumpe, bei der eine Triebwelle 37 einen Wellenstumpf 38 mit einer ersten Steuerkurve 40 und einen den Wellenstumpf 38 konzentrisch umschließenden Rand 39 mit einer zweiten Steuerkurve 41 aufweist. Zwischen dem Wellenstumpf 38 und dem Rand 39 ist ein Kolben 42 in einer Bohrung 43 eines Gehäuses 44 axial verschieblich geführt. In den Steuerkurven 40, 41 geführte Übertragungselemente 45, 46 durchdringen jeweils langge- streckte Führungen 47, 48 in dem Gehäuse 44 und ragen in eine als Tasche ausgebildete Ausnehmung 49, 50 des Kolbens 42 hinein. In dem Gehäuse 44 sind ein Einlasskanal 51 und ein Auslasskanal 52 mit als Membranventile ausgebildeten Ventilen 53, 54 angeordnet. Die Ventile 53, 54 weisen eine federelas- tische, gegen Ventilsitze 55, 56 vorgespannte Membrane 57, 58 auf. Die Steuerkurven 40, 41 haben jeweils einen trapezförmigen Querschnitt. Eine Anlagefläche der radial äußeren Steuerkurve 41 ist auf einem Spannelement 60 angeordnet. Das Spannelement 60 ist mit dem Gehäuse 44 verschraubt und von Teller- federn 61 gegen dieses vorgespannt. Analog kann selbstverständlich auch die Steuerkurve 40 des Wellenstumpfes 38 mit einer vorgespannten Anlagefläche versehen oder der Wellenstumpf 38 gegenüber der radial äußeren Steuerkurve 41 axial vorgespannt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Kolbenpumpe mit zumindest einem in einem Gehäuse axial verschieblich angeordneten Kolben, mit einer drehbar ge- lagerten Triebwelle zum Antrieb des Kolbens, mit einem Einlasskanal und mit einem Auslasskanal, da u r c ge kenn z e i chn e t , dass die Triebwelle (2, 24, 37) eine Steuerkurve (5, 27, 40, 41) mit zumindest einem oberen Umkehrpunkt (19) und einem unteren Umkehrpunkt (20) aufweist, dass der Kolben (4, 25, 42) in der Steuerkurve (5, 27, 40, 41) geführt ist und dass sich ein Übertragungselement (6, 30, 45, 46) von dem Kolben (4, 25, 42) bis in die Steuerkurve (5, 27, 40, 41) erstreckt .
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Übertragungselement (6, 30, 45, 46) durch eine langgestreckte Führung (7, 32, 47, 48) in dem Gehäuses (1, 28, 44) hindurch geführt ist.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadur c h ge kenn z e i ch n e t , dass mehrere Kolben (4,. 25, 42) konzentrisch zu- der Triebwelle (2, 24, 37) angeord- net sind.
4. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch g e k e n n z e i c ne t , dass der Einlasskanal (9, 33, 51) den Kolben (4, 25, 42) durchdringt und ein Rückschlagventil aufweist.
5. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da dur ch ge k e n n z e i c hn et , dass das Rückschlagventil des Einlasskanals (51) und/oder ein Rückschlagventil des Auslasskanals (52) als Membranventil ausgebildet sind/ist.
6. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i c hn et , dass das Rückschlagventil des Einlasskanals (9, 33) und/oder das Rückschlagventil des Auslasskanals (10, 34) einen längsverschieblich geführten und einem Ventilsitz (15, 16) gegenüberstehenden Ventilkörper (17, 18) aufweisen/aufweist .
7. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du rch gek e nn z e i chn e t , dass eine zur Aufnahme des Übertragungselements (6) vorgesehene Ausnehmung (8) in dem Kolben (4) eine umlaufende Nut aufweist .
8. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch g e k e nn z e i c h ne t , dass der Kolben (25, 42) eine dem Übertragungselement (30, 45, 46) entsprechend geformte Tasche zur Aufnahme eines Teilbereichs des Übertragungselementes (30, 45, 46) aufweist .
9. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i c hne t , dass das Übertragungselement (6) als Kugel ausgebildet ist.
10. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Übertragungselement (45, 46) als Kulissenstein ausgebildet ist .
11. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h ge k en n z e i c hne t , dass die Führung (7) in dem Gehäuse (1) auf einer die Symmetrieachsen des Kolbens (4) und der Triebwelle (2) verbindenden Geraden angeordnet ist.
12. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu r ch g e k enn z e i chnet , dass die Führung (7) in dem Gehäuse (1) außerhalb der die Symmetrieachsen des Kolbens (4) und der Triebwelle (2) verbindenden Geraden angeordnet ist.
13. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h ge k e n n z e i c hnet , dass seitliche Anlageflächen (21, 59) der Führung (7) des Übertragungselementes (6') in dem Gehäuse (1) und/oder der Steuerkurve (41) gegeneinander vorgespannt sind.
14. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch gek enn z e i chnet , dass die Triebwelle (24, 37) einen den Kolben (25, 42) zumindest teilweise radial außen umgreifenden Rand (26, 39) aufweist und die Steuerkurve (27, 41) radial innen an dem Rand (26, 39) angeordnet ist.
15. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i c hn e t , dass der Kolben (42) zwischen zwei radial einander konzentrisch umschließenden Steuerkurven (40, 41) angeord- net ist.
16. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da dur c h ge k e n n z e i c hne t , dass die Steuerkurve (5, 27, 40, 41) über den Umfang der Triebwelle (2, 24, 37) mehrere obere und untere Umkehrpunkte (19, 20) aufweist.
17. Kolbenpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i chne t , dass die Steuerkurve (5, 27, 40, 41) bei einem Ansaughub zumindest eine andere Kurvenfunktion aufweist als bei einem Ausstoßhub.
18. Verwendung einer Kolbenpumpe nach einem der vorhergehen- den Ansprüche als Kraftstoff umpe in einer baulichen Einheit mit einem Motor zum Antrieb der Triebwelle.
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