EP1798415B1 - High pressure pump - Google Patents

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EP1798415B1
EP1798415B1 EP20060123976 EP06123976A EP1798415B1 EP 1798415 B1 EP1798415 B1 EP 1798415B1 EP 20060123976 EP20060123976 EP 20060123976 EP 06123976 A EP06123976 A EP 06123976A EP 1798415 B1 EP1798415 B1 EP 1798415B1
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EP
European Patent Office
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piston
pressure
pump
high pressure
space
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EP20060123976
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German (de)
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EP1798415A1 (en
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Ngoc-Tam Vu
Thomas Grossner
Christoph Klesse
Matthias Knüppe
Thomas Riedel
Christian Taudt
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/0421Cylinders
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    • F04B1/0426Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
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    • F04B1/053Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
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    • F04B9/103Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber
    • F04B9/107Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber rectilinear movement of the pumping member in the working direction being obtained by a single-acting liquid motor, e.g. actuated in the other direction by gravity or a spring

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump.
  • High-pressure pumps are subject to heavy loads when exposed to pressures of, for example, 2000 bar. Such comparatively high pressures make both high demands on the material of the high-pressure pump and on their construction. At the same time large forces must be absorbed by such high-pressure pumps.
  • GB 301,821 discloses a high-pressure compressor having the structural features as defined in the preamble of claim 1, and in which power is transmitted from a drive unit to the compressor piston via a piston unit interposed therebetween.
  • the EP 0 400 693 A2 discloses a high-pressure pump in which the pressure generated by a drive device and at least one piston in a hydraulic fluid via transfer membranes on a pressurized fluid is transferable, each piston having two separation membranes are assigned.
  • the US Pat. No. 1,516,032 discloses a pump having a cylinder in which a piston is disposed at each end of the cylinder, and another piston is disposed between the two pistons, and at least two of the pistons are movable in the same direction.
  • the object of the invention is to provide a high-pressure pump, which is low even at high pump pressures Wear is subject to and allows reliable and accurate operation.
  • the invention is characterized by a high pressure pump with a pump housing and at least one pump unit with a cylinder chamber having a longitudinal axis in which a high-pressure piston is arranged axially movable.
  • the drive of the high-pressure pump via a drive shaft, the drive shaft is in operative connection with a first piston of the at least one pump unit and a pressure chamber of the at least one pump unit is acted upon by the first piston with a first pressure.
  • the pressure chamber is in operative connection with a second piston of the at least one pump unit, which in turn is in operative connection with the high-pressure piston stands.
  • the second piston has a surface facing the pressure chamber and delimiting the same
  • the high-pressure piston has a surface facing the cylinder chamber and delimiting it which is smaller than the surface facing the pressure chamber and the limiting surface
  • the first piston is relative to the second piston arranged so that the first piston and the second piston are movable in the same direction when used as intended.
  • the first piston is designed as a push cup.
  • the plunger cup has an annular end surface which forms a boundary surface of the pressure chamber.
  • the arrangement of the first piston relative to the second piston such that the first and the second piston when intended Insert are movable in the same direction is a simple and compact design of the high-pressure pump, in particular the at least one pump unit, possible.
  • the first piston is a push cup, a better guidance of the first piston in the pump housing can be achieved, in particular if parts of the push cup can be guided in the pump housing. Due to the design of the annular end face of the tappet cup as a boundary surface of the pressure chamber, a particularly space-saving arrangement of the tappet cup in the pump housing is possible, whereby in particular the overall length of the at least one pump unit can be reduced.
  • the first piston is arranged coaxially with the high-pressure piston. This can in particular represent a simplification of the production of the high pressure pump, since the holes for the cylinder chamber, the pressure chamber and other arranged in the pump housing chambers and chambers can be realized in one operation.
  • the pressure chamber is filled with a pressurized fluid, which can be zuchellbar via a pressure chamber inlet line, and the pressure chamber inlet line has a pressure chamber inlet valve.
  • the pressure chamber inlet valve is a volume flow control valve. This allows a particularly precise metering of pressurized fluid, which is necessary to compensate for a leakage of pressurized fluid. By a precise metering of pressurized fluid, a particularly uniform transfer behavior from the first piston to the second piston and the high-pressure piston can be achieved.
  • the pressure chamber inlet valve is a check valve.
  • This is a particularly simple and inexpensive type of valve, in which a reliable metering of pressure fluid for pressure fluid leakage compensation is possible and the backflow of pressurized fluid can be prevented in the pressure chamber inlet line.
  • the high-pressure pump is a radial piston pump with at least two pump units. With such a pump, particularly high injection pressures can be realized.
  • the high-pressure pump is a series piston pump with at least two pump units.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump 10 with a pump housing 12 and three pump units 13, 13a, 13b, which is arranged at an angle of 120 degrees to each other.
  • the high-pressure pump 10 has centrally a drive shaft 14, which is in operative connection with an eccentric ring 16 and is rotatably mounted in a rotational direction D in the pump housing 12 in the counterclockwise direction.
  • a camshaft can be used as the drive shaft 14.
  • the number of delivery and compression strokes on the number of cams can be specified.
  • the number of conveying or compression strokes corresponds to the number of cams.
  • the pump units 13, 13a, 13b are constructed identically. In the following, the pump unit 13 will also be described as representative of the other two pump units 13a, 13b.
  • the pump unit 13 consists essentially of a first piston 18, a second piston 24 and a high pressure piston 30, which are arranged coaxially with each other.
  • the second piston 24 and the high pressure piston 30 may be integrally formed as individual components or with each other.
  • a pressure chamber 22 is arranged, between the pump housing 12 and the second piston 24 on the side remote from the pressure chamber 22 side of the second piston 24, an intermediate chamber 26 is arranged, which is hydraulically coupled to the pressure chamber 22 , and on the
  • the cylinder chamber 32 has a preferably central longitudinal axis L, which forms the central longitudinal axis of the entire pump unit 13 in the embodiment shown here, the intermediate chamber 26 side facing away from the high-pressure piston 30.
  • the first piston 18 is mounted axially movable in a bore in the pump housing 12 and is in operative connection with the eccentric ring 16.
  • the first piston 18 is held by means of a first spring 20 in constant contact with the eccentric ring 16.
  • a second spring 28 is disposed in the intermediate chamber 26, which counteracts a compression stroke of the high-pressure piston 30.
  • the second spring 28 is preferably supported on the pump housing 12 and on the second piston 24.
  • the second spring 28 exerts a force on the second piston 24 and the high-pressure piston 30 connected to it, through which they can reach their starting position without the action of further forces.
  • cylinder chamber 32 In order to be able to fill the cylinder chamber 32 with fluid, it has a cylinder chamber inlet line 33, in which a cylinder chamber inlet valve 34 is preferably arranged.
  • the cylinder space inlet valve 34 facilitates the filling of the cylinder space 32 and prevents the backflow of the fluid from the cylinder space supply line 33 during filling.
  • the cylinder space 32 further has a cylinder space drain line 35 and a cylinder chamber arranged in this Cylinder space outlet 36 on. This fluid can be ejected from the cylinder chamber 32.
  • the first piston 18 is in operative connection with the pressure chamber 22.
  • the first piston 18 pressurizes the pressure chamber 22 with a first pressure P1.
  • the pressure chamber 22 is also in operative connection with the second piston 24.
  • the second piston 24 is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber 22 and impressed by the first piston 18 first pressure P1. Due to the pressurization, the second piston 24 is moved out of its rest position in the same direction as the first piston 18 and thereby performs a stroke. Since the second piston 24 is in operative connection with the high-pressure piston 30, the high-pressure piston 30 also carries a stroke in the same direction as the first piston 18 and the second piston 24 and acts on the cylinder chamber 32 with a second pressure P2.
  • the second piston 24 has a pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52.
  • the high-pressure piston 30 has a cylinder space 32 facing and this limiting surface 54. The latter is smaller than the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52 of the second piston 24th
  • the pressure chamber 22 is filled with a substantially incompressible pressure fluid.
  • a pressurized fluid is particularly suitable a lubricating oil.
  • a lubricating oil By using a lubricating oil, the moving parts of the high-pressure pump are simultaneously lubricated. An additional lubricant supply is thus not required, which simplifies the construction of the high-pressure pump. By lubricating the moving components, the friction is reduced, thereby significantly increasing the life of the high-pressure pump.
  • the pressure chamber 22 has a pressure chamber supply line 37.
  • a pressure chamber inlet valve 38 is arranged, which is preferably a check valve.
  • the designed as a check valve pressure chamber inlet valve 38 facilitates the filling of the pressure chamber 22 and prevents when filling the backflow of the pressurized fluid from the pressure chamber inlet line 37th
  • the intermediate chamber 26, which is hydraulically coupled to the pressure chamber 22, has a pressure chamber outlet line 39 and a pressure chamber outlet valve 40, which is preferably a check valve. This pressure fluid can be drained from the intermediate chamber 26 and the pressure chamber 22 hydraulically coupled with this if necessary.
  • the first piston 18, the second piston 24 and the high-pressure piston 30 should be in a position in the pump unit 13 in which they each have a minimum distance from the drive shaft 14.
  • the first piston 18 By a rotational movement of the drive shaft 14 in the direction of rotation D counterclockwise, the first piston 18 is axially moved away from the drive shaft 14 by the eccentric ring 16 and compressed in the pressure chamber 22 pressurized fluid to a first pressure P1.
  • the pressure P1 acts on the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52 of the second piston 24.
  • the second piston 24 is in operative connection with the intermediate chamber 26.
  • the cylinder chamber inlet valve 34 and the cylinder chamber outlet valve 36 are closed. By the movement of the high-pressure piston 30, a compression of the fluid located in the cylinder chamber 32 can take place.
  • the compressed fluid may be expelled after the compression stroke via the now open cylinder chamber outlet valve 36 and the cylinder chamber drain line 35.
  • the high-pressure pump is, for example, a high-pressure fuel pump of an injection system of an internal combustion engine, the fluid subjected to high pressure can reach a high-pressure fuel reservoir, the so-called common rail.
  • the pressure chamber outlet valve 40 is opened during the compression stroke and the pressure fluid located in the intermediate chamber 26 is pushed out via the pressure chamber drain line 39.
  • the first piston 18 is moved by the counterclockwise movement D of the drive shaft 14 by means of the eccentric ring 16 radially to the drive shaft 14 back.
  • the pressure chamber 22 is filled via the formed as a check valve pressure chamber inlet valve 38 and the pressure chamber inlet line 37 with pressurized fluid.
  • the high pressure piston 30 is moved together with the second piston 24 by the spring force of the second spring 28 in the same direction with the first piston 18 to the drive shaft 14 back.
  • the pistons 18, 24, 30 have now reached their initial state with a minimum distance to the drive shaft 14. Subsequently, a new stroke for compression of the media can take place again.
  • FIG. 2 a pump unit 13 of a second embodiment of the high-pressure pump is shown.
  • the first piston 18 is mounted axially movable, wherein the first piston 18 is formed as a push cup.
  • the first piston 18 designed as a push cup has a bottom portion 42 and an adjoining annular side wall portion 44.
  • the side wall portion 44 has in its upper region an annular end face 46 and the bottom portion 42 in its lower region an end face 50.
  • About the end face 50 of the bottom portion 42 of the first piston 18 of the first piston 18 is connected to a camshaft, not shown, or an eccentric ring, not shown in operative connection.
  • the first piston 18 by means of the first spring 20, which is arranged in the pressure chamber 22, held in constant contact with the camshaft or the eccentric ring.
  • the side wall portion 44 is guided in an annular gap 56 of the pump housing 12. In the side wall portion 44 of the first piston 18 seals 48 are introduced.
  • the designed as a push cup first piston 18 is connected via the annular end face 46, which forms a boundary surface of the pressure chamber 22, with the pressure chamber 22 in operative connection.
  • the pressure chamber 22 With the first pressure P1.
  • the pressure chamber 22 is in operative connection with the second piston 24, whereby it is acted upon by the pressure prevailing in the first pressure chamber 22 first pressure P1.
  • the second piston 24 can be moved out of its rest position in the same direction with the first piston 18 and execute a stroke.
  • the second piston 24 in turn is in operative connection with the high-pressure piston 30, so that the high-pressure piston 30 in the same direction with the first piston 18 and the second piston 24 perform a compression stroke and thus the cylinder chamber 32 can act on the second pressure P2.
  • the ratio of second pressure P2 to first pressure P1 again arises, as shown in detail for the first embodiment, from the ratio of the surface dimensions A1 and A2.
  • first piston 18 As a push cup with a boundary surface of the pressure chamber 22 forming annular end surface 46 and the space in the pump housing 12 space-saving pressure chamber 22 is a particularly space-saving design of the pump unit 13 and thus the entire high-pressure pump 10 is possible.
  • the second spring 28 is arranged, which counteracts the compression stroke of the high-pressure piston 30.
  • the second spring 28 ensures that the second piston 24 and the high-pressure piston 30 coupled to it return to its initial position following the compression stroke, which is characterized by the minimum distance of the pistons 24, 30 from the drive shaft 14.
  • the second spring 28 is supported advantageously on the housing 12 and the second piston 24 from.
  • the pressure chamber inlet valve 38 is arranged, which is preferably designed as a flow control valve to allow a particularly precise metering of pressurized fluid.
  • the other structure of the pump unit 13 of the second embodiment of the high-pressure pump is identical to the first embodiment.
  • the pump unit 13 can be used both in a radial piston pump and in a high-pressure pump designed as a linear piston pump.
  • the pressure fluid in the pressure chamber 22 is compressed and subjected to the first pressure P1.
  • This first pressure P1 acts on the pressure chamber 22 to the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52.
  • the pressure on the space 22 facing and this limiting surface 52 applied pressure P1 causes the second piston 24 and the high-pressure piston 30 in the same direction with the first piston 18 are moved upward and perform a compression stroke. This is done, as already detailed in the first embodiment described, a compression of the fluid located in the cylinder chamber 32.
  • the compressed fluid may be expelled via the cylinder space drain line 35 subsequent to the compression stroke. If the high-pressure pump 10 is a high-pressure fuel pump, the cylinder space drain line 35 can be connected to the common rail.
  • the second spring 28 moves the second piston 24 and the high pressure piston 30 back to their original positions.
  • fluid is sucked into the cylinder space 32 via the cylinder space supply line 33.
  • the first piston 18 is moved back in the same direction as the second piston 24 and the high-pressure piston 30 and in the pressure chamber 22, the leakage can be compensated via the pressure chamber inlet valve 38.
  • pressure fluid 22 can be metered particularly precisely to the pressure chamber 22. This may be particularly important in the partial load range of the high-pressure pump, since in this case a reduction in the amount of pressurized fluid is possible.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe.The invention relates to a high-pressure pump.

Hochdruckpumpen unterliegen starken Beanspruchungen, wenn sie Drücken von beispielsweise 2000 bar ausgesetzt sind. Derartige vergleichsweise hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Hochdruckpumpe als auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen von derartigen Hochdruckpumpen große Kräfte aufgenommen werden.High-pressure pumps are subject to heavy loads when exposed to pressures of, for example, 2000 bar. Such comparatively high pressures make both high demands on the material of the high-pressure pump and on their construction. At the same time large forces must be absorbed by such high-pressure pumps.

In der GB 301,821 ist ein Hochdruckkompressor offenbart, welcher die strukturellen Merkmale aufweist, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert sind, und bei dem Kraft von einer Antriebseinheit über eine dazwischen geschaltete Kolbeneinheit auf den Kompressorkolben übertragen wird.In the GB 301,821 discloses a high-pressure compressor having the structural features as defined in the preamble of claim 1, and in which power is transmitted from a drive unit to the compressor piston via a piston unit interposed therebetween.

Die EP 0 400 693 A2 offenbart eine Hochdruckpumpe, bei der der von einer Antriebseinrichtung und zumindest einem Kolben in einem Hydraulikfluid erzeugte Druck über Trennmembranen auf ein Druckfluid übertragbar ist, wobei jedem Kolben zwei Trennmembranen zugeordnet sind.The EP 0 400 693 A2 discloses a high-pressure pump in which the pressure generated by a drive device and at least one piston in a hydraulic fluid via transfer membranes on a pressurized fluid is transferable, each piston having two separation membranes are assigned.

Die US 1, 516, 032 offenbart eine Pumpe mit einem Zylinder, in dem an jedem Ende des Zylinders ein Kolben angeordnet ist, und ein weiterer Kolben zwischen den beiden Kolben angeordnet ist, und mindestens zwei der Kolben in die gleiche Richtung bewegbar sind.The US Pat. No. 1,516,032 discloses a pump having a cylinder in which a piston is disposed at each end of the cylinder, and another piston is disposed between the two pistons, and at least two of the pistons are movable in the same direction.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die auch bei hohen Pumpendrücken einem geringen Verschleiß unterliegt und einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglicht.The object of the invention is to provide a high-pressure pump, which is low even at high pump pressures Wear is subject to and allows reliable and accurate operation.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und wenigstens einer Pumpeneinheit mit einem Zylinderraum mit einer Längsachse, in dem ein Hochdruckkolben axial bewegbar angeordnet ist. Der Antrieb der Hochdruckpumpe erfolgt über eine Antriebswelle, die Antriebswelle steht mit einem ersten Kolben der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung und ein Druckraum der wenigstens einen Pumpeneinheit ist durch den ersten Kolben mit einem ersten Druck beaufschlagbar. Der Druckraum steht mit einem zweiten Kolben der wenigstens einen Pumpeneinheit in Wirkverbindung, welcher seinerseits mit dem Hochdruckkolben in Wirkverbindung steht. Der zweite Kolben weist eine dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche auf und der Hochdruckkolben weist eine dem Zylinderraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche auf, die kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche, und der erste Kolben ist relativ zu dem zweiten Kolben so angeordnet, dass der erste Kolben und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßem Einsatz richtungsgleich bewegbar sind. Der erste Kolben ist als Stößelbecher ausgebildet. Der Stößelbecher weist eine ringförmige Stirnfläche auf, die eine Begrenzungsfläche des Druckraums ausbildet.The invention is characterized by a high pressure pump with a pump housing and at least one pump unit with a cylinder chamber having a longitudinal axis in which a high-pressure piston is arranged axially movable. The drive of the high-pressure pump via a drive shaft, the drive shaft is in operative connection with a first piston of the at least one pump unit and a pressure chamber of the at least one pump unit is acted upon by the first piston with a first pressure. The pressure chamber is in operative connection with a second piston of the at least one pump unit, which in turn is in operative connection with the high-pressure piston stands. The second piston has a surface facing the pressure chamber and delimiting the same, and the high-pressure piston has a surface facing the cylinder chamber and delimiting it which is smaller than the surface facing the pressure chamber and the limiting surface, and the first piston is relative to the second piston arranged so that the first piston and the second piston are movable in the same direction when used as intended. The first piston is designed as a push cup. The plunger cup has an annular end surface which forms a boundary surface of the pressure chamber.

Da die dem Zylinderraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche des Hochdruckkolbens kleiner ist als die dem Druckraum zugewandte und diesen begrenzende Fläche des zweiten Kolbens, wird eine Druckübersetzung im Sinne einer Druckerhöhung vom Druckraum zum Zylinderraum ermöglicht. Die Druckübersetzung ergibt sich aus dem Verhältnis der dem Druckraum zugewandten und diesen begrenzende Fläche des zweiten Kolbens und der dem Zylinderraum zugewandten und diesen begrenzende Fläche des Hochdruckkolbens. Aufgrund der Druckübersetzung reicht bereits ein geringer Druck im Druckraum aus, um einen hohen Druck im Zylinderraum zu erzeugen. Somit muss in dem Druckraum lediglich ein geringer Druck, der kleiner als der Druck im Zylinderraum ist, erzeugt werden, was bei geeigneter Wahl der Druckübersetzung auf einfache Weise über die Antriebswelle und den mit ihr in Wirkverbindung stehenden ersten Kolben erreicht werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in dem Druckraum nur relativ geringe Beanspruchungen an der Antriebswelle sowie am ersten Kolben auftreten.Since the cylinder chamber facing and this limiting surface of the high-pressure piston is smaller than the pressure chamber facing and this limiting surface of the second piston, a pressure boost in terms of pressure increase from the pressure chamber to the cylinder chamber allows. The pressure ratio results from the ratio of the pressure chamber facing and this limiting surface of the second piston and the cylinder chamber facing and this limiting surface of the high-pressure piston. Due to the pressure ratio even a low pressure in the pressure chamber is sufficient to produce a high pressure in the cylinder chamber. Thus, only a small pressure, which is smaller than the pressure in the cylinder chamber, to be generated in the pressure chamber, which can be achieved with a suitable choice of pressure ratio in a simple manner via the drive shaft and the first piston in operative connection with it. This has the advantage that occur in the pressure chamber only relatively low stresses on the drive shaft and the first piston.

Durch die Anordnung des ersten Kolbens relativ zu dem zweiten Kolben derart, dass der erste und der zweite Kolben bei bestimmungsgemäßen Einsatz richtungsgleich bewegbar sind, ist ein einfacher und kompakter Aufbau der Hochdruckpumpe, insbesondere der wenigstens einen Pumpeneinheit, möglich. Durch die Ausbildung des ersten Kolbens als Stößelbecher kann eine bessere Führung des ersten Kolbens in dem Pumpengehäuse erzielt werden, insbesondere wenn Teile des Stößelbechers in dem Pumpengehäuse geführt werden können. Durch die Ausbildung der ringförmigen Stirnfläche des Stößelbechers als Begrenzungsfläche des Druckraums ist eine besonders Raum sparende Anordnung des Stößelbechers im Pumpengehäuse möglich, wodurch insbesondere die Baulänge der wenigstens einen Pumpeneinheit reduziert werden kann.By the arrangement of the first piston relative to the second piston such that the first and the second piston when intended Insert are movable in the same direction, is a simple and compact design of the high-pressure pump, in particular the at least one pump unit, possible. By forming the first piston as a push cup, a better guidance of the first piston in the pump housing can be achieved, in particular if parts of the push cup can be guided in the pump housing. Due to the design of the annular end face of the tappet cup as a boundary surface of the pressure chamber, a particularly space-saving arrangement of the tappet cup in the pump housing is possible, whereby in particular the overall length of the at least one pump unit can be reduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Kolben koaxial zu dem Hochdruckkolben angeordnet. Dies kann insbesondere eine Vereinfachung der Fertigung der Hochdruckpumpe darstellen, da die Bohrungen für den Zylinderraum, den Druckraum und andere in dem Pumpengehäuse angeordnete Räume und Kammern in einem Arbeitsgang realisiert werden können.In an advantageous embodiment of the invention, the first piston is arranged coaxially with the high-pressure piston. This can in particular represent a simplification of the production of the high pressure pump, since the holes for the cylinder chamber, the pressure chamber and other arranged in the pump housing chambers and chambers can be realized in one operation.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckraum mit einem Druckfluid gefüllt, das über eine Druckraumzulaufleitung zufüllbar ist, und die Druckraumzulaufleitung weist ein Druckraumeinlassventil auf. Dies ermöglicht eine besonders einfache Art der Zuführung von Druckfluid, insbesondere im Falle einer Leckage.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the pressure chamber is filled with a pressurized fluid, which can be zufüllbar via a pressure chamber inlet line, and the pressure chamber inlet line has a pressure chamber inlet valve. This allows a particularly simple way of supplying pressurized fluid, in particular in the event of leakage.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Druckraumeinlassventil ein Volumenstromregelventil. Damit ist eine besonders präzise Zumessung von Druckfluid möglich, die zum Ausgleich einer Leckage von Druckfluid notwendig ist. Durch eine präzise Zumessung von Druckfluid kann ein besonders gleichmäßiges Übertragungsverhalten vom ersten Kolben auf den zweiten Kolben und den Hochdruckkolben erreicht werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the pressure chamber inlet valve is a volume flow control valve. This allows a particularly precise metering of pressurized fluid, which is necessary to compensate for a leakage of pressurized fluid. By a precise metering of pressurized fluid, a particularly uniform transfer behavior from the first piston to the second piston and the high-pressure piston can be achieved.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Druckraumeinlassventil ein Rückschlagventil. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Ventilart, bei der eine zuverlässige Zumessung von Druckfluid zum Druckfluidleckageausgleich möglich ist und das Zurückströmen von Druckfluid in die Druckraumzulaufleitung verhindert werden kann.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the pressure chamber inlet valve is a check valve. This is a particularly simple and inexpensive type of valve, in which a reliable metering of pressure fluid for pressure fluid leakage compensation is possible and the backflow of pressurized fluid can be prevented in the pressure chamber inlet line.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten. Mit einer derartigen Pumpe können besonders hohe Einspritzdrücke realisiert werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the high-pressure pump is a radial piston pump with at least two pump units. With such a pump, particularly high injection pressures can be realized.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Reihenkolbenpumpe mit mindestens zwei Pumpeneinheiten.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the high-pressure pump is a series piston pump with at least two pump units.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Ansicht einer Hochdruckpumpe in einer ersten Ausführungsform in einem Längsschnitt, und
  • Figur 2 eine Pumpeneinheit einer weiteren Ausführungsform der Hochdruckpumpe in einem Längsschnitt.
Show it:
  • FIG. 1 a schematic view of a high-pressure pump in a first embodiment in a longitudinal section, and
  • FIG. 2 a pump unit of another embodiment of the high-pressure pump in a longitudinal section.

Figur 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 10 mit einem Pumpengehäuse 12 und drei Pumpeneinheiten 13, 13a, 13b, die zueinander in einem Winkel von jeweils 120 Grad angeordnet ist. FIG. 1 shows a high-pressure pump 10 with a pump housing 12 and three pump units 13, 13a, 13b, which is arranged at an angle of 120 degrees to each other.

Die Hochdruckpumpe 10 weist zentral eine Antriebswelle 14 auf, die mit einem Exzenterring 16 in Wirkverbindung steht und in einer Drehrichtung D entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar im Pumpengehäuse 12 gelagert ist. Anstelle des Exzenterrings kann eine Nockenwelle als Antriebswelle 14 verwendet werden. In diesem Fall kann die Anzahl der Förder- und Kompressionshübe über die Anzahl der Nocken vorgegeben werden. Die Anzahl der Förder- beziehungsweise Kompressionshübe entspricht dabei der Anzahl der Nocken.The high-pressure pump 10 has centrally a drive shaft 14, which is in operative connection with an eccentric ring 16 and is rotatably mounted in a rotational direction D in the pump housing 12 in the counterclockwise direction. Instead of the eccentric ring, a camshaft can be used as the drive shaft 14. In this case, the number of delivery and compression strokes on the number of cams can be specified. The number of conveying or compression strokes corresponds to the number of cams.

Die Pumpeneinheiten 13, 13a, 13b sind identisch aufgebaut. Im Folgenden soll die Pumpeneinheit 13 stellvertretend auch für die anderen beiden Pumpeneinheiten 13a, 13b beschrieben werden.The pump units 13, 13a, 13b are constructed identically. In the following, the pump unit 13 will also be described as representative of the other two pump units 13a, 13b.

Die Pumpeneinheit 13 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Kolben 18, einem zweiten Kolben 24 und einem Hochdruckkolben 30, die zueinander koaxial angeordnet sind. Der zweite Kolben 24 und der Hochdruckkolben 30 können als einzelne Bauteile oder miteinander einstückig ausgebildet sein. Zwischen dem ersten Kolben 18 und dem zweiten Kolben 24 ist ein Druckraum 22 angeordnet, zwischen dem Pumpengehäuse 12 und dem zweiten Kolben 24 auf der dem Druckraum 22 abgewandten Seite des zweiten Kolbens 24 ist eine Zwischenkammer 26 angeordnet, die mit dem Druckraum 22 hydraulisch gekoppelt ist, und auf der der Zwischenkammer 26 abgewandten Seite des Hochdruckkolbens 30 befindet sich ein Zylinderraum 32. Der Zylinderraum 32 weist eine vorzugsweise zentrale Längsachse L auf, die in der hier dargestellten Ausführungsform die zentrale Längsachse der gesamten Pumpeneinheit 13 bildet.The pump unit 13 consists essentially of a first piston 18, a second piston 24 and a high pressure piston 30, which are arranged coaxially with each other. The second piston 24 and the high pressure piston 30 may be integrally formed as individual components or with each other. Between the first piston 18 and the second piston 24, a pressure chamber 22 is arranged, between the pump housing 12 and the second piston 24 on the side remote from the pressure chamber 22 side of the second piston 24, an intermediate chamber 26 is arranged, which is hydraulically coupled to the pressure chamber 22 , and on the The cylinder chamber 32 has a preferably central longitudinal axis L, which forms the central longitudinal axis of the entire pump unit 13 in the embodiment shown here, the intermediate chamber 26 side facing away from the high-pressure piston 30.

Der erste Kolben 18 ist axial bewegbar in einer Bohrung in dem Pumpengehäuse 12 gelagert und steht mit dem Exzenterring 16 in Wirkverbindung. Der erste Kolben 18 wird mittels einer ersten Feder 20 in ständiger Anlage an den Exzenterring 16 gehalten. Damit kann ein Abheben und Wiederauftreffen des ersten Kolbens 18 auf den Exzenterring 16 vermieden werden, was zu Beschädigungen sowohl des Exzenterrings 16 als auch des ersten Kolbens 18 führen könnte.The first piston 18 is mounted axially movable in a bore in the pump housing 12 and is in operative connection with the eccentric ring 16. The first piston 18 is held by means of a first spring 20 in constant contact with the eccentric ring 16. Thus, a lifting and re-impact of the first piston 18 can be avoided on the eccentric ring 16, which could lead to damage to both the eccentric ring 16 and the first piston 18.

Zwischen dem Pumpengehäuse 12 und dem zweiten Kolben 24 ist in der Zwischenkammer 26 eine zweite Feder 28 angeordnet, welche einem Kompressionshub des Hochdruckkolbens 30 entgegenwirkt. Die zweite Feder 28 stützt sich dazu vorzugsweise am Pumpengehäuse 12 und am zweiten Kolben 24 ab. Die zweite Feder 28 übt eine Kraft auf den zweiten Kolben 24 sowie den mit ihm verbundenen Hochdruckkolben 30 auf, durch die sie ohne das Einwirken weiterer Kräfte in ihre Ausgangsposition gelangen können.Between the pump housing 12 and the second piston 24, a second spring 28 is disposed in the intermediate chamber 26, which counteracts a compression stroke of the high-pressure piston 30. The second spring 28 is preferably supported on the pump housing 12 and on the second piston 24. The second spring 28 exerts a force on the second piston 24 and the high-pressure piston 30 connected to it, through which they can reach their starting position without the action of further forces.

Um den Zylinderraum 32 mit Fluid befüllen zu können, weist dieser eine Zylinderraumzulaufleitung 33 auf, in der vorzugsweise ein Zylinderraumeinlassventil 34 angeordnet ist. Das Zylinderraumeinlassventil 34 erleichtert die Befüllung des Zylinderraums 32 und verhindert beim Befüllen das Zurückströmen des Fluids aus der Zylinderraumzulaufleitung 33. Der Zylinderraum 32 weist weiter eine Zylinderraumablaufleitung 35 und ein in dieser angeordnetes Zylinderraumauslassventil 36 auf. Damit kann Fluid aus dem Zylinderraum 32 ausgestoßen werden.In order to be able to fill the cylinder chamber 32 with fluid, it has a cylinder chamber inlet line 33, in which a cylinder chamber inlet valve 34 is preferably arranged. The cylinder space inlet valve 34 facilitates the filling of the cylinder space 32 and prevents the backflow of the fluid from the cylinder space supply line 33 during filling. The cylinder space 32 further has a cylinder space drain line 35 and a cylinder chamber arranged in this Cylinder space outlet 36 on. This fluid can be ejected from the cylinder chamber 32.

Der erste Kolben 18 steht in Wirkverbindung mit dem Druckraum 22. Während des Kompressionshubs des ersten Kolbens 18 beaufschlagt der erste Kolben 18 den Druckraum 22 mit einem ersten Druck P1. Der Druckraum 22 steht ebenfalls in Wirkverbindung mit dem zweiten Kolben 24. Damit wird der zweite Kolben 24 mit dem im Druckraum 22 herrschenden und vom ersten Kolben 18 aufgeprägten ersten Druck P1 beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung wird der zweite Kolben 24 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 aus seiner Ruhelage herausbewegt und führt dadurch einen Hub aus. Da der zweite Kolben 24 in Wirkverbindung mit dem Hochdruckkolben 30 steht, führt auch der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 und dem zweiten Kolben 24 einen Hub durch und beaufschlagt dabei den Zylinderraum 32 mit einem zweiten Druck P2.The first piston 18 is in operative connection with the pressure chamber 22. During the compression stroke of the first piston 18, the first piston 18 pressurizes the pressure chamber 22 with a first pressure P1. The pressure chamber 22 is also in operative connection with the second piston 24. Thus, the second piston 24 is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber 22 and impressed by the first piston 18 first pressure P1. Due to the pressurization, the second piston 24 is moved out of its rest position in the same direction as the first piston 18 and thereby performs a stroke. Since the second piston 24 is in operative connection with the high-pressure piston 30, the high-pressure piston 30 also carries a stroke in the same direction as the first piston 18 and the second piston 24 and acts on the cylinder chamber 32 with a second pressure P2.

Der zweite Kolben 24 weist eine dem Druckraum 22 zugewandte und diesen begrenzende Fläche 52 auf. Der Hochdruckkolben 30 weist eine dem Zylinderraum 32 zugewandte und diesen begrenzende Fläche 54 auf. Letztere ist kleiner als die dem Druckraum 22 zugewandte und diesen begrenzende Fläche 52 des zweiten Kolbens 24.The second piston 24 has a pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52. The high-pressure piston 30 has a cylinder space 32 facing and this limiting surface 54. The latter is smaller than the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52 of the second piston 24th

Die Druckübersetzung P2/P1 ergibt sich mittels der Formel P2/P1 = A1/A2. Hierbei ist P1 der erste Druck im Druckraum 22, P2 der zweite Druck im Zylinderraum 32, A1 das Flächenmaß der dem Druckraum 22 zugewandten und diesen begrenzende Fläche 52 und A2 das Flächenmaß der dem Zylinderraum 32 zugewandten und diesen begrenzende Fläche 54. Aufgrund der Druckübersetzung lässt sich mit einem verhältnismäßig kleinen ersten Druck P1 im Druckraum 22 ein verhältnismäßig großer zweiter Druck P2 im Zylinderraum 32 herstellen. Bei einem Verhältnis der Flächenmaße von A1/A2 = 20 ergibt sich beispielsweise bei einem ersten Druck P1 = 100 bar ein zweiter Druck P2 = 2000 bar. Trotz des hohen zweiten Drucks P2 im Zylinderraum 32 wird der Exzenterring 16 sowie der erste Kolben 18 nur gering belastet, da diese lediglich einen Druck von P1 = 100 bar aufnehmen müssen. Die hohen Drücke treten ausschließlich zwischen dem Hochdruckkolben 30 und dem zweiten Kolben 24 auf. Diese hohen Drücke sind jedoch für die beiden Kolben 24, 30 unproblematisch, da zwischen dem Hochdruckkolben 32 und dem zweiten Kolben 24 keine Relativbewegung auftritt, wie dies etwa zwischen dem Exzenterring 16 und dem ersten Kolben 18 der Fall ist.The pressure ratio P2 / P1 results from the formula P2 / P1 = A1 / A2. Here, P1 is the first pressure in the pressure chamber 22, P2 the second pressure in the cylinder chamber 32, A1, the surface measure of the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52 and A2, the surface dimension of the cylinder chamber 32 facing and this limiting surface 54. Due to the pressure ratio leaves yourself with a relatively small one first pressure P1 in the pressure chamber 22 a relatively large second pressure P2 in the cylinder chamber 32 produce. With a ratio of the area dimensions of A1 / A2 = 20, for example, at a first pressure P1 = 100 bar, a second pressure P2 = 2000 bar results. Despite the high second pressure P2 in the cylinder chamber 32, the eccentric ring 16 and the first piston 18 are only slightly loaded since they only have to absorb a pressure of P1 = 100 bar. The high pressures occur exclusively between the high-pressure piston 30 and the second piston 24. However, these high pressures are unproblematic for the two pistons 24, 30, since there is no relative movement between the high-pressure piston 32 and the second piston 24, as is the case between the eccentric ring 16 and the first piston 18.

Der Druckraum 22 ist mit einem im Wesentlichen inkompressiblen Druckfluid gefüllt. Als Druckfluid eignet sich insbesondere ein Schmieröl. Durch die Verwendung eines Schmieröls werden die beweglichen Teile der Hochdruckpumpe gleichzeitig geschmiert. Eine zusätzliche Schmierstoffzufuhr ist somit nicht erforderlich, was den Aufbau der Hochdruckpumpe vereinfacht. Durch die Schmierung der beweglichen Bauteile wird die Reibung verringert und dadurch die Lebensdauer der Hochdruckpumpe wesentlich erhöht.The pressure chamber 22 is filled with a substantially incompressible pressure fluid. As a pressurized fluid is particularly suitable a lubricating oil. By using a lubricating oil, the moving parts of the high-pressure pump are simultaneously lubricated. An additional lubricant supply is thus not required, which simplifies the construction of the high-pressure pump. By lubricating the moving components, the friction is reduced, thereby significantly increasing the life of the high-pressure pump.

Um einen Leckagestrom des Druckfluids aus dem Druckraum 22 auszugleichen, weist der Druckraum 22 eine Druckraumzulaufleitung 37 auf. In der Druckraumzulaufleitung 37 ist ein Druckraumeinlassventil 38 angeordnet, das vorzugsweise ein Rückschlagventil ist. Das als Rückschlagventil ausgebildete Druckraumeinlassventil 38 erleichtert die Befüllung des Druckraums 22 und verhindert beim Befüllen das Zurückströmen des Druckfluids aus der Druckraumzulaufleitung 37.In order to compensate for a leakage flow of the pressure fluid from the pressure chamber 22, the pressure chamber 22 has a pressure chamber supply line 37. In the pressure chamber inlet line 37, a pressure chamber inlet valve 38 is arranged, which is preferably a check valve. The designed as a check valve pressure chamber inlet valve 38 facilitates the filling of the pressure chamber 22 and prevents when filling the backflow of the pressurized fluid from the pressure chamber inlet line 37th

Die mit dem Druckraum 22 hydraulisch gekoppelte Zwischenkammer 26 weist eine Druckraumablaufleitung 39 und ein in dieser angeordnetes Druckraumauslassventil 40 auf, das bevorzugt ein Rückschlagventil ist. Damit kann im Bedarfsfall Druckfluid aus der Zwischenkammer 26 bzw. dem mit dieser hydraulisch gekoppelten Druckraum 22 abgelassen werden.The intermediate chamber 26, which is hydraulically coupled to the pressure chamber 22, has a pressure chamber outlet line 39 and a pressure chamber outlet valve 40, which is preferably a check valve. This pressure fluid can be drained from the intermediate chamber 26 and the pressure chamber 22 hydraulically coupled with this if necessary.

Durch die koaxiale Anordnung des ersten Kolbens 18 zu dem Hochdruckkolben 30 wird eine richtungsgleiche Bewegung des ersten Kolbens 18, des zweiten Kolbens 24 und des Hochdruckkolbens 30 erreicht. Diese koaxiale Anordnung führt zu einem besonders einfachen und kompakten Aufbau der Hochdruckpumpe 10.Due to the coaxial arrangement of the first piston 18 to the high pressure piston 30, a direction equal movement of the first piston 18, the second piston 24 and the high pressure piston 30 is achieved. This coaxial arrangement leads to a particularly simple and compact construction of the high-pressure pump 10.

Im Folgenden soll die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der Hochdruckpumpe gemäß Figur 1 detailliert beschrieben werden:The following is the operation of the first embodiment of the high pressure pump according to FIG. 1 be described in detail:

Im Ausgangszustand sollen sich der erste Kolben 18, der zweite Kolben 24 und der Hochdruckkolben 30 in einer Position in der Pumpeneinheit 13 befinden, in der sie jeweils einen minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 aufweisen.In the initial state, the first piston 18, the second piston 24 and the high-pressure piston 30 should be in a position in the pump unit 13 in which they each have a minimum distance from the drive shaft 14.

Durch eine Drehbewegung der Antriebswelle 14 in Drehrichtung D gegen den Uhrzeigersinn wird der erste Kolben 18 durch den Exzenterring 16 axial von der Antriebswelle 14 wegbewegt und verdichtet dabei in dem Druckraum 22 Druckfluid auf einen ersten Druck P1. Der Druck P1 wirkt auf die dem Druckraum 22 zugewandte und diesen begrenzende Fläche 52 des zweiten Kolbens 24. Der zweite Kolben 24 steht in Wirkverbindung mit der Zwischenkammer 26. Durch den an der Fläche 52 anliegenden Druck P1 des zweiten Kolbens 24 können der zweite Kolben 24 sowie der mit diesem formschlüssig verbundene Hochdruckkolben 30 eine Bewegung in gleicher Richtung wie der erste Kolben 18 ausführen. Dabei sind das Zylinderraumeinlassventil 34 und das Zylinderraumauslassventil 36 geschlossen. Durch die Bewegung des Hochdruckkolbens 30 kann eine Kompression des im Zylinderraum 32 befindlichen Fluids erfolgen. Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über das nun geöffnete Zylinderraumauslassventil 36 und die Zylinderraumablaufleitung 35 ausgestoßen werden. Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruckkraftstoffspeicher, dem so genannten Common Rail, gelangen.By a rotational movement of the drive shaft 14 in the direction of rotation D counterclockwise, the first piston 18 is axially moved away from the drive shaft 14 by the eccentric ring 16 and compressed in the pressure chamber 22 pressurized fluid to a first pressure P1. The pressure P1 acts on the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52 of the second piston 24. The second piston 24 is in operative connection with the intermediate chamber 26. By the voltage applied to the surface 52 P1 of the second piston 24, the second piston 24 and the form-fittingly connected to the high pressure piston 30 can perform a movement in the same direction as the first piston 18. The cylinder chamber inlet valve 34 and the cylinder chamber outlet valve 36 are closed. By the movement of the high-pressure piston 30, a compression of the fluid located in the cylinder chamber 32 can take place. The compressed fluid may be expelled after the compression stroke via the now open cylinder chamber outlet valve 36 and the cylinder chamber drain line 35. If the high-pressure pump is, for example, a high-pressure fuel pump of an injection system of an internal combustion engine, the fluid subjected to high pressure can reach a high-pressure fuel reservoir, the so-called common rail.

Um den durch den Kompressionshub entstehenden Druck P1 in der Zwischenkammer 26 wieder abbauen zu können, wird während des Kompressionshub das Druckraumauslassventil 40 geöffnet und das sich in der Zwischenkammer 26 befindliche Druckfluid über die Druckraumablaufleitung 39 ausgeschoben.In order to be able to reduce the pressure P1 in the intermediate chamber 26 that is created by the compression stroke, the pressure chamber outlet valve 40 is opened during the compression stroke and the pressure fluid located in the intermediate chamber 26 is pushed out via the pressure chamber drain line 39.

Im Weiteren wird der erste Kolben 18 durch die entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgende Bewegung D der Antriebswelle 14 mittels des Exzenterrings 16 radial zur Antriebswelle 14 hin bewegt. Dabei wird der Druckraum 22 über das als Rückschlagventil ausgebildete Druckraumeinlassventil 38 und die Druckraumzulaufleitung 37 mit Druckfluid befüllt. Der Hochdruckkolben 30 wird zusammen mit dem zweiten Kolben 24 durch die Federkraft der zweiten Feder 28 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 auf die Antriebswelle 14 hin bewegt. Über das Zylinderraumeinlassventil 34 und die Zylinderraumzulaufleitung 33 wird dabei der Zylinderraum 32 mit Fluid befüllt. Die Kolben 18, 24, 30 haben nun wieder ihren Ausgangszustand mit einem minimalen Abstand zur Antriebswelle 14 erreicht. Anschließend kann wieder ein neuer Hub zur Kompression der Medien erfolgen.Furthermore, the first piston 18 is moved by the counterclockwise movement D of the drive shaft 14 by means of the eccentric ring 16 radially to the drive shaft 14 back. In this case, the pressure chamber 22 is filled via the formed as a check valve pressure chamber inlet valve 38 and the pressure chamber inlet line 37 with pressurized fluid. The high pressure piston 30 is moved together with the second piston 24 by the spring force of the second spring 28 in the same direction with the first piston 18 to the drive shaft 14 back. About the cylinder space inlet valve 34 and the Cylinder space supply line 33 while the cylinder chamber 32 is filled with fluid. The pistons 18, 24, 30 have now reached their initial state with a minimum distance to the drive shaft 14. Subsequently, a new stroke for compression of the media can take place again.

In Figur 2 ist eine Pumpeneinheit 13 einer zweiten Ausführungsform der Hochdruckpumpe gezeigt.In FIG. 2 a pump unit 13 of a second embodiment of the high-pressure pump is shown.

In dem Pumpengehäuse 12 ist der erste Kolben 18 axial bewegbar gelagert, wobei der erste Kolben 18 als Stößelbecher ausgebildet ist. Der als Stößelbecher ausgebildete erste Kolben 18 hat einen Bodenabschnitt 42 und einen an diesen anschließenden ringförmigen Seitenwandabschnitt 44. Der Seitenwandabschnitt 44 weist in seinem oberen Bereich eine ringförmige Stirnfläche 46 und der Bodenabschnitt 42 in seinem unteren Bereich eine Stirnfläche 50 auf. Über die Stirnfläche 50 des Bodenabschnitts 42 des ersten Kolbens 18 steht der erste Kolben 18 mit einer nicht dargestellten Nockenwelle oder einem nicht dargestellten Exzenterring in Wirkverbindung. Dabei wird der erste Kolben 18 mittels der ersten Feder 20, die im Druckraum 22 angeordnet ist, in ständiger Anlage an die Nockenwelle bzw. den Exzenterring gehalten.In the pump housing 12, the first piston 18 is mounted axially movable, wherein the first piston 18 is formed as a push cup. The first piston 18 designed as a push cup has a bottom portion 42 and an adjoining annular side wall portion 44. The side wall portion 44 has in its upper region an annular end face 46 and the bottom portion 42 in its lower region an end face 50. About the end face 50 of the bottom portion 42 of the first piston 18 of the first piston 18 is connected to a camshaft, not shown, or an eccentric ring, not shown in operative connection. In this case, the first piston 18 by means of the first spring 20, which is arranged in the pressure chamber 22, held in constant contact with the camshaft or the eccentric ring.

Der Seitenwandabschnitt 44 ist in einem ringförmigen Spalt 56 des Pumpengehäuses 12 geführt. In dem Seitenwandabschnitt 44 des ersten Kolbens 18 sind Dichtungen 48 eingebracht.The side wall portion 44 is guided in an annular gap 56 of the pump housing 12. In the side wall portion 44 of the first piston 18 seals 48 are introduced.

Der als Stößelbecher ausgebildete erste Kolben 18 steht über die ringförmige Stirnfläche 46, die eine Begrenzungsfläche des Druckraums 22 ausbildet, mit dem Druckraum 22 in Wirkverbindung. Während eines Kompressionshubs des als Stößelbecher ausgebildeten ersten Kolbens 18 beaufschlagt der erste Kolben 18 über die ringförmige Stirnfläche 46 den Druckraum 22 mit dem ersten Druck P1. Über die Fläche 52, die dem Druckraum 22 zugewandt ist und diesen begrenzt, steht der Druckraum 22 mit dem zweiten Kolben 24 in Wirkverbindung, wodurch dieser mit dem im ersten Druckraum 22 herrschenden ersten Druck P1 beaufschlagt wird. Damit kann der zweite Kolben 24 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 aus seiner Ruhelage herausbewegt werden und einen Hub ausführen. Der zweite Kolben 24 steht wiederum in Wirkverbindung mit dem Hochdruckkolben 30, so dass auch der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 und dem zweiten Kolben 24 einen Kompressionshub ausführen und damit den Zylinderraum 32 mit dem zweiten Druck P2 beaufschlagen kann. Das Verhältnis von zweitem Druck P2 zu erstem Druck P1 ergibt sich wieder, wie für die erste Ausführungsform detailliert dargestellt, aus dem Verhältnis der Flächenmaße A1 und A2.The designed as a push cup first piston 18 is connected via the annular end face 46, which forms a boundary surface of the pressure chamber 22, with the pressure chamber 22 in operative connection. During a compression stroke of the as Stößelbecher formed first piston 18 is acted upon by the first piston 18 via the annular end face 46, the pressure chamber 22 with the first pressure P1. Via the surface 52, which faces the pressure chamber 22 and limits this, the pressure chamber 22 is in operative connection with the second piston 24, whereby it is acted upon by the pressure prevailing in the first pressure chamber 22 first pressure P1. Thus, the second piston 24 can be moved out of its rest position in the same direction with the first piston 18 and execute a stroke. The second piston 24 in turn is in operative connection with the high-pressure piston 30, so that the high-pressure piston 30 in the same direction with the first piston 18 and the second piston 24 perform a compression stroke and thus the cylinder chamber 32 can act on the second pressure P2. The ratio of second pressure P2 to first pressure P1 again arises, as shown in detail for the first embodiment, from the ratio of the surface dimensions A1 and A2.

Durch die Ausbildung des ersten Kolbens 18 als Stößelbecher mit der eine Begrenzungsfläche des Druckraums 22 ausbildenden ringförmigen Stirnfläche 46 und den im Pumpengehäuse 12 Platz sparend ausgebildeten Druckraum 22 wird eine besonders raumsparende Ausführung der Pumpeneinheit 13 und damit der gesamten Hochdruckpumpe 10 möglich.Due to the design of the first piston 18 as a push cup with a boundary surface of the pressure chamber 22 forming annular end surface 46 and the space in the pump housing 12 space-saving pressure chamber 22 is a particularly space-saving design of the pump unit 13 and thus the entire high-pressure pump 10 is possible.

Zwischen dem Pumpengehäuse 12 und dem zweiten Kolben 24 ist die zweite Feder 28 angeordnet, welche dem Kompressionshub des Hochdruckkolbens 30 entgegenwirkt. Die zweite Feder 28 sorgt dafür, dass der zweite Kolben 24 sowie der mit ihm gekoppelte Hochdruckkolben 30 im Anschluss an den Kompressionshub wieder in seine Ausgangsposition, die gekennzeichnet ist durch den minimalen Abstand der Kolben 24, 30 von der Antriebswelle 14, zurückgelangt. Die zweite Feder 28 stützt sich dabei vorteilhafterweise am Gehäuse 12 und am zweiten Kolben 24 ab.Between the pump housing 12 and the second piston 24, the second spring 28 is arranged, which counteracts the compression stroke of the high-pressure piston 30. The second spring 28 ensures that the second piston 24 and the high-pressure piston 30 coupled to it return to its initial position following the compression stroke, which is characterized by the minimum distance of the pistons 24, 30 from the drive shaft 14. The second spring 28 is supported advantageously on the housing 12 and the second piston 24 from.

In der Druckraumzulaufleitung 37 ist das Druckraumeinlassventil 38 angeordnet, das vorzugsweise als Volumenstromregelventil ausgebildet ist, um eine besonders präzise Zumessung von Druckfluid zu ermöglichen.In the pressure chamber inlet line 37, the pressure chamber inlet valve 38 is arranged, which is preferably designed as a flow control valve to allow a particularly precise metering of pressurized fluid.

Der weitere Aufbau der Pumpeneinheit 13 der zweiten Ausführungsform der Hochdruckpumpe ist identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel.The other structure of the pump unit 13 of the second embodiment of the high-pressure pump is identical to the first embodiment.

Die Pumpeneinheit 13 kann sowohl in einer als Radialkolbenpumpe als auch in einer als Reihenkolbenpumpe ausgeführten Hochdruckpumpe Anwendung finden.The pump unit 13 can be used both in a radial piston pump and in a high-pressure pump designed as a linear piston pump.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform der Hochdruckpumpe 10 anhand der Pumpeneinheit 13 detailliert beschrieben. Hierbei wird im Wesentlichen auf die funktionalen Unterschiede der zweiten Ausführungsform der Hochdruckpumpe gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen.In the following, the operation of the second embodiment of the high-pressure pump 10 will be described in detail with reference to the pump unit 13. In this case, the functional differences of the second embodiment of the high-pressure pump compared to the first embodiment will be discussed essentially.

Bewegt sich der erste Kolben 18 nach oben, so wird das im Druckraum 22 befindliche Druckfluid komprimiert und mit dem ersten Druck P1 beaufschlagt. Dieser erste Druck P1 wirkt über den Druckraum 22 auf die dem Druckraum 22 zugewandte und diesen begrenzende Fläche 52. Der an der dem Druckraum 22 zugewandten und diesen begrenzende Fläche 52 anliegende Druck P1 bewirkt, dass der zweite Kolben 24 und der Hochdruckkolben 30 richtungsgleich mit dem ersten Kolben 18 nach oben bewegt werden und einen Kompressionshub ausführen. Damit erfolgt, wie im ersten Ausführungsbeispiel bereits detailliert beschrieben, eine Kompression des im Zylinderraum 32 befindlichen Fluids. Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über die Zylinderraumablaufleitung 35 ausgestoßen werden. Die Zylinderraumablaufleitung 35 kann, falls die Hochdruckpumpe 10 eine Kraftstoffhochdruckpumpe ist, mit dem Common Rail verbunden sein.If the first piston 18 moves upwards, the pressure fluid in the pressure chamber 22 is compressed and subjected to the first pressure P1. This first pressure P1 acts on the pressure chamber 22 to the pressure chamber 22 facing and this limiting surface 52. The pressure on the space 22 facing and this limiting surface 52 applied pressure P1 causes the second piston 24 and the high-pressure piston 30 in the same direction with the first piston 18 are moved upward and perform a compression stroke. This is done, as already detailed in the first embodiment described, a compression of the fluid located in the cylinder chamber 32. The compressed fluid may be expelled via the cylinder space drain line 35 subsequent to the compression stroke. If the high-pressure pump 10 is a high-pressure fuel pump, the cylinder space drain line 35 can be connected to the common rail.

Nach Abschluss des Kompressionshubs bewegt die zweite Feder 28 den zweiten Kolben 24 und den Hochdruckkolben 30 wieder zurück in ihre Ausgangspositionen. Dabei wird gleichzeitig Fluid über die Zylinderraumzulaufleitung 33 in den Zylinderraum 32 gesaugt. Gleichzeitig wird der erste Kolben 18 richtungsgleich mit dem zweiten Kolben 24 und dem Hochdruckkolben 30 zurückgefahren und in dem Druckraum 22 kann die Leckage über das Druckraumeinlassventil 38 ausgeglichen werden.Upon completion of the compression stroke, the second spring 28 moves the second piston 24 and the high pressure piston 30 back to their original positions. At the same time, fluid is sucked into the cylinder space 32 via the cylinder space supply line 33. At the same time, the first piston 18 is moved back in the same direction as the second piston 24 and the high-pressure piston 30 and in the pressure chamber 22, the leakage can be compensated via the pressure chamber inlet valve 38.

Durch die Ausbildung des Druckraumeinlassventils 38 als Volumenstromregelventil kann dem Druckraum 22 Druckfluid besonders präzise zugemessen werden. Dies kann insbesondere im Teillastbereich der Hochdruckpumpe von Bedeutung sein, da in diesem Fall eine Reduzierung der Menge an Druckfluid möglich ist.Due to the design of the pressure chamber inlet valve 38 as a flow control valve, pressure fluid 22 can be metered particularly precisely to the pressure chamber 22. This may be particularly important in the partial load range of the high-pressure pump, since in this case a reduction in the amount of pressurized fluid is possible.

Claims (7)

  1. High pressure pump (10),
    - with a pump housing (12),
    - and at least one pump unit (13) having a cylinder space (32) with a longitudinal axis (L), in which a high pressure piston (30) is arranged in an axially movable manner, wherein
    - the high pressure pump (10) is driven via a drive shaft (14),
    - the drive shaft (14) is operatively connected to a first piston (18) of the at least one pump unit (13),
    - a pressure space (22) of the at least one pump unit (13) can be charged with a first pressure (p1) by the first piston (18),
    - the pressure space (22) is operatively connected to a second piston (24) of the at least one pump unit (13), which piston, for its part, is operatively connected to the high pressure piston (30),
    - the second piston (24) has a surface (52) which faces the pressure space (22) and delimits the latter, and the high pressure piston (30) has a surface (54) which faces the cylinder space (32), delimits the latter and is smaller than the surface (52) which faces the pressure space (22) and delimits the latter, and
    - the first piston (18) is arranged relative to the second piston (24) in such a manner that, during correct use, the first piston (18) and the second piston (24) are movable in the same direction,
    characterized in that the first piston (18) is designed as a tappet cup, and the tappet cup has an annular end surface (46) which forms a delimiting surface of the pressure space (22).
  2. High pressure pump (10) according to Claim 1, characterized in that the first piston (18) is arranged coaxially with respect to the high pressure piston (30).
  3. High pressure pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure space (22) is filled with a pressure fluid which can be supplied via a pressure-space inflow line (37), and the pressure-space inflow line (37) has a pressure-space inlet valve (38).
  4. High pressure pump (10) according to Claim 3, characterized in that the pressure-space inlet valve (38) is a volumetric-flow-regulating valve.
  5. High pressure pump (10) according to Claim 3, characterized in that the pressure-space inlet valve (38) is a non-return valve.
  6. High pressure pump (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the high pressure pump is a radial piston pump with at least two pump units (13).
  7. High pressure pump (10) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the high pressure pump is an in-line piston pump with at least two pump units (13).
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