EP2265811A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

Hochdruckpumpe

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EP2265811A1
EP2265811A1 EP09722786A EP09722786A EP2265811A1 EP 2265811 A1 EP2265811 A1 EP 2265811A1 EP 09722786 A EP09722786 A EP 09722786A EP 09722786 A EP09722786 A EP 09722786A EP 2265811 A1 EP2265811 A1 EP 2265811A1
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EP
European Patent Office
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pump
spring element
drive shaft
pump assembly
piston
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EP09722786A
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02M59/06—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by special arrangement of cylinders with respect to piston-driving shaft, e.g. arranged parallel to that shaft or swash-plate type pumps with cylinders arranged radially to driving shaft, e.g. in V or star arrangement
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    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
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    • F02M59/48—Assembling; Disassembling; Replacing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0426—Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0439—Supporting or guiding means for the pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2307/00—Preventing the rotation of tappets

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump, in particular a fuel pump for fuel injection systems. Specifically, the invention relates to the field of high pressure pumps for fuel injection systems of air compressing, auto-ignition internal combustion engines.
  • a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine has a pump housing, in which a pump element is arranged, which has a driven by a drive shaft in a stroke pump piston, which is guided displaceably in a cylinder bore of a part of the pump housing and limited in this a pump working space.
  • the pump piston is supported on the drive shaft via a hollow-cylindrical ram, wherein the ram is displaceably guided in a bore of a part of the pump housing in the direction of the longitudinal axis of the pump piston.
  • a return spring is provided, which ensures a contact of the pump piston on the plunger, so that the entire composite of pump piston, plunger and support element is acted upon via a roller to the cam of the drive shaft.
  • the high pressure pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an optimized design of the high pressure pump, in particular in the region of the pump assembly, is possible. Specifically, a return spring can be saved in the pump assembly, so that constructive freedom are created, for example, allow a more favorable design of the high-pressure pump, whereby the high-pressure pump is suitable for higher pressures and / or may have a higher efficiency.
  • a separate return spring or the like can be omitted in the pump assemblies.
  • the structural design in the region of the first pump assembly can be carried out with greater freedom.
  • a more compact design or a design that is suitable for higher pressures can take place.
  • the spring element is designed as an annular spring element, wherein the annular spring element may surround the drive shaft preferably adjacent to the cam.
  • the opposite arrangement of the pump assemblies is a reliable loading of the respective pistons of the pump assemblies in the direction of the drive shaft with a bias.
  • the first pump assembly has a roller skate that receives a running on the cam of the drive shaft roller and that the skate has a groove-shaped recess in which the spring element is at least partially disposed. It is also advantageous that the spring element has a band-shaped portion and that the band-shaped portion of the spring element is inserted into the groove-shaped recess of the skate. This allows the spring element at the same time prevent the rotation of the skate, so that a reliable alignment of the skate, in particular an orientation of the skate, which allows a coaxial alignment of the roller taken up by the roller with respect to an axis of the drive shaft, is possible.
  • the roller taken up by the roller skate of the pump assembly is oriented at least substantially coaxially with the axis of the drive shaft and that a starting element is attached to the spring element in the region of the roller, which causes a displacement of the roller in the direction of the axis of the drive shaft limited.
  • a further starting element may be provided in the opposite direction in order to limit a displacement of the roller in the direction of the axis of the drive shaft on both sides.
  • the first pump arrangement has a retaining bracket which connects the piston of the first pump arrangement with the spring element.
  • the headband can also be used at least partially in a groove-shaped recess of the skate.
  • a further spring element is provided, which is connected on the one hand by means of the retaining bracket with the piston of the first pump assembly and on the other hand at least indirectly with the piston of the second pump assembly, and that the spring element and the further spring element in the direction of an axis of the drive shaft spaced apart on different sides of the cam of the drive shaft are provided.
  • the further spring element can be developed according to the spring element.
  • the first pump arrangement is closed by a cylinder head, on which a projection projecting into the first pump arrangement is formed, wherein in the projection a cylinder bore is formed and the piston defines a pump working space in the cylinder bore and wherein an outer diameter of the projection is at least substantially is equal to an inner diameter of the bore in a main body of a housing into which the first pump assembly is inserted.
  • the approach in the cylinder bore may have a relatively large wall thickness, so that high pressures in the pump working space can be reached during operation.
  • a high efficiency of the high pressure pump can be achieved because elastic Deformations of the cylinder head, in particular in the region of the neck, in which the cylinder bore is formed, are reduced.
  • the second pump assembly may be further developed according to the first pump assembly. This also results in the corresponding advantages for the second pump assembly.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump in an excerpt, axial sectional view according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is an excerpt section through the high-pressure pump shown in FIG. 1 along the section line designated by Il and
  • Fig. 3 is an excerpt section through the high-pressure pump shown in Fig. 1 according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a high-pressure pump 1 in an excerpt, axial sectional view according to a first embodiment of the invention.
  • the high-pressure pump 1 can serve in particular as a fuel pump for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a preferred use of the high pressure pump 1 is for a fuel injection system with a fuel rail, a so-called common rail that stores diesel fuel under high pressure.
  • the high-pressure pump 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the high-pressure pump 1 has a multi-part housing 2. Furthermore, the high-pressure pump 1 has a drive shaft 3 which rotates about its axis 4 during operation.
  • the drive shaft 3 is on the one hand at a bearing point 5 in a base body 6 of the Housing 2 stored. On the other hand, the drive shaft 3 is mounted on a bearing 7 in a connected to the main body 6 flange 8 of the housing 2.
  • the two bearing points 5, 7 are arranged axially spaced from each other with respect to the axis 4.
  • cam 9 which may also be formed as a multiple cam.
  • the term of the cam 9 also includes embodiments of the drive shaft 3, in which, for example, the cam 9 is formed by an eccentric to the axis 4 formed portion on the drive shaft 3.
  • the main body 6 of the housing 2 has a first bore 15 and at least one second bore 16, which are arranged with respect to the axis 4 of the drive shaft 3 in mutually opposite radial directions.
  • a first pump assembly 17 is arranged in the first bore 15 of the base body 6.
  • a second pump assembly 18 is disposed in the second bore 16 of the base body 6.
  • the structure and function of the pump assemblies 17, 18 are described mainly with reference to the first pump assembly 17.
  • the structure of the second pump assembly 18 substantially corresponds to that of the first pump assembly 17.
  • the first bore 15 is closed by a housing part 19 serving as a cylinder head. Furthermore, the second pump assembly 18 is closed by a likewise serving as a cylinder head housing part 20.
  • the housing part 19 has a projection 21, in which a cylinder bore 22 is configured.
  • a piston 23 is arranged, which is displaceably mounted in the cylinder bore 22.
  • the piston 23 defines a pump working space 24 in the cylinder bore 22.
  • the pump working space 24 is connected to a fuel passage 25 in which an inlet valve 26 opening to the pump working space 24 is arranged.
  • the pump working space 24 is connected to a fuel passage 27 in which an exhaust valve 28 is arranged, which mainly has the function of preventing a backflow of fuel from the fuel passage 27 into the pump working space 24.
  • the outlet valve 28 and the fuel channel 27 high-pressure fuel can be conveyed to a fuel distributor strip during operation of the high-pressure pump 1.
  • a plunger body 30th In the bore 15 of the main body 6 of the housing 2 is a plunger body 30th arranged, which is guided in the bore 15.
  • the plunger body 30 is preferably made relatively thin-walled.
  • an outer diameter 31 of the projection 21 can be essentially the same size as an inner diameter 32 of the bore 15.
  • a high pressure in the pump chamber 24 can be generated, wherein an elastic expansion of the housing part 19, in particular in the region of the projection 21, is avoided , This also allows high pressure generation efficiency.
  • the pump assembly 17 has a roller skate 35 which receives a roller 36 running on the cam 9 of the drive shaft 3.
  • the roller 36 is oriented at least substantially coaxially with the axis 4 of the drive shaft 3.
  • the piston 23 is supported by a collar 37 of the piston 23 on the skate 35.
  • the high-pressure pump 1 has a spring element 40 and a further spring element 41.
  • the spring elements 40, 41 are arranged axially spaced relative to each other with respect to the axis 4 of the drive shaft 3. Furthermore, the spring elements 40, 41 are arranged on different sides of the cam 9 of the drive shaft 3. The spring elements 40, 41 thereby surround the drive shaft 3 circumferentially, as is also illustrated with reference to FIG. 3.
  • the piston 23 of the first pump assembly 17 is connected to a piston 23 'of the second pump assembly 18.
  • the spring elements 40, 41 are on the one hand indirectly connected to the piston 23 and on the other hand indirectly connected to the piston 23 '.
  • the connection of the piston 23 with the spring elements 40, 41 is further described in detail below.
  • the connection of the piston 23 'with the spring elements 40, 41 results in a corresponding manner.
  • the first pump assembly 17 has a retaining clip 45, which surrounds the piston 23 above the collar 37, that is to say radially outward viewed from the axis 4.
  • the retaining clip 45 can thereby hold the piston 23 in abutment with the roller skate 35 with respect to rotational forces occurring during operation.
  • the retaining clip 45 is connected to the spring elements 40, 41, which in turn are connected to the piston 23 '.
  • the spring elements 40, 41 are under a certain bias, so that the headband 45 presses the collar 37 of the piston 23 against the skate 35, which is supported on the roller 36 on the cam 9. Thereby, the piston 23, the Roller skate 35, the roller 36 and the cam 9 are held in abutment with each other.
  • the first pump assembly 17 also has start-up elements 46, 47, wherein a pin-shaped projection 46 'of the starting element 46, the spring element 40 connects to the headband 45, while a pin-shaped projection 47' of the starting element 47 connects the headband 45 with the other spring element 41.
  • the start-up elements 46, 47 thereby limit a coaxial displaceability of the roller 36, so that within certain limits a centering of the roller 36 with respect to the running surface of the cam 9 is achieved.
  • a tilting or pivoting that is, a non-coaxial operation, the roller 36 can be avoided relative to the axis 4 or at least limited in extent, so that a reliable operation of the high pressure pump 1 is ensured.
  • the cam 9 serves both to drive the first pump assembly 17 and the second pump assembly 18.
  • the spring elements 40, 41, the respective elements of the pump assemblies 17, 18 are held together, so that a reliable operation of the high-pressure pump 1 is possible, with separate return springs for the pistons 23, 23 'of the pump assemblies 17, 18 can each be saved.
  • This allows, inter alia, the relatively thick-walled design of the projection 21 to the cylinder bore 22 of the first pump assembly 17 and a corresponding configuration in the second pump assembly 18.
  • FIG. 2 shows an excerpted section through the high-pressure pump 1 shown in FIG. 1 along the section line designated by II in accordance with the embodiment of the first exemplary embodiment of the invention.
  • the headband 45 is designed band-shaped and inserted into a groove-shaped recess 48 in the skate 35.
  • the spring elements 40, 41 may be at least partially inserted into the groove-shaped recess 48 of the skate 35.
  • By inserting the retaining clip 45 and optionally the spring elements 40, 41 in the groove-shaped recess 48 is a rotation of the skate 35 with respect to a desired position in which the roller 36 is guided coaxially with the axis 4 of the drive shaft 3, prevented.
  • a coaxial movement of the roller 36 is achieved to the drive shaft 3.
  • a high reliability of the high-pressure pump 1 can be ensured.
  • FIG. 3 shows an excerpted section through a high-pressure pump 1 along the in FIG Fig. 1 with III designated cutting line according to a second embodiment of the invention.
  • the headband 45 is shown cut back at the height of an axis 49 of the piston 23 to allow the view of the spring element 40, the groove-shaped recess 48 and the skate 35.
  • the spring element 40 has a band-shaped portion 49.
  • the band-shaped portion 49 has a circular opening 50, through which the pin-shaped projection 46 'of the starting element 46 extends.
  • the pin-shaped projection 46 'of the starting element 46 also extends through a corresponding opening in the retaining clip 45, so that the spring element 40 is reliably connected at its band-shaped portion 49 to the retaining clip 45.
  • the band-shaped portion 49 of the spring element 40 is partially inserted into the groove-shaped recess 48 of the skate 35, so that a rotation of the skate 35 is prevented from its desired position.
  • the spring element 40 may surround the drive shaft 3 outside the region of the cam 9 or else be arranged within the region of the cam 9, so that the spring element surrounds the cam 9 of the drive shaft 3 in a circumferential manner.
  • the spring element 40 is preferably mounted biased, so that the spring element 40 biases the piston 23 in the direction of the drive shaft 3. This can account for a separate return spring, in particular in the region of the projection 21 of the housing part 19 serving as a cylinder head.
  • the spring element 40 is designed as an annular spring element 40, so that a uniform force transmission between the first pump assembly 17 and the second pump assembly 18 for returning the piston 23, 23 'is possible in dependence on the respective operating position.
  • the pistons 23, 23 ' are connected to one another via at least one spring element 40 so that restoring or return springs in the pump assemblies 17, 18 can be saved.
  • the space saved with respect to a design with return or return springs can be used to reinforce the projection 21 of the cylinder head housing part 19 in the region of the bore 15, which serves as a guide for the plunger body 30, so that an expansion of the as a cylinder head serving housing part 19 is reduced under high pressure.
  • the spring element 40 runs in the region of the roller skate 35 in a groove-shaped recess 48, so that a rotation of the roller skate 35 is prevented.
  • the spring element 40 may additionally in the region of the roller 36 a tarnish protection assume a starting element 46, which is also the connecting piece for the spring element 40 with the headband 45.
  • the high-pressure pump 1 Special advantages of the high-pressure pump 1 are thus a significantly reinforced, given by the housing part 19 cylinder head and the guaranteed rotation.
  • the reinforced cylinder head allows an optionally significant increase in the efficiency of the high pressure pump. 1

Description

Beschreibung
Titel Hochdruckpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Hochdruckpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 10 2005 046 670 Al ist eine Hochdruckpumpe für eine Brennstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem ein Pumpenelement angeordnet ist, das einen durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Der Pumpenkolben stützt sich über einen hohlzylinderförmigen Stößel an der Antriebswelle ab, wobei der Stößel in einer Bohrung eines Teils des Pumpengehäuses in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens verschiebbar geführt ist. Dabei ist eine Rückstellfeder vorgesehen, die eine Anlage des Pumpenkolbens am Stößel sicherstellt, so dass der gesamte Verbund aus Pumpenkolben, Stößel und Stützelement über eine Rolle zum Nocken der Antriebswelle hin beaufschlagt ist.
Die aus der DE 10 2005 046 670 Al bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass die Rückstellfeder, die relativ stark ausgelegt sein muss, einen erheblichen Bauraum im Pumpengehäuse einnimmt. Dadurch ergeben sich Einschränkungen bei der Konstruktion der Hochdruckpumpe.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine optimierte Ausgestaltung der Hochdruckpumpe, insbesondere im Bereich der Pumpenbaugruppe, möglich ist. Speziell kann eine Rückstellfeder in der Pumpenbaugruppe eingespart werden, so dass konstruktive Freiheiten geschaffen sind, die beispielsweise eine günstigere Ausgestaltung der Hochdruckpumpe ermöglichen, wodurch die Hochdruckpumpe für höhere Drucke geeignet ist und/oder einen höheren Wirkungsgrad aufweisen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
In vorteilhafter Weise kann eine separate Rückstellfeder oder dergleichen in den Pumpenbaugruppen entfallen. Dadurch kann beispielsweise die konstruktive Ausgestaltung im Bereich der ersten Pumpenbaugruppe mit größerer Freiheit ausgeführt werden. Je nach Anwendungsfall kann eine kompaktere Ausführung oder eine Ausführung, die für höhere Drucke geeignet ist, erfolgen.
In vorteilhafter Weise ist das Federelement als ringförmiges Federelement ausgestaltet, wobei das ringförmige Federelement die Antriebswelle vorzugsweise neben dem Nocken umschließen kann. Dies ermöglicht eine zuverlässige Kraftübertragung, wobei durch die gegenüberliegende Anordnung der Pumpenbaugruppen eine zuverlässige Beaufschlagung der jeweiligen Kolben der Pumpenbaugruppen in Richtung auf die Antriebswelle mit einer Vorspannung erfolgt. Somit wird auch bei hohen Drehzahlen ein Rückstellen der Kolben und ein mittelbares Anliegen an dem Nocken der Antriebswelle erreicht.
Vorteilhaft ist es, dass die erste Pumpenbaugruppe einen Rollschuh aufweist, der eine an dem Nocken der Antriebswelle laufende Rolle aufnimmt und dass der Rollschuh eine nutförmige Ausnehmung aufweist, in der das Federelement zumindest teilweise angeordnet ist. Dabei ist es ferner vorteilhaft, dass das Federelement einen bandförmigen Abschnitt aufweist und dass der bandförmige Abschnitt des Federelements in die nutförmige Ausnehmung des Rollschuhs eingelegt ist. Dadurch kann das Federelement zugleich die Verdrehung des Rollschuhs verhindern, so dass eine zuverlässige Ausrichtung des Rollschuhs, insbesondere eine Ausrichtung des Rollschuhs, die eine koaxiale Ausrichtung der von dem Rollschuh aufgenommenen Rolle in Bezug auf eine Achse der Antriebswelle bedingt, ermöglicht ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass die von dem Rollschuh der Pumpenbaugruppe aufgenommene Rolle zumindest im Wesentlichen koaxial zu der Achse der Antriebswelle orientiert ist und dass an dem Federelement im Bereich der Rolle ein Anlaufelement befestigt ist, das eine Verschiebung der Rolle in Richtung der Achse der Antriebswelle begrenzt. Dabei kann auch ein weiteres Anlaufelement in Gegenrichtung vorgesehen sein, um beidseitig eine Verschiebung der Rolle in Richtung der Achse der Antriebswelle zu begrenzen. Dadurch kann ein Anlaufschutz für das Federelement und zugleich eine gewisse Zentrierung der Rolle in Bezug auf den Nocken gewährleistet werden. Ferner können dadurch unerwünschte Zustände, bei denen der Rollschuh und/oder die Rolle nicht mehr im Wesentlich koaxial zu der Achse der Antriebswelle orientiert sind, vermieden werden. Dadurch kann eine hohe Zuverlässigkeit der Hochdruckpumpe erreicht werden.
Vorteilhaft ist es, dass die erste Pumpenanordnung einen Haltebügel aufweist, der den Kolben der ersten Pumpenanordnung mit dem Federelement verbindet. Der Haltebügel kann dabei ebenfalls in einer nutförmigen Ausnehmung des Rollschuhs zumindest teilweise eingesetzt sein.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein weiteres Federelement vorgesehen ist, das einerseits mittels des Haltebügels mit dem Kolben der ersten Pumpenbaugruppe und andererseits zumindest mittelbar mit dem Kolben der zweiten Pumpenbaugruppe verbunden ist, und dass das Federelement und das weitere Federelement in Richtung einer Achse der Antriebswelle beabstandet zueinander auf verschiedenen Seite der Nocke der Antriebswelle vorgesehen sind. Das weitere Federelement kann dabei entsprechend dem Federelement weitergebildet sein.
In vorteilhafter Weise ist die erste Pumpenanordnung von einem Zylinderkopf verschlossen, an dem ein in die erste Pumpenanordnung ragender Ansatz ausgebildet ist, wobei in dem Ansatz eine Zylinderbohrung ausgebildet ist und der Kolben einen Pumpenarbeitsraum in der Zylinderbohrung begrenzt und wobei ein Außendurchmesser des Ansatzes zumindest im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser der Bohrung in einem Grundkörper eines Gehäuses ist, in die die erste Pumpenbaugruppe eingesetzt ist. Somit kann der Ansatz im Bereich der Zylinderbohrung eine relativ große Wandstärke aufweisen, so dass im Betrieb hohe Drucke im Pumpenarbeitsraum erreichbar sind. Ferner kann ein hoher Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe erreicht werden, da elastische Verformungen des Zylinderkopfes, insbesondere im Bereich des Ansatzes, in dem die Zylinderbohrung ausgebildet ist, verringert sind.
Die zweite Pumpenbaugruppe kann entsprechend der ersten Pumpenbaugruppe weitergebildet sein. Dadurch ergeben sich auch für die zweite Pumpenbaugruppe die entsprechenden Vorteile.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugzeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen auszugsweisen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Hochdruckpumpe entlang der mit Il bezeichneten Schnittlinie und
Fig. 3 einen auszugsweisen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Hochdruckpumpe entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, einem sogenannten Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf. Ferner weist die Hochdruckpumpe 1 eine Antriebswelle 3 auf, die um ihre Achse 4 im Betrieb rotiert. Die Antriebswelle 3 ist einerseits an einer Lagerstelle 5 in einem Grundkörper 6 des Gehäuses 2 gelagert. Andererseits ist die Antriebswelle 3 an einer Lagerstelle 7 in einem mit dem Grundkörper 6 verbundenen Flanschteil 8 des Gehäuses 2 gelagert. Die beiden Lagerstellen 5, 7 sind in Bezug auf die Achse 4 axial voneinander beabstandet angeordnet.
Zwischen den beiden Lagerstellen 5, 7 weist die Antriebswelle 3 einen Nocken 9 auf, der auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein. Der Begriff des Nockens 9 umfasst dabei auch Ausgestaltungen der Antriebswelle 3, bei denen beispielsweise der Nocken 9 durch einen exzentrisch zu der Achse 4 ausgebildeten Abschnitt auf der Antriebswelle 3 gebildet ist.
Der Grundkörper 6 des Gehäuses 2 weist eine erste Bohrung 15 und zumindest eine zweite Bohrung 16 auf, die in Bezug auf die Achse 4 der Antriebswelle 3 in zueinander entgegen gesetzten radialen Richtungen angeordnet sind. In der ersten Bohrung 15 des Grundkörpers 6 ist eine erste Pumpenbaugruppe 17 angeordnet. Ferner ist in der zweiten Bohrung 16 des Grundkörpers 6 eine zweite Pumpenbaugruppe 18 angeordnet. Der Aufbau und die Funktion der Pumpenbaugruppen 17, 18 sind hauptsächlich anhand der ersten Pumpenbaugruppe 17 beschrieben. Der Aufbau der zweiten Pumpenbaugruppe 18 entspricht im Wesentlichen dem der ersten Pumpenbaugruppe 17.
Die erste Bohrung 15 ist von einem als Zylinderkopf dienenden Gehäuseteil 19 verschlossen. Ferner ist die zweite Pumpenbaugruppe 18 von einem ebenfalls als Zylinderkopf dienenden Gehäuseteil 20 verschlossen. Das Gehäuseteil 19 weist einen Ansatz 21 auf, in dem eine Zylinderbohrung 22 ausgestaltet ist. In der Zylinderbohrung 22 ist ein Kolben 23 angeordnet, der in der Zylinderbohrung 22 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 23 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 24 in der Zylinderbohrung 22. Der Pumpenarbeitsraum 24 ist mit einem Brennstoffkanal 25 verbunden, in dem ein zum Pumpenarbeitsraum 24 hin öffnendes Einlassventil 26 angeordnet ist. Ferner ist der Pumpenarbeitsraum 24 mit einem Brennstoffkanal 27 verbunden, in dem ein Auslassventil 28 angeordnet ist, das hauptsächlich die Funktion hat, einen Rückfluss von Brennstoff aus dem Brennstoffkanal 27 in den Pumpenarbeitsraum 24 zu verhindern. Über das Auslassventil 28 und den Brennstoffkanal 27 kann im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 unter hohem Druck stehender Brennstoff zu einer Brennstoffverteilerleiste gefördert werden.
In der Bohrung 15 des Grundkörpers 6 des Gehäuses 2 ist ein Stößelkörper 30 angeordnet, der in der Bohrung 15 geführt ist. Der Stößelkörper 30 ist vorzugsweise relativ dünnwandig ausgeführt. Dadurch kann ein Außendurchmesser 31 des Ansatzes 21 im Wesentlichen gleich groß wie eine Innendurchmesser 32 der Bohrung 15 sein. Dies ermöglicht eine relativ dickwandige Ausgestaltung des Ansatzes 21, das heißt einer Wand des Ansatzes 21 um die Zylinderbohrung 22. Dadurch kann ein hoher Druck im Pumpenarbeitsraum 24 erzeugt werden, wobei eine elastische Aufdehnung des Gehäuseteils 19, insbesondere im Bereich des Ansatzes 21, vermieden ist. Dies ermöglicht auch einen hohen Wirkungsgrad bei der Druckerzeugung.
Die Pumpenbaugruppe 17 weist einen Rollschuh 35 auf, der eine an dem Nocken 9 der Antriebswelle 3 laufende Rolle 36 aufnimmt. Die Rolle 36 ist dabei zumindest im Wesentlichen koaxial zu der Achse 4 der Antriebswelle 3 orientiert. Der Kolben 23 stützt sich mit einem Bund 37 des Kolbens 23 an dem Rollschuh 35 ab.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Federelement 40 und ein weiteres Federelement 41 auf. Die Federelemente 40, 41 sind dabei in Bezug auf die Achse 4 der Antriebswelle 3 axial beabstandet zueinander angeordnet. Ferner sind die Federelemente 40, 41 auf verschiedenen Seiten des Nockens 9 der Antriebswelle 3 angeordnet. Die Federelemente 40, 41 umschließen dabei die Antriebswelle 3 umfänglich, wie es auch anhand der Fig. 3 veranschaulicht ist.
Über die Federelemente 40, 41 ist der Kolben 23 der ersten Pumpenbaugruppe 17 mit einem Kolben 23' der zweiten Pumpenbaugruppe 18 verbunden. Dabei sind die Federelemente 40, 41 einerseits mittelbar mit dem Kolben 23 verbunden und andererseits mittelbar mit dem Kolben 23' verbunden. Die Verbindung des Kolbens 23 mit den Federelementen 40, 41 ist im Folgenden im Detail weiter beschrieben. Die Verbindung des Kolbens 23' mit den Federelementen 40, 41 ergibt sich auf entsprechende Weise.
Die erste Pumpenbaugruppe 17 weist einen Haltebügel 45 auf, der den Kolben 23 oberhalb des Bundes 37, das heißt von der Achse 4 aus betrachtet radial außen, umgreift. Der Haltebügel 45 kann dadurch den Kolben 23 in Bezug auf im Betrieb auftretende Rotationskräfte im Anschlag mit dem Rollschuh 35 halten. Der Haltebügel 45 ist mit den Federelementen 40, 41 verbunden, die wiederum mit dem Kolben 23' verbunden sind. Dabei können die Federelemente 40, 41 unter einer gewissen Vorspannung stehen, so dass der Haltebügel 45 den Bund 37 des Kolbens 23 gegen den Rollschuh 35 presst, der sich über die Rolle 36 an dem Nocken 9 abstützt. Dadurch werden der Kolben 23, der Rollschuh 35, die Rolle 36 und der Nocken 9 jeweils in Anlage zueinander gehalten.
Die erste Pumpenbaugruppe 17 weist außerdem Anlaufelemente 46, 47 auf, wobei ein stiftförmiger Ansatz 46' des Anlaufelements 46 das Federelement 40 mit dem Haltebügel 45 verbindet, während ein stiftförmiger Ansatz 47' des Anlaufelements 47 den Haltebügel 45 mit dem weiteren Federelement 41 verbindet. Die Anlaufelemente 46, 47 begrenzen dabei eine koaxiale Verschiebbarkeit der Rolle 36, so dass innerhalb gewisser Grenzen eine Zentrierung der Rolle 36 in Bezug auf die Lauffläche des Nockens 9 erreicht ist. Dadurch kann auch ein Verkippen oder Verschwenken, das heißt ein nicht koaxialer Lauf, der Rolle 36 relativ zu der Achse 4 vermieden oder zumindest im Ausmaß begrenzt werden, so dass ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckpumpe 1 gewährleistet ist.
Der Nocken 9 dient sowohl zum Antreiben der ersten Pumpenbaugruppe 17 als auch der zweiten Pumpenbaugruppe 18. Durch die Federelemente 40, 41 werden die jeweiligen Elemente der Pumpenbaugruppen 17, 18 zusammengehalten, so dass ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckpumpe 1 ermöglicht ist, wobei separate Rückstellfedern für die Kolben 23, 23' der Pumpenbaugruppen 17, 18 jeweils eingespart werden können. Dies ermöglicht unter anderem die relativ dickwandige Ausgestaltung des Ansatzes 21 um die Zylinderbohrung 22 der ersten Pumpenbaugruppe 17 und eine entsprechende Ausgestaltung bei der zweiten Pumpenbaugruppe 18. Somit ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 1 und/oder die Möglichkeit, Brennstoff unter hohem Druck zu einem Common-Rail oder dergleichen zu fördern.
Fig. 2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Hochdruckpumpe 1 entlang der mit Il bezeichneten Schnittlinie entsprechend der Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Haltebügel 45 ist bandförmig ausgestaltet und in eine nutförmige Ausnehmung 48 im Rollschuh 35 eingelegt. Dabei können auch die Federelemente 40, 41 zumindest teilweise in die nutförmige Ausnehmung 48 des Rollschuhs 35 eingelegt sein. Durch das Einlegen des Haltebügels 45 und gegebenenfalls der Federelemente 40, 41 in die nutförmige Ausnehmung 48 wird eine Verdrehung des Rollschuhs 35 in Bezug auf eine gewünschte Lage, in der die Rolle 36 koaxial zu der Achse 4 der Antriebswelle 3 geführt ist, verhindert. Somit wird ein koaxialer Lauf der Rolle 36 zu der Antriebswelle 3 erzielt. Damit kann eine hohe Zuverlässigkeit der Hochdruckpumpe 1 gewährleistet werden.
Fig. 3 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch eine Hochdruckpumpe 1 entlang der in Fig. 1 mit III bezeichneten Schnittlinie entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist der Haltebügel 45 auf der Höhe einer Achse 49 des Kolbens 23 zurückgesetzt geschnitten dargestellt, um den Blick auf das Federelement 40, die nutförmige Ausnehmung 48 und den Rollschuh 35 zu ermöglichen. Das Federelement 40 weist einen bandförmigen Abschnitt 49 auf. Der bandförmige Abschnitt 49 weist eine kreisförmige Öffnung 50 auf, durch die sich der stiftförmige Ansatz 46' des Anlaufelements 46 erstreckt. Der stiftförmige Ansatz 46' des Anlaufelements 46 erstreckt sich auch durch eine entsprechende Öffnung in dem Haltebügel 45, so dass das Federelement 40 an seinem bandförmigen Abschnitt 49 zuverlässig mit dem Haltebügel 45 verbunden ist. Ferner ist der bandförmige Abschnitt 49 des Federelements 40 teilweise in die nutförmige Ausnehmung 48 des Rollschuhs 35 eingesetzt, so dass ein Verdrehen des Rollschuhs 35 aus seiner gewünschten Lage verhindert ist.
Das Federelement 40 kann die Antriebswelle 3 außerhalb des Bereichs des Nockens 9 umschließen oder auch innerhalb des Bereichs des Nockens 9 angeordnet sein, so dass das Federelement den Nocken 9 der Antriebswelle 3 umfänglich umschließt. Das Federelement 40 ist vorzugsweise vorgespannt montiert, so dass das Federelement 40 den Kolben 23 in Richtung auf die Antriebswelle 3 vorspannt. Dadurch kann insbesondere im Bereich des Ansatzes 21 des als Zylinderkopf dienenden Gehäuseteils 19 eine separate Rückstellfeder entfallen. Das Federelement 40 ist als ringförmiges Federelement 40 ausgestaltet, so dass eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen der ersten Pumpenbaugruppe 17 und der zweiten Pumpenbaugruppe 18 zur Rückstellung der Kolben 23, 23' in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsstellung ermöglicht ist. Bei einer entsprechend den Ausführungsbeispielen der Erfindung ausgestalteten Hochdruckpumpe 1 sind die Kolben 23, 23' über zumindest ein Federelement 40 miteinander verbunden, so dass Rückstell- oder Rückholfedern in den Pumpenbaugruppen 17, 18 eingespart werden können. Der in Bezug auf eine Konstruktion mit Rückstell- oder Rückholfedern eingesparte Bauraum kann genutzt werden, um den Ansatz 21 des als Zylinderkopf dienenden Gehäuseteils 19 im Bereich der Bohrung 15, die als Führung für den Stößelkörper 30 dient, zu verstärken, so dass eine Aufweitung des als Zylinderkopf dienenden Gehäuseteils 19 unter hohem Druck reduziert ist.
Ferner läuft das Federelement 40 im Bereich des Rollschuhs 35 in einer nutförmigen Ausnehmung 48, so dass eine Verdrehung des Rollschuhs 35 verhindert ist.
Das Federelement 40 kann zusätzlich im Bereich der Rolle 36 einen Anlaufschutz durch ein Anlaufelement 46 übernehmen, der zugleich das Verbindungsstück für das Federelement 40 mit dem Haltebügel 45 ist.
Spezielle Vorteile der Hochdruckpumpe 1 sind somit ein deutlich verstärkter, durch das Gehäuseteil 19 gegebener Zylinderkopf und die gewährleistete Verdrehsicherung. Der verstärkte Zylinderkopf ermöglicht eine gegebenenfalls erhebliche Anhebung des Wirkungsgrades der Hochdruckpumpe 1.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckpumpe (1), insbesondere Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einer ersten Pumpenbaugruppe (17), zumindest einer zweiten Pumpenbaugruppe (18) und einer Antriebswelle (3), wobei die erste Pumpenbaugruppe (17) in Bezug auf die Antriebswelle (3) zumindest näherungsweise gegenüberliegend zu der zweiten Pumpenbaugruppe (18) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (3) zumindest einen Nocken (9) aufweist, der zum Antreiben der ersten Pumpenbaugruppe (17) und der zweiten Pumpenbaugruppe (18) dient, und wobei zumindest ein Federelement (40) vorgesehen ist, das einerseits zumindest mittelbar mit einem Kolben (23) der ersten Pumpenbaugruppe (17) und andererseits zumindest mittelbar mit einem Kolben (23') der zweiten Pumpenbaugruppe (18) verbunden ist.
2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) als ringförmiges Federelement (40) ausgestaltet ist.
3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Federelement (40) die Antriebswelle (3) umschließt.
4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpenbaugruppe (17) einen Rollschuh (35) aufweist, der eine an dem Nocken (9) der Antriebswelle (3) laufende Rolle (36) aufnimmt, und dass der Rollschuh (35) eine nutförmige Ausnehmung (48) aufweist, in der das Federelement (40) zumindest teilweise angeordnet ist.
5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) einen bandförmigen Abschnitt (49) aufweist und dass der bandförmige Abschnitt (49) des Federelements (40) zumindest teilweise in die nutförmige Ausnehmung (48) des Rollschuhs (35) eingelegt ist.
6. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (36) zumindest im Wesentlichen koaxial zu einer Achse (4) der Antriebswelle (3) orientiert ist und dass an dem Federelement (40) im Bereich der Rolle (36) zumindest ein Anlaufelement (46, 47) befestigt ist, das eine Verschiebung der Rolle (36) in Richtung der Achse (4) der Antriebswelle (3) begrenzt.
7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpenanordnung (17) einen Haltebügel (45) aufweist, der den Kolben (23) der ersten Pumpenbaugruppe (17) mit dem Federelement (40) verbindet.
8. Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Federelement (41) vorgesehen ist, das einerseits mittels des Haltebügels (45) mit dem Kolben (23) der ersten Pumpenbaugruppe (17) und andererseits zumindest mittelbar mit dem Kolben (23') der zweiten Pumpenbaugruppe (18) verbunden ist, und dass das Federelement (40) und das weitere Federelement (41) in Richtung einer Achse (4) der Antriebswelle (3) beabstandet zueinander auf verschiedenen Seiten des Nockens (9) der Antriebswelle (3) vorgesehen sind.
9. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpenbaugruppe (17) von einem Zylinderkopf (19) verschlossen ist, an dem ein in die erste Pumpenbaugruppe (17) ragender Ansatz (21) ausgebildet ist, dass in dem Ansatz (21) eine Zylinderbohrung (22) ausgebildet ist, wobei der Kolben (23) einen Pumpenarbeitsraum (24) in der Zylinderbohrung (22) begrenzt, und dass ein Außendurchmesser (31) des Ansatzes (21) im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser (32) einer Bohrung (15) in einem Grundkörper (6) eines Gehäuses (2) ist, in die die erste Pumpenbaugruppe (17) eingesetzt ist.
10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) den Kolben (23) in Richtung auf die Antriebswelle (3) vorspannt und dass im Bereich des Ansatzes (21) des Zylinderkopfes (19) keine separate Rückstellfeder vorgesehen ist.
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