EP2331821B1 - Hochdruck-radialkolbenpumpe - Google Patents

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Publication number
EP2331821B1
EP2331821B1 EP09780508A EP09780508A EP2331821B1 EP 2331821 B1 EP2331821 B1 EP 2331821B1 EP 09780508 A EP09780508 A EP 09780508A EP 09780508 A EP09780508 A EP 09780508A EP 2331821 B1 EP2331821 B1 EP 2331821B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
housing
piston pump
low
radial piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP09780508A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2331821A1 (de
Inventor
Friedrich Boecking
Sylvain Besancon
Matthias Greiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2331821A1 publication Critical patent/EP2331821A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2331821B1 publication Critical patent/EP2331821B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms

Definitions

  • the invention is based on a high-pressure radial piston pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a high-pressure radial piston pump is out of the DE 102 47 142 A1 known. It is intended for the fuel supply of an internal combustion engine and usually between a fuel supply and a high-pressure accumulator, also called common rail arranged, to which the individual injection nozzles of the internal combustion engine are connected.
  • the mounting flange and the housing are bolted together in the known high-pressure radial piston pump, which makes it possible to make the housing of higher quality material than the mounting flange, on the one hand to obtain low production costs and on the other hand, to meet the high pump pressures, in the housing must be included.
  • the mounting flange and the housing are in the known high-pressure radial piston pump connected to each other in a predetermined mutual assignment, which can not be changed without changing the hard-to-edit housing with the result that such high-pressure radial piston pumps in all details specifically to the respective Requirements of the customer's use must be adjusted.
  • the high-pressure radial piston pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that there is a reduction in the production of high-pressure radial piston pump, associated with the advantage that the customer-side connections arranged closely adjacent and separate adjustments are often even unnecessary. It is very special Advantage that any necessary adjustments can be made on a wide scale without changing the difficult-to-machine, high-strength housing and the built-in components by the corresponding low-pressure unit and / or the mounting flange rotated about its axis relative to the housing and be determined using the threaded holes already in the housing as standard.
  • the advantage is obtained that the low-pressure unit can be manufactured using inexpensive materials and easily edited on machines and, if necessary, can be changed.
  • the sealing of the annular channels according to claim 3 by O-ring seals is particularly easy to produce.
  • the O-ring seals need only be inserted into the prefabricated annular grooves of the low-pressure unit and / or the mounting flange and / or the housing on both sides of the respective annular channel and then pressed elastically with a smooth counter surface of the respective opposite part to the desired seal to achieve.
  • the O-ring seals preferably consist of permanently elastic, elastomeric materials. They are also available in cases in which an annular channel is arranged in a corner region, such that the one O-ring seal is inserted in an axial direction open to the counter surface groove and the other in a radial direction open to the counter surface groove.
  • a region is used as an annular channel, which is the drive shaft radially adjacent to each other particularly closely. This allows to reduce the radial dimensions of the high pressure radial piston pump to a minimum.
  • the embodiment according to claim 6 ring channels, which are arranged in the region of the opposite end faces or ends of the high-pressure radial piston pump functionally coupled together, which allows the low-pressure connections in addition to the high-pressure connections of the high-pressure radial piston pump on the side remote from the internal combustion engine side to mount the high-pressure radial piston pump and to bundle on this page.
  • a particularly simple connection is obtained from an annular channel to all intake ports of the intake valves of each cylinder head and the pump chambers contained therein. To make the connection, it only requires the assembly of the cylinder heads.
  • a connection for an optionally pressurized fuel line is provided at the front of the low-pressure unit or for a metering unit which feeds the fuel into the annular channel depending on the respective requirement.
  • the embodiment according to claim 8 makes it possible to inexpensively connect the high-pressure connections free of intersections and merging into each other buffer sections.
  • the embodiment according to claim 9 makes it possible to connect a metering unit and the low-pressure unit particularly simple. Functional elements of the metering unit, such as the zero delivery throttle, can be integrated into the low-pressure unit, which greatly simplifies the construction of the metering unit.
  • prefeed pump be used to supply the low-pressure unit, it is recommended that the prefeed pump be flanged directly onto the low-pressure unit and that the high-pressure radial-piston pump drive shaft be used to drive it.
  • gear pumps can be easily integrated in this way.
  • Fig. 1 shows a high-pressure radial piston pump for the fuel supply of an internal combustion engine in a front view. It comprises a housing 1 with a drive shaft 2 accommodated therein and rotating about an axis with a cam or eccentric 3 protruding in the radial direction. With the cam or eccentric 3, three pistons 5 uniformly distributed in the circumferential direction and received in cylinders 4 are in direct and continuous Engaging, which are successively displaceable in the radial direction by the cam or eccentric 3 and a cooperating compression spring back and forth. The compression springs can also be omitted when using a positive guidance of the piston by the eccentric.
  • fuel is alternately drawn into the respective pump chamber 25 of the individual cylinders by a suction valve 24, compressed therein and collected under high pressure of more than 2,000 bar via the individual high-pressure valves 20 and the high-pressure bores 14, a central high-pressure connection 21 supplied and squeezed out via this into a high-pressure collector or a common rail, to which the individual injection nozzles of the associated internal combustion engine are connected.
  • the housing 1 is provided for fixing to the internal combustion engine with a mounting flange 6 having screw holes for passing through fastening screws.
  • the three cylinders 4 are connected by fuel lines, which are proportionally included in the housing 1, the mounting flange 6 and the low-pressure unit 7 or limited thereby, wherein the mounting flange 6, the low-presure unit 7 and the housing 1 through formed independent parts and are relatively rotatable and liquid-tight fixed to each other.
  • the mounting flange 6 and the low-pressure unit 7 may consist of conventional, easy-to-process structural steel or aluminum and the housing 1 made of high-strength steel.
  • the proportionately contained in the housing 1 and in the cylinder heads 11 high-pressure lines 14, 13 serve to collect the high pressure volumes of the fuel generated by the individual sub-pumps and supply the central high-pressure port 21 to which the high-pressure accumulator, not shown, is connected.
  • the high-pressure lines 14, 13 can be loaded with fuel at a pressure of more than 2,000 bar. Accordingly, they are limited exclusively by machine parts made of high-strength materials, namely the cylinder heads 11 and the housing 1. They connect the adjacent cylinder heads 11 without any intercommunication. As a result, notch effects are avoided, which can cause cracking under the operational, constantly increasing and decreasing high pressure stress.
  • the Verschneidungs slaughter the high pressure lines 13, 14 is achieved in that the opposite mouths on the part of the cylinder heads 11 and the housing 1 have a distance from each other. Further, the immediately adjacent high-pressure lines 14 may be disposed within the housing 1 in different radial planes of the drive shaft 2, as in FIG Fig. 2 shown.
  • the housing 1, the low-pressure unit 7 and a gear pump 17, which serves to advance the fuel, are in the design after Fig. 1 screwed one above the other perpendicular to the plane of the drawing.
  • the mounting flange 6 is in Fig. 1 not visible.
  • the central high-pressure port 21 is provided, via which the high-pressure fuel is transferred into the high-pressure accumulator, not shown.
  • Fig. 2 shows the position of the mounting flange 6 on the side facing away from the low-pressure unit 7 side of the housing.
  • the mounting flange 6 and the low-pressure unit 7 are rotatable relative to each other and to the housing 1 connected to the housing 1 and they limit together with the housing 1 ring channels 8, which surround the drive shaft 2 concentrically, wherein the fuel lines comprise line sections, which are formed proportionally by the annular channels 8. If a connection of the mounting flange 6 or the low-pressure unit proves to be less favorable by the customer, therefore, the mounting flange 6 and / or the low-pressure unit can be rotated by a relative rotation with respect to the housing 1 in a more favorable position and bolted using the old threaded holes of the housing 1 with this. In this case, the annular channels 8 are still used and the threaded holes of the housing 1. The modification effort is accordingly low. It does not require the difficult machining of high-strength materials.
  • the low-pressure unit 7 and / or the mounting flange 6 may be made of aluminum or steel. They limit only annular channels 8, the suction side connected to the suction valves of the high-pressure radial piston pump and accordingly only with a pressure of max. 6 bar are loaded.
  • the determination of the high-pressure radial piston pump on an internal combustion engine does not require large forces, which cost and easily machinable materials for the production de mounting flange satisfy.
  • the annular channels 8 are sealed in each case adjacent sealing gap in each case by O-ring seals 9, which are elastically resiliently received in Rechecknuten a matched to their diameter profile. They ensure a good sealing result with the simplest installation.
  • the O-ring seals made of permanently elastic, polymeric material, in particular of synthetic rubber.
  • the low-pressure unit 7 and the mounting flange 6 at the same time contain the bearings of the drive shaft 2.
  • This not only high-strength and therefore expensive material is saved on the part of the housing 1, but created an additional way to bundle many ring channels 8 in a small space and to use for forwarding fuel.
  • the bearings of the drive shaft 2 can also be accommodated in the housing 1.
  • the low-pressure unit 7 is provided at the lower end with a fuel port 22 which is connected to the fuel tank.
  • the fuel port 22 may include a fuel filter.
  • a gear pump 17 is screwed. It serves to feed the fuel to the high-pressure radial pump.
  • Fig. 2 also shows that the drive shaft 2 of the high-pressure radial pump is extended through the low-pressure unit 7 and at the same time as the drive shaft 2 of the gear pump 17 is formed.
  • the gear pump 17 therefore needs no separate drive and can be mounted together with the high-pressure radial piston pump and the low-pressure unit 7 in a single operation on an internal combustion engine and put into operation.
  • Fig. 3 shows two annular channels 8, which is bounded on three sides by the low-pressure unit 7 and on one side of the housing 1 and an annular channel 8 which is bounded on two sides by the mounting flange 6 and the housing 1.
  • the low-pressure unit 7 also engages over the edge of the housing 1 on one side with a radial projection, to which a metering unit, not shown, can be connected directly or through a line.
  • the metering unit serves to adjust the volume of fuel supplied to the high-pressure radial-piston pump to the actual demand, in order to prevent the maximum delivery capacity of the high-pressure radial piston pump from being used even when the internal combustion engine supplied therewith is idling or in the partial load range and a lot has less need.
  • energy wastage is avoided.
  • a proportionately of the mounting flange 6 and a proportionately limited by the low-pressure unit 7 annular channel 8 is in the design Fig. 3 connected by a bore 19 which penetrates the housing 1 between the two end faces.
  • the funded by the gear pump 17 fuel is fed into the low-pressure unit 7, dosed by the metering unit connected thereto and fed into the radially outer annular channel 8. He passes from there through the bore 19 in the proportionately limited by the mounting flange 6 annular channel 8 and from this into the radial bores 10, through which the suction valves 24 of the cylinder heads 11 of the high-pressure radial piston pump are fed.
  • the proportionately limited by the mounting flange 6 annular channel 8 is cut by as many radial holes 10 as overlapped by cylinder heads 11 of the cylinder 4, wherein the cylinder heads 11 include intake ports 12 and wherein the intake ports 12 and the radial bores 10 connected to each other are. All these lines are assigned to the suction side of the high-pressure radial piston pump and only with a pressure of max. 6 bar loaded. Therefore, no crack formation in the housing 1 is to be feared by the intersections between the annular channels 8 and the radial bores 10 used here.
  • the intake openings 12 of the cylinder heads 11 contain check valves 24, which can only be flowed through in the direction of the pump chambers 25 of the cylinder 4.
  • the suction openings 12 are closed to the outside by screw plugs 23.
  • the cylinder heads 11 included in the design Fig. 1 two high pressure ports 13, wherein the high pressure ports 13 of adjacent cylinder heads 11 through holes 14 of the housing 1 with connected separate terminals. As a result, mutual intersections of holes are avoided within the housing 1, which significantly contributes to improve the durability under the conditions of continuous threshold load, which is exposed to such a housing during normal use.
  • Fig. 4 shows a high-pressure radial piston pump in a longitudinal sectional view, which has only two opposing piston / cylinder units on both sides of the drive shaft 2.
  • the pistons of the piston / cylinder units are pressed by compression springs 18 against a polygonal shoe 24 which is mounted rotatably on the eccentric 3 of the rotating drive shaft 2. Otherwise, the structure and function of the above described.
  • Fig. 5 a high-pressure radial piston pump in longitudinal section, in which the housing 1 at the two end faces annular channels 8, which are connected by two holes 19 intersecting each other. The interior of the high-pressure radial piston pump is thereby bypassed.
  • Fig. 6 to 9 show various cylinder heads 11 in a cross-sectional view, in which the high-pressure port 13.1 positioned differently and the confluence of the uninterrupted holes 14 is indicated in the high-pressure valve 20. Unnecessary outputs are closed by a screw plug 13.2.
  • the various designs can be used as desired by the customer with the aim of positioning the central high-pressure port 13.1 of the associated high-pressure radial piston pump in a space-saving manner in the often narrow engine compartment of a motor vehicle.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
    • Stand der Technik
  • Eine solche Hochdruck-Radialkolbenpumpe ist aus der DE 102 47 142 A1 bekannt. Sie ist für die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine bestimmt und gewöhnlich zwischen einer Kraftstoffzuführung und einem Hochdruckspeicher, auch Common - Rail genannt, angeordnet, an den die einzelnen Einspritzdüsen der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Der Montageflansch und das Gehäuse sind bei der bekannten Hochdruck-Radialkolbenpumpe miteinander verschraubt, was es erlaubt, das Gehäuse aus hochwertigerem Material herzustellen als den Montageflansch, um einerseits niedrige Herstellkosten zu erhalten und andererseits den hohen Pumpendrücken gerecht zu werden, die von den in dem Gehäuse enthaltenen Bohrungen aufgenommen werden müssen. Der Montageflansch und das Gehäuse sind bei der bekannten Hochdruck-Radialkolbenpumpe allerdings miteinander in einer vorgegebenen gegenseitigen Zuordnung verbunden, die sich ohne eine Änderung des schwer zu bearbeitenden Gehäuses nicht verändern lässt mit der Folge, dass derartige Hochdruck-Radialkolbenpumpen in allen Details speziell an die jeweiligen Anforderungen der kundenseitigen Verwendung angepasst werden müssen. Dies gilt für die Positionierung und die Größe der Schraubenlöcher, die zur Montage an einer bestimmten Verbrennungskraftmaschine dienen, ebenso wie für die Lage und Positionierung aller kundenseitigen Kraftstoffanschlüsse sowie den Innenaufbau. Demgemäss ist es für einen jeden Kunden und eine jede Verwendung erforderlich, die durch den Montageflansch und das Gehäuse gebildete Grundbaueinheit insgesamt an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen, was zusätzlich kostspielige Änderungen an den darin enthaltenen Einbauteilen nach sich zieht. Die sich ergebenden Herstellkosten sind daher sehr hoch.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Hochdruck-Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass sich eine Verbilligung der Herstellung der Hochdruck-Radialkolbenpumpe ergibt, verbunden mit dem Vorteil, dass die kundenseitigen Anschlüsse dicht benachbart angeordnet und gesonderte Anpassungen vielfach sogar entbehrlich sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass eventuell erforderliche Anpassungen in weitem Rahmen ohne Änderungen des schwierig bearbeitbaren, hochfesten Gehäuses und der darin enthaltenen Einbauteile vorgenommen werden können, indem die Low-Pressure -Unit und/oder der Montageflansch im entsprechenden Umfang um Ihre Achse relativ zu dem Gehäuse verdreht und unter Verwendung der bereits im Gehäuse standardmäßig vorhandenen Gewindelöcher daran festgelegt werden.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruck-Radialkolbenpumpe angegeben.
  • Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 wird der Vorteil erhalten, dass die Low-Pressure-Unit unter Verwendung von kostengünstigen Werkstoffen hergestellt und leicht auf Automaten bearbeitet und gegebenenfalls geändert werden kann.
  • Die Abdichtung der Ringkanäle gemäß Anspruch 3 durch O-Ringdichtungen, die in Rechtecknuten eingefügt sind, ist besonders einfach herstellbar. Die O-Ringdichtungen brauchen nur in die vorgefertigten Ringnuten der Low-Pressure-Unit und/oder des Montageflansches und /oder des Gehäuses beiderseits des jeweiligen Ringkanals eingefügt und anschließend mit einer glatten Gegenfläche des jeweils gegenüberliegenden Teiles elastisch verpresst zu werden, um die erwünschte Abdichtung zu erzielen. Bevorzugt bestehen die O-Ringdichtungen aus dauerelastischen, elastomeren Werkstoffen. Sie sind auch in Fällen verfügbar, in denen ein Ringkanal in einem Eckbereich angeordnet ist, derart, dass die eine O-Ringdichtung in eine axialer Richtung zur Gegenfläche geöffnete Nut eingefügt wird und die andere in eine in radialer Richtung zur Gegenfläche geöffnete Nut.
  • Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird ein Bereich als Ringkanal genutzt, der der Antriebswelle radial besonders eng benachbart ist. Dies gestattet es, die radialen Abmessungen der Hochdruck-Radialkolbenpumpe auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ist es möglich, die axialen Abmessungen der Hochdruck-Radialkolbenpumpe auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 werden Ringkanäle, die im bereich der einander gegenüberliegenden Stirnflächen oder Enden der Hochdruck-Radialkolbenpumpe angeordnet sind, funktionell miteinander gekoppelt, was es gestattet, die Niederdruckanschlüsse ergänzend zu den Hochdruckanschlüssen der Hochdruck-Radialkolbenpumpe auf der von der Verbrennungskraftmaschine abgewandeten Seite der Hochdruck-Radialkolbenpumpe anzubringen und auf dieser Seite zu bündeln.
  • Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 wird eine besonders einfache Verbindung von einem Ringkanal zu allen Ansaugöffnungen der Ansaugventile eines jeden Zylinderkopfes und den darin enthaltenen Pumpenräumen erhalten. Um die Verbindung herzustellen, bedarf es der nur der Montage der Zylinderköpfe. Für die Einspeisung des Kraftstoffes in den betreffenden Ringkanal ist an der Vorderseite der Low-Pressure-Unit entweder unmittelbar ein Anschluss für eine gegebenenfalls druckbeaufschlagte Kraftstoffleitung vorgesehen oder für einen Zumesseinheit, die den Kraftstoff in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf in den Ringkanal einspeist.
  • Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 ermöglicht es, die Hochdruckanschlüsse frei von Verschneidungen und ineinander übergehenden Pufferstrecken kostengünstig zu verbinden.
  • Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 ermöglicht es, eine Zumesseinheit und die Low-Pressure-Unit besonders einfach zu verbinden. Funktionselemente der Zumesseinheit, wie z.B. die Null-Förderdrossel, können dabei in die Low-Pressure-Unit integriert sein, was den Aufbau der Zumesseinheit sehr vereinfacht.
  • Falls eine Vorförderpumpe bei der Versorgung der Low-Pressure-Unit zur Anwendung gelangt, empfiehlt es sich, die Vorförderpumpe unmittelbar auf die Low-Pressure-Unit aufzuflanschen und die Antriebswelle der Hochdruck-Radialkolbenpumpe für deren Antrieb mit zu verwenden. Insbesondere Zahnradpumpen lassen sich auf diese Weise einfach integrieren.
    • Zeichnung
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Sie werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1 eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe in einer Ansicht von vom.
    • Fig. 2 die Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 in längsgeschnittener Darstellung. Die in dem Gehäuse enthaltenen Hochdruckkanäle sind in getrennten Radialebenen der Antriebswelle angeordnet.
    • Fig. 3 eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe ähnlich Fig. 1 in längsgeschnittener Darstellung. Die Low-Pressure-Unit ist mit Ringkanälen versehen, die durch eine sich annähernd parallel zu der Antriebswelle erstreckende Bohrung verbunden sind.
    • Fig. 4 eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe in längsgeschnittener Darstellung, die zwei einander gegenüberliegende Kolben/Zylinderreinheiten und eine Antriebswelle aufweist.
    • Fig. 5 eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe in längsgeschnittener Darstellung, bei der das Gehäuse an den beiden Stirnflächen Ringkanäle aufweist, die durch zwei einander durchschneidende Bohrungen 10 verbunden sind.
    • Fig. 6 bis 9 verschiedene Zylinderköpfe in quergeschnittener Darstellung, bei denen der Hochdruckanschluss unterschiedlich positioniert ist.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
  • Übereinstimmende Bezugszeichen bezeichnen in allen Zeichnungen übereinstimmende Gegenstände.
  • Fig. 1 zeigt eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine in einer Ansicht von vorn. Sie umfasst ein Gehäuse 1 mit einer darin aufgenommenen und um eine Achse rotierenden Antriebswelle 2 mit einem in radialer Richtung vorstehenden Nocken oder Exzenter 3. Mit dem Nocken oder Exzenter 3 stehen drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte und in Zylindern 4 aufgenommene Kolben 5 in direktem und andauerndem Eingriff, die durch den Nocken oder Exzenter 3 und eine damit zusammenwirkende Druckfeder aufeinanderfolgend in radialer Richtung hin- und her verschiebbar sind. Die Druckfedern können bei Verwendung einer Zwangsführung der Kolben durch den Exzenter auch weggelassen werden. Bei der Hin- und Herbewegung der Kolben wird durch ein Saugventil 24 abwechselnd Kraftstoff in den jeweiligen Pumpenraum 25 der einzelnen Zylinder eingesogen, darin verdichtet und unter hohem Duck von mehr als 2.000 bar über die einzelnen Hochdruckventile 20 und die Hochdruckbohrungen 14 gesammelt einem zentralen Hochdruckanschluss 21 zugeführt und über diesen in einen Hochdrucksammler oder ein Common-Rail ausgepresst, an den die einzelnen Einspritzdüsen der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind.
  • Das Gehäuse 1 ist zur Festlegung an der Verbrennungskraftmaschine mit einem Montageflansch 6 versehen, der Schraubendurchgangslöcher zur Durchführung von Befestigungsschrauben aufweist.
  • Die drei Zylinder 4 sind durch Kraftstoffleitungen verbunden, die anteilig in dem Gehäuse 1, dem Montageflansch 6 und der Low-Pressure-Unit 7 aufgenommen oder dadurch begrenzt sind, wobei der Montageflansch 6, die Low-Presure-Unit 7 und das Gehäuse 1 durch unabhängige Teile gebildet und relativ verdrehbar und flüssigkeitsdicht aneinander festgelegt sind.
  • Der Montageflansch 6 und die Low-Pressure-Unit 7 können aus üblichem, einfach zu bearbeitendem Baustahl oder Aluminium bestehen und das Gehäuse 1 aus hochfestem Stahl.
  • Die anteilig in dem Gehäuse 1 und in den Zylinderköpfen 11 enthaltenen Hochdruckleitungen 14, 13 dienen dazu, die von den einzelnen Teilpumpen erzeugten Hochdruckvolumina des Kraftstoffes zu sammeln und dem zentralen Hochdruckanschluss 21 zuzuführen, an den der nicht dargestellte Hochdrucksammler angeschlossen ist. Die Hochdruckleitungen 14, 13 können dabei mit Kraftstoff eines Druckes von mehr als 2.000 bar belastet sein. Sie sind demgemäss ausschließlich von Maschinenteilen aus hochfesten Werkstoffen begrenzt, nämlich von den Zylinderköpfen 11 und dem Gehäuse 1. Sie verbinden die benachbarten Zylinderköpfe 11 verschneidungsfrei miteinander. Dadurch werden Kerbeffekte vermieden, die unter der betriebsbedingten, andauernd an- und abschwellenden Hochdruckbeanspruchung eine Rissbildung nach sich ziehen können.
  • Bei der Bauform nach Fig. 1 wird die Verschneidungsfreiheit der Hochdruckleitungen 13, 14 dadurch erreicht, dass die einander gegenüberliegenden Mündungen seitens der Zylinderköpfe 11 und des Gehäuses 1 einen Abstand voneinander haben. Ferner können die unmittelbar benachbarten Hochdruckleitungen 14 innerhalb des Gehäuses 1 in verschiedenen Radialebenen der Antriebswelle 2 angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt.
  • Das Gehäuse 1, die Low-Pressure-Unit 7 und eine Zahnradpumpe 17, die zur Vorförderung des Kraftstoffes dient, sind bei der Bauform nach Fig. 1 senkrecht zur Ebene der Zeichnung übereinanderliegend miteinander verschraubt. Der Montageflansch 6 ist in Fig. 1 nicht erkennbar.
  • An der Stirnseite eines Zylinderkopfes 11 ist der zentrale Hochdruckanschluss 21 vorgesehen, über den der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den nicht dargestellten Hochdruckspeicher überführt wird.
  • Fig. 2 zeigt die Lage des Montageflansches 6 auf der von der Low-Pressure-Unit 7 abgewandten Seite des Gehäuses 1.
  • Der Montageflansch 6 und die Low-Pressure-Unit 7 sind relativ zueinander und zu dem Gehäuse 1 verdrehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden und sie begrenzen zusammen mit dem Gehäuse 1 Ringkanäle 8, die die Antriebswelle 2 konzentrisch umschließen, wobei die Kraftstoffleitungen Leitungsabschnitte umfassen, die anteilig durch die Ringkanäle 8 gebildet sind. Falls sich ein Anschluss des Montageflanschs 6 oder der Low-Pressure-Unit kundenseitig als wenig günstig gelegen erweist, können daher der Montageflansch 6 und/oder die Low-Pressure-Unit durch eine Relativverdrehung in Bezug auf das Gehäuse 1 in eine günstigere Lage verdreht und unter Verwendung der alten Gewindelöcher des Gehäuses 1 mit diesem verschraubt werden. Dabei werden auch die Ringkanäle 8 weiterhin verwendet sowie die Gewindelöcher des Gehäuses 1. Der Änderungsaufwand ist demgemäss gering. Er erfordert nicht die schwierige Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen.
  • Die Low-Pressure-Unit 7 und/oder der Montageflansch 6 können aus Aluminium oder Stahl bestehen. Sie begrenzen nur Ringkanäle 8, die saugseitig mit den Saugventilen der Hochdruck-Radialkolbenpumpe verbunden und demgemäss nur mit einem Druck von max. 6 bar belastet sind. Auch die Festlegung der Hochdruck-Radialkolbenpumpe an einer Verbrennungskraftmaschine erfordert keine großen Kräfte, wodurch kostengünstige und leicht bearbeitbare Werkstoffe für die Herstellung de Montageflansches genügen. Die Ringkanäle 8 sind im beiderseits angrenzenden Dichtspalt jeweils durch O-Ringdichtungen 9 abgedichtet, die in Rechecknuten eines an ihren Durchmesser angepassten Profils elastisch federnd aufgenommen sind. Sie gewährleisten bei einfachster Montage ein gutes Abdichtungsergebnis. Bevorzugt bestehen die O-Ringdichtungen aus dauerelastischem, polymerem Werkstoff, insbesondere aus synthetischem Gummi.
  • Die Low-Pressure-Unit 7 und der Montageflansch 6 enthalten zugleich die Lagerungen der Antriebswelle 2. Hierdurch wird nicht nur hochfester und damit teurer Werkstoff auf Seiten des Gehäuses 1 gespart, sondern eine zusätzliche Möglichkeit geschaffen, viele Ringkanäle 8 auf engem Raum zu bündeln und zur Weiterleitung von Kraftstoff zu nutzen. Außerdem verbessern sich die Möglichkeiten, die Antriebswelle 2 im Gehäuse 1 exakt auszurichten. Die Lagerungen der Antriebswelle 2 können auch im Gehäuse 1 aufgenommen sein.
  • Die Low-Pressure-Unit 7 ist am unteren Ende mit einem Kraftstoffanschluss 22 versehen, der mit dem Kraftstofftank verbunden ist. Der Kraftstoffanschluss 22 kann ein Kraftstofffilter enthalten.
  • Mit der Vorderseite der Low-Pressure-Unit 7 ist eine Zahnradpumpe 17 verschraubt. Sie dient der Zuförderung des Kraftstoffes zu der Hochdruck-Radialkobenpumpe.
  • Fig. 2 lässt außerdem erkennen, dass die Antriebswelle 2 der Hochdruck-Radialkobenpumpe durch die Low-Pressure-Unit 7 hindurch verlängert ist und zugleich als Antriebswelle 2 der Zahnradpumpe 17 ausgebildet ist. Die Zahnradpumpe 17 braucht dadurch keinen separaten Antrieb und kann zusammen mit der Hochdruck-Radialkolbenpumpe und der Low-Pressure-Unit 7 in einem einzigen Arbeitsgang an einer Verbrennungskraftmaschine montiert und in Betrieb genommen werden.
  • Fig. 3 zeigt zwei Ringkanäle 8, der auf drei Seiten von der Low-Pressure-Unit 7 und auf einer Seite von dem Gehäuse 1 begrenzt ist sowie einen Ringkanal 8, der auf zwei Seiten von dem Montageflansch 6 und dem Gehäuse 1 begrenzt ist. Natürlich kann die Zuordnung auch vertauscht oder mehrfach vorgenommen werden, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Die Low-Pressure-Unit 7 übergreift außerdem den Rand des Gehäuses 1 auf einer Seite mit einem radialen Vorsprung, an den eine nicht dargestellte Zumesseinheit unmittelbar oder durch eine Leitung angeschlossen werden kann. Die Zumesseinheit dient dazu, das Volumen des der Hochdruck-Radialkolbenpumpe zugeführten Kraftstoffes an den tatsächlichen Bedarf anzupassen, um zu verhindern, dass die maximale Förderleistung der Hochdruck-Radialkolbenpumpe auch dann genutzt wird, wenn sich die davon versorgte Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf oder im Teillastbereich befindet und dadurch einen sehr viel geringeren Bedarf hat. Durch die Zwischenschaltung der Zumesseinheit zwischen die Hochdruck-Radialkolbenpumpe und die Kraftstoffvorförderpumpe, die hier durch eine Zahnrandpumpe 17 gebildet ist, wird somit Energieverschwendung vermieden.
  • Ein anteilig von dem Montageflansch 6 und ein anteilig von der Low-Pressure-Unit 7 begrenzter Ringkanal 8 ist bei der Bauform nach Fig. 3 durch eine Bohrung 19 verbunden, die das Gehäuse 1 zwischen den beiden Stirnflächen durchdringt. Der von der Zahnradpumpe 17 geförderte Kraftstoff wird in die Low-Pressure-Unit 7 eingespeist, durch die daran angeschlossene Zumesseinheit dosiert und in den radial äußeren Ringkanal 8 eingespeist. Er gelangt von dort durch die Bohrung 19 in den anteilig von dem Montageflansch 6 begrenzten Ringkanal 8 und aus diesem in die Radialbohrungen 10, durch die die Saugventile 24 der Zylinderköpfe 11 der Hochdruck-Radialkolbenpumpe gespeist sind. Dabei ist es vorgesehen, dass der anteilig von dem Montageflansch 6 begrenzte Ringkanal 8 durch so viele Radialbohrungen 10 angeschnitten ist, wie von Zylinderköpfen 11 der Zylinder 4 übergriffen, wobei die Zylinderköpfe 11 Ansaugöffnungen 12 enthalten und wobei die Ansaugöffnungen 12 und die Radialbohrungen 10 ineinanderübergehend verbunden sind. Alle diese Leitungen sind der Saugseite der Hochdruck-Radialkolbenpumpe zugeordnet und nur mit einem Druck von max. 6 bar belastet. Daher ist durch die hier zur Anwendung gelangenden Verschneidungen zwischen den Ringkanälen 8 und den Radialbohrungen 10 keine Rissbildung in dem Gehäuse 1 zu befürchten. Die Ansaugöffnungen 12 der Zylinderköpfe 11 enthalten Rückschlagventile 24 , die nur in Richtung der Pumpenräume 25 der Zylinder 4 durchströmbar sind. Die Ansaugöffnungen 12 sind nach außen durch Verschlussschrauben 23 verschlossen.
  • Die Zylinderköpfe 11 enthalten bei der Bauform nach Fig. 1 jeweils zwei Hochdrucköffnungen 13, wobei die Hochdrucköffnungen 13 einander benachbarter Zylinderköpfe 11 durch Bohrungen 14 des Gehäuses 1 mit voneinander getrennten Anschlüssen verbunden sind. Hierdurch werden innerhalb des Gehäuses 1 gegenseitige Verschneidungen von Bohrungen vermieden, was wesentlich dazu beiträgt, die Dauerhaltbarkeit unter den Bedingungen der andauernden Schwellbelastung zu verbessern, der ein solches Gehäuse während der bestimmungsgemäßen Verwendung ausgesetzt ist.
  • Fig. 4 zeigt eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe in längsgeschnittener Darstellung, die nur zwei einander gegenüberliegende Kolben/Zylindereinheiten beiderseits der Antriebswelle 2 aufweist. Die Kolben der Kolben-/Zylindereinheiten sind von Druckfedern 18 an einen Polygonschuh 24 angepresst, der relativ verdrehbar auf dem Exzenter 3 der rotierenden Antriebswelle 2 gelagert ist. Im übrigen entspricht der Aufbau und die Funktion der vorstehend beschriebenen.
  • Fig. 5 eine Hochdruck-Radialkolbenpumpe in längsgeschnittener Darstellung, bei der das Gehäuse 1 an den beiden Stirnflächen Ringkanäle 8 aufweist, die durch zwei einander durchschneidende Bohrungen 19 verbunden sind. Der Innenraum der Hochdruck-Radialkolbenpumpe wird dadurch umgangen.
  • Fig. 6 bis 9 zeigen verschiede Zylinderköpfe 11 in quergeschnittener Darstellung, bei denen der Hochdruckanschluss 13.1 unterschiedlich positioniert und die Einmündung der verschneidungsfreien Bohrungen 14 in das Hochdruckventil 20 angedeutet ist. Nicht benötigte Ausgänge sind durch eine Verschlussschraube 13.2 verschlossen.
  • Die verschiedenen Bauformen können je nach Wunsch des Kunden verwendet werden mit dem Ziel, den zentralen Hochdruckanschluss 13.1 der zugehörigen Hochdruck-Radialkolbenpumpe besonders platzsparend in den oftmals eng begrenzten Motorräumen eines Kraftfahrzeuges zu positionieren.
  • Hierdurch in Verbindung mit der Möglichkeit, sämtliche Saugleitungen innerhalb der Baueinheit aus Zahnradpumpe 17, Low-Pressure-Unit 7, Gehäuse 1 und Montageflansch 6 zu bündeln, wobei sämtliche Kraftstoffein- und Ausgänge dicht beieinander auf derselben Seite der Hochdruck-Radialkolbenpumpe liegen, gelingt es, eine gute Übersichtlichkeit im Motorraum zu wahren bei optimaler Platzausnutzung.

Claims (10)

  1. Hochdruck-Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffversorgung einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer darin aufgenommenen und um eine Achse rotierenden Antriebswelle (2) mit einem in radialer Richtung vorstehenden Nocken oder Exzenter (3), mit dem mehrere in Zylindern (4) aufgenommene Kolben (5) in Eingriff stehen, die durch den Nocken oder Exzenter (3) aufeinanderfolgend in radialer Richtung verschiebbar sind, wobei das Gehäuse (1) zur Festlegung an der Verbrennungskraftmaschine mit einem Montageflansch (6) versehen ist, wobei die Zylinder (4) durch Kraftstoffleitungen (10) verbunden sind, die anteilig in dem Gehäuse (1) aufgenommen sind und wobei der Montageflansch (6) und das Gehäuse (1) durch unabhängige Teile gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Montageflansch (6) abgewandten Seite des Gehäuses (1) eine Low-Pressure-Unit (7) befestigt ist, dass der Montageflansch (6) und die Low-Pressure-Unit (7) relativ zueinander und zu dem Gehäuse (1) verdrehbar mit dem Gehäuse (1) verbunden sind und zusammen mit dem Gehäuse (1) Ringkanäle (8) begrenzen, die die Antriebswelle (2) konzentrisch umschließen und dass die Kraftstoffleitungen (10) Leitungsabschnitte umfassen, die anteilig durch die Ringkanäle (8) gebildet sind.
  2. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Low-Pressure-Unit (7) aus Aluminium oder Stahl besteht.
  3. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkanäle (8) durch O-Ringdichtungen (9) abgedichtet sind.
  4. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ringkanal (8) vorgesehen ist, der auf drei Seiten von der Low-Pressure-Unit (7) oder dem Montageflansch (6) und auf einer Seite von dem Gehäuse (1) begrenzt ist.
  5. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ringkanal (8) vorgesehen ist, der auf zwei Seiten von der Low-Pressure-Unit (7) oder dem Montageflansch (6) und auf zwei Seiten von dem Gehäuse (1) begrenzt ist.
  6. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein von dem Montageflansch (6) und ein anteilig von der Low-Pressure-Unit (7) begrenzter Ringkanal (8) durch eine Bohrung (19) verbunden ist, die das Gehäuse (1) zwischen den beiderseitigen Stirnflächen durchdringt.
  7. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Anspruche 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringkanal (8) durch zumindest zwei Radialbohrungen (10) angeschnitten ist, die von der Zylinderköpfen (11) der Zylinder (4) übergriffen sind, dass die Zylinderköpfe (11) Ansaugöffnungen (12) enthalten und dass die Ansaugöffnungen (12) und die Radialbohrungen (10) ineinanderübergehend verbunden sind.
  8. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderköpfe (11) jeweils zwei Hochdrucköffnungen (13) enthalten und dass die Hochdrucköffnungen (13) einander benachbarter Zylinderköpfe (11) durch Hochdruckbohrungen (14) des Gehäuses (1) mit voneinander getrennten Anschlüssen verbunden sind.
  9. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Low-Pressure-Unit (7) einen Anschluss (15) für eine Zumesseinheit enthält und dass der Anschluss (15) mit einem Ringkanal (8) verbunden ist.
  10. Hochdruck-Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) durch die Low-Pressure-Unit (7) hindurch verlängert und als Antriebswelle (2) einer Zahnradpumpe (17) ausgebildet ist und dass die Zahnradpumpe (17) an der Low-Pressure-Unit (7) festgelegt ist.
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