EP2422072B1 - High-pressure pump - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The invention relates to a high-pressure pump, in particular a radial or linear piston pump. Specifically, the invention relates to the field of fuel pumps for fuel injection systems of air-compression, self-igniting internal combustion engines.
Aus der
Die aus der
Eine weitere Hechdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen ist aus dem später veröffentlichten Dokument
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein hoher Wirkungsgrad ermöglicht ist. Speziell kann die Zunahme einer Leckage von Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum verhindert oder zumindest verringert werden.The high pressure pump according to the invention with the features of
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the
Vorteilhaft ist es, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens, der einen aniosotropen Elastizitätsmodul aufweist, eine Querdehnungszahl aufweist, die nicht kleiner als 0,3 ist. Dadurch kann eine negative Radialverformung, bei der der Pumpenkolben auf Grund der Druckbelastung radial zusammengedrückt wird, vermieden werden. Dadurch kann eine übermäßige Leckage verhindert werden. Eine Leckage zwischen dem Pumpenkolben und der Zylinderbohrung, in der der Pumpenkolben geführt ist, hat den Nachteil, dass es zu Wirkungsgradverlusten kommt, die mit zunehmendem Druck im Pumpenarbeitsraum ansteigen. Dadurch ist auch der Anwendungsbereich im Hinblick auf relativ hohe Drücke begrenzt. Durch die Verringerung der Leckage kann zum einen der Wirkungsgrad gesteigert werden. Zum anderen kann der Anwendungsbereich hin zu größeren von der Hochdruckpumpe erzeugbaren Drücken vergrößert werden.It is advantageous that the material of the pump piston, which has an anisotropic modulus of elasticity, has a transverse strain number which is not less than 0.3. As a result, a negative radial deformation, in which the pump piston is radially compressed due to the pressure load, can be avoided. This can prevent excessive leakage. A leakage between the pump piston and the cylinder bore, in which the pump piston is guided, has the disadvantage that it comes to efficiency losses, which increase with increasing pressure in the pump chamber. As a result, the scope is limited in terms of relatively high pressures. By reducing the leakage on the one hand the efficiency can be increased. On the other hand, the range of application can be increased towards larger pressures that can be generated by the high-pressure pump.
Vorteilhaft ist es, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens entlang der Achse der Zylinderbohrung einen kleineren Elastizitätsmodul aufweist als senkrecht zu der Achse der Zylinderbohrung. Dadurch kommt es mit ansteigendem Druck im Pumpenarbeitsraum zu einer Verkürzung des Pumpenkolbens entlang der Achse der Zylinderbohrung und zu einer radialen Ausdehnung, das heißt zu einer positiven Radialverformung, des Pumpenkolbens in Bezug auf eine stirnseitige Beaufschlagung des Pumpenkolbens. Ferner tritt eine radiale Beaufschlagung des Pumpenkolbens durch den unter hohem Druck stehenden Brennstoff in einem Spalt zwischen der Zylinderbohrung und dem Pumpenkolben auf. Diese Beaufschlagung wirkt der positiven Radialverformung des Pumpenkolbens entgegen. Je nach Ausgestaltung des Pumpenkolbens kann die sich effektiv ergebende Radialverformung vorzugsweise etwa gleich Null oder größer als Null sein. Hierdurch kann auch eine gegebenenfalls auftretende Aufweitung der Zylinderbohrung im Bereich des Pumpenkolbens kompensiert werden.It is advantageous that the material of the pump piston along the axis of the cylinder bore has a smaller modulus of elasticity than perpendicular to the axis of the cylinder bore. As a result, with increasing pressure in the pump working space, the pump piston is shortened along the axis of the cylinder bore and becomes radially expanded, that is to say positive radial deformation, of the pump piston in relation to a front-end loading of the pump piston. Further, radial impingement of the pump piston by the high pressure fuel occurs in a gap between the cylinder bore and the pump piston. This action counteracts the positive radial deformation of the pump piston. Depending on the configuration of the pump piston, the effectively resulting radial deformation preferably be about zero or greater than zero. As a result, any widening of the cylinder bore occurring in the area of the pump piston can also be compensated.
Vorteilhaft ist es, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens ein metallischer oder teilmetallischer Werkstoff ist, der anisotrop bearbeitet ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens durch zumindest ein anisotropes Walzverfahren und/oder zumindest ein anisotropes Verfestigungsverfahren bearbeitet ist. Somit kann gezielt eine anisotrope Ausgestaltung des Werkstoffs im Hinblick auf die axiale Ausdehnung des Pumpenkolbens und eine radiale Ausdehnung des Pumpenkolbens, die senkrecht zu der axialen Ausdehnung des Pumpenkolbens ist, erfolgen.It is advantageous that the material of the pump piston is a metallic or partially metallic material which is processed anisotropically. In this case, it is further advantageous that the material of the pump piston is processed by at least one anisotropic rolling process and / or at least one anisotropic solidification process. Thus, targeted an anisotropic design of the material in terms of the axial extent of the pump piston and a radial expansion of the pump piston, which is perpendicular to the axial extent of the pump piston done.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens ein Glas- und/oder Carbonfaserwerkstoff ist, der durch Glas- und/oder Carbonfasern anisotrop verstärkt ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine gezielte Richtungsabhängigkeit des Elastizitätsmoduls in axialer Richtung und in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung vorgegeben werden. Außerdem kann die Größe des Elastizitätsmoduls in axialer Richtung und in radialer Richtung gezielt vorgegeben werden.It is also advantageous that the material of the pump piston is a glass and / or carbon fiber material which is anisotropically reinforced by glass and / or carbon fibers. As a result, a targeted directional dependence of the modulus of elasticity in the axial direction and in a direction perpendicular to the axial direction can be predetermined in an advantageous manner. In addition, the size of the modulus of elasticity can be specified in the axial direction and in the radial direction.
Vorteilhaft ist es, dass der Pumpenkolben eine Stirnfläche aufweist, dass die Stirnfläche des Pumpenkolbens in der Zylinderbohrung den Pumpenarbeitsraum begrenzt und dass der Pumpenkolben so ausgestaltet ist, dass bei einer Beaufschlagung der Stirnfläche des Pumpenkolbens mit einem hohen im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck eine zumindest im Wesentlichen verschwindende Radialverformung des Pumpenkolbens zumindest im Abschnitt des Werkstoffs, der den anisotropen Elastizitätsmodul aufweist, auftritt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens, der einen anisotropen Elastizitätsmodul aufweist, eine Querdehnungszahl aus einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,6 aufweist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine zumindest im Wesentlichen verschwindende Radialverformung des Pumpenkolbens erzielt werden, so dass ein Anstieg einer Leckage mit zunehmendem Druck im Pumpenarbeitsraum verringert ist.It is advantageous that the pump piston has an end face, that the end face of the pump piston in the cylinder bore limits the pump working space, and that the pump piston is configured such that when the end face of the pump piston is subjected to a high pressure prevailing in the pump work chamber, the pressure is at least substantially zero Radial deformation of the pump piston at least in the portion of the material having the anisotropic elastic modulus occurs. In this case, it is also advantageous that the material of the pump piston, which has an anisotropic elastic modulus, has a transverse strain number from a range of about 0.3 to about 0.6. In this way, an at least substantially vanishing radial deformation of the pump piston can be achieved in an advantageous manner, so that an increase in leakage with increasing pressure in the pump working space is reduced.
Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass der Pumpenkolben eine Stirnfläche aufweist, dass die Stirnfläche des Pumpenkolbens in der Zylinderbohrung den Pumpenarbeitsraum begrenzt und dass der Pumpenkolben so ausgestaltet ist, dass bei einer Beaufschlagung der Stirnfläche des Pumpenkolbens mit einem hohen im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck eine positive Radialverformung des Pumpenkolbens zumindest im Abschnitt des Werkstoffs, der den anisotropen Elastizitätsmodul aufweist, auftritt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Werkstoff des Pumpenkolbens, der einen anisotropen Elastizitätsmodul aufweist, eine Querdehnungszahl aufweist, die größer als 0,5 ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine positive Radialverformung erzielt werden, so dass der Anstieg einer Leckage mit zunehmendem Druck weiter verringert oder ganz verhindert ist. Hierbei kann gegebenenfalls eine Aufdehnung der Zylinderbohrung im Bereich des Pumpenkolbens durch eine positive Radialdehnung ganz oder teilweise ausgeglichen werden.However, it is also advantageous that the pump piston has an end face, that the end face of the pump piston in the cylinder bore limits the pump working space and that the pump piston is designed such that when the end face of the pump piston is acted upon by a high pressure in the pump working space prevailing pressure, a positive radial deformation of the pump piston at least in the portion of the material having the anisotropic elastic modulus occurs. In this case, it is also advantageous that the material of the pump piston, which has an anisotropic elastic modulus, has a transverse strain number that is greater than 0.5. As a result, a positive radial deformation can be achieved in an advantageous manner, so that the increase in leakage with increasing pressure is further reduced or completely prevented. In this case, if necessary, an expansion of the cylinder bore in the region of the pump piston can be compensated in whole or in part by a positive radial expansion.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
Fig. 2 den inFig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe des Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer schematischen Darstellung, die eine Längsbelastung veranschaulicht; -
Fig. 3 den inFig. 2 dargestellten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung, die eine Querbelastung veranschaulicht; und -
Fig. 4 den inFig. 2 dargestellten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung, die eine Summe aus der inFig. 2 veranschaulichten Längsbelastung und der inFig. 3 veranschaulichten Querbelastung darstellt.
-
Fig. 1 a high pressure pump in a schematic, axial sectional view according to an embodiment of the invention; -
Fig. 2 the inFig. 1 labeled II section of the high-pressure pump of the embodiment of the invention in a schematic representation illustrating a longitudinal load; -
Fig. 3 the inFig. 2 illustrated section in a schematic representation illustrating a lateral load; and -
Fig. 4 the inFig. 2 shown detail in a schematic representation, which is a sum of the inFig. 2 illustrated longitudinal load and the inFig. 3 illustrates cross-load illustrated.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 2 aus den Gehäuseteilen 3, 4, 5, wobei das Gehäuseteil 3 einen Grundkörper 3, das Gehäuseteil 4 einen Zylinderkopf 4 und das Gehäuseteil 5 einen an dem Grundkörper 3 befestigten Flansch 5 darstellt.The high-
Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Antriebswelle 6 auf, die einerseits an einer Lagerstelle 7 in dem Gehäuseteil 2 und andererseits an einer Lagerstelle 8 in dem Gehäuseteil 3 gelagert ist. Zwischen den Lagerstellen 7, 8 weist die Antriebswelle 6 einen Nocken 9 auf. Der Nocken 9 kann als Ein- oder Mehrfachnocken ausgestaltet sein. Ferner fällt unter den Begriff des Nockens auch eine Ausgestaltung des Nockens 9, bei der die Antriebswelle 6 einen exzentrischen Abschnitt oder dergleichen aufweist.The
Das Gehäuseteil 3 der Hochdruckpumpe 1 weist eine Führungsbohrung 12 auf, in der eine Pumpenbaugruppe 13 angeordnet ist. Der Nocken 9 ist der Pumpenbaugruppe 13 zugeordnet. Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 können auch mehrere Pumpenbaugruppen vorgesehen sein, die entsprechend der Pumpenbaugruppe 13 ausgestaltet sind. Solche Pumpenbaugruppen können ebenfalls dem Nocken 9 zugeordnet sein und/oder einem oder mehreren weiteren, dem Nocken 9 entsprechenden Nocken zugeordnet sein. Je nach Ausgestaltung kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe verwirklicht werden.The housing part 3 of the high-
Der Zylinderkopf 4 weist einen Ansatz 14 auf. Der Ansatz 14 erstreckt sich in die Führungsbohrung 12. Der Ansatz 14 weist eine Zylinderbohrung 15 auf, in der ein Pumpenkolben 16 entlang einer Achse 17 der Zylinderbohrung 15 verschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben 16 kann dabei entlang der Achse 17 in der Zylinderbohrung 15 hin und herbewegt werden, wie es durch den Doppelpfeil 18 veranschaulicht ist. Der Kolben 16 weist eine Stirnfläche 19 auf, die einen Pumpenarbeitsraum 20 in der Zylinderbohrung 15 begrenzt. In den Pumpenarbeitsraum 20 führt ein Brennstoffkanal 21, in dem ein Einlassventil 22 angeordnet ist. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 16 strömt über das Einlassventil 22 Brennstoff aus dem Brennstoffkanal 21 in den Pumpenarbeitsraum 20. Außerdem ist ein Brennstoffkanal 23 vorgesehen, in dem ein Auslassventil 24 angeordnet ist. Bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 16 wird unter hohem Druck stehender Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 20 über das Auslassventil 24 in den Brennstoffkanal 23 gefördert. Der Brennstoffkanal 23 ist beispielsweise mit einer Brennstoffverteilerleiste verbunden. Dadurch kann unter hohem Druck stehender Brennstoff solch einer Brennstoffverteilerleiste zugeführt werden.The cylinder head 4 has a
Die Pumpenbaugruppe 13 weist eine Rolle 25 auf, die in einem Rollenschuh 26 gelagert ist. Der Rollenschuh 26 ist dabei in einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 27 eingesetzt. Ferner ist der Stößelkörper 27 mit einem scheibenförmigen Mitnahmeelement 28 verbunden, das den Pumpenkolben 16 oberhalb eines Bundes 29 umgreift. Dadurch ist der Pumpenkolben 16 über seinen Bund 29 in Anlage mit dem Rollenschuh 26 gehalten. Hierbei ist eine Stößelfeder 30 vorgesehen, die auf den Stößelkörper 27 und das Mitnahmeelement 28 einwirkt und somit den Stößelkörper 27 zusammen mit dem Pumpenkolben 16 in Richtung auf die Rolle 25 mit einer gewissen Federkraft beaufschlagt. Dadurch liegen der Pumpenkolben 16 mit seinem Bund 29, der Rollenschuh 26, die Rolle 25 und eine Lauffläche 31 des Nockens 9 jeweils aneinander an, wobei diese gegenseitige Anlage auch bei hohen Drehzahlen der Hochdruckpumpe 1 gewährleistet ist.The
Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 wird durch eine Rotation der Antriebswelle 6 mit dem Nocken 9 um eine Drehachse 32 der Antriebswelle 6 eine Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 16 erzielt, so dass die Förderung von unter hohem Druck stehenden Brennstoff zu einer Brennstoffverteilerleiste oder dergleichen über den Brennstoffkanal 23 erfolgt. Während des Förderhubs befindet sich somit im Pumpenarbeitsraum 20 unter hohem Druck stehender Brennstoff.In operation of the high-
Die Erzeugung des Hochdrucks im Pumpenarbeitsraum 20 erfolgt im Betrieb somit mittels des bewegten Pumpenkolbens 16, der in der Zylinderbohrung 15 sehr eng geführt ist. Zwischen der Zylinderbohrung 15 und einer Außenseite 35 des Pumpenkolbens 16 besteht ein gewisser Führungsspalt. Der Führungsspalt zwischen der zylindermantelförmigen Außenseite 35 des Pumpenkolbens 16 und der Zylinderbohrung 15 ist so gewählt, dass einerseits eine ausreichende Leichtgängigkeit des Pumpenkolbens 16 gewährleistet ist und andererseits eine Leckage über den Führungsspalt möglichst klein ist. Durch die hierbei gegebene sehr enge Führung ist eine geringe Hochdruckleckage vorgegeben. Allerdings besteht das Problem, dass auf Grund des in einem weiten Bereich variierenden Drucks im Pumpenarbeitsraum 20 eine druckbedingte Aufweitung des Führungsspalts ausgehend von dem Pumpenarbeitsraum 20 entlang der Zylinderbohrung 15 auftreten kann. Hierbei kann zum einen durch eine Beaufschlagung des Führungsspalts der Ansatz 14 des Zylinderkopfes 4 im Bereich der Zylinderbohrung 15 aufgeweitet werden. Zum anderen kann der Pumpenkolben 16 an seiner Außenseite 35 beaufschlagt und entsprechend etwas zusammengedrückt werden. Der Pumpenkolben 16 der Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels ist aus einem Werkstoff gebildet, der einen anisotropen Elastizitätsmodul aufweist. Dadurch kann eine Leckage über den Führungsspalt verringert werden. Speziell kann eine mit steigendem Druck im Pumpenarbeitsraum 20 mögliche Zunahme der Leckagemenge verhindert oder zumindest verringert werden. Hierdurch kann speziell bei sehr hohen Drücken im Pumpenarbeitsraum 20 eine übermäßig große Leckage verhindert werden. Durch eine bei sehr hohen Drücken im Pumpenarbeitsraum 20 auftretende Leckage entsteht ein erheblicher Energieverlust, der somit verringert oder verhindert werden kann. Dadurch kann ein hoher Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe 1 auch bei hohen zu erzeugenden Drücken gewährleistet werden.The generation of the high pressure in the
Die Ausgestaltung des Pumpenkolbens 16 der Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die
Die Radialumformung URL auf Grund der Längsbelastung ergibt sich aus dem Produkt aus der Querdehnungszahl v, dem Radius R des Pumpenkolbens 16 und dem Quotienten aus dem Druck P und dem Elastizitätsmodul in Längsrichtung EL:
Diese Radialverformung URL auf Grund der Längsbelastung bedingt eine gewisse Aufweitung des Pumpenkolbens 16 entlang seiner Achse 17, wie es in der
Hierbei tritt auch eine Verkürzung des Pumpenkolbens 16, das heißt eine Längenänderung 36, auf. Für die Radialverformung U auf Grund Längs- und Querbelastung ergibt sich mit den Formeln (1) und (2) somit:
Durch Erweiterung der Formel (4) mit einem Quotienten, dessen Dividend und Divisor jeweils gleich der Elastizität in Längsrichtung EL sind und der deshalb gleich 1 ist, ergibt sich:
Aus der Formel (4) beziehungsweise der Formel (5) ergibt sich, dass die Radialverformung U positiv und groß ist, wenn die Elastizität in Längsrichtung EL klein wird, wenn die Querdehnungszahl v groß wird und wenn die Elastizität in Querrichtung EQ groß wird. Somit kann durch eine Ausgestaltung des Pumpenkolbens 16 mit vorgegebener Variation des Elastizitätsmoduls die gewünschte Radialverformung U vorgegeben werden.From the formula (4) or the formula (5), it is found that the radial deformation U is positive and large when the elasticity in the longitudinal direction E L becomes small, when the transverse strain number v becomes large and when the elasticity in the transverse direction E Q becomes large , Thus, by an embodiment of the
Ein Sonderfall ergibt sich, wenn der Elastizitätsmodul in Längsrichtung EL gleich dem Elastizitätsmodul in Querrichtung EQ ist. Dann gilt:
wobei E den Elastizitätsmodul bezeichnet, der in Längs- und Querrichtung gleich groß ist. In diesem Sonderfall wird die Radialverformung U positiv, wenn die Querdehnungszahl v größer als 0,5 ist. Durch einen weiteren Anstieg der Querdehnungszahl V kann die Radialverformung U weiter vergrößert werden.A special case arises when the elastic modulus in the longitudinal direction E L is equal to the modulus of elasticity in the transverse direction E Q. Then:
where E denotes the modulus of elasticity, which is the same in the longitudinal and transverse directions. In this special case, the radial deformation U becomes positive if the transverse strain number v is greater than 0.5. By a further increase in the transverse strain number V, the radial deformation U can be further increased.
Somit kann durch eine Vorgabe, bei der der Elastizitätsmodul in Querrichtung EQ größer ist als der Elastizitätsmodul in Längsrichtung EL und/oder eine Vorgabe, bei der die Querdehnungszahl v größer als 0,5 ist, eine positive und große Radialverformung U erzielt werden. Hierbei ist es auch möglich, dass die Eigenschaften des Werkstoffs des Pumpenkolbens 16 entlang der Achse 17 in der Richtung 38 variiert werden, um eine Anpassung an den ebenfalls entlang der Achse 17 variierenden Druck im Führungsspalt zu erzielen.Thus, by a specification in which the elastic modulus in the transverse direction E Q is greater than the modulus of elasticity in the longitudinal direction E L and / or a specification in which the transverse strain number v is greater than 0.5, a positive and large radial deformation U can be achieved. In this case, it is also possible for the properties of the material of the
Durch eine positive Radialverformung U, das heißt durch eine Radialverformung U, die mit zunehmendem Druck P im Pumpenarbeitsraum 20 zunimmt, wie es sich aus den Formel (4) und (5) ergibt, kann somit auch eine gewisse Aufweitung der Zylinderbohrung 15 des Ansatzes 14 bei zunehmendem Druck ganz oder teilweise kompensiert werden. Somit kann eine unerwünschte Zunahme der Leckage über den Führungsspalt verringert oder verhindert werden. Speziell kann eine im Betrieb auftretende Leckage auch bei hohen Drücken im Pumpenarbeitsraum 20 auf relativ niedrige Werte begrenzt werden. Dadurch ist die Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels auch zur Erzeugung sehr hoher Drücke im Pumpenarbeitsraum 20 geeignet.By a positive radial deformation U, that is by a radial deformation U, which increases with increasing pressure P in the
Anhand der
Der Pumpenkolben 16 kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Hierbei können gezielte Walz- und Verfestigungsverfahren eingesetzt werden, um einen anisotropen Elastizitätsmodul im Pumpenkolben 16 zu erzielen. Hierbei wird speziell ein Unterschied zwischen dem Elastizitätsmodul in Längsrichtung EL, das heißt entlang der Achse 17, und dem Elastizitätsmodul in Querrichtung EQ, das heißt in Richtung des Radiuses R, vorgegeben. Ferner ist es möglich, den Pumpenkolben 16 aus Glasfaser- und/oder Carbonfaserwerkstoffen herzustellen, wobei die Glas- und/oder Carbonfasern anisotrop, insbesondere mit größerem Anteil in radialer Richtung, in dem Pumpenkolben 16 angeordnet sind. Durch den relativ kleinen Elastizitätsmodul in Längsrichtung EL wird die Verformung 36 unter Druck entlang der Achse 17 des Pumpenkolbens 16 groß, wobei das Material des Werkstoffs des Pumpenkolbens 16 auf Grund der großen Querdehnungszahl v bevorzugt in Querrichtung, das heißt in radialer Richtung, ausweicht, während der Pumpenkolben 16 auf Grund der Druckbelastung an seiner Außenseite 35 wegen des hohen Elastizitätsmoduls in Querrichtung EQ nur sehr gering eingeschnürt wird.The
Durch eine variable Gestaltung des Elastizitätsmoduls in Längs- und Querrichtung kann eine Verformung des Pumpenkolbens 16 unter Druckbelastung gezielt vorgegeben werden.By a variable design of the modulus of elasticity in the longitudinal and transverse direction, a deformation of the
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
Claims (10)
- High-pressure pump (1), in particular radial or in-line piston pump for fuel injection systems of air-compressing, auto-ignition internal combustion engines, having at least one pump assembly (13) and having a drive shaft (6), wherein the pump assembly (13) has a pump piston which is guided in a cylinder bore (15) along an axis (17) of the cylinder bore (15) and which can be driven by the drive shaft (6), and wherein the pump piston (16) delimits, in the cylinder bore (15), a pump working chamber (20),
characterized
in that the pump piston (16) is formed at least in portions from a material which has an anisotropic modulus of elasticity. - High-pressure pump according to Claim 1,
characterized
in that that material of the pump piston (16) which has an anisotropic modulus of elasticity has a Poisson's ratio of not less than 0.3. - High-pressure pump according to Claim 1 or 2,
characterized
in that the material of the pump piston (16) has a modulus of elasticity which is lower along the axis (14) of the cylinder bore (15) than perpendicular to the axis (14) of the cylinder bore (15). - High-pressure pump according to one of Claims 1 to 3,
characterized
in that the material of the pump piston (16) is an anisotropically processed metallic or partially metallic material. - High-pressure pump according to Claim 4,
characterized
in that the material of the pump piston (16) is processed by means of at least one anisotropic rolling process and/or at least one anisotropic hardening process. - High-pressure pump according to one of Claims 1 to 3,
characterized
in that the material of the pump piston (16) is a glass fibre and/or carbon fibre material which is anisotropically reinforced with glass fibres and/or carbon fibres. - High-pressure pump according to one of Claims 1 to 6,
characterized
in that the pump piston (16) has an end surface (19), in that the end surface (19) of the pump piston (16) delimits, in the cylinder bore (15), the pump working chamber (20), and in that the pump piston (16) is designed such that, when a high pressure prevailing in the pump working chamber (20) acts on the end surface (19) of the pump piston (16), an at least substantially negligible radial deformation of the pump piston (16) occurs at least in that portion of the material which has the anisotropic modulus of elasticity. - High-pressure pump according to Claim 7,
characterized
in that that material of the pump piston (16) which has an anisotropic modulus of elasticity has a Poisson's ratio in a range from approximately 0.3 to approximately 0.5. - High-pressure pump according to one of Claims 1 to 6,
characterized
in that the pump piston (16) has an end surface (19), in that the end surface (19) of the pump piston (16) delimits, in the cylinder bore (15), the pump working chamber (20), and in that the pump piston (16) is designed such that, when a high pressure prevailing in the pump working chamber (20) acts on the end surface (19) of the pump piston (16), a positive radial deformation of the pump piston (16) occurs at least in that portion of the material which has the anisotropic modulus of elasticity. - High-pressure pump according to Claim 9,
characterized
in that that material of the pump piston (16) which has an anisotropic modulus of elasticity has a Poisson's ratio of greater than 0.5.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910002518 DE102009002518A1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | high pressure pump |
PCT/EP2010/052373 WO2010121857A1 (en) | 2009-04-21 | 2010-02-25 | High-pressure pump |
Publications (2)
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