EP2585707B1 - Pumpe, insbesondere kraftstoffhochdruckpumpe - Google Patents

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EP2585707B1
EP2585707B1 EP11720792.8A EP11720792A EP2585707B1 EP 2585707 B1 EP2585707 B1 EP 2585707B1 EP 11720792 A EP11720792 A EP 11720792A EP 2585707 B1 EP2585707 B1 EP 2585707B1
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EP
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pump
receptacle
tappet body
lubricant
drive shaft
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EP11720792.8A
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Eberhard Maier
Markus Schetter
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F04B53/20—Filtering

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular high-pressure fuel pump, according to the preamble of claim 1.
  • Such a pump in the form of a high-pressure fuel pump is through DE 10115 168 C1 known.
  • This pump comprises at least one pump element which has a pump piston driven at least indirectly by a drive shaft in a lifting movement. Between the drive shaft and the pump piston, a plunger is arranged with a plunger body, which is guided displaceably in a receptacle in the direction of the stroke movement of the pump piston and which is supported via a support element in the form of a roller on the drive shaft.
  • lubricant is supplied via a feed line and from the recording lubricant is passed through a discharge in the plunger body to the support member to ensure lubrication between the support member and plunger body.
  • the pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the possible entry of particles between the support member and the plunger body is prevented by the annular gap filter or at least reduced and thus the wear of the pump is reduced.
  • a pump which is in particular a high-pressure fuel pump for a fuel injection device of an internal combustion engine.
  • the pump has at least one pump element 10, which in turn has a pump piston 12, which is driven at least indirectly by a drive shaft 14 in a lifting movement in at least approximately radial direction with respect to the axis of rotation 15 of the drive shaft 14.
  • the drive shaft 14 may be part of the pump or alternatively may also be provided that the pump does not have its own drive shaft and the drive shaft 14 is part of the internal combustion engine.
  • the drive shaft 14 can thereby For example, be a shaft of the internal combustion engine through which the gas exchange valves of the internal combustion engine are actuated.
  • the drive shaft 14 may have a cam 16 or eccentric for driving the pump piston 12.
  • the pump piston 12 is tightly guided in a cylinder bore 20 of a housing part 22 of the pump. With its end facing away from the drive shaft 14, the pump piston 12 in the cylinder bore 20 defines a pump working space 24.
  • the pump working space 24 has an inlet check valve 26 opening into this connection with an inlet 28 leading, for example, from a feed pump, via which the pump working space 24 radially inward to the axis of rotation 15 of the drive shaft 14 directed suction stroke of the pump piston 12 is filled with fuel.
  • the pump working chamber 24 also has an outlet check valve 30 which opens out of this connection with a drain 32, which leads, for example, to a high-pressure fuel accumulator 34 and fuel via the delivery stroke of the pump piston 12 directed radially outward from the rotation axis 15 of the drive shaft 14 the pump working chamber 24 is displaced.
  • the pump piston 12 is supported indirectly via a plunger 40 on the cam 16 of the drive shaft 14 from.
  • the plunger 40 comprises a plunger body 42, in which a support element 44 is arranged, which is preferably designed in the form of a roll.
  • the plunger body 42 has an at least substantially circular cylindrical outer contour and is displaceably guided in a receptacle 46 in the direction of the stroke movement of the pump piston 12.
  • the receptacle 46 may be designed in the form of a bore, which is introduced in a housing part of the pump or in a housing part of the internal combustion engine.
  • In the receptacle 46 opens a supply line 48 for lubricant, which is designed for example in the form of at least one bore. Via the supply line 48 lubricant is supplied into the receptacle 46 for lubrication between the plunger body 42 and the receptacle.
  • the lubricant may be fuel or lubricating oil of the internal combustion engine.
  • the support member 44 may be rotatably mounted directly in the plunger body 42 or in a carrier element inserted into the plunger body 42, for example a roller shoe.
  • the support member 44 is formed in the form of a cylindrical roller which is rotatably supported by a pin 50 in the plunger body 42.
  • the axis of rotation 45 of the roller 44 extends at least approximately parallel to the axis of rotation 15 of the drive shaft 14.
  • the roller 44 is hollow and optionally mounted on the bolt 50 via a bearing bush 52.
  • the tappet body 42 In its end region facing the drive shaft 14, the tappet body 42 has a bottom region 54 and, following this from the drive shaft 14, subsequently a jacket region 56.
  • the jacket region 56 is at least substantially hollow-cylindrical in shape and projects into it the pump piston 12 with its end region emerging from the cylinder bore 20.
  • the pump piston 12 may have an end region protruding from the cylinder bore 20, a piston foot 58 which is larger in diameter than the cylinder bore 20 and bears against the bottom region 54 of the tappet body 42.
  • a sealing element 59 may be clamped, which is provided in particular when lubricating oil of the internal combustion engine is used as a lubricant for the plunger body 42 in the receptacle 46.
  • the sealing element 59 serves to prevent mixing of lubricating oil and fuel or at least keep it low.
  • a prestressed spring 60 is arranged, through which the plunger body 42 is pressed to the drive shaft 14.
  • the spring 60 is designed, for example, as a helical compression spring and projects into the jacket region 56 of the tappet body 42.
  • the spring 60 surrounds the pump piston 12 approximately coaxially and abuts a spring plate 62 on the radially outer edge of the bottom portion 54 of the plunger body 42.
  • the spring plate 62 is disc-shaped and has in its central region an opening 64 whose diameter is slightly larger than the diameter of the arranged in the cylinder bore 20 shaft of the pump piston 12 and smaller than the diameter of the piston foot 58 of the pump piston 12.
  • the spring plate 62 is thus supported in its central region on the piston 58 of the foot Pump piston 12 and holds it in abutment on the bottom portion 54 of the plunger body 42.
  • the plunger body 42 and the pump piston 12 are pressed to the drive shaft 12 out.
  • the plunger body 42 may be provided against rotation, which prevents the plunger body 42 can rotate in the receptacle about its longitudinal axis.
  • Such a rotation can be formed, for example, in a known manner by a arranged in the receptacle 46 pin which engages in a recess in the outer shell of the plunger body.
  • the tappet body 42 has a recess 66 for the roller 44 on its bottom region 54 on the side facing the drive shaft 12, and the pin 50 on which the roller 44 is mounted is in bores 68 in the walls of the bottom region 54 which delimit the recess laterally the plunger body 42 stored.
  • the bolt 50 is omitted and the roller 44 is mounted directly over its outer shell in the recess formed as a half-shell 66.
  • the plunger body 42 has in its outer shell an annular groove 70, which extends in the axial direction, for example, starting from the bottom portion 54 into the shell region 56 of the plunger body 42.
  • the annular groove 70 is arranged in the axial direction so that it is constantly, so over the entire stroke of the plunger body 42 and thus the pump piston 12 with the mouth of the supply line 48 of the lubricant in the receptacle 46 in register. From the annular groove 70 leads through the plunger body 42 a discharge 72 for lubricant in the recess 66 from.
  • the discharge 72 may be formed by at least one bore, wherein a plurality of, in particular two diametrically opposite holes may be provided which open into the recess 66 respectively in the region of the axial ends of the roller 44. Via the discharge line 72, the bearing of the roller 44 in the tappet body 42 is thus supplied with lubricant.
  • the diameter of the plunger body 42 in the region of the annular groove 70 is denoted by D2.
  • a radial web 74 or collar is arranged in the annular groove 70, which has a larger diameter D3 than the annular groove 70, wherein the diameter D3, however, is only slightly smaller than the diameter D1.
  • the web 74 forms, together with the surrounding receptacle 46, an annular gap filter 76 for the lubricant flowing via the outlet 72 into the tappet body 42 for lubricating the roller 44.
  • the web 74 is arranged in the axial direction of the tappet body 42 near the mouth of the discharge line 72 on the tappet body 42 in the annular groove 70. Over the entire stroke movement of the plunger body 42, the part of the annular groove 70 is in registration with the supply line 48 which is not connected to the discharge line 72 and the part of the annular groove 70 connected to the discharge line 72 does not coincide with the supply line 48.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die DE 10115 168 C1 bekannt. Diese Pumpe umfasst wenigstens ein Pumpenelement, das einen zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist. Zwischen der Antriebswelle und dem Pumpenkolben ist ein Stößel mit einem Stößelkörper angeordnet, der in einer Aufnahme in Richtung der Hubbewegung des Pumpenkolbens verschiebbar geführt ist und der sich über ein Stützelement in Form einer Rolle an der Antriebswelle abstützt. In die Aufnahme für den Stößelkörper wird über eine Zuleitung Schmierstoff zugeführt und aus der Aufnahme wird über eine Ableitung Schmierstoff in den Stößelkörper zum Stützelement geleitet, um eine Schmierung zwischen Stützelement und Stößelkörper sicherzustellen. Bei Verschleiß des Stößelkörpers und/oder der Aufnahme oder anderer Bauteile der Pumpe oder Brennkraftmaschine können Partikel im Schmierstoff enthalten sein, die dann auch zwischen das Stützelement und den Stößelkörper gelangen können und dort erhöhten Verschleiß verursachen können. Bei kleinem Durchflussquerschnitt der Ableitung im Stößelkörper besteht zudem die Gefahr, dass diese durch Partikel verstopft werden kann, so dass keine ausreichende Schmierung des Stützelements mehr sichergestellt ist.
  • Eine derartige Pumpe ist auch aus der EP-A-0 976 926 bekannt.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der mögliche Eintritt von Partikeln zwischen das Stützelement und den Stößelkörper durch den Ringspaltfilter verhindert oder zumindest verringert ist und somit der Verschleiß der Pumpe verringert ist.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 und 3 ist der Ringspaltfilter auf einfache Weise gebildet. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist sichergestellt, dass durch den Ringspaltfilter der Zufluss von Schmierstoff in den Stößelkörper zwischen das Stützelement und den Stößelkörper nicht behindert wird.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe in vergrößerter Darstellung und Figur 3 einen weiter vergrößerten Ausschnitt III von Figur 2.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In den Figuren 1 bis 3 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 14 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Die Antriebswelle 14 kann Teil der Pumpe sein oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle aufweist und die Antriebswelle 14 Teil der Brennkraftmaschine ist. Die Antriebswelle 14 kann dabei beispielsweise eine Welle der Brennkraftmaschine sein durch die auch die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Antriebswelle 14 kann für den Antrieb des Pumpenkolbens 12 einen Nocken 16 oder Exzenter aufweisen.
  • Der Pumpenkolben 12 ist in einer Zylinderbohrung 20 eines Gehäuseteils 22 der Pumpe dicht geführt. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 20 einen Pumpenarbeitsraum 24. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist über ein in diesen hinein öffnendes Einlassrückschlagventil 26 eine Verbindung mit einem beispielsweise von einer Förderpumpe herführenden Zulauf 28 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 24 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist außerdem über ein aus diesem heraus öffnendes Auslassrückschlagventil 30 eine Verbindung mit einem Ablauf 32 auf, der beispielsweise zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher 34 führt und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 24 verdrängt wird.
  • Der Pumpenkolben 12 stützt sich mittelbar über einen Stößel 40 am Nocken 16 der Antriebswelle 14 ab. Der Stößel 40 umfasst einen Stößelkörper 42, in dem ein Stützelement 44 angeordnet ist, das vorzugsweise in Form einer Rolle ausgeführt ist. Der Stößelkörper 42 weist eine zumindest im wesentlichen kreiszylinderförmige Außenkontur auf und ist in einer Aufnahme 46 in Richtung der Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 verschiebbar geführt. Die Aufnahme 46 kann in Form einer Bohrung ausgeführt sein, die in einem Gehäuseteil der Pumpe oder in einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine eingebracht ist. In die Aufnahme 46 mündet eine Zuleitung 48 für Schmierstoff, die beispielsweise in Form wenigstens einer Bohrung ausgeführt ist. Über die Zuleitung 48 wird in die Aufnahme 46 zur Schmierung zwischen dem Stößelkörper 42 und der Aufnahme Schmierstoff zugeführt. Als Schmierstoff kann Kraftstoff oder Schmieröl der Brennkraftmaschine dienen.
  • Das Stützelement 44 kann direkt im Stößelkörper 42 drehbar gelagert sein oder in einem in den Stößelkörper 42 eingesetzten Trägerelement, beispielsweise einem Rollenschuh. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 44 in Form einer zylindrischen Rolle ausgebildet, die über einen Bolzen 50 im Stößelkörper 42 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 45 der Rolle 44 verläuft dabei zumindest annähernd parallel zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14. Die Rolle 44 ist hohl ausgebildet und gegebenenfalls über eine Lagerbuchse 52 auf dem Bolzen 50 gelagert. Der Stößelkörper 42 weist in seinem der Antriebswelle 14 zugewandten Endbereich einen Bodenbereich 54 und an diesen von der Antriebswelle 14 hin anschließend einen Mantelbereich 56 auf. Der Mantelbereich 56 ist zumindest im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und in diesen ragt der Pumpenkolben 12 mit seinem aus der Zylinderbohrung 20 austretenden Endbereich hinein. Der Pumpenkolben 12 kann ein seinem aus der Zylinderbohrung 20 ragenden Endbereich einen im Durchmesser gegenüber der Zylinderbohrung 20 vergrößerten Kolbenfuß 58 aufweisen, der am Bodenbereich 54 des Stößelkörpers 42 anliegt. Zwischen dem Pumpenkolben 12 und dem Gehäuseteil 22 kann ein Dichtelement 59 eingespannt sein, was insbesondere dann vorgesehen ist, wenn als Schmierstoff für den Stößelkörper 42 in der Aufnahme 46 Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Dichtelement 59 dient dazu eine Vermischung von Schmieröl und Kraftstoff zu verhindern oder zumindest möglich gering zu halten.
  • Zwischen dem Stößelkörper 42 und einer ortsfesten Abstützung, beispielsweise dem Gehäuseteil 22 der Pumpe oder einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine, ist eine vorgespannte Feder 60 angeordnet, durch die der Stößelkörper 42 zur Antriebswelle 14 hin gedrückt wird. Die Feder 60 ist beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und ragt in den Mantelbereich 56 des Stößelkörpers 42 hinein. Die Feder 60 umgibt den Pumpenkolben 12 etwa koaxial und liegt über einen Federteller 62 am radial äußeren Rand des Bodenbereichs 54 des Stößelkörpers 42 an. Der Federteller 62 ist scheibenförmig ausgebildet und weist in seinem zentralen Bereich eine Öffnung 64 auf, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des in der Zylinderbohrung 20 angeordneten Schafts des Pumpenkolbens 12 und kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenfußes 58 des Pumpenkolbens 12. Der Federteller 62 stützt sich in seinem zentralen Bereich somit am Kolbenfuß 58 des Pumpenkolbens 12 ab und hält diesen in Anlage am Bodenbereich 54 des Stößelkörpers 42. Durch die Feder 60 werden somit der Stößelkörper 42 und der Pumpenkolben 12 zur Antriebswelle 12 hin gedrückt. Für den Stößelkörper 42 kann eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, durch die verhindert wird, dass sich der Stößelkörper 42 in der Aufnahme um seine Längsachse verdrehen kann. Eine solche Verdrehsicherung kann beispielsweise in bekannter Weise durch einen in der Aufnahme 46 angeordneten Stift gebildet sein, der in eine Ausnehmung im Außenmantel des Stößelkörpers eingreift.
  • Der Stößelkörper 42 weist ein seinem Bodenbereich 54 auf dessen der Antriebswelle 12 zugewandter Seite eine Ausnehmung 66 für die Rolle 44 auf und der Bolzen 50, auf dem die Rolle 44 gelagert ist, ist in Bohrungen 68 in den die Ausnehmung seitlich begrenzenden Wandungen des Bodenbereichs 54 des Stößelkörpers 42 gelagert. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Bolzen 50 entfällt und die Rolle 44 direkt über ihren Außenmantel in der als Halbschale ausgebildeten Ausnehmung 66 gelagert ist.
  • Der Stößelkörper 42 weist in seinem Außenmantel eine Ringnut 70 auf, die sich in axialer Richtung beispielsweise ausgehend vom Bodenbereich 54 bis in den Mantelbereich 56 des Stößelkörpers 42 erstreckt. Die Ringnut 70 ist in axialer Richtung so angeordnet, dass diese ständig, also über die gesamte Hubbewegung des Stößelkörpers 42 und damit des Pumpenkolbens 12 mit der Mündung der Zuleitung 48 des Schmierstoffs in die Aufnahme 46 in Überdeckung ist. Von der Ringnut 70 führt durch den Stößelkörper 42 eine Ableitung 72 für Schmierstoff in die Ausnehmung 66 ab. Die Ableitung 72 kann durch wenigstens eine Bohrung gebildet sein, wobei auch mehrere, insbesondere zwei einander diametral gegenüberliegende Bohrungen vorgesehen sein können, die jeweils im Bereich der axialen Enden der Rolle 44 in die Ausnehmung 66 münden. Über die Ableitung 72 wird somit der Lagerung der Rolle 44 im Stößelkörper 42 Schmierstoff zugeführt.
  • Beiderseits der Ringnut 70 weist der Stößelkörper 42 Führungsabschnitte 71 auf, über die der Stößelkörper 42 in der Aufnahme 46 mit geringem radialem Spiel geführt ist und die einen Durchmesser D1 aufweisen, der Durchmesser des Stößelkörpers 42 im Bereich der Ringnut 70 ist mit D2 bezeichnet. Erfindungsgemäß ist in der Ringnut 70 ein radialer Steg 74 oder Kragen angeordnet, der einen größeren Durchmesser D3 als die Ringnut 70 aufweist, wobei der Durchmesser D3 jedoch nur wenig kleiner ist als der Durchmesser D1. Der Steg 74 bildet zusammen mit der diesen umgebenden Aufnahme 46 einen Ringspaltfilter 76 für den über die Ableitung 72 in den Stößelkörper 42 zur Schmierung der Rolle 44 strömenden Schmierstoff. Der Steg 74 ist in axialer Richtung des Stößelkörpers 42 betrachtet nahe der Mündung der Ableitung 72 am Stößelkörper 42 in der Ringnut 70 angeordnet. Über die gesamte Hubbewegung des Stößelkörpers 42 befindet sich der Teil der Ringnut 70 in Überdeckung mit der Zuleitung 48, der nicht mit der Ableitung 72 verbunden ist und der mit der Ableitung 72 verbundene Teil der Ringnut 70 kommt nicht in Überdeckung mit der Zuleitung 48.
  • Die Differenz zwischen dem Durchmesser D1 der Führungsabschnitte 71 des Stößelkörpers 42 und dem Durchmesser D3 des Stegs 74 ist so bestimmt, dass einerseits ein ausreichend großer Durchflussquerschnitt für den Schmierstoff vorhanden ist und andererseits in ausreichendem Maß Partikel aus dem Schmierstoff zurückgehalten werden, so dass diese nicht in die Ableitung 72 und in den Stößelkörper 42 gelangen können.

Claims (4)

  1. Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, mit wenigstens einem Pumpenelement (10), das einen zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle (14) in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (12) aufweist, wobei zwischen der Antriebswelle (14) und dem Pumpenkolben (12) ein Stößel (40) mit einem Stößelkörper (42) angeordnet ist, der in einer Aufnahme (46) in Richtung der Hubbewegung des Pumpenkolbens (12) verschiebbar geführt ist und der sich über ein Stützelement (44) an der Antriebswelle (14) abstützt, wobei in die Aufnahme (46) über eine Zuleitung (48) Schmierstoff zugeführt wird und aus der Aufnahme (46) über eine Ableitung (72) Schmierstoff in den Stößelkörper (42) zum Stützelement (44) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößelkörper (42) und der Aufnahme (46) ein Ringspaltfilter (76) vorgesehen ist, der zwischen der Zuleitung (48) von Schmierstoff in die Aufnahme (46) und der Ableitung (72) von Schmierstoff in den Stößelkörper (42) angeordnet ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelkörper (42) in seinem Außenmantel eine Ringnut (70) aufweist, die ständig mit der Zuleitung (48) für Schmierstoff in die Aufnahme (46) und der Ableitung (72) von Schmierstoff in den Stößelkörper (42) verbunden ist und dass in der Ringnut (70) ein gegenüber dieser in radialer Richtung bezüglich des Stößelkörpers (42) hervorstehender umlaufender Steg (74) zur Bildung des Ringspaltfilters (76) vorgesehen ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung (D3) des Stegs (74) in radialer Richtung bezüglich des Stößelkörpers (42) nur wenig kleiner ist als die radiale Erstreckung (D1) eines Führungsbereichs (71) des Stößelkörpers (42), über den dieser in der Aufnahme (46) geführt ist.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt des Ringspaltfilters (76) größer ist als der Durchflussquerschnitt der Ableitung (72) im Stößelkörper (42).
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