EP4256195A1 - Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine - Google Patents

Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine

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Publication number
EP4256195A1
EP4256195A1 EP21811349.6A EP21811349A EP4256195A1 EP 4256195 A1 EP4256195 A1 EP 4256195A1 EP 21811349 A EP21811349 A EP 21811349A EP 4256195 A1 EP4256195 A1 EP 4256195A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing ring
pump
piston
point
ring
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.)
Pending
Application number
EP21811349.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siamend Flo
Kerstin Koch
Dietmar Uhlenbrock
Fabian Kunz
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4256195A1 publication Critical patent/EP4256195A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/442—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means preventing fuel leakage around pump plunger, e.g. fluid barriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/445—Selection of particular materials
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    • F02M2200/8046—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly the manufacture involving injection moulding, e.g. of plastic or metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/9015—Elastomeric or plastic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/903—Glass

Definitions

  • Piston pump in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
  • the invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • Piston pumps are known from the prior art, which are used, for example, in internal combustion engines with gasoline direct injection.
  • a piston pump is known from WO 2019/015862 A1, which has a plastic ring as a seal.
  • Such plastic rings can be produced, for example, using the "shield cast-on" spraying process, in which the plastic rings are sprayed over the entire end face in order to achieve good symmetry and low component tolerances.
  • the fibers are aligned in the direction of injection and are thus oriented parallel to the central longitudinal axis of the plastic ring.
  • the plastic ring may not be able to withstand the prevailing loads over the long term.
  • the piston pump according to the invention in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, has a pump housing, a pump piston guided in the pump housing (along an axial direction) and a pumping chamber delimited at least by the pump housing and pump piston.
  • a seal for sealing off the pumping chamber is arranged on the circumference of the pump piston, or in other words (radially) between the pump piston and the pump housing.
  • the seal is designed as a sealing ring with an essentially sleeve-shaped base section that extends along a central longitudinal axis.
  • the sealing ring is made of fiber-reinforced plastic, the fibers of which are oriented at least along a predominant part of the circumference of the sealing ring in the circumferential direction of the sealing ring (transverse to the central longitudinal axis).
  • the strength, the swelling behavior and the thermal expansion of the sealing ring in the circumferential direction can be improved.
  • the sealing ring or plastic ring can function under all required operating conditions and withstand the loads that occur.
  • the sealing ring can be used for the sealing ring, for example thermoplastics.
  • the fibers (reinforcing fibers) can have glass and/or carbon fibers or be made of glass and/or carbon fibers.
  • the injection molding material used to manufacture the sealing ring can include plastic and fibers.
  • the fibers are oriented in the circumferential direction of the sealing ring at least along a predominant part of the circumference of the sealing ring. This means that the fibers are oriented in the circumferential direction, in particular outside the areas of the injection entry point and injection exit point or ventilation point, at which the fibers are deflected.
  • the fibers can be oriented or aligned, for example, at least 50 percent, preferably at least 70 percent, more preferably at least 90 percent of the circumference of the sealing ring in the circumferential direction.
  • the sealing ring can be formed by means of injection molding, the sealing ring having an injection entry point (inlet injection material) and a Venting point (escape of gases) or a spray entry point (inlet spray material) and a spray exit point (exit spray material), which are arranged offset from one another along the circumferential direction of the sealing ring.
  • injection direction is therefore not axial, but radial, with the fibers aligning in the circumferential direction, among other things, due to the ring contour predetermined by the injection mold, for example.
  • spray material can enter at the spray entry point and exit at the spray exit point.
  • the fibers can assume a V-shaped configuration, for example.
  • spray material can enter at the spray entry point, wherein the vent point can be set up in such a way that gases exit there, but no spray material.
  • the fibers of the spray material can meet at the ventilation point, with the fibers being able to assume a disordered or chaotic configuration, for example.
  • some of the fibers can extend along a first ring section of the sealing ring from the spray entry point to the spray exit point or ventilation point, and another or the remaining part of the fibers can extend along a further ring section of the sealing ring from the spray entry point to the spray exit point or ventilation point.
  • the fibers or the plastic material with the fibers it contains can be divided into two strands, with a first strand taking a path from the injection entry point to the injection exit point or ventilation point and the second strand taking a different path from the injection entry point to the injection exit point or vent point takes.
  • the two parts of fibers or the two strands meet at the spray exit point or vent point (e.g. in the form of a weld line).
  • the spray entry point and the spray exit point or ventilation point can enclose an angle a with one another, the angle a being between 160° and 180° (160° ⁇ a ⁇ 180 degrees).
  • the spray entry point and spray exit point or venting point are thus approximately opposite one another, so that the previously described "strands" from the spray entry point to the spray exit point or venting point "take a similarly long way".
  • the spray entry point and the spray exit point or ventilation point may not lie exactly opposite one another, so that there is no predetermined breaking point, for example.
  • the angle specifications for a refer to the circumference of the sealing ring. In other words, the angle a lies in a plane whose normal vector is the central longitudinal axis of the sealing ring.
  • a web can be formed on the sealing ring at the spray entry point, which extends parallel to the central longitudinal axis of the sealing ring along the lateral surface of the sealing ring, in particular along the entire length of the lateral surface.
  • the sprue In order for as many fibers as possible to lie in the circumferential direction transversely to the center axis, the sprue must be lateral at least over the majority or the entire length of the sealing ring.
  • a web is provided on the side of the sealing ring. The web protrudes radially outwards from the lateral surface of the sealing ring. Thus a film sprue is possible.
  • a further web can be formed on the sealing ring at the spray outlet point, which extends parallel to the central longitudinal axis of the sealing ring along the lateral surface of the sealing ring, in particular along the entire length of the lateral surface. So that as many fibers as possible that meet at the spray outlet point can be collected, the collection or weld seam must take place laterally at least over the majority or the entire length of the sealing ring.
  • a further web is provided on the side of the sealing ring. The other web protrudes radially outwards from the lateral surface of the sealing ring.
  • the weld line is not in the functional area of the sealing ring, ie not inside the essentially sleeve-shaped base section, but outside of it.
  • a further web is provided laterally, in particular over the entire length.
  • the web and the further web are not exactly opposite one another on the circumference of the sealing ring, but are slightly offset from one another.
  • the sealing ring can have at one axial end or at both axial ends a radially outwardly projecting, circumferential collar which is formed onto the sleeve-shaped base section.
  • the sealing ring In the case of a collar at one axial end, the sealing ring thus has an overall L-shaped cross section or, in the case of a collar in each case at both axial ends, a C-shaped or U-shaped cross section.
  • the stiffness of the sealing ring can be increased by the federal government.
  • the sealing ring can be centered in the radial direction in the pump housing. This allows the sealing ring to be installed in a fixed position in the pump housing. If the sealing ring only has a collar at one axial end, this can face the conveying chamber or face away from the conveying chamber.
  • the web, the further web and/or the at least one collar can each have play at their radially outer edge relative to the peripheral wall of the recess accommodating the pump piston, for example play of 0.01 to 1 mm (millimeter).
  • the elements mentioned have an external dimension, for example an external diameter, which is slightly smaller than the internal diameter of the recess (bore) accommodating these components at the point at which the respective component is seated. This play causes the radial position of the component to adjust to the position of the pump piston. This can result in a uniform and symmetrical gap to the pump piston.
  • a spring element can be arranged on the circumference of the pump piston (between the pump piston and the pump), which acts on the sealing ring, for example presses the sealing ring against a fastening ring.
  • the spring element can bear axially at one end, for example against a guide element, and at the other end can press the sealing ring against a fastening ring.
  • the spring element can be designed as a compression spring, in particular as a spring washer or helical spring.
  • the spring element can at least partially surround the pump piston. An axial force acts on the sealing ring through the spring element, this force pressing on the axial end face of the sealing ring facing the pumping chamber.
  • one or more guide elements, a fastening ring, an O-ring and/or a support ring can be provided on the circumference of the pump piston (between the pump piston and the pump housing).
  • the guide elements are used to guide the pump piston along an axial direction relative to the housing.
  • the guide elements can, for example, each be designed as a guide ring. If two guide elements are provided, one guide element can be arranged in the pump housing, for example in the recess for the pump piston, and the other guide element can be arranged in a seal carrier.
  • the fastening ring can be arranged on the side of the sealing ring facing away from the conveying space.
  • the fastening ring can form a seat for the sealing ring, so that the sealing ring is secured against axial displacement, in particular away from the pumping chamber.
  • the O-ring can develop a radial sealing effect.
  • the static sealing point can be supplemented by the O-ring and the sealing effect can be improved.
  • the O-ring is arranged in particular between the radially outer lateral surface of the sealing ring and the pump housing (peripheral wall of the recess for the pump piston).
  • the support ring can be arranged between the radially outer lateral surface of the sealing ring and the pump housing (peripheral wall of the recess for the pump piston) and can serve as a support ring for the O-ring. This protects the O-ring since damage, such as extrusion of the O-ring, can be prevented.
  • the support ring is arranged in particular on the side of the O-ring facing away from the pumping chamber and can have a triangular profile in cross section. The hypotenuse of the triangular profile may face the O-ring.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel system with a high-pressure fuel pump in the form of a piston pump
  • FIG. 2 shows a partial longitudinal section through the piston pump of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a pump piston, a seal, a guide element and a fastening ring of the piston pump from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of the seal from FIG. 3 in an enlarged sectional view with O-ring and support ring;
  • FIG. 5 shows the seal of the piston pump from FIG. 2 on its own in a perspective view
  • FIG. 6 shows the seal from FIG. 5 in a schematic partial view with fibers shown
  • FIG. 7 shows the seal from FIG. 7 in a schematic plan view to illustrate the production.
  • a fuel system of an internal combustion engine bears the reference numeral 10 overall in FIG. This conveys the fuel further to a high-pressure fuel rail 18, to which a plurality of fuel injectors 20 are connected, which inject the fuel into combustion chambers of the internal combustion engine (not shown).
  • the piston pump 16 comprises an inlet valve 22, an outlet valve 24, and a pump housing 26.
  • a pump piston 28 is accommodated in this housing such that it can be moved back and forth.
  • the pump piston 28 is set in motion by a drive 30, the drive 30 being shown only schematically in FIG.
  • the drive 30 can be a camshaft or an eccentric shaft, for example.
  • the inlet valve 22 is designed, for example, as a quantity control valve through which the amount of fuel delivered by the piston pump 16 can be adjusted.
  • the structure of the piston pump 16 is shown in more detail in FIG. 2, with only the essential components being mentioned below.
  • the pump piston 28 is designed as a stepped piston with a lower plunger section 32 in FIG. 2, a guide section 34 adjoining this, and an upper end section, not shown in detail.
  • the guide section 34 has a larger diameter than the plunger section 32 and the end section.
  • the pump housing 26 can be designed as an overall rotationally symmetrical part.
  • the pump piston 28 is accommodated in the pump housing 26 in a recess 40 which is present there and which is designed as a stepped bore 42 .
  • the bore 42 has several stages (three stages 42', 42", 42"'; see Figures 2 and 3).
  • a seal 43 is arranged between the guide section 34 of the pump piston 28 and an inner peripheral wall of the bore 42 (step 42"). It seals directly between the pump piston 28 and the pump housing 26, and thus seals the pumping chamber located above the seal 43 (high-pressure area ) compared to the area (low-pressure area) arranged below the seal 43 in FIG.
  • the seal 43 is designed as a sealing ring 44 with an essentially sleeve-shaped base section 45 extending along a central longitudinal axis 41 .
  • the base section 45 has a cylindrical outer surface or lateral surface 58 .
  • the sealing ring 44 is made of fiber-reinforced plastic, the fibers 49 of which are oriented at least along a predominant part of the circumference in the circumferential direction 51 of the sealing ring 44 (transverse to the central longitudinal axis 41) (cf. FIGS. 6 and 7).
  • the design of the sealing ring 44 is explained in more detail below.
  • a guide element 46 separate from the sealing ring 44 is arranged between the guide section 34 of the pump piston 28 and the inner peripheral wall of the bore 42 (step 42') (cf.
  • the guide element 46 can be axially adjacent to the sealing ring 44 and is arranged above the sealing ring 44 in FIG. 2 (facing the delivery chamber).
  • the guide element 46 is ring-shaped (guide ring) and can be attached to the step 42'.
  • the piston pump 16 has a further guide element 48 which is arranged in a seal carrier 50 of the piston pump 16 (see FIG. 2).
  • the guide element 46 and the further guide element 48 are used to guide the pump piston 28 .
  • the further guide element 48 is ring-shaped (guide ring) and can be fastened to the seal carrier 50 .
  • the piston pump 16 has a fastening ring 52 for the sealing ring 44 between the guide section 34 of the pump piston 28 and the inner peripheral wall of the bore 42 (step 42'").
  • the sealing ring 44 rests on the fastening ring 52.
  • a static sealing point 53 is formed (see FIG. 3) and fastening ring 52.
  • the sealing ring 44, the guide element 46, the further guide element 48 and the fastening ring 52 form a sealing assembly.
  • the sealing ring 44 has a collar 56 that projects radially outwards and is formed around the circumference (see FIG. 3), which projects from the base section 45 .
  • the collar 56 protrudes radially beyond the lateral surface 58 .
  • the collar 56 surrounds the sealing ring 44 completely.
  • the collar 56 has radial play 64 (see FIG. 3) on its radially outer edge relative to the peripheral wall of the recess 40 (step 42") that accommodates the pump piston 28.
  • the sealing ring 44 can align itself in the radial direction relative to the pump piston 28.
  • the pressure prevailing in the pumping chamber 38 can reach the lateral surface 58 of the sealing ring 44, so that the sealing wall on the sleeve-shaped section 45 is pushed radially inwards due to the force acting there Deformation undergoes (not shown).
  • a dynamic sealing point can thus form between the pump piston 28, in particular between the guide section 34, and the sealing ring 44 (radially inner ring edge).
  • a spring element 47 can optionally be arranged between the pump piston 28 and the pump housing 26 and presses the sealing ring 44 against the fastening ring 52 .
  • the spring element 47 can be arranged between the guide element 46 and the sealing ring 44 in the axial direction of the pump piston 28 .
  • the spring element 47 can be designed as a compression spring in the form of a spring washer or helical spring.
  • the spring element 47 bears axially at one end, in particular on the guide element 46, and at the other end presses the sealing ring 44 against the fastening ring 52.
  • An O-ring 98 can optionally be arranged between the radially outer lateral surface 58 of the sealing ring 44 and the pump housing 26 (cf. FIG. 4). This serves to reinforce the static sealing points 53 and improves the seal.
  • a support ring 99 for the O-ring 98 can be arranged between the radially outer lateral surface 58 of the sealing ring 44 in the pump piston 26 (cf. FIG. 4). The support ring 99 serves to protect the O-ring 98, for example to prevent the O-ring 98 from being extruded.
  • a peripheral axial collar 76 can optionally be arranged on the sealing ring 44 (cf. FIG. 4).
  • the axial collar 76 can adjoin the radially inner lateral surface 70 . This ensures that the force runs optimally through the sealing ring 44 and is introduced exactly into the static sealing point 53 (cf. FIG. 3).
  • the sealing ring 44 is formed by injection molding, the sealing ring 44 in the example having an injection entry point 80 and an injection exit point 82, which are offset from one another along the circumferential direction 51 of the sealing ring 44 (cf. FIG. 7).
  • a part of the fibers or reinforcing fibers 49 extends along a first ring section 44 ′ of the sealing ring 44 from the spray entry point 80 to the spray exit point 82 and another or the rest Part of the fibers 49 extends along a further ring section 44" of the sealing ring 44 from the spray entry point 80 to the spray exit point 82.
  • a vent point can be provided, as explained above (not shown).
  • the spray entry point 80 and the spray exit point 82 enclose an angle a with one another, wherein the angle a can be between 160° and 180°.
  • a web 84 is formed on the sealing ring 44 at the spray entry point 80, which in the example extends parallel to the central longitudinal axis 41 of the sealing ring 44 along the outer lateral surface 58 of the sealing ring 44, namely along the entire length of the lateral surface 58 (see Figures 5 and 7 ).
  • a further web 86 is formed on the sealing ring 44 at the spray outlet point 82, which extends parallel to the central longitudinal axis 41 of the sealing ring 44 along the outer lateral surface 58 of the sealing ring 44, namely along the entire length of the lateral surface 58 (see Figures 5 and 7 ).
  • the web 84 and the further web 86 merge into the peripheral collar 56 (cf. FIG. 5).
  • the web 84 and the further web 86 protrude the same distance relative to the outer lateral surface 58 as the collar 56.
  • the web 84, the further web 86 and the collar 56 point at their radially outer edge to the peripheral wall of the recess accommodating the pump piston 28 40 a game on.
  • FIG. 7 some of which have already been referred to, the manufacture of the sealing ring 44 made of fiber-reinforced plastic by injection molding is shown schematically.
  • the "flow in injection direction" injection direction
  • the spraying process starts from there, with the spraying material (plastic with fibers contained therein) passing through a film sprue 94 via the web 84 ("web for the film sprue") into the body of the sealing ring 44 .
  • Arrow 92 and axis 93 illustrate the "flow out” direction.
  • the injection process of the sealing ring 44 is connected, the spray material (plastic containing fibers) on the further web 86 ("web for weld line collector") to a weld line collector 95.
  • the axes 91 and 93 enclose the angle a already explained above.

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Abstract

The invention relates to a piston pump (16), in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, comprising a pump housing, a pump piston (28) that is guided in the pump housing (26), and a pumping chamber (38) that is delimited at least by the pump housing (26) and the pump piston (28); a seal (43) for sealing the pumping chamber (38) is arranged at the periphery of the pump piston (28), said seal (43) being a sealing ring (44) that has a substantially sleeve-type base portion (45) extending along a central longitudinal axis (41), the sealing ring (44) being made of fiber-reinforced plastic, the fibers (49) of which are oriented in the circumferential direction (51) of the sealing ring (44) at least along a predominant portion of the circumference of the sealing ring (44).

Description

Beschreibung description
Titel title
Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind Kolbenpumpen bekannt, die bspw. bei Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinspritzung zum Einsatz kommen. Bspw. ist aus WO 2019/015862 A1 eine Kolbenpumpe bekannt, die als Dichtung einen Kunststoffring aufweist. Piston pumps are known from the prior art, which are used, for example, in internal combustion engines with gasoline direct injection. For example, a piston pump is known from WO 2019/015862 A1, which has a plastic ring as a seal.
Eine Herstellung solcher Kunststoffringe kann bspw. mit dem Spritzverfahren "Schirm Anguss" erfolgen, bei dem die Kunststoffringe über die gesamte Stirnfläche gespritzt werden, um gute Symmetrie und geringe Bauteiltoleranzen zu erreichen. Bei Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen richten sich die Fasern in Spritzrichtung aus und sind somit parallel zur Mittellängsachse des Kunststoffrings orientiert. Jedoch kann es insbesondere bei hohen Drücken dazu kommen, dass der Kunststoff ring den vorherrschenden Belastungen nicht dauerhaft standhält. Such plastic rings can be produced, for example, using the "shield cast-on" spraying process, in which the plastic rings are sprayed over the entire end face in order to achieve good symmetry and low component tolerances. When using fiber-reinforced plastics, the fibers are aligned in the direction of injection and are thus oriented parallel to the central longitudinal axis of the plastic ring. However, particularly at high pressures, the plastic ring may not be able to withstand the prevailing loads over the long term.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, weist ein Pumpengehäuse, einen im Pumpengehäuse (entlang einer Axialrichtung) geführten Pumpenkolben und einen zumindest von Pumpengehäuse und Pumpenkolben begrenzten Förderraum auf. Am Umfang des Pumpkolbens, bzw. mit anderen Worten (radial) zwischen Pumpenkolben und Pumpengehäuse, ist eine Dichtung zur Abdichtung des Förderraums angeordnet. Die Dichtung ist als Dichtring mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen, sich entlang einer Mittellängsachse erstreckenden Basisabschnitt ausgebildet. Der Dichtring ist aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet, dessen Fasern zumindest entlang eines überwiegenden Teils des Umfangs des Dichtrings in Umfangsrichtung des Dichtrings (quer zur Mittellängsachse) orientiert sind. The problem on which the invention is based is solved by a piston pump having the features of claim 1 . Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. The piston pump according to the invention, in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, has a pump housing, a pump piston guided in the pump housing (along an axial direction) and a pumping chamber delimited at least by the pump housing and pump piston. A seal for sealing off the pumping chamber is arranged on the circumference of the pump piston, or in other words (radially) between the pump piston and the pump housing. The seal is designed as a sealing ring with an essentially sleeve-shaped base section that extends along a central longitudinal axis. The sealing ring is made of fiber-reinforced plastic, the fibers of which are oriented at least along a predominant part of the circumference of the sealing ring in the circumferential direction of the sealing ring (transverse to the central longitudinal axis).
Auf diese Weise können die Festigkeit, das Quellverhalten und die Wärmeausdehnung des Dichtrings in Umfangsrichtung verbessert werden. Somit kann der Dichtring bzw. Kunststoffring bei allen erforderlichen Betriebsbedingungen funktionieren und den auftretenden Belastungen standhalten. In this way, the strength, the swelling behavior and the thermal expansion of the sealing ring in the circumferential direction can be improved. Thus, the sealing ring or plastic ring can function under all required operating conditions and withstand the loads that occur.
Für den Dichtring können verschiedene Kunststoffe zum Einsatz kommen, bspw. thermoplastische Kunststoffe. Die Fasern (Verstärkungsfasern) können Glas und/oder Kohlefaser aufweisen oder aus Glas und/oder Kohlefaser ausgebildet sein. Das Spritzmaterial zur Herstellung des Dichtrings kann Kunststoff und Fasern aufweisen. Various plastics can be used for the sealing ring, for example thermoplastics. The fibers (reinforcing fibers) can have glass and/or carbon fibers or be made of glass and/or carbon fibers. The injection molding material used to manufacture the sealing ring can include plastic and fibers.
Wie zuvor erläutert, sind die Fasern zumindest entlang eines überwiegenden Teils des Umfangs des Dichtrings in Umfangsrichtung des Dichtrings orientiert. Damit ist gemeint, dass die Fasern insbesondere außerhalb der Bereiche von Spritzeintrittsstelle und Spritzaustrittsstelle bzw. Entlüftungsstelle, an denen eine Umlenkung der Fasern erfolgt, in Umfangsrichtung orientiert sind. Die Fasern können bspw. zumindest zu 50 Prozent, vorzugweise zumindest zu 70 Prozent, weiter vorzugsweise zumindest zu 90 Prozent, des Umfangs des Dichtrings in Umfangsrichtung orientiert bzw. ausgerichtet sein. As previously explained, the fibers are oriented in the circumferential direction of the sealing ring at least along a predominant part of the circumference of the sealing ring. This means that the fibers are oriented in the circumferential direction, in particular outside the areas of the injection entry point and injection exit point or ventilation point, at which the fibers are deflected. The fibers can be oriented or aligned, for example, at least 50 percent, preferably at least 70 percent, more preferably at least 90 percent of the circumference of the sealing ring in the circumferential direction.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Dichtring mittels Spritzguss ausgebildet sein, wobei der Dichtring eine Spritzeintrittsstelle (Eintritt Spritzmaterial) und eine Entlüftungsstelle (Austritt von Gasen) oder eine Spritzeintrittsstelle (Eintritt Spritzmaterial) und eine Spritzaustrittstelle (Austritt Spritzmaterial) aufweist, die entlang der Umfangsrichtung des Dichtrings zueinander versetzt angeordnet sind. Somit werden die Fasern jedenfalls außerhalb von Spritzeintrittsstelle und Entlüftungsstelle bzw. Spritzaustrittsstelle in die gewünschte Richtung, nämlich in die Umfangsrichtung gelegt. Die Anspritzrichtung ("Spritzrichtung einfließen") ist somit nicht axial, sondern radial orientiert, wobei sich die Fasern u.a. aufgrund der bspw. durch die Spritzgussform vorgegebenen Ringkontur in Umfangsrichtung ausrichten. According to a further development, the sealing ring can be formed by means of injection molding, the sealing ring having an injection entry point (inlet injection material) and a Venting point (escape of gases) or a spray entry point (inlet spray material) and a spray exit point (exit spray material), which are arranged offset from one another along the circumferential direction of the sealing ring. Thus, the fibers are laid in the desired direction, namely in the circumferential direction, in any case outside of the spray entry point and ventilation point or spray exit point. The direction of injection ("injection direction") is therefore not axial, but radial, with the fibers aligning in the circumferential direction, among other things, due to the ring contour predetermined by the injection mold, for example.
Bei einer Ausgestaltung mit Spritzeintrittsstelle und Spritzaustrittsstelle kann Spritzmaterial an der Spritzeintrittsstelle eintreten und an der Spritzaustrittsstelle austreten. An der Spritzaustrittsstelle können die Fasern bspw. eine V-förmige Konfiguration einnehmen. Bei einer Ausgestaltung mit Spritzeintrittsstelle und Entlüftungsstelle kann Spritzmaterial an der Spritzeintrittsstelle eintreten, wobei die Entlüftungsstelle derart eingerichtet sein kann, dass dort Gase austreten, jedoch kein Spritzmaterial. Die Fasern des Spritzmaterials können an der Entlüftungsstelle aufeinander treffen, wobei die Fasern bspw. eine ungeordnete bzw. chaotische Konfiguration einnehmen können. In an embodiment with a spray entry point and a spray exit point, spray material can enter at the spray entry point and exit at the spray exit point. At the spray exit point, the fibers can assume a V-shaped configuration, for example. In an embodiment with a spray entry point and vent point, spray material can enter at the spray entry point, wherein the vent point can be set up in such a way that gases exit there, but no spray material. The fibers of the spray material can meet at the ventilation point, with the fibers being able to assume a disordered or chaotic configuration, for example.
Gemäß einer Weiterbildung kann sich ein Teil der Fasern entlang eines ersten Ringabschnitts des Dichtrings von der Spritzeinstrittstelle zur Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle erstrecken und ein weiterer bzw. der übrige Teil der Fasern kann sich entlang eines weiteren Ringabschnitts des Dichtrings von der Spritzeinstrittstelle zur Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle erstrecken. Mit anderen Worten können sich die Fasern bzw. das Kunststoff mate rial mit den darin enthaltenen Fasern in zwei Stränge aufteilen, wobei ein erster Strang einen Weg von der Spritzeinstrittstelle zur Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle nimmt und der zweite Strang einen anderen Weg von der Spritzeinstrittstelle zur Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle nimmt. An der Spritzaustrittsstelle bzw. Entlüftungsstelle treffen die beiden Teile von Fasern bzw. die beiden Stränge zusammen (bsp. in Form einer Bindenaht). According to a further development, some of the fibers can extend along a first ring section of the sealing ring from the spray entry point to the spray exit point or ventilation point, and another or the remaining part of the fibers can extend along a further ring section of the sealing ring from the spray entry point to the spray exit point or ventilation point. In other words, the fibers or the plastic material with the fibers it contains can be divided into two strands, with a first strand taking a path from the injection entry point to the injection exit point or ventilation point and the second strand taking a different path from the injection entry point to the injection exit point or vent point takes. The two parts of fibers or the two strands meet at the spray exit point or vent point (e.g. in the form of a weld line).
Gemäß einer Weiterbildung können die Spritzeintrittsstelle und die Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle miteinander einen Winkel a einschließen, wobei der Winkel a zwischen 160° und 180° beträgt (160° < a < 180°). Damit liegen Spritzeintrittsstelle und Spritzaustrittsstelle oder Entlüftungsstelle einander ungefähr gegenüber, so dass die zuvor beschriebenen "Stränge" von Spritzeintrittstelle zu Spritzaustrittstelle oder Entlüftungsstelle einen "ähnlich langen Weg nehmen". Spritzeintrittsstelle und Spritzaustrittsstelle bzw. Entlüftungsstelle liegen einander ggf. nicht exakt gegenüber, so dass sich bspw. keine Sollbruchstelle ergibt. Überraschenderweise hat sich im Rahmen von Untersuchungen ein Winkel von a = 175° als ideal herausgestellt. Die Winkelangaben zu a beziehen sich auf den Umfang des Dichtrings. Mit anderen Worten liegt der Winkel a in einer Ebene, deren Normalenvektor die Mittellängsachse des Dichtrings ist. According to a further development, the spray entry point and the spray exit point or ventilation point can enclose an angle a with one another, the angle a being between 160° and 180° (160°<a< 180 degrees). The spray entry point and spray exit point or venting point are thus approximately opposite one another, so that the previously described "strands" from the spray entry point to the spray exit point or venting point "take a similarly long way". The spray entry point and the spray exit point or ventilation point may not lie exactly opposite one another, so that there is no predetermined breaking point, for example. Surprisingly, an angle of a=175° has turned out to be ideal in the course of investigations. The angle specifications for a refer to the circumference of the sealing ring. In other words, the angle a lies in a plane whose normal vector is the central longitudinal axis of the sealing ring.
Gemäß einer Weiterbildung kann am Dichtring an der Spritzeintrittsstelle ein Steg ausgebildet sein, der sich parallel zur Mittellängsachse des Dichtrings entlang der Mantelfläche des Dichtrings erstreckt, insbesondere entlang der gesamten Länge der Mantelfläche. Damit sich möglichst alle Fasern in Umfangsrichtung quer zur Mittelachse legen, muss der Anguss seitlich zumindest über die überwiegende oder die gesamte Länge des Dichtrings erfolgen. Hierzu ist am Dichtring seitlich ein Steg vorgesehen. Der Steg ragt von der Mantelfläche des Dichtrings nach radial außen ab. Somit ist ein Film-Anguss möglich. According to a development, a web can be formed on the sealing ring at the spray entry point, which extends parallel to the central longitudinal axis of the sealing ring along the lateral surface of the sealing ring, in particular along the entire length of the lateral surface. In order for as many fibers as possible to lie in the circumferential direction transversely to the center axis, the sprue must be lateral at least over the majority or the entire length of the sealing ring. For this purpose, a web is provided on the side of the sealing ring. The web protrudes radially outwards from the lateral surface of the sealing ring. Thus a film sprue is possible.
Gemäß einer Weiterbildung kann am Dichtring an der Spritzaustrittsstelle ein weiterer Steg ausgebildet sein, der sich parallel zur Mittellängsachse des Dichtrings entlang der Mantelfläche des Dichtrings erstreckt, insbesondere entlang der gesamten Länge der Mantelfläche. Damit möglichst alle an der Spritzaustrittsstelle zusammentreffende Fasern gesammelt werden können, muss die Sammlung bzw. Bindenaht seitlich zumindest über die überwiegende oder die gesamte Länge des Dichtrings erfolgen. Hierzu ist am Dichtring seitlich ein weiterer Steg vorgesehen. Der weitere Steg ragt von der Mantelfläche des Dichtrings nach radial außen ab. Somit liegt die Bindenaht nicht im Funktionsbereich des Dichtrings, d.h. nicht innerhalb des im Wesentlichen hülsenförmigen Basisabschnitts, sondern außerhalb davon. An dem Dichtring ist gegenüber dem ersten Steg (Film-Anguss) seitlich insbesondere über die gesamte Länge ein weiterer Steg (Bindenahtsammler) vorgesehen. Wie zuvor bereits erläutert, liegen der Steg und der weitere Steg einander am Umfang des Dichtrings nicht exakt gegenüber, sondern sind leicht zueinander versetzt. Gemäß einer Weiterbildung kann der Dichtring an einem axialen Ende oder jeweils an beiden axialen Enden einen radial nach außen abragenden, umlaufend ausgebildeten Bund aufweisen, der an den hülsenförmigen Basisabschnitt angeformt ist. Bei einem Bund an einem axialen Ende weist der Dichtring somit einen insgesamt L-förmigen Querschnitt auf bzw. bei jeweils einem Bund an beiden axialen Enden einen C-förmigen oder U-förmigen Querschnitt. Durch den Bund kann die Steifigkeit des Dichtrings erhöht werden. Zudem kann der Dichtring in radialer Richtung im Pumpengehäsue zentriert werden. Dadurch kann der Dichtring in einer festen Position im Pumpengehäuse verbaut werden. Weist der Dichtring nur an einem axialen Ende einen Bund auf, kann dieser dem Förderraum zugewandt oder vom Förderraum abgewandt sein. According to a development, a further web can be formed on the sealing ring at the spray outlet point, which extends parallel to the central longitudinal axis of the sealing ring along the lateral surface of the sealing ring, in particular along the entire length of the lateral surface. So that as many fibers as possible that meet at the spray outlet point can be collected, the collection or weld seam must take place laterally at least over the majority or the entire length of the sealing ring. For this purpose, a further web is provided on the side of the sealing ring. The other web protrudes radially outwards from the lateral surface of the sealing ring. Thus, the weld line is not in the functional area of the sealing ring, ie not inside the essentially sleeve-shaped base section, but outside of it. On the sealing ring, opposite the first web (film sprue), a further web (seam collector) is provided laterally, in particular over the entire length. As already explained above, the web and the further web are not exactly opposite one another on the circumference of the sealing ring, but are slightly offset from one another. According to a further development, the sealing ring can have at one axial end or at both axial ends a radially outwardly projecting, circumferential collar which is formed onto the sleeve-shaped base section. In the case of a collar at one axial end, the sealing ring thus has an overall L-shaped cross section or, in the case of a collar in each case at both axial ends, a C-shaped or U-shaped cross section. The stiffness of the sealing ring can be increased by the federal government. In addition, the sealing ring can be centered in the radial direction in the pump housing. This allows the sealing ring to be installed in a fixed position in the pump housing. If the sealing ring only has a collar at one axial end, this can face the conveying chamber or face away from the conveying chamber.
Gemäß einer Weiterbildung können der Steg, der weitere Steg und/oder der mindestens eine Bund an ihrem radial äußeren Rand zur Umfangswand der den Pumpenkolben aufnehmenden Ausnehmung jeweils ein Spiel aufweisen, bspw. ein Spiel von 0,01 bis 1 mm (Millimeter). Mit anderen Worten weisen die genannten Elemente ein Außenmaß, bspw. einen Außendurchmesser, auf, welches geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der diese Komponenten aufnehmenden Ausnehmung (Bohrung) an der Stelle, an der die jeweilige Komponente sitzt. Dieses Spiel bewirkt, dass sich die radiale Position der Komponente auf die Position des Pumpenkolbens einstellen kann. Somit kann sich ein gleichmäßiger und symmetrischer Spalt zum Pumpenkolben ergeben. According to a further development, the web, the further web and/or the at least one collar can each have play at their radially outer edge relative to the peripheral wall of the recess accommodating the pump piston, for example play of 0.01 to 1 mm (millimeter). In other words, the elements mentioned have an external dimension, for example an external diameter, which is slightly smaller than the internal diameter of the recess (bore) accommodating these components at the point at which the respective component is seated. This play causes the radial position of the component to adjust to the position of the pump piston. This can result in a uniform and symmetrical gap to the pump piston.
Gemäß einer Weiterbildung kann am Umfang des Pumpenkolbens (zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpen) ein Federelement angeordnet sein, welches auf den Dichtring wirkt, bspw. den Dichtring gegen einen Befestigungsring drückt. Das Federelement kann einends axial, bspw. an einem Führungselement, anliegen und andernends den Dichtring gegen einen Befestigungsring drücken. Das Federelement kann als Druckfeder, insbesondere als Federscheibe oder Schraubenfeder, ausgebildet sein. Das Federelement kann den Pumpenkolben zumindest teilweise umgeben. Durch das Federelement wirkt eine axiale Kraft auf den Dichtring, wobei diese Kraft auf die dem Förderraum zugewandte axiale Stirnfläche des Dichtrings drückt. Die axiale Kraft bewirkt, dass der Dichtring bspw. auf dem Befestigungsring aufliegt, so dass eine initiale Dichtheit an der statischen Dichtstelle gewährleistet ist. Gemäß einer Weiterbildung können am Umfang des Pumpenkolbens (zwischen Pumpenkolben und Pumpengehäuse) ein oder mehrere Führungselemente, ein Befestigungsring, ein O-Ring und/oder ein Stützring vorgesehen sein. According to a development, a spring element can be arranged on the circumference of the pump piston (between the pump piston and the pump), which acts on the sealing ring, for example presses the sealing ring against a fastening ring. The spring element can bear axially at one end, for example against a guide element, and at the other end can press the sealing ring against a fastening ring. The spring element can be designed as a compression spring, in particular as a spring washer or helical spring. The spring element can at least partially surround the pump piston. An axial force acts on the sealing ring through the spring element, this force pressing on the axial end face of the sealing ring facing the pumping chamber. The axial force causes the sealing ring to rest on the fastening ring, for example, so that an initial tightness at the static sealing point is ensured. According to a development, one or more guide elements, a fastening ring, an O-ring and/or a support ring can be provided on the circumference of the pump piston (between the pump piston and the pump housing).
Die Führungselemente dienen zur Führung des Pumpenkolbens entlang einer Axialrichtung relativ zum Gehäuse. Die Führungselemente können bspw. jeweils als Führungsring ausgebildet sein. Sind zwei Führungselemente vorgesehen, kann ein Führungselement im Pumpengehäuse, bspw. in der Ausnehmung für den Pumpenkolben, angeordnet sein und das weitere Führungselement kann in einem Dichtungsträger angeordnet sein. The guide elements are used to guide the pump piston along an axial direction relative to the housing. The guide elements can, for example, each be designed as a guide ring. If two guide elements are provided, one guide element can be arranged in the pump housing, for example in the recess for the pump piston, and the other guide element can be arranged in a seal carrier.
Der Befestigungsring kann an der vom Förderraum abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet sein. Der Befestigungsring kann einen Sitz für den Dichtring bilden, so dass der Dichtring gegen axiale Verschiebung gesichert ist, insbesondere vom Förderraum weg. The fastening ring can be arranged on the side of the sealing ring facing away from the conveying space. The fastening ring can form a seat for the sealing ring, so that the sealing ring is secured against axial displacement, in particular away from the pumping chamber.
Der O-Ring kann radial dichtende Wirkung entfalten. Durch den O-Ring kann die statische Dichtstelle ergänzt und die Dichtungswirkung verbessert werden. Der O-Ring ist insbesondere zwischen der radial äußeren Mantelfläche des Dichtrings und dem Pumpengehäuse (Umfangswand der Ausnehmung für den Pumpenkolben) angeordnet. The O-ring can develop a radial sealing effect. The static sealing point can be supplemented by the O-ring and the sealing effect can be improved. The O-ring is arranged in particular between the radially outer lateral surface of the sealing ring and the pump housing (peripheral wall of the recess for the pump piston).
Der Stützring kann zwischen der radial äußeren Mantelfläche des Dichtrings und dem Pumpengehäuse (Umfangswand der Ausnehmung für den Pumpenkolben) angeordnet sein und als Stützring für den O-Ring dienen. Dadurch wird der O- Ring geschützt, da eine Beschädigung, bspw. ein Extrudieren des O-Rings, verhindert werden kann. Der Stützring ist insbesondere an der vom Förderraum abgewandten Seite des O-Rings angeordnet und kann ein im Querschnitt dreieckiges Profil aufweisen. Die Hypothenuse des dreieckigen Profils kann dem O-Ring zugewandt sein. The support ring can be arranged between the radially outer lateral surface of the sealing ring and the pump housing (peripheral wall of the recess for the pump piston) and can serve as a support ring for the O-ring. This protects the O-ring since damage, such as extrusion of the O-ring, can be prevented. The support ring is arranged in particular on the side of the O-ring facing away from the pumping chamber and can have a triangular profile in cross section. The hypotenuse of the triangular profile may face the O-ring.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind, ggf. jedoch lediglich einmal. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe in Form einer Kolbenpumpe; The invention is explained in more detail below with reference to the figures, with identical or functionally identical elements being provided with identical reference symbols, but possibly only once. Show it: FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel system with a high-pressure fuel pump in the form of a piston pump;
Figur 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Kolbenpumpe von Figur 1 ; FIG. 2 shows a partial longitudinal section through the piston pump of FIG. 1;
Figur 3 eine vergrößerte Ansicht eines Pumpenkolbens, einer Dichtung, eines Führungselements und eines Befestigungsrings der Kolbenpumpe aus Figur 1 ; FIG. 3 shows an enlarged view of a pump piston, a seal, a guide element and a fastening ring of the piston pump from FIG. 1;
Figur 4 eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Dichtung aus Figur 3 in einer vergrößerten Schnittansicht mit O-Ring und Stützring; FIG. 4 shows a possible embodiment of the seal from FIG. 3 in an enlarged sectional view with O-ring and support ring;
Figur 5 die Dichtung der Kolbenpumpe aus Figur 2 in Alleinstellung in einer perspektivischen Ansicht; FIG. 5 shows the seal of the piston pump from FIG. 2 on its own in a perspective view;
Figur 6 die Dichtung aus Figur 5 in einer schematischen Teilansicht mit dargestellten Fasern; und FIG. 6 shows the seal from FIG. 5 in a schematic partial view with fibers shown; and
Figur 7 die Dichtung aus Figur 7 in einer schematischen Draufsicht zur Veranschaulichung der Herstellung. FIG. 7 shows the seal from FIG. 7 in a schematic plan view to illustrate the production.
Ein Kraftstoff system einer Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Vorförderpumpe 14 den Kraftstoff zu einer als Kolbenpumpe 16 ausgebildeten Kraftstoff-Hochdruckpumpe fördert. Diese fördert den Kraftstoff weiter zu einem Kraftstoff-Hochdruckrail 18, an welches mehrere Kraftstoffinjektoren 20 angeschlossen sind, die den Kraftstoff in nicht dargestellte Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen. A fuel system of an internal combustion engine bears the reference numeral 10 overall in FIG. This conveys the fuel further to a high-pressure fuel rail 18, to which a plurality of fuel injectors 20 are connected, which inject the fuel into combustion chambers of the internal combustion engine (not shown).
Die Kolbenpumpe 16 umfasst ein Einlassventil 22, ein Auslassventil 24, und ein Pumpengehäuse 26. In diesem ist ein Pumpenkolben 28 hin- und her bewegbar aufgenommen. Der Pumpenkolben 28 wird durch einen Antrieb 30 in Bewegung versetzt, wobei der Antrieb 30 in Figur 1 nur schematisch dargestellt ist. Es kann sich beim Antrieb 30 bspw. um eine Nockenwelle oder eine Exzenterwelle handeln. Das Einlassventil 22 ist bspw. als Mengensteuerventil ausgebildet, durch welches die von der Kolbenpumpe 16 geförderte Kraftstoffmenge eingestellt werden kann. The piston pump 16 comprises an inlet valve 22, an outlet valve 24, and a pump housing 26. A pump piston 28 is accommodated in this housing such that it can be moved back and forth. The pump piston 28 is set in motion by a drive 30, the drive 30 being shown only schematically in FIG. The drive 30 can be a camshaft or an eccentric shaft, for example. The inlet valve 22 is designed, for example, as a quantity control valve through which the amount of fuel delivered by the piston pump 16 can be adjusted.
Der Aufbau der Kolbenpumpe 16 ergibt sich näher aus Figur 2, wobei nachfolgend nur die wesentlichen Komponenten erwähnt werden. Der Pumpenkolben 28 ist als Stufenkolben ausgebildet mit einem in Figur 2 unteren Stößelabschnitt 32, einem sich an diesen anschließenden Führungsabschnitt 34 und einem nicht näher dargestellten oberen Endabschnitt. Der Führungsabschnitt 34 hat einen größeren Durchmesser als der Stößelabschnitt 32 und der Endabschnitt. The structure of the piston pump 16 is shown in more detail in FIG. 2, with only the essential components being mentioned below. The pump piston 28 is designed as a stepped piston with a lower plunger section 32 in FIG. 2, a guide section 34 adjoining this, and an upper end section, not shown in detail. The guide section 34 has a larger diameter than the plunger section 32 and the end section.
Der Endabschnitt sowie der Führungsabschnitt 34 des Pumpenkolbens 28 begrenzen zusammen mit dem Pumpengehäuse 26 einen nicht näher dargestellten Förderraum 38. Das Pumpengehäuse 26 kann als ein insgesamt rotationssymmetrisches Teil ausgebildet sein. Der Pumpenkolben 28 ist im Pumpengehäuse 26 in einer dort vorhandenen Ausnehmung 40 aufgenommen, die als gestufte Bohrung 42 ausgebildet ist. Die Bohrung 42 weist mehrere Stufen auf (drei Stufen 42', 42", 42"'; siehe Figur 2 und 3). The end section and the guide section 34 of the pump piston 28, together with the pump housing 26, delimit a pumping chamber 38, which is not shown in detail. The pump housing 26 can be designed as an overall rotationally symmetrical part. The pump piston 28 is accommodated in the pump housing 26 in a recess 40 which is present there and which is designed as a stepped bore 42 . The bore 42 has several stages (three stages 42', 42", 42"'; see Figures 2 and 3).
Zwischen dem Führungsabschnitt 34 des Pumpenkolbens 28 und einer inneren Umfangswand der Bohrung 42 (Stufe 42") ist eine Dichtung 43 angeordnet. Sie dichtet unmittelbar zwischen dem Pumpenkolben 28 und dem Pumpengehäuse 26, und dichtet somit den sich oberhalb der Dichtung 43 befindlichen Förderraum (Hochdruckbereich) gegenüber dem in Figur 2 unterhalb der Dichtung 43 angeordneten Bereich (Niederdruckbereich) ab, in dem sich u.a. der Stößelabschnitt 32 des Pumpenkolben 28 befindet. A seal 43 is arranged between the guide section 34 of the pump piston 28 and an inner peripheral wall of the bore 42 (step 42"). It seals directly between the pump piston 28 and the pump housing 26, and thus seals the pumping chamber located above the seal 43 (high-pressure area ) compared to the area (low-pressure area) arranged below the seal 43 in FIG.
Die Dichtung 43 ist als Dichtring 44 mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen, sich entlang einer Mittellängsachse 41 erstreckenden Basisabschnitt 45 ausgebildet. Der Basisabschnitt 45 weist eine zylindrische Außenfläche bzw. Mantelfläche 58 auf. Der Dichtring 44 ist aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet, dessen Fasern 49 zumindest entlang eines überwiegenden Teils des Umfangs in Umfangsrichtung 51 des Dichtrings 44 (quer zur Mittellängsachse 41) orientiert sind (vgl. Fig.6 und 7). Die Ausgestaltung des Dichtrings 44 wird weiter unten näher erläutert. Zwischen dem Führungsabschnitt 34 des Pumpenkolbens 28 und der inneren Umfangswand der Bohrung 42 (Stufe 42') ist im Beispiel ein vom Dichtring 44 separates Führungselement 46 angeordnet (vgl. Fig.2 und 3). Das Führungselement 46 kann zum Dichtring 44 axial benachbart sein und ist in Figur 2 oberhalb des Dichtrings 44 angeordnet (dem Förderraum zugewandt). Das Führungselement 46 ist ringförmig ausgebildet (Führungsring) und kann an der Stufe 42' befestigt sein. The seal 43 is designed as a sealing ring 44 with an essentially sleeve-shaped base section 45 extending along a central longitudinal axis 41 . The base section 45 has a cylindrical outer surface or lateral surface 58 . The sealing ring 44 is made of fiber-reinforced plastic, the fibers 49 of which are oriented at least along a predominant part of the circumference in the circumferential direction 51 of the sealing ring 44 (transverse to the central longitudinal axis 41) (cf. FIGS. 6 and 7). The design of the sealing ring 44 is explained in more detail below. In the example, a guide element 46 separate from the sealing ring 44 is arranged between the guide section 34 of the pump piston 28 and the inner peripheral wall of the bore 42 (step 42') (cf. FIGS. 2 and 3). The guide element 46 can be axially adjacent to the sealing ring 44 and is arranged above the sealing ring 44 in FIG. 2 (facing the delivery chamber). The guide element 46 is ring-shaped (guide ring) and can be attached to the step 42'.
Die Kolbenpumpe 16 weist im Beispiel ein weiteres Führungselement 48 auf, welches in einem Dichtungsträger 50 der Kolbenpumpe 16 angeordnet ist (siehe Figur 2). Das Führungselement 46 und das weitere Führungselement 48 dienen zur Führung des Pumpenkolbens 28. Das weitere Führungselement 48 ist ringförmig ausgebildet (Führungsring) und kann am Dichtungsträger 50 befestigt sein. In the example, the piston pump 16 has a further guide element 48 which is arranged in a seal carrier 50 of the piston pump 16 (see FIG. 2). The guide element 46 and the further guide element 48 are used to guide the pump piston 28 . The further guide element 48 is ring-shaped (guide ring) and can be fastened to the seal carrier 50 .
Die Kolbenpumpe 16 weist zwischen dem Führungsabschnitt 34 des Pumpenkolbens 28 und der inneren Umfangswand der Bohrung 42 (Stufe 42'") einen Befestigungsring 52 für den Dichtring 44 auf. Der Dichtring 44 liegt auf dem Befestigungsring 52 auf. Durch die aufliegenden Kontaktflächen von Dichtring 44 und Befestigungsring 52 wird eine statische Dichtstelle 53 ausgebildet (siehe Figur 3). Der Dichtring 44, das Führungselement 46, das weitere Führungselement 48 und der Befestigungsring 52 bilden eine Dichtungsbaugruppe. The piston pump 16 has a fastening ring 52 for the sealing ring 44 between the guide section 34 of the pump piston 28 and the inner peripheral wall of the bore 42 (step 42'"). The sealing ring 44 rests on the fastening ring 52. Through the contact surfaces of the sealing ring 44 A static sealing point 53 is formed (see FIG. 3) and fastening ring 52. The sealing ring 44, the guide element 46, the further guide element 48 and the fastening ring 52 form a sealing assembly.
Der Dichtring 44 weist an seinem ersten axialen Ende 54 einen radial nach außen abragenden, umlaufend ausgebildeten Bund 56 auf (siehe Figur 3), der vom Basisabschnitt 45 abragt. Der Bund 56 steht über die Mantelfläche 58 radial hervor. Der Bund 56 umläuft den Dichtring 44 vollständig. Der Bund 56 weist an seinem radial äußeren Rand zur Umfangswand der den Pumpenkolben 28 aufnehmenden Ausnehmung 40 (Stufe 42") ein radiales Spiel 64 auf (siehe Figur 3). Dadurch kann sich der Dichtring 44 in radialer Richtung zum Pumpenkolben 28 ausrichten. At its first axial end 54 , the sealing ring 44 has a collar 56 that projects radially outwards and is formed around the circumference (see FIG. 3), which projects from the base section 45 . The collar 56 protrudes radially beyond the lateral surface 58 . The collar 56 surrounds the sealing ring 44 completely. The collar 56 has radial play 64 (see FIG. 3) on its radially outer edge relative to the peripheral wall of the recess 40 (step 42") that accommodates the pump piston 28. As a result, the sealing ring 44 can align itself in the radial direction relative to the pump piston 28.
Der im Förderraum 38 herrschende Druck kann zur Mantelfläche 58 des Dichtrings 44 gelangen, so dass die Dichtungswandung am hülsenförmigen Abschnitt 45 aufgrund der dort wirkenden Kraft nach radial innen eine Verformung erfährt (nicht gezeigt). Somit kann sich zwischen Pumpenkolben 28, insbesondere zwischen dem Führungsabschnitt 34, und dem Dichtring 44 (radialinnenliegender Ringrand) eine dynamische Dichtstelle ausbilden. The pressure prevailing in the pumping chamber 38 can reach the lateral surface 58 of the sealing ring 44, so that the sealing wall on the sleeve-shaped section 45 is pushed radially inwards due to the force acting there Deformation undergoes (not shown). A dynamic sealing point can thus form between the pump piston 28, in particular between the guide section 34, and the sealing ring 44 (radially inner ring edge).
Optional kann zwischen dem Pumpenkolben 28 und dem Pumpengehäuse 26 ein Federelement 47 angeordnet sein, welches den Dichtring 44 gegen den Befestigungsring 52 drückt. Das Federelement 47 kann in Axialrichtung des Pumpenkolbens 28 zwischen dem Führungselement 46 und dem Dichtring 44 angeordnet sein. Das Federelement 47 kann als Druckfeder in Form einer Federscheibe oder Schraubenfeder ausgebildet sein. Das Federelement 47 liegt einends axial an, insbesondere am Führungselement 46, und drückt andernends den Dichtring 44 gegen den Befestigungsring 52. A spring element 47 can optionally be arranged between the pump piston 28 and the pump housing 26 and presses the sealing ring 44 against the fastening ring 52 . The spring element 47 can be arranged between the guide element 46 and the sealing ring 44 in the axial direction of the pump piston 28 . The spring element 47 can be designed as a compression spring in the form of a spring washer or helical spring. The spring element 47 bears axially at one end, in particular on the guide element 46, and at the other end presses the sealing ring 44 against the fastening ring 52.
Zwischen der radial äußeren Mantelfläche 58 des Dichtrings 44 und dem Pumpengehäuse 26 kann optional ein O-Ring 98 angeordnet sein (vgl. Figur 4). Dieser dient zur Verstärkung der statischen Dichtstellen 53 und verbessert die Abdichtung. Zudem kann zwischen der radial äußeren Mantelfläche 58 des Dichtrings 44 in dem Pumpenkolben 26 ein Stützring 99 für den O-Ring 98 angeordnet sein (vgl. Figur 4). Der Stützring 99 dient zum Schutz des O-Rings 98, bspw. um ein Extrudieren des O-Rings 98 zu vermeiden. An O-ring 98 can optionally be arranged between the radially outer lateral surface 58 of the sealing ring 44 and the pump housing 26 (cf. FIG. 4). This serves to reinforce the static sealing points 53 and improves the seal. In addition, a support ring 99 for the O-ring 98 can be arranged between the radially outer lateral surface 58 of the sealing ring 44 in the pump piston 26 (cf. FIG. 4). The support ring 99 serves to protect the O-ring 98, for example to prevent the O-ring 98 from being extruded.
Unabhängig davon kann am Dichtring 44 optional ein umlaufender Axialbund 76 angeordnet sein (vgl. Figur 4). Der Axialbund 76 kann an die radial innere Mantelfläche 70 angrenzen. Damit ist sichergestellt, dass die Kraft optimal durch den Dichtring 44 verläuft und exakt in die statische Dichtstelle 53 eingeleitet wird (vgl. Figur 3). Irrespective of this, a peripheral axial collar 76 can optionally be arranged on the sealing ring 44 (cf. FIG. 4). The axial collar 76 can adjoin the radially inner lateral surface 70 . This ensures that the force runs optimally through the sealing ring 44 and is introduced exactly into the static sealing point 53 (cf. FIG. 3).
Die weitere Ausgestaltung und Herstellung des Dichtrings 44 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 7 erläutert. The further configuration and manufacture of the sealing ring 44 are explained below with reference to FIGS.
Der Dichtring 44 ist mittels Spritzguss ausgebildet, wobei der Dichtring 44 im Beispiel eine Spritzeintrittsstelle 80 und eine Spritzaustrittstelle 82 aufweist, die entlang der Umfangsrichtung 51 des Dichtrings 44 versetzt zueinander angeordnet sind (vgl. Figur 7). Ein Teil der Fasern bzw. Verstärkungsfasern 49 erstreckt sich entlang eines ersten Ringabschnitts 44' des Dichtrings 44 von der Spritzeinstrittstelle 80 zur Spritzaustrittsstelle 82 und ein weiterer bzw. der übrige Teil der Fasern 49 erstreckt sich entlang eines weiteren Ringabschnitts 44" des Dichtrings 44 von der Spritzeinstrittstelle 80 zur Spritzaustrittsstelle 82. Anstelle der Spritzaustrittsstelle 82 kann eine Entlüftungsstelle vorgesehen sein, wie oben erläutert (nicht gezeigt). The sealing ring 44 is formed by injection molding, the sealing ring 44 in the example having an injection entry point 80 and an injection exit point 82, which are offset from one another along the circumferential direction 51 of the sealing ring 44 (cf. FIG. 7). A part of the fibers or reinforcing fibers 49 extends along a first ring section 44 ′ of the sealing ring 44 from the spray entry point 80 to the spray exit point 82 and another or the rest Part of the fibers 49 extends along a further ring section 44" of the sealing ring 44 from the spray entry point 80 to the spray exit point 82. Instead of the spray exit point 82, a vent point can be provided, as explained above (not shown).
Die Spritzeintrittsstelle 80 und die Spritzaustrittsstelle 82 schließen miteinander einen Winkel a ein, wobei der Winkel a zwischen 160° und 180° betragen kann. Im Beispiel beträgt der Winkel a = 175° (vgl. Figur 7). The spray entry point 80 and the spray exit point 82 enclose an angle a with one another, wherein the angle a can be between 160° and 180°. In the example, the angle is a=175° (cf. FIG. 7).
Am Dichtring 44 ist an der Spritzeintrittsstelle 80 ein Steg 84 ausgebildet, der sich im Beispiel parallel zur Mittellängsachse 41 des Dichtrings 44 entlang der äußeren Mantelfläche 58 des Dichtrings 44 erstreckt, und zwar entlang der gesamten Länge der Mantelfläche 58 (vgl. Figur 5 und 7). Zudem ist am Dichtring 44 an der Spritzaustrittsstelle 82 ein weiterer Steg 86 ausgebildet, der sich parallel zur Mittellängsachse 41 des Dichtrings 44 entlang der äußeren Mantelfläche 58 des Dichtrings 44 erstreckt, und zwar entlang der gesamten Länge der Mantelfläche 58 (vgl. Figur 5 und 7). A web 84 is formed on the sealing ring 44 at the spray entry point 80, which in the example extends parallel to the central longitudinal axis 41 of the sealing ring 44 along the outer lateral surface 58 of the sealing ring 44, namely along the entire length of the lateral surface 58 (see Figures 5 and 7 ). In addition, a further web 86 is formed on the sealing ring 44 at the spray outlet point 82, which extends parallel to the central longitudinal axis 41 of the sealing ring 44 along the outer lateral surface 58 of the sealing ring 44, namely along the entire length of the lateral surface 58 (see Figures 5 and 7 ).
Im Beispiel gehen der Steg 84 und der weitere Steg 86 in den umlaufenden Bund 56 über (vgl. Figur 5). Der Steg 84 und der weitere Steg 86 ragen im Beispiel gleich weit relativ zur äußeren Mantelfläche 58 ab wie der Bund 56. Der Steg 84, der weitere Steg 86 und der Bund 56 weisen an ihrem radial äußeren Rand zur Umfangswand der den Pumpenkolben 28 aufnehmenden Ausnehmung 40 ein Spiel auf. In the example, the web 84 and the further web 86 merge into the peripheral collar 56 (cf. FIG. 5). In the example, the web 84 and the further web 86 protrude the same distance relative to the outer lateral surface 58 as the collar 56. The web 84, the further web 86 and the collar 56 point at their radially outer edge to the peripheral wall of the recess accommodating the pump piston 28 40 a game on.
In Figur 7, auf die teilweise bereits Bezug genommen wurde, ist die Herstellung des aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildeten Dichtrings 44 durch Spritzgießen schematisch dargestellt. Die "Spritzrichtung einfließen" (Anspritzrichtung) ist durch den Pfeil 90 und die Achse 91 veranschaulicht. Von dort geht der Spritzvorgang aus, wobei das Spritzmaterial (Kunststoff mit darin enthaltenen Fasern) durch einen Film-Anguss 94 über den Steg 84 ("Steg für den Film-Anguss") in den Körper des Dichtrings 44 übergeht. In FIG. 7, some of which have already been referred to, the manufacture of the sealing ring 44 made of fiber-reinforced plastic by injection molding is shown schematically. The "flow in injection direction" (injection direction) is illustrated by the arrow 90 and the axis 91 . The spraying process starts from there, with the spraying material (plastic with fibers contained therein) passing through a film sprue 94 via the web 84 ("web for the film sprue") into the body of the sealing ring 44 .
Die "Spritzrichtung ausfließen" ist durch den Pfeil 92 und die Achse 93 veranschaulicht. Dort wird der Spritzvorgang des Dichtrings 44 angeschlossen, wobei das Spritzmaterial (Kunststoff mit darin enthaltenen Fasern) über den weiteren Steg 86 ("Steg für Bindenahtsammler") zu einem Bindenahtsammler 95 übergeht. Arrow 92 and axis 93 illustrate the "flow out" direction. There, the injection process of the sealing ring 44 is connected, the spray material (plastic containing fibers) on the further web 86 ("web for weld line collector") to a weld line collector 95.
Die Achsen 91 und 93 schließen den oben bereits erläuterten Winkel a ein. The axes 91 and 93 enclose the angle a already explained above.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kolbenpumpe (16), insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (26), einem im Pumpengehäuse (26) geführten Pumpenkolben (28) und einem zumindest vom Pumpengehäuse (26) und dem Pumpenkolben (28) begrenzten Förderraum (38), wobei am Umfang des Pumpenkolbens (28) eine Dichtung1. Piston pump (16), in particular a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, having a pump housing (26), a pump piston (28) guided in the pump housing (26) and a pumping chamber (28) delimited at least by the pump housing (26) and the pump piston (28). 38), with a seal on the circumference of the pump piston (28).
(43) zur Abdichtung des Förderraums (38) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (43) als Dichtring (44) mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen, sich entlang einer Mittellängsachse (41) erstreckenden Basisabschnitt (45) ausgebildet ist, wobei der Dichtring (44) aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist, dessen Fasern (49) zumindest entlang eines überwiegenden Teils des Umfangs des Dichtrings(43) for sealing off the conveying chamber (38), characterized in that the seal (43) is designed as a sealing ring (44) with a substantially sleeve-shaped base section (45) extending along a central longitudinal axis (41), the Sealing ring (44) is made of fiber-reinforced plastic, the fibers (49) at least along a major part of the circumference of the sealing ring
(44) in Umfangsrichtung (51) des Dichtrings (44) orientiert sind. (44) are oriented in the circumferential direction (51) of the sealing ring (44).
2. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (44) mittels Spritzguss ausgebildet ist, wobei der Dichtring (44) eine Spritzeintrittsstelle (80) und eine Entlüftungsstelle oder eine Spritzeintrittsstelle (80) und eine Spritzaustrittstelle (82) aufweist, die entlang der Umfangsrichtung (51) des Dichtrings (44) zueinander versetzt sind.2. Piston pump (16) according to Claim 1, characterized in that the sealing ring (44) is formed by means of injection molding, the sealing ring (44) having an injection entry point (80) and a ventilation point or an injection entry point (80) and an injection exit point (82) has, which along the circumferential direction (51) of the sealing ring (44) are offset from one another.
3. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil der Fasern (49) entlang eines ersten Ringabschnitts (44') des Dichtrings (44) von der Spritzeinstrittstelle (80) zur Spritzaustrittsstelle (82) oder Entlüftungsstelle erstreckt und dass sich ein weiterer bzw. der übrige Teil der Fasern (49) entlang eines weiteren Ringabschnitts (44") des Dichtrings (44) von der Spritzeinstrittstelle (80) zur Spritzaustrittsstelle (82) oder Entlüftungsstelle erstreckt. 3. Piston pump (16) according to Claim 2, characterized in that some of the fibers (49) extend along a first ring section (44') of the sealing ring (44) from the spray entry point (80) to the spray exit point (82) or ventilation point and that a further or the remaining part of the fibers (49) extends along a further ring section (44") of the sealing ring (44) from the spray entry point (80) to the spray exit point (82) or ventilation point.
4. Kolbenpumpe (16) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzeintrittsstelle (80) und die Spritzaustrittsstelle (82) oder Entlüftungsstelle miteinander einen Winkel (a) einschließen, wobei der Winkel (a) zwischen 160° und 180° beträgt. 5. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtring (44) an der Spritzeintrittsstelle (80) ein Steg (84) ausgebildet ist, der sich parallel zur Mittellängsachse (41) entlang der äußeren Mantelfläche (56) des Dichtrings (44) erstreckt, insbesondere entlang der gesamten Länge der Mantelfläche (56). 4. Piston pump (16) according to claim 2 or 3, characterized in that the injection entry point (80) and the injection exit point (82) or venting point enclose an angle (a) with one another, the angle (a) being between 160° and 180° . 5. Piston pump (16) according to one of claims 2 to 4, characterized in that a web (84) is formed on the sealing ring (44) at the spray entry point (80) which extends parallel to the central longitudinal axis (41) along the outer lateral surface ( 56) of the sealing ring (44), in particular along the entire length of the lateral surface (56).
6. Kolbenpumpe (16) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtring (44) an der Spritzaustrittsstelle (82) ein weiterer Steg (86) ausgebildet ist, der sich parallel zur Mittellängsachse (41) entlang der äußeren Mantelfläche (56) des Dichtrings (44) erstreckt, insbesondere entlang der gesamten Länge der Mantelfläche (56). 6. Piston pump (16) according to one of Claims 2 to 5, characterized in that a further web (86) is formed on the sealing ring (44) at the spray outlet point (82) and extends parallel to the central longitudinal axis (41) along the outer lateral surface (56) of the sealing ring (44), in particular along the entire length of the lateral surface (56).
7. Kolbenpumpe (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (44) an einem axialen Ende (54) oder jeweils an beiden axialen Enden einen radial nach außen abragenden, umlaufend ausgebildeten Bund (56) aufweist, der an den hülsenförmigen Basisabschnitt (45) angeformt ist. 7. Piston pump (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing ring (44) has a radially outwardly projecting, circumferential collar (56) at one axial end (54) or at both axial ends, which the sleeve-shaped base portion (45) is formed.
8. Kolbenpumpe (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (84), der weitere Steg (86) und/oder der Bund (56) an ihrem radial äußeren Rand zur Umfangswand der den Pumpenkolben (28) aufnehmenden Ausnehmung (40) ein Spiel aufweisen. 8. Piston pump (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the web (84), the further web (86) and / or the collar (56) at its radially outer edge to the peripheral wall of the pump piston (28) receiving Recess (40) have a game.
9. Kolbenpumpe (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Pumpenkolbens (28) ein Federelement (47) angeordnet ist, welches auf den Dichtring (44) wirkt.9. Piston pump (16) according to any one of the preceding claims, characterized in that on the circumference of the pump piston (28) a spring element (47) is arranged, which acts on the sealing ring (44).
10. Kolbenpumpe () nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Pumpenkolbens (28) ein oder mehrere Führungselemente (46, 48), ein Befestigungsring (52), ein O-Ring (98) und/oder ein Stützring (99) vorgesehen sind. 10. Piston pump () according to one of the preceding claims, characterized in that on the circumference of the pump piston (28) one or more guide elements (46, 48), a fastening ring (52), an O-ring (98) and / or a support ring (99) are provided.
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