WO2000023710A1 - Kolbenpumpe zur kraftstoffhochdruckversorgung - Google Patents

Kolbenpumpe zur kraftstoffhochdruckversorgung Download PDF

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pump
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Peter Grabert
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0448—Sealing means, e.g. for shafts or housings

Definitions

  • the invention relates to a piston pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a piston pump is already known (DE 44 01 074 AI), in which a first plate is flange-shaped with a central cylinder, directed radially against a drive shaft of the pump, with a pump piston and is appropriately accommodated in about half the plate thickness in a countersink of a pump housing is.
  • a valve plate with a first and a second check valve is supported on the side of the first plate facing away from the shaft.
  • the first plate and the valve plate are overlapped by a second plate which closes off the pump housing and is screwed to the pump housing.
  • the second plate there is a channel with low pressure fuel, which is connected on the one hand to a channel of the pump housing and on the other hand to the first check valve.
  • a rubber-elastic molded seal enclosing both the channel and the flange-shaped first plate is accommodated in a recess of the second plate.
  • a fuel coming from the second check valve under High-pressure leading second channel is transferred from the second plate into the pump housing by means of a connecting piece.
  • the connector is bush-shaped and engages both in the second plate and in the pump housing.
  • the connecting piece is sealed off from the second plate and the pump housing by means of annular, rubber-elastic high-pressure seals.
  • the second plate is shown as being in full contact with the pump housing.
  • a gap a few tenths of a millimeter wide must be provided between the plate and the pump housing in order to compensate for tolerances of the components connected to one another, the pump housing, first plate, valve plate and second plate, and a play-free and fuel-tight arrangement of the first plate on the pump housing and the valve plate between the first plate and the second plate.
  • the piston pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that less structural components than in the known state of development be used that a defined geometric assignment of the two plates lying flat on one another is achieved and that the second check valve is arranged at a location which is favorable in terms of production and assembly technology.
  • seals are used in an advantageous manner with regard to the sealing systematically adapted to the installation location and the load.
  • a radial piston pump 1 designed as a high-pressure pump is used to supply high-pressure fuel
  • the radial piston pump 1 has a pump housing 2 with a drive shaft 3 mounted therein, which has an eccentric section 4 on which a cam ring 5 is mounted.
  • a sliding shoe 7, which is combined with a pump piston 6, is supported on the lifting ring 5 under the action of a compression spring 8.
  • the pump piston 6, which can be moved longitudinally by means of the eccentric section 4 of the drive shaft 3, is guided in a cylinder 9, which projects into an interior 10 of the pump housing 2.
  • the pump piston 6 with slide shoe 7 and the cylinder 9 form in connection with a first, suction-side check valve 11 and a second, pressure-side check valve 12, a pump element 13 of the radial piston pump 1.
  • This is preferably equipped with two further pump elements 13, which lie in a common radial plane with respect to the drive shaft 13 and are offset from one another by 120 °.
  • the pump housing 2 is closed off from the interior on the drive shaft side by a first plate 16 extending at right angles to the pump piston axis.
  • the first plate 16 lies essentially over the entire surface of the pump housing 2.
  • the cylinder 9 is formed in one piece on the first plate 16.
  • a cylinder chamber 17 receiving the pump piston 6 is continued in the first plate 16.
  • the compression spring 8 acting on the sliding block 7 of the pump piston 6 is supported on the first plate 16.
  • the first plate 16 is covered facing away from the housing by a second plate 18, with which the cylinder space 17 is closed.
  • the second plate 18 lies congruently and essentially over the entire surface of the first plate 16.
  • the two plates 16 and 18 are connected to the pump housing 2 by screws 19.
  • the second check valve 12 is arranged between the first plate 16 and the pump housing 2. It has a spherical closing body 22 with a hollow-conical valve seat 23. This is formed in the first plate 16; In this respect, the first plate is hardened at least in the area of the valve seat.
  • the radial piston pump 1 can be supplied with fuel by means of a low pressure feed pump 26, for example from a diesel fuel reservoir 27 of a motor vehicle.
  • the low-pressure feed pump 26 is connected to an overflow valve 28 arranged in the pump housing 2 of the radial piston pump 1.
  • the overflow valve 28 is connected to a first channel 29 formed in the pump housing 2, which passes through the first plate 16 at right angles to its plane and opens into the second plate 18.
  • the first channel 29 is continued in the second plate 18 in its plane and ends after a deflection by 90 ° at the first check valve 11.
  • the first channel 29 designed as a circular cylindrical bore is sealed in the second plate 18 by a pressed-in ball 30.
  • the first channel 29 opens into the cylinder space 17 in the middle of the valve seat 21 of the first check valve 11.
  • the second channel 31 has no connection to be closed that leads to the outside of the radial piston pump 1.
  • the second channel 31 continues within the pump housing 2, where it has a connection 33 for a high-pressure fuel reservoir and an electromagnetically controllable pressure relief valve 34 (only partially shown) with a downstream connection to the
  • Diesel fuel reservoir 27 communicates.
  • Radial piston pump 1 the two plates 16 and 18 forming a cylinder head are the pressure of the pumped
  • a first low-pressure seal 37 is arranged between the pump housing 2 and the first plate 16.
  • the low-pressure seal 37 is preferably designed as a rubber-elastic O-ring and accommodated in a groove of the first plate 16 concentrically surrounding the cylinder 9 at a distance.
  • a second low pressure seal 38 in the first plate 16 there are a second low pressure seal 38 in the first plate 16 and a third
  • Low-pressure seal 39 arranged in the second plate 18, which each enclose only the first channel 29 and are also designed as a rubber-elastic O-ring.
  • a first high-pressure seal 40 is arranged between the first plate 16 and the second plate 18 and concentrically surrounds the first check valve 11 and the cylinder space 17.
  • a second high-pressure seal 41 is located between the first plate 16 and the pump housing 2. It encloses only the second check valve 12.
  • the high-pressure seals 40 and 41 can be designed as metallic seals; for example, they can be designed to act as a bite edge seal. In the drawing, the low pressure seals 37, 38, 39 and the high pressure seals 40, 41 are only indicated symbolically.

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Abstract

Die Kolbenpumpe (1) hat ein Pumpengehäuse (2) mit einem aus einer ersten Platte (16) und einer zweiten Platte (18) aufgebauten Zylinderkopf. Die aneinanderliegenden und mit dem Pumpengehäuse (2) verschraubten Platten (16, 18) weisen einen Kraftstoff unter Niederdruck führenden ersten Kanal (29) auf, welcher zu einem zwischen den beiden Platten angeordneten ersten Rückschlagventil (11) führt. Das Rückschlagventil (11) steht mit einem Zylinderraum (17) der Radialkolbenpumpe (1) in Verbindung. Von diesem geht ein Kraftstoff unter Hochdruck führender zweiter Kanal (31) zu einem zweiten Rückschlagventil (12) aus, welches zwischen der ersten Platte (16) und dem Pumpengehäuse (2) angeordnet ist. Im Zylinderkopf sind belastungsgerecht Dichtungen vorgesehen, und zwar Niederdruckdichtungen (37, 38, 39) im vom Niederdruck beaufschlagten Bereich und Hochdruckdichtungen im vom Hochdruck beaufschlagten Bereich des Zylinderkopfs. Die Kolbenpumpe ist zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, verwendbar.

Description

Kolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Kolbenpumpe bekannt (DE 44 01 074 AI) , bei welcher eine erste Platte flanschförmig mit einem zentralen, radial gegen eine Antriebswelle der Pumpe gerichteten Zylinder mit einem Pumpenkolben ausgebildet und etwa zur Hälfte der Plattendicke in einer Ansenkung eines Pumpengehäuses passend aufgenommen ist. Auf der wellenabgewandten Seite der ersten Platte ist eine Ventilplatte mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil abgestützt. Die erste Platte und die Ventilplatte sind von einer zweiten, das Pumpengehäuse abschließenden Platte übergriffen, welche mit dem Pumpengehäuse verschraubt ist. In der zweiten Platte befindet sich ein Kraftstoff mit Niederdruck führender Kanal, der einerseits mit einem Kanal des Pumpengehäuses und andererseits mit dem ersten Rückschlagventil in Verbindung steht. Zwischen dem Pumpengehäuse und der zweiten Platte ist eine sowohl den Kanal als auch die flanschförmige erste Platte umschließende, gummielastische Formdichtung in einer Vertiefung der zweiten Platte aufgenommen. Ein von dem zweiten Rückschlagventil ausgehender, Kraftstoff unter Hochdruck führender zweiter Kanal ist von der zweiten Platte mittels eines Verbindungsstücks in das Pumpengehäuse übergeleitet. Das Verbindungsstück ist buchsenförmig ausgebildet und greift sowohl in die zweite Platte und in das Pumpengehäuse ein. Das Verbindungsstück ist mittels ringförmiger, gummielastischer Hochdruckdichtungen gegenüber der zweiten Platte und dem Pumpengehäuse abgedichtet.
Bei der bekannten Radialkolbenpumpe ist die zweite Platte als vollflächig am Pumpengehäuse anliegend dargestellt. In der Praxis muß jedoch ein wenige Zehntel Milimeter breiter Spalt zwischen der Platte und dem Pumpengehäuse vorgesehen werden, um Toleranzen der miteinander verbundenen Bauteile Pumpengehäuse, erste Platte, Ventilplatte und zweite Platte auszugleichen sowie eine spielfreie und kraftstoffdichte Anordnung der ersten Platte am Pumpengehäuse sowie der Ventilplatte zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte zu erzielen.
Aufgrund dieses Aufbaus der Radialkolbenpumpe können
Montagefehler auftreten, welche die Pumpenfunk ion beeinträchtigen oder zum Ausfall führen können. Fehlermöglichkeiten sind zum Beispiel Fehleinlage der Formdichtung in die Vertiefung der zweiten Platte mit der Folge einer Querschnittseinschränkung des ersten Kanals,
Verkanten des Verbindungsstücks im Zuge des zweiten Kanals mit der Folge einer Undichtheit sowie der Schiefstellung der zweiten Platte, wobei der letztgenannte Fehler auch durch ungleichmäßiges Verschrauben der zweiten Platte am Pumpengehäuse hervorgerufen werden kann.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß weniger konstruktive Bauteile als beim bekannten Entwicklungsstand verwendet werden, daß eine definierte geometrische Zuordnung der beiden plan aufeinander liegenden Platten erzielt ist und daß das zweite Rückschlagventil an einer fertigungs- und montagetechnisch günstigen Stelle angeordnet ist.
Außerdem werden gemäß dem Anspruch 2 in vorteilhafter Weise hinsichtlich der Abdichtung konsequent an den Einbauort und die Belastung angepaßte Dichtungen verwendet.
Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Kolbenpumpe möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer in der Zeichnung im Schnitt vereinfacht dargestellten Radialkolbenpumpe in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine als Hochdruckpumpe ausgebildete Radialkolbenpumpe 1 ist zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei
Kraftstoffeinspritzsystemen, insbesondere bei einem Common- Rail -Einspritzsystem, von Brennkraftmaschinen vorgesehen. Die Radialkolbenpumpe 1 hat ein Pumpengehäuse 2 mit einer darin gelagerten Antriebswelle 3, welche einen Exzenterabschnitt 4 aufweist, auf dem ein Hubring 5 gelagert ist. Am Hubring 5 ist ein mit einem Pumpenkolben 6 vereinigter Gleitschuh 7 unter der Wirkung einer Druckfeder 8 abgestützt. Der mittels des Exzenterabschnitts 4 der Antriebswelle 3 längsbewegbare Pumpenkolben 6 ist in einem Zylinder 9 geführt, welcher in einen Innenraum 10 des Pumpengehäuses 2 hineinragt. Der Pumpenkolben 6 mit Gleitschuh 7 und der Zylinder 9 bilden in Verbindung mit einem ersten, saugseitigen Rückschlagventil 11 und einem zweiten, druckseitigen Rückschlagventil 12 ein Pumpenelement 13 der Radialkolbenpumpe 1. Diese ist mit vorzugsweise zwei weiteren Pumpenelementen 13 ausgestattet, welche in einer gemeinsamen, bezüglich der Antriebswelle 13 radialen Ebene liegen und um 120° gegeneinander versetzt sind.
Das Pumpengehäuse 2 ist gegen den antriebswellenseitigen Innenraum durch eine sich rechtwinklig zur Pumpenkolbenachse erstreckende erste Platte 16 abgeschlossen. Die erste Platte 16 liegt im wesentlichen vollflächig am Pumpengehäuse 2 an. An der ersten Platte 16 ist der Zylinder 9 einstückig ausgebildet. Ein den Pumpenkolben 6 aufnehmender Zylinderraum 17 ist in der ersten Platte 16 fortgesetzt. Außerdem ist die am Gleitschuh 7 des Pumpenkolbens 6 angreifende Druckfeder 8 an der ersten Platte 16 abgestützt. Die erste Platte 16 ist gehäuseabgewandt von einer zweiten Platte 18 abgedeckt, mit welcher der Zylinderraum 17 abgeschlossen ist. Die zweite Platte 18 liegt deckungsgleich sowie im wesentlichen vollflächig an der ersten Platte 16 an. Die beiden Platten 16 und 18 sind mit Schrauben 19 mit dem Pumpengehäuse 2 verbunden.
Zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte 18 ist das mit dem Zylinderraum 17 in Verbindung stehende erste Rückschlagventil 11 angeordnet. Es besitzt einen federbelasteten, scheibenförmigen Schließkörper 20, dem ein ebener Ventilsitz 21 an der zweiten Platte 18 zugeordnet ist. Die zweite Platte 18 ist daher wenigstens im Bereich des Ventilsitzes 21 gehärtet. Das zweite Rückschlagventil 12 ist zwischen der ersten Platte 16 und dem Pumpengehäuse 2 angeordnet. Es besitzt einen kugelförmigen Schließkörper 22 mit einem hohlkegelförmigen Ventilsitz 23. Dieser ist in der ersten Platte 16 ausgebildet; insofern ist die erste Platte wenigstens im Bereich des Ventilsitzes gehärtet. Die Radialkolbenpumpe 1 ist mittels einer Niederdruckspeisepumpe 26 beispielsweise aus einem Dieselkraftstoff-Vorratsbehälter 27 eines Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff versorgbar. Hierzu ist die Niederdruckspeisepumpe 26 an ein im Pumpengehäuse 2 der Radialkolbenpumpe 1 angeordnetes Überströmventil 28 angeschlossen. Das Überströmventil 28 steht mit einem im Pumpengehäuse 2 ausgebildeten ersten Kanal 29 in Verbindung, welcher die erste Platte 16 rechtwinklig zu deren Ebene durchdringt und in die zweite Platte 18 einmündet. Der erste Kanal 29 ist in der zweiten Platte 18 in deren Ebene verlaufend fortgeführt und endet nach einer Umlenkung um 90° am ersten Rückschlagventil 11. Der als kreiszylindrische Bohrung ausgebildete erste Kanal 29 ist in der zweiten Platte 18 durch eine eingepreßte Kugel 30 dicht verschlossen. Der erste Kanal 29 mündet inmitten des Ventilsitzes 21 des ersten Rückschlagventils 11 in den Zylinderraum 17. Vom Zylinderraum 17 geht ein schräg in der ersten Platte 16 verlaufender, zweiter Kanal 31 aus, welcher zum zweiten Rückschlagventil 12 führt und inmitten von dessen Ventilsitz 23 mündet . Im Bereich der ersten Platte 16 hat der zweite Kanal 31 keine zur Außenseite der Radialkolbenpumpe 1 führende, zu verschließende Verbindung. Nach der ersten Platte 16 ist der zweite Kanal 31 innerhalb des Pumpengehäuses 2 fortgesetzt, wo er mit einem Anschluß 33 für einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher und mit einem elektromagnetisch steuerbaren Druckbegrenzungsventil 34 (nur teilweise dargestellt) mit abströmseitigem Anschluß an den
Dieselkraftstoff-Vorratsbehälter 27 in Verbindung steht.
Beim Betrieb von Niederdruckspeisepumpe 26 und
Radialkolbenpumpe 1 sind die einen Zylinderkopf bildenden beiden Platten 16 und 18 dem Druck des geförderten
Kraftstoffs ausgesetzt, und zwar führt der erste Kanal 29 Kraftstoff unter Niederdruck mit ca. lObar, der zweite Kanal 31 Kraftstoff unter Hochdruck mit ca. 1400bar. Die Radialkolbenpumpe 1 ist daher beanspruchungsgerecht mit geeigneten Dichtmitteln versehen: Eine erste Niederdruckdichtung 37 ist zwischen dem Pumpengehäuse 2 und der ersten Platte 16 angeordnet. Die Niederdruckdichtung 37 ist vorzugsweise als gummielastischer O-Ring ausgebildet und in einer den Zylinder 9 mit Abstand konzentrisch umschließenden Nut der ersten Platte 16 aufgenommen. In entsprechender Weise sind eine zweite Niederdruckdichtung 38 in der ersten Platte 16 sowie eine dritte
Niederdruckdichtung 39 in der zweiten Platte 18 angeordnet, welche jeweils nur den ersten Kanal 29 umschließen und gleichfalls als gummielastischer O-Ring ausgebildet sind. Eine erste Hochdruckdichtung 40 ist zwischen der ersten Platte 16 und der zweiten Platte 18 angeordnet und umschließt konzentrisch das erste Rückschlagventil 11 und den Zylinderraum 17. Eine zweite Hochdruckdichtung 41 befindet sich zwischen der ersten Platte 16 und dem Pumpengehäuse 2. Sie umschließt nur das zweite Rückschlagventil 12. Die Hochdruckdichtungen 40 und 41 können als metallische Dichtungen ausgebildet sein; beispielsweise können sie als Beißkantendichtung wirkend gestaltet sein. In der Zeichnung sind die Niederdruckdichtungen 37, 38, 39 sowie die Hochdruckdichtungen 40, 41 lediglich symbolhaft angedeutet.

Claims

Ansprüche
1. Kolbenpumpe (1) zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail -Einspritzsystem, mit den Merkmalen:
- es ist ein Pumpengehäuse (2) vorgesehen,
- das Pumpengehäuse (2) ist gegen einen Innenraum (10) durch eine erste, im wesentlichen vollflächig anliegende Platte
(16) abgeschlossen, in welcher ein einen Pumpenkolben (6) aufnehmender Zylinderraum (17) ausgebildet ist,
- die erste Platte (16) ist gehäuseabgewandt von einer zweiten Platte (18) abgedeckt, mit welcher der Zylinderraum
(17) abgeschlossen ist,
- zwischen der ersten Platte (16) und der zweiten Platte (18) ist ein mit dem Zylinderraum (17) in Verbindung stehendes erstes Rückschlagventil (11) vorgesehen,
- die zweite Platte (18) weist einen überwiegend in ihrer Ebene verlaufenden, Kraftstoff unter Niederdruck führenden ersten Kanal (29) auf, der vom Pumpengehäuse (2) herangeführt ist und am ersten Rückschlagventil (11) endet,
- vom Zylinderraum (17) geht ein Kraftstoff unter Hochdruck führender zweiter Kanal (31) aus, der in seinem weiteren Verlauf ein zweites Rückschlagventil (12) aufweist, nach dem der Kanal (31) im Pumpengehäuse (2) fortgesetzt ist, - zwischen dem Pumpengehäuse (2) und den Platten (16, 18) sind Niederdruckdichtungen (37, 38, 39) und Hochdruckdichtungen (40, 41) angeordnet, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:
- die erste Platte (16) und die zweite Platte (18) sind im wesentlichen vollflächig aufeinander liegend ausgebildet,
- die erste Platte (16) ist zwischen dem Pumpengehäuse (2) und der zweiten Platte (18) von einem Abschnitt des ersten
Kanals (29) durchdrungen,
- das zweite Rückschlagventil (12) ist zwischen der ersten Platte (16) und dem Pumpengehäuse (2) angeordnet,
- der zweite Kanal (31) ist zwischen dem Zylinderraum (17) und dem zweiten Rückschlagventil (12) in der ersten Platte ausgebildet .
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale : - Niederdruckdichtungen (37, 38, 39) sind angeordnet zwischen dem Pumpengehäuse (2) und der ersten Platte (16) nur den Zylinderraum (17) und nur den ersten Kanal (29) umschließend sowie zwischen der ersten Platte (16) und der zweiten Platte (18) nur den ersten Kanal (29) umschließend, - Hochdruckdichtungen (40, 41) sind angeordnet zwischen der ersten Platte (16) und der zweiten Platte (18) nur den Zylinderraum (17) und das erste Rückschlagventil (11) umschließend sowie zwischen der ersten Platte (16) und dem Pumpengehäuse (2) nur das zweite Rückschlagventil (12) umschließend.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckdichtungen (37, 38, 39) als O-Ring ausgebildet sind.
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdichtungen (40, 41) metallische Dichtungen sind.
5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdichtungen (40, 41) als Beißkantendichtung ausgebildet sind.
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