WO2006069819A1 - Kolbenpumpe, insbesondere kraftstoff-hochdruckpumpe für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2006069819A1
WO2006069819A1 PCT/EP2005/055004 EP2005055004W WO2006069819A1 WO 2006069819 A1 WO2006069819 A1 WO 2006069819A1 EP 2005055004 W EP2005055004 W EP 2005055004W WO 2006069819 A1 WO2006069819 A1 WO 2006069819A1
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WO
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piston
housing
piston pump
sleeve
pump
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/055004
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English (en)
French (fr)
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Helmut Rembold
Heinz Siegel
Erwin Mueller
Peter Ropertz
Thomas Jakisch
Siamend Flo
Martin Kochanowski
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162—Adaptations of cylinders
    • F04B53/166—Cylinder liners
    • F04B53/168—Mounting of cylinder liners in cylinders
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F04B1/0421—Cylinders

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, having a housing, with at least one piston, and having at least one housing fixed to the piston housing with an axial passage opening in which the piston is guided.
  • a piston pump of the type mentioned is known from DE 199 38 504 Al. This shows a single-cylinder high-pressure piston pump for high pressure supply in a common rail injection system of an internal combustion engine.
  • the known piston pump comprises a pump housing into which a piston bush is inserted and held by means of a locking screw.
  • the present invention has the object, a piston pump of the type mentioned in such a way that it has a better efficiency.
  • the through-opening in which the piston is guided is largely decoupled from deformations of the housing of the piston pump. Deformations of the housing, which may occur during assembly, for example, are therefore transmitted to the piston sleeve only to a significantly reduced extent.
  • the guide clearance between the axial through hole of the piston sleeve and the piston can be reduced, which improves the efficiency of the piston pump.
  • a thinner-walled piston bush can be used, which reduces the dimensions of the piston pump according to the invention.
  • the radial mounting portions are arranged at least approximately at the axial ends of the piston sleeve.
  • Such a fastening or support a tilting moment, which is introduced at the contact point of the piston with a cup or roller tappet, taken with the lowest possible forces on the piston sleeve.
  • the resulting deformations of the piston sleeve are therefore minimal.
  • the radially adjacent to the working space radial mounting area is pressed fluid-tight with the housing. Due to this dual function of the radial support area, a separate seal can be dispensed with, whereby installation space and costs are saved.
  • the seal can be realized in a simple manner in that the closest to the working space Radialhalterungs Scheme has a sealing edge.
  • the piston sleeve can axially by a caulking of the
  • Housing be held, which leads to a secure fixing of the piston sleeve on the housing, without additional parts, such as a screw, are required.
  • a gap is present, which is preferably made by a cutout on the piston sleeve and / or on the housing.
  • a gap prevents contact between the piston bushing and the housing outside the radial support areas and thus the introduction of forces and deformations from the housing into the piston bushing.
  • the deformation of the piston sleeve in the manufacture of the piston pump and in their operation are therefore particularly small.
  • the remote from the working space Radialhalterungs Surrey cooperates with the housing preferably fluid-permeable. This prevents that due to low leakage, which does not affect the efficiency of the pump, an intermediate pressure between the piston sleeve and the housing builds up, which in turn can lead to a deformation of the piston sleeve. Such deformation could possibly even lead to increased friction between the piston and piston sleeve up to a clamping of the piston during a compression stroke. Particularly easy this fluid permeability can be achieved by at least one passage, in particular a recess, groove, or flattening, is present at the axial height of the remote from the working space Radialhalterungs Kunststoffs extending over the Radialhalterungs Symposium.
  • this radial holding area can have a smaller axial contact length with the housing than the radial bearing area
  • Piston pump is characterized in that the piston sleeve comprises a socket part and a fastening sleeve which is pressed onto the socket part and on which the two radial mounting portions are formed.
  • the decoupling of the piston sleeve from the housing is thereby further improved, which leads to even lower deformations and ultimately to a further improved efficiency of the piston pump according to the invention.
  • Mounting sleeve has a lower rigidity than the socket part. Deformations of the housing are thus absorbed mainly by the mounting sleeve and transmitted only to a reduced extent to the socket part.
  • the manufacturing costs are particularly low when the mounting sleeve is a sheet metal part.
  • the manufacturing costs of the piston pump according to the invention are reduced if the radial mounting areas are formed on the fastening sleeve by areas with a larger diameter. Such a region with a larger diameter can be produced, for example, simply by widening.
  • a further improved decoupling of the piston bushing from the housing is achieved when the bushing part is supported with an axially facing away from the working space axial surface on a support shoulder fixed to the housing.
  • the support shoulder is provided on a retaining ring which is caulked to the housing. This avoids that deformations on the piston sleeve occur during the production of the caulking.
  • a further preferred embodiment of the piston pump according to the invention provides that approximately at the axial height of at least one of the radial mounting areas, the axial passage opening of the piston sleeve has a larger diameter. This prevents that the axial mobility of the piston in the axial passage opening is hindered during assembly by a deformation of the piston sleeve in the region of said radial mounting portion. It is also proposed that an inlet opening and / or an outlet opening, via which the fuel enters the working space or flows out of it, is arranged in the piston bush. This facilitates the design of the piston pump.
  • a preferably additional radial mounting area can be arranged at least approximately at the axial height of the inlet opening and / or the outlet opening. This combines the radial mount with the fuel rail seal, reducing costs and simplifying the design.
  • a reduction in the overall height of the piston pump is achieved if the working space is connected to an inlet opening and / or an outlet opening via at least one axial and at least one radial channel in the piston.
  • the piston thereby receives an additional guide length in the area of the passage opening.
  • the axial extent corresponds to at least the piston stroke. This ensures that the fluid connection is guaranteed at any time from civilzsraum to the inlet or outlet of the piston pump.
  • the piston sleeve at its housing facing the axial end has a sealing edge.
  • a sealing edge relieves the seal between the radial retaining area of the piston bushing and the housing.
  • the sealing edge cooperates with an oblique housing surface. As a result, the sealing effect is improved during a compression stroke.
  • Figure 1 is a partial section through a first
  • Figure 2 is an enlarged view of a portion of the piston pump of Figure 1 with a piston sleeve;
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 of a second embodiment;
  • FIG. 4 is a view similar to Figure 1 of a third embodiment;
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion of FIG
  • Piston pump of Figure 4 with a piston sleeve is a representation similar to Figure 5 of a fourth
  • Figure 7 is a view similar to Figure 5 of a fifth
  • Figure 8 is a view similar to Figure 5 of a sixth
  • It serves as a high-pressure pump in a fuel system, not shown, of an internal combustion engine and supplies there a fuel rail with standing under very high pressure fuel.
  • the piston pump 10 comprises a cylindrical housing 12, in which a central stepped bore 14 is present. In a region 16 with a larger diameter, a cylindrical piston sleeve 18 is arranged in the stepped bore 14. In this turn, there is a passage opening 20 in which a pump piston 22 is guided axially displaceable. At the top of the housing 12, a pressure damper not visible in FIG. 1 is present under a cover 21.
  • a working space 26 is formed between the upper axial end of the pump piston 22 and an area 24 with a smaller diameter of the stepped bore 14 in FIG. 1, a working space 26 is formed.
  • a suction stroke of the pump piston 22 passes During a compression stroke of the pump piston 22, the fuel in the working space 26 is compressed and finally conveyed via an outlet not visible in FIG. 1 towards the fuel rail.
  • Flow rate is set via a quantity control valve 30.
  • the housing 12 of the piston pump 10 is attached directly to a direction indicated in Figure 1 only by a dash-dotted line engine block 32 of the internal combustion engine.
  • the housing 12 is inserted with an attachment piece 34 in an opening 36 in the engine block 32.
  • the attachment of the housing 12 on the engine block 32 is effected by a mounting flange, not shown in Figure 1.
  • FIG. 2 the piston bushing 18 and the region of the piston pump 10 lying adjacent to it are shown enlarged. It can be seen that the radially outer circumferential surface of the piston sleeve 18 in the region of the axial ends thereof in each case has a fastening web 38 extending in the circumferential direction or 40.
  • the upper attachment web 38 in FIG. 2 is oblique and tapers towards the upper axial end of the piston bushing 18 in FIG. As a result, a sealing edge 42 is formed.
  • the two fastening webs 38 and 40 In the unmounted state, the two fastening webs 38 and 40 have a slightly larger diameter than the region 16 of the stepped bore 14 in the housing 12.
  • the piston sleeve 18 is therefore pressed into this region 16 of the stepped bore 14, whereby the fastening webs 38 and 40 plastically and elastically. be formed.
  • a In installation position so formed on the mounting webs 38 and 40 Radialhalterungs Suitee 44 and 46, a have comparatively small axial extent ai or a ⁇ and which rest in a press fit on the inner wall of the stepped bore 14. In practice, the axial extent ai and a2 of the radial mounting portions 44 and 46 is at most 0.5 mm.
  • the press fit through the radial support portion 44 is fluid tight due, among other things, to the presence of the sealing edge 42, this is not desired for the radial support portion 46.
  • the pressing force of the press connection of the radial support portion 46 is therefore smaller than that of the radial support portion 44.
  • a kind of cutout 48 is provided, formed by a gap 50 between the piston sleeve 18 and the housing 12 becomes.
  • the fastening web 40 is interrupted by an axially extending groove 52, which extends in the axial direction over the radial mounting region 46.
  • a caulking 54 through which a housing-fixed support shoulder 58 is formed at the one away from the working space and at least approximately axial annular surface (without reference numerals), which is present on the piston sleeve 18 is supported.
  • the piston bush 18 is designed in two parts, with a bushing part 18a and a fastening sleeve 18b.
  • the latter has a significantly lower rigidity than the bushing part 18a and is formed, for example, by a sheet-metal ring having at its axial ends widenings 38 and 40, through which the radial mounting portions 44 and 46 are formed.
  • the area lying between the widenings 38 and 40 (without reference numeral) of the fastening sleeve 18b is pressed fluid-tight onto the bushing part 18a.
  • the bushing part 18a has an annular collar 58 extending radially outward and circumferential in the circumferential direction. Between its radially outer circumferential surface and the inner surface of the stepped bore 14, a small gap is present.
  • the away from the working space 26 facing away axial surface of the annular collar 58 is supported on a working space 26 facing out boundary surface of a retaining ring 60, which forms a support shoulder 62 so far.
  • the retaining ring 60 is pushed onto the end region of the bushing part 18a facing away from the working space 26, wherein the inner diameter of the retaining ring 60 is slightly larger than the outer diameter of the bushing part 18a in this area.
  • On the housing 12 of the retaining ring 60 is fixed by a caulking 56. In order to prevent an axial load on the female part 18a, the retaining ring 60 is supported on a shoulder 64 of the housing 12.
  • a relief groove 52 is present in the radial mounting region 46.
  • a radially extending relief groove 53 is introduced in the retaining ring facing surface (without reference numeral) of the annular collar 58. Leakage fuel can do that from the annular space formed by the gap 50 via the relief groove 52, the gap between annular collar 58 and housing 12, the groove 53, and the gap between the inner diameter of the retaining ring 60 and the outer diameter of the female part 18 a to the low pressure area out flow.
  • FIGS. 4 and 5 Yet another embodiment of a piston pump 10 is shown in FIGS. 4 and 5. These figures also show the outlet, which bears the reference numeral 66, as well as an outlet valve 68 and an outlet port 70 welded to the housing 12.
  • the piston bush 18 extends in the case of the piston pump 10 shown in FIGS. 4 and 5 as far as a base 65 of the bore 14, so that the working chamber 26 is bounded radially by the piston bushing 18.
  • the inlet 28 to and the outlet 66 from the working space 26 are thus arranged in the piston sleeve 18 itself.
  • the radial retaining region 44 closest to the working space 26 (which is formed at the bore 14) has a comparatively large axial extent, whereas the radial retaining region 46 remote from the working space 26 has a comparatively small axial extent (similar to the embodiment shown in FIG. 2).
  • the upper end face 72 of the piston bushing 18 in FIGS. 4 and 5 is conical, so that a radially inner sealing edge 74 is formed, with which the piston bushing 18 on the
  • the passage opening 20 of the piston bushing 18 has an enlarged diameter at the axial height of the radial retaining area 44 (area 20a of the passage opening 20).
  • a variant of this embodiment is shown in FIG. 6: in this variant, the conicity of the end face 72 of the piston bush 18 is significantly increased.
  • the Base 65 also formed conically in its radially outer region (area 76), wherein the taper is less than that of the end face 72. The sealing edge 74 of the piston sleeve 18 abuts against this conical region 76 of the base 65.
  • the annular space formed between the end face 72 of the piston sleeve 18 and the conical region 76 of the base 65 is connected via a channel 78, optionally with the interposition of a pressure damper, with a low-pressure connection, not shown.
  • inlet 28 and outlet 66 are arranged below working space 26 at the level of an additional radial holding area 79.
  • an undercut 84 is provided on the inside of the piston sleeve 18, the axial extent is slightly greater than the maximum stroke of the pump piston 22.
  • the relief 84 in turn is on the one hand to the inlet 28 and on the other hand with the outlet 66th connected.
  • an additional step may be present between a region of the piston bushing and the housing which is adjacent to the working space and a region of the piston bushing and the housing arranged somewhat remotely. As a result, the quality of the press connection is further improved.

Abstract

Eine Kolbenpumpe (10) , insbesondere eine Kraftstoff- Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, umfasst ein Gehäuse (12), mindestens einen Kolben (22), und mindestens eine am Gehäuse (12) befestigte Kolbenbuchse (18) mit einer axialen Durchgangsöffnung (20), in der der Kolben (22) geführt ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Kolbenbuchse (18) in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten Radialhalterungsbereichen (44, 46) am Gehäuse (12) radial gehalten ist.

Description

Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit mindestens einem Kolben, und mit mindestens einer am Gehäuse befestigten Kolbenbuchse mit einer axialen Durchgangsöffnung, in der der Kolben geführt ist.
Eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art ist aus der DE 199 38 504 Al bekannt. Diese zeigt eine Einzylinder-Hochdruck- Kolbenpumpe zur Hochdruckversorgung in einem Common-Rail- Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Die bekannte Kolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, in welches eine Kolbenbuchse eingesetzt und mittels einer Verschlussschraube gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie einen besseren Wirkungsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kolbenbuchse in zwei axial voneinander beabstandeten Radialhalterungsbereichen am Gehäuse radial gehalten ist. Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist die Durchgangsöff- nung, in der der Kolben geführt ist, von Deformationen des Gehäuses der Kolbenpumpe weitgehend entkoppelt. Verformungen des Gehäuses, die beispielsweise bei der Montage auftreten können, werden daher nur noch in deutlich verringertem Umfang an die Kolbenbuchse übertragen. Somit kann das Führungsspiel zwischen der axialen Durchgangsöffnung der Kolbenbuchse und dem Kolben verringert werden, was den Wirkungsgrad der Kolbenpumpe verbessert. Darüber hinaus kann auch eine dünnwandigere Kolbenbuchse eingesetzt werden, was die Abmessungen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe verringert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sind die Radialhalterungsbereiche wenigstens in etwa an den axialen Enden der Kolbenbuchse angeordnet. Durch eine solche Befestigung bzw. Abstützung wird ein Kippmoment, welches am Kontaktpunkt des Kolbens mit einem Tassen- oder Rollenstößel eingeleitet wird, mit den geringstmöglichen Kräften an der Kolbenbuchse aufgenommen. Die hieraus resultierenden Verformungen der Kolbenbuchse sind daher minimal.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der zum Arbeitsraum nächstgelegene Radialhalterungsbereich mit dem Gehäuse fluiddicht verpresst ist. Durch diese Doppelfunktion des Radialhalte- rungsbereichs kann auf eine separate Abdichtung verzichtet werden, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden. Die Abdichtung kann auf einfache Art und Weise dadurch realisiert werden, dass der zum Arbeitsraum nächstgelegene Radialhalterungsbereich eine Dichtkante aufweist.
Die Kolbenbuchse kann axial durch eine Verstemmung des
Gehäuses gehalten sein, was zu einer sicheren Festlegung der Kolbenbuchse am Gehäuse führt, ohne dass zusätzliche Teile, wie beispielsweise eine Verschraubung, erforderlich sind.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass außerhalb der beiden Radialhalterungsbereiche zwischen der Kolbenbuchse und dem Gehäuse ein Spalt vorhanden ist, der vorzugsweise durch eine Freisparung an der Kolbenbuchse und/oder am Gehäuse hergestellt wird. Durch einen solchen Spalt wird ein Kontakt zwischen Kolbenbuchse und Gehäuse außerhalb der Radialhalterungsbereiche und somit die Einleitung von Kräften und Verformungen vom Gehäuse in die Kolbenbuchse verhindert. Die Verformung der Kolbenbuchse bei der Herstellung der Kolbenpumpe und in deren Betrieb sind daher besonders klein.
Der vom Arbeitsraum fern gelegene Radialhalterungsbereich arbeitet mit dem Gehäuse vorzugsweise fluiddurchlässig zusammen. Hierdurch wird verhindert, dass sich aufgrund von geringen Leckagen, die den Wirkungsgrad der Pumpe nicht beeinflussen, zwischen der Kolbenbuchse und dem Gehäuse ein Zwischendruck aufbaut, der seinerseits zu einer Verformung der Kolbenbuchse führen kann. Eine solche Verformung könnte unter Umständen sogar zu einer erhöhten Reibung zwischen Kolben und Kolbenbuchse bis hin zu einem Klemmen des Kolbens während eines Kompressionshubes führen. Besonders einfach kann diese Fluiddurchlässigkeit erreicht werden, indem auf axialer Höhe des vom Arbeitsraum ferngelegenen Radialhalterungsbereichs mindestens ein Durchlass, insbesondere eine Ausnehmung, Nut, oder Abflachung, vorhanden ist, welche sich über den Radialhalterungsbereich hinweg erstreckt.
Wird in dem vom Arbeitsraum ferngelegenen Radialhalterungsbereich ohnehin eine gewisse Fluiddurchlässigkeit zugelassen, kann dieser Radialhalterungsbereich eine geringere axiale Berührungslänge mit dem Gehäuse aufweisen als der zum
Arbeitsraum nächstgelegene Radialhalterungsbereich. Hierdurch wird die Einflusszone für mögliche Deformationen an der Kolbenbuchse reduziert.
Eine weitere vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen
Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Kolbenbuchse ein Buchsenteil und eine Befestigungshülse umfasst, die auf das Buchsenteil aufgepresst ist und an der die beide Radialhalterungsbereiche ausgebildet sind. Die Entkopplung der Kolbenbuchse vom Gehäuse wird hierdurch nochmals verbessert, was zu nochmals geringeren Verformungen und letztlich zu einem nochmals verbesserten Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe führt.
Dies gilt insbesondere für jenen Fall, bei welcher die
Befestigungshülse eine geringere Steifigkeit aufweist als das Buchsenteil. Verformungen des Gehäuses werden hierdurch vor allem von der Befestigungshülse aufgenommen und nur in verringertem Umfange an das Buchsenteil übertragen.
Die Herstellkosten sind besonders gering, wenn die Befestigungshülse ein Blechformteil ist. Dabei werden die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe gesenkt, wenn die Radialhalterungsbereiche an der Befestigungshülse durch Bereiche mit größerem Durchmesser gebildet werden. Ein solcher Bereich mit größerem Durchmesser kann beispielsweise einfach durch eine Aufweitung hergestellt werden.
Eine nochmals verbesserte Entkopplung der Kolbenbuchse vom Gehäuse wird erreicht, wenn sich das Buchsenteil mit einer vom Arbeitsraum wegweisenden axialen Fläche an einer gehäusefesten Stützschulter abstützt.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Stützschulter an einem Haltering vorhanden ist, der mit dem Gehäuse verstemmt ist. Hierdurch wird vermieden, dass beim Herstellen der Verstemmung Verformungen an der Kolbenbuchse entstehen.
Auch über die Abstützung der Kolbenbuchse und den Haltering hinweg kann ein Durchlass zur Ableitung von Leckagefluid vorhanden sein. Somit wird auch bei dieser Variante ein Druckaufbau zwischen zwei Radialhalterungsbereichen vermieden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sieht vor, dass in etwa auf der axialen Höhe mindestens eines der Radialhalterungsbereiche die axiale Durchgangsöffnung der Kolbenbuchse einen größeren Durchmesser aufweist. Dies verhindert, dass die axiale Beweglichkeit des Kolbens in der axialen Durchgangsöffnung bei der Montage durch eine Verformung der Kolbenbuchse im Bereich des besagten Radialhalterungsbereichs behindert wird. Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Einlassöffnung und/oder eine Auslassöffnung, über die der Kraftstoff in den Arbeitsraum gelangt bzw. aus diesem abströmt, in der Kolbenbuchse angeordnet ist. Dies erleichtert die Auslegung der Kolben- pumpe.
In Weiterbildung hierzu kann ein vorzugsweise zusätzlicher Radialhalterungsbereich wenigstens in etwa auf axialer Höhe der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung angeordnet sein. Damit wird die Radialhalterung mit der Abdichtung des Kraftstoffwegs kombiniert, was die Kosten senkt und den Aufbau vereinfacht.
Eine Reduzierung der Bauhöhe der Kolbenpumpe wird erreicht, wenn der Arbeitsraum mit einer Einlassöffnung und/oder einer Auslassöffnung über mindestens einen axialen und mindestens einen radialen Kanal im Kolben verbunden ist. Zusätzlich erhält der Kolben hierdurch im Bereich der Durchgangsöffnung eine zusätzliche Führungslänge.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ungafähr auf der axialen Höhe der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung auf der Außenseite des Kolbens und/oder der Innenseite der Kolbenbuchse ein Freistich vorhanden ist, dessen axiale Erstreckung mindestens dem Kolbenhub entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Fluidverbindung vom Arbeitzsraum zum Einlass bzw. Auslass der Kolbenpumpe jederzeit gewährleistet ist.
Um zu verhindern, dass sich bei der Bearbeitung von Bohrungen der Kolbenpumpe sowie bei der Montage Schmutz zwischen Kolbenbuchse und Gehäuse festsetzen kann, wird vorgeschlagen, dass die Kolbenbuchse an ihrem dem Gehäuse zugewandten axialen Ende eine Dichtkante aufweist. Darüber hinaus wird durch eine solche Dichtkante die Abdichtung zwischen dem Radialhalte- rungsbereich der Kolbenbuchse und dem Gehäuse entlastet.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Dichtkante mit einer schrägen Gehäusefläche zusammenarbeitet. Hierdurch wird die Dichtwirkung während eines Kompressionshubs verbessert.
Ferner wird vorgeschlagen, dass ein radial außerhalb von der Dichtkante zwischen Kolbenbuchse und Gehäuse gebildeter Raum mit einem Niederdruckanschluss verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die Kolbenbuchse vor allem in axialer Richtung weitgehend druckentlastet ist, so dass an die Pressverbindung zwischen Kolbenbuchse und Gehäuse geringere Anforderungen gestellt werden können.
Zeichnungen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen teilweisen Schnitt durch eine erste
Ausführungsform einer Kolbenpumpe;
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs der Kolbenpumpe von Figur 1 mit einer Kolbenbuchse; Figur 3 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 eine Darstellung ähnlich Figur 1 einer dritten Ausführungsform; Figur 5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der
Kolbenpumpe von Figur 4 mit einer Kolbenbuchse; Figur 6 eine Darstellung ähnlich Figur 5 einer vierten
Ausführungsform; Figur 7 eine Darstellung ähnlich Figur 5 einer fünften
Ausführungsform; und Figur 8 eine Darstellung ähnlich Figur 5 einer sechsten
Ausführungsform.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Kolbenpumpe trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient als Hochdruckpumpe in einem nicht gezeigten KraftstoffSystem einer Brennkraftmaschine und versorgt dort ein Kraftstoffrail mit unter sehr hohem Druck stehendem Kraftstoff.
Die Kolbenpumpe 10 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 12, in dem eine zentrische Stufenbohrung 14 vorhanden ist. In einem Bereich 16 mit größerem Durchmesser ist in der Stufenbohrung 14 eine zylindrische Kolbenbuchse 18 angeordnet. In dieser ist wiederum eine Durchgangsöffnung 20 vorhanden, in der ein Pumpenkolben 22 axial verschieblich geführt ist. Oben am Gehäuse 12 ist unter einem Deckel 21 ein in Figur 1 nicht sichtbarer Druckdämpfer vorhanden.
Zwischen dem in Figur 1 oberen axialen Ende des Pumpenkolbens 22 und einem Bereich 24 mit kleinerem Durchmesser der Stufenbohrung 14 wird ein Arbeitsraum 26 gebildet. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 22 gelangt unter niedrigem Druck stehender Kraftstoff über einen Einlass 28 in den Arbeitsraum 26. Während eines Kompressionshubs des Pumpenkolbens 22 wird der Kraftstoff im Arbeitsraum 26 verdichtet und schließlich über einen in Figur 1 nicht sichtbaren Auslass zum Kraftstoffrail hin gefördert. Die
Fördermenge wird über ein Mengensteuerventil 30 eingestellt.
Das Gehäuse 12 der Kolbenpumpe 10 ist unmittelbar an einem in Figur 1 nur durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Motorblock 32 der Brennkraftmaschine befestigt. Hierzu wird das Gehäuse 12 mit einem Befestigungsstutzen 34 in eine Öffnung 36 im Motorblock 32 eingeführt. Die Befestigung des Gehäuses 12 am Motorblock 32 erfolgt durch einen in Figur 1 nicht gezeigten Befestigungsflansch.
In Figur 2 ist die Kolbenbuchse 18 und der zu dieser benachbart liegende Bereich der Kolbenpumpe 10 vergrößert gezeigt. Man erkennt, dass die radial äußere Mantelfläche der Kolbenbuchse 18 im Bereich von deren axialen Enden jeweils einen in Umfangsrichtung verlaufenden Befestigungssteg 38 bzw. 40 aufweist. Der in Figur 2 obere Befestigungssteg 38 ist dabei schräg und verjüngt sich zu dem in Figur 2 oberen axialen Ende der Kolbenbuchse 18 hin. Hierdurch wird eine Dichtkante 42 gebildet. Im unmontierten Zustand haben die beiden Befestigungsstege 38 und 40 einen etwas größeren Durchmesser als der Bereich 16 der Stufenbohrung 14 im Gehäuse 12. Die Kolbenbuchse 18 wird daher in diesen Bereich 16 der Stufenbohrung 14 eingepresst, wodurch die Befestigungsstege 38 und 40 plastisch und elastisch ver- formt werden. In Einbaulage bilden sich so an den Befestigungsstegen 38 und 40 Radialhalterungsbereiche 44 und 46 heraus, die eine vergleichsweise geringe axiale Erstreckung ai bzw. a∑ haben und die im Presssitz an der Innenwand der Stufenbohrung 14 anliegen. In der Praxis liegt die axiale Erstreckung ai und a2 der Radialhalterungsbereiche 44 und 46 bei maximal 0,5 mm.
Während die Pressverbindung durch den Radialhalterungsbereich 44 unter anderem auch aufgrund des Vorhandenseins der Dichtkante 42 fluiddicht ist, ist dies für den Radialhalterungsbereich 46 nicht gewünscht. Die Presskraft der Pressverbindung des Radialhalterungsbereichs 46 ist daher kleiner als jene des Radialhalterungsbereichs 44. Zwischen den beiden Befestigungsstegen 38 und 40 ist auf der Außenseite der Kolbenbuchse 18 eine Art Freisparung 48 vorhanden, durch die ein Spalt 50 zwischen der Kolbenbuchse 18 und dem Gehäuse 12 gebildet wird. Um sicherzustellen, dass der durch den Spalt 50 gebildete Ringraum auch im Betrieb der Kolbenpumpe 10 drucklos bleibt, ist der Befestigungssteg 40 durch eine axial verlaufende Nut 52 unterbrochen, die sich in axialer Richtung über den Radialhalterungsbereich 46 hinweg erstreckt. Die Sicherung der Kolbenbuchse 18 in der Stufenbohrung 14 wird durch eine Verstemmung 54 erreicht, durch die eine gehäusefeste Stützschulter 58 gebildet wird, an der sich eine vom Arbeitsraum weg weisende und wenigstens in etwa axiale Ringfläche (ohne Bezugszeichen) , die an der Kolbenbuchse 18 vorhanden ist, abstützt.
Eine alternative Ausführungsform ist in Figur 3 (ohne Pumpenkolben) gezeigt. Dabei gilt hier wie für nachfolgende Ausführungsformen, dass solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zur vorab beschriebenen Elementen und Bereichen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind. Bei der in Figur 3 gezeigten Kolbenpumpe 10 ist die Kolbenbuchse 18 zweiteilig ausgeführt, mit einem Buchsenteil 18a und einer Befestigungshülse 18b. Letztere weist eine deutlich geringere Steifigkeit als das Buchsenteil 18a auf und wird beispielsweise durch einen Blechring gebildet, der an seinen axialen Enden Aufweitungen 38 und 40 aufweist, durch die die Radialhalterungsbereiche 44 und 46 gebildet werden. Der zwischen den Aufweitungen 38 und 40 liegende Bereich (ohne Bezugszeichen) der Befestigungshülse 18b ist auf das Buchsen- teil 18a fluiddicht aufgepresst.
Das Buchsenteil 18a weist einen sich nach radial außen erstreckenden und in Umfangsrichtung umlaufenden Ringbund 58 auf. Zwischen dessen radial außen liegender Mantelfläche und der Innenfläche der Stufenbohrung 14 ist ein geringer Spalt vorhanden. Die vom Arbeitsraum 26 weg weisende axiale Fläche des Ringbunds 58 stützt sich an einer zum Arbeitsraum 26 hin weisenden Begrenzungsfläche eines Halterings 60 ab, die insoweit eine Stützschulter 62 bildet. Der Haltering 60 ist auf den vom Arbeitsraum 26 abgewandten Endbereich des Buchsenteils 18a aufgeschoben, wobei der Innendurchmesser des Halterings 60 etwas größer ist als der Außendurchmesser des Buchsenteils 18a in diesem Bereich. Am Gehäuse 12 ist der Haltering 60 durch eine Verstemmung 56 festgelegt. Um dabei eine axiale Belastung des Buchsenteils 18a zu verhindern, stützt sich der Haltering 60 an einem Absatz 64 des Gehäuses 12 ab.
Im Radialhalterungsbereich 46 ist wiederum eine Entlastungsnut 52 vorhanden. Zusätzlich ist in die zum Haltering weisende Fläche (ohne Bezugszeichen) des Ringbunds 58 eine in radialer Richtung verlaufende Entlastungsnut 53 eingebracht. Leckagekraftstoff kann so aus dem durch den Spalt 50 gebildeten Ringraum über die Entlastungsnut 52, den Spalt zwischen Ringbund 58 und Gehäuse 12, die Nut 53, und den Spalt zwischen Innendurchmesser des Halterings 60 und Außendurchmesser des Buchsenteils 18a zum Nieder- druckbereich hin abströmen.
Eine nochmals andere Ausführungsform einer Kolbenpumpe 10 zeigen die Figuren 4 und 5. In diesen Figuren sind auch der Auslass, der das Bezugszeichen 66 trägt, sowie ein Auslassventil 68 und ein am Gehäuse 12 angeschweißter Auslassstutzen 70, gezeigt.
Die Kolbenbuchse 18 erstreckt sich bei der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Kolbenpumpe 10 bis zu einer Basis 65 der Bohrung 14, so dass der Arbeitsraum 26 radial von der Kolben- buchse 18 begrenzt wird. Der Einlass 28 zum und der Auslass 66 vom Arbeitsraum 26 sind also in der Kolbenbuchse 18 selbst angeordnet. Der zum Arbeitsraum 26 nächstgelegene Radialhalte- rungsbereich 44 (dieser ist an der Bohrung 14 ausgebildet) hat eine vergleichsweise große axiale Erstreckung, wohingegen der vom Arbeitsraum 26 ferngelegene Radialhalterungsbereich 46 eine vergleichsweise geringe axiale Erstreckung zeigt (ähnlich zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform) . Die in den Figuren 4 und 5 obere Stirnfläche 72 der Kolbenbuchse 18 ist konisch ausgebildet, so dass eine radial innen liegende Dicht- kante 74 gebildet wird, mit der die Kolbenbuchse 18 an der
Basis 65 der Bohrung 14 anliegt. Die Durchgangsöffnung 20 der Kolbenbuchse 18 weist auf der axialen Höhe des Radialhalte- rungsbereichs 44 einen vergrößerten Durchmesser auf (Bereich 20a der Durchgangsöffnung 20) . Eine Variante dieser Ausführungsform zeigt Figur 6: bei dieser Variante ist die Konizität der Stirnfläche 72 der Kolbenbuchse 18 deutlich vergrößert. Darüber hinaus ist die Basis 65 in ihrem radial äußeren Bereich ebenfalls konisch ausgebildet (Bereich 76) , wobei dessen Konizität geringer ist als die der Stirnfläche 72. Die Dichtkante 74 der Kolbenbuchse 18 liegt an diesem konischen Bereich 76 der Basis 65 an. Der zwischen der Stirnfläche 72 der Kolbenbuchse 18 und dem konischen Bereich 76 der Basis 65 gebildete Ringraum (ohne Bezugszeichen) ist über einen Kanal 78, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Druckdämpfers, mit einem nicht gezeigten Niederdruckanschluss verbunden.
Eine nochmalige Abwandlung ist in Figur 7 gezeigt: Bei dieser sind Einlass 28 und Auslass 66 in axialer Richtung gesehen unterhalb des Arbeitsraums 26 auf Höhe eines zusätzlichen Radialhalterungsbereichs 79 angeordnet. Die Verbindung mit dem Arbeitsraum 26 erfolgt über einen axialen Kanal 80 und einen radialen Kanal 82, die beide im Pumpenkolben 22 ausgebildet sind. Auf der axialen Höhe des radialen Kanals 82 ist auf der Innenseite der Kolbenbuchse 18 ein Freistich 84 vorhanden, dessen axiale Erstreckung etwas größer ist als der maximale Hub des Pumpenkolbens 22. Der Freistich 84 wiederum ist einerseits mit dem Einlass 28 und andererseits mit dem Auslass 66 verbunden.
Bei der in Figur 8 nochmals abgeänderten Ausführungsform einer Kolbenpumpe 10 liegt die Stirnfläche 72 der Kolbenbuchse 18 an der Basis 65 der Bohrung 14 nicht an. Statt dessen ist an dem vom Arbeitsraum 26 entfernten axialen Ende der Kolbenbuchse 18 ein sich nach radial außen erstreckender Ringbund 58 vorhanden, der sich an einem Absatz 64 des Gehäuses 12 abstützt und in 56 mit dem Gehäuse 12 verstemmt ist.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass bei den in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen die Freisparung 48 zum Teil außen (Bezugszeichen 48a) an der Kolbenbuchse 18, zum Teil innen (Bezugszeichen 48b) an der Bohrung 14 im Gehäuse 12 ausgebildet ist.
Bei allen oben gezeigten Ausführungsformen kann zwischen einem zum Arbeitsraum benachbarten und einem von diesem etwas entfernt angeordneten Bereich der Kolbenbuchse und des Gehäuses eine zusätzliche Stufe vorhanden sein. Hierdurch wird die Qualität der Pressverbindung nochmals verbessert.

Claims

Ansprüche
1. Kolbenpumpe (10), insbesondere Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (12), mit mindestens einem Kolben (22), und mit mindestens einer am Gehäuse (12) befestigten Kolbenbuchse (18) mit einer axialen Durchgangsöffnung (20), in der der Kolben (22) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse (18) in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten Radialhalterungsbereichen (44, 46) am Gehäuse (12) radial gehalten ist.
2. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialhalterungsbereiche (44, 46) wenigstens in etwa an den axialen Enden der Kolbenbuchse (18) angeordnet sind.
3. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Arbeitsraum (26) nächstgelegene
Radialhalterungsbereich (44) mit dem Gehäuse (12) fluiddicht verpresst ist.
4. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Arbeitsraum (26) nächstgelegene Radialhalterungsbereich (44) eine Dichtkante (42) aufweist.
5. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse (18) axial durch eine Verstemmung (56) des Gehäuses (12) gehalten ist.
6. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen außerhalb der beiden Radialhalterungsbereiche (44, 46) zwischen der Kolbenbuchse (18) und dem Gehäuse (12) ein Spalt (50) vorhanden ist, der vorzugsweise durch eine Freisparung (48) an der Kolbenbuchse (18) und/oder am Gehäuse (12) hergestellt ist.
7. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Arbeitsraum (26) ferngelegene Radialhalterungsbereich (46) mit dem Gehäuse (12) fluiddurchlässig zusammenarbeitet.
8. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf axialer Höhe des vom Arbeitsraum (26) ferngelegenen Radialhalterungsbereichs (46) mindestens ein Durchlass, insbesondere eine Ausnehmung, Nut (52), oder Abflachung, vorhanden ist, welche sich über den Radialhalterungsbereich (46) hinweg erstreckt.
9. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Arbeitsraum (26) ferngelegene Radialhalterungsbereich (46) eine geringere axiale Berührungslänge mit dem Gehäuse aufweist als der zum Arbeitsraum (26) nächstgelegene Radialhalterungsbereich (44) .
10. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse (18) ein Buchsenteil (18a) und eine Befestigungshülse (18b) umfasst, die auf das Buchsenteil (18a) aufgepresst ist und an der die beiden Radialhalterungsbereiche (44, 46) ausgebildet sind.
11. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (18b) eine geringere Steifigkeit aufweist als das Buchsenteil (18a) .
12. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (18b) ein Blechformteil ist.
13. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialhalterungsbereiche (44, 46) an der Befestigungshülse (18b) durch Bereiche (38, 40) mit größerem Durchmesser gebildet werden.
14. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kolbenbuchse (18) bzw. das Buchsenteil (18a) mit einer vom Arbeitsraum (26) weg weisenden axialen Fläche wenigstens mittelbar an einer gehäusefesten Stützschulter (62) abstützt.
15. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschulter (62) an einem Haltering (60) vorhanden ist, der mit dem Gehäuse (12) verstemmt (56) ist.
16. Kolbenpumpe nach Anspruch 15 in Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auch über die Abstützung der Kolbenbuchse (18) und den Haltering (60) hinweg ein Durchlass (53) zur Ableitung von Leckagefluid vorhanden ist.
17. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in etwa auf der axialen Höhe mindestens eines der Radialhalterungsbereiche (44, 46) die axiale Durchgangsöffnung (20) der Kolbenbuchse (18) einen größeren Durchmesser (20a) aufweist.
18. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlassöffnung (28) und/oder eine Auslassöffnung (60), über die der Kraftstoff in den
Arbeitsraum gelangt bzw. aus diesem abströmt, in der Kolbenbuchse (18) angeordnet ist.
19. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise zusätzlicher Radialhalterungsbe- reich (79) wenigstens in etwa auf axialer Höhe der Einlassöffnung (28) und/oder der Auslassöffnung (60) angeordnet ist.
20. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (26) mit der Einlassöffnung (28) und/oder der Auslassöffnung (66) über mindestens einen axialen Kanal (80) und mindestens einen radialen Kanal (82) im Kolben (22) verbunden ist.
21. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ungefähr auf der axialen Höhe der Einlassöffnung (28) und/oder der Auslassöff- nung (60) auf der Außenseite des Kolbens und/oder der Innenseite der Kolbenbuchse (18) ein Freistich (84) vorhanden ist, dessen axiale Erstreckung mindestens dem Kolbenhub entspricht.
22. Kolbenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse (18) an ihrem dem Gehäuse (12) zugewandten axialen Ende eine Dichtkante (74) aufweist.
23. Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkante (74) mit einer schrägen Gehäusefläche (76) zusammenarbeitet.
24. Kolbenpumpe (10) nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial außerhalb von der Dichtkante (74) zwischen Kolbenbuchse (18) und Gehäuse (12) gebildeter Raum mit einem Niederdruckanschluss verbunden ist
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