WO2008135433A1 - Kraftstoffpumpe für ein einspritzsystem einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffpumpe für ein einspritzsystem einer brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a fuel pump for an injection system of an internal combustion engine according to the features of the preamble of patent claim 1.
  • fuel pumps are used to fill the high-pressure accumulator.
  • low-pressure feed pumps which ensure the supply of the high-pressure pump part of the fuel pump with fuel from the fuel tank, are usually integrated into fuel-type fuel pumps of the present type, the low-pressure feed pumps preferably being in the form of vane-cell pumps or gerotor pumps.
  • vane-cell pumps or gerotor pumps In both the vane pump and the gerotor pump, an internal gear is driven via a drive shaft of the high pressure pump section. Substantial forces act on the drive shaft during operation of the fuel pump. These can be generated by a high-pressure piston within the high-pressure pump part or by an external drive of the fuel pump.
  • the inner wheel of the low-pressure delivery pump fixedly connected to the drive shaft will follow the movement of the drive shaft so that the inner wheel can tilt.
  • the bearing of the inner wheel must be very accurate, because even with a small inclination of the inner wheel disturbing frictional contact of the inner wheel takes place with the Niedertownvor- felicitpumpengephaseuse, resulting in significant wear.
  • the object underlying the present invention is now to reduce the occurring due to a possible inclination of the inner wheel in the low-pressure pre-pump housing wear.
  • the drive shaft is largely mechanically decoupled from the low-pressure pre-feed pump by means of a connection unit between the drive shaft of the high-pressure pump part and the inner wheel of the low-pressure pre-feed pump. Therefore, assembly-related and / or operational angular misalignments and / or axial offsets and / or radial offsets of the drive shaft axis and the inner wheel axis are compensated by the connection unit and thus reduces the inclination of the inner wheel.
  • An advantageous embodiment of the invention is that by using plastic injection molded parts for the Niederbuchvor felicitpumpengephase and a Niederbuchvor fundamentalpumpendeckel manufacturing costs can be saved. Furthermore, the use of plastic injection molded parts reduces the total weight of the fuel pump.
  • a damping unit e.g. an elastomer
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in the flexible structure of the fuel pump. So this can be made according to customer requirements without a Niederbuchvor basicpumpe, without having to make changes to the fuel pump housing.
  • the fuel pump would work Therefore, mainly composed of the high pressure part of the fuel pump. In this case, the bore which is provided for receiving the Niederbuchvor basicpumpe would be closed by a plug.
  • an advantageous embodiment of the invention is that the Niederbuchvorierpumpe can be pre-assembled in its own separate housing. Through this assembly of both the Niederbuchvor basicpumpe, as well as the high-pressure pump, the assembly of the entire fuel pump can be simplified. Furthermore, both the Niederbuchvor basicpumpe, and the high-pressure pump is each separately tested.
  • Figure 1 is a sectional view of a connection unit between a Niederbuchvor basicpumpe and a drive shaft of a high-pressure pump in a first embodiment
  • Figure 2 is a sectional view of a connection unit between a Niederbuchvor basicpumpe and a drive shaft of a high-pressure pump in a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a connection unit between a Niederbuchvor basicpumpe and a drive shaft 1 of a high-pressure pump in a first embodiment.
  • the Niederbuchvor basicpumpe with a Niederbuchvorier- pump housing 11 is closed by a cover 10 fixed to a fuel pump housing 12.
  • Both the cover 10 and the Niederbuchvor fundamentalpumpengephaseuse 11 are made of a plastic injection molding.
  • the Niederbuchvor basicpumpe on an internal gear which is arranged between the Nieder réellevor constituentpumpengephaseouse 11 and the lid 10.
  • a torque is applied to the inner wheel of the Niederbuchvor basicpumpe ü transferred.
  • a coupling unit such as e.g. a curved tooth coupling proved, since this allows both an axial and / or a radial and / or angular displacement of the drive shaft axis and the inner wheel axis, so that in this way an inclination of the inner wheel in Niedertownvor congresspumpengephase 11 is prevented.
  • the inner wheel has in this embodiment an inner rotor 16 and an outer rotor 17, wherein the outer rotor 17 is mounted in the Nieder réellevor felicitpumpengephaseouse 11 and / or the cover 10 and the inner rotor 16 on the drive shaft 1. Furthermore, the inner rotor 16 has teeth of the coupling unit on the end facing the drive shaft 1, which engage in counter-shaped teeth of the coupling unit of the drive shaft 1.
  • the inner rotor 16 In order for the outflow of the fuel through the pressure kidney to be possible, the inner rotor 16 must be rotated until the teeth of the inner rotor 16 do not engage with the counter-shaped teeth of the outer rotor 17, so that again an intermediate gap between the inner rotor 16 and the outer rotor 17 arises, can drain over the fuel in the pressure kidney. In such a position of the inner rotor 16, an inflow of fuel through the suction kidney is not possible, since here the teeth of the inner rotor 16 completely engage with the counter-shaped teeth of the outer rotor 17 and thus no gap into which the fuel could flow from the suction kidney , between the inner rotor 16 and the outer rotor 17 is formed.
  • the annular channel 19 is connected to the high-pressure pump housing 12 by means of a sealing unit, e.g. O-rings, sealed. Starting from the annular channel, the fuel flows, depending on the type of pump, into an inlet of a volume flow control valve or to the suction valve of a high-pressure cylinder.
  • a sealing unit e.g. O-rings
  • Figure 2 shows a sectional view of a connection unit 2 between a Niederdruckvor basicpumpe and a drive shaft of a high-pressure pump in a second embodiment.
  • the connection unit 2 stands both with the inner wheel of the low pressure pre-feed pump and with the in the figure 2 not shown drive shaft in contact and thus enables a torque transmission of the drive shaft to the inner wheel.
  • connection unit 2 in the second embodiment according to Figure 2 an intermediate unit 23 is inserted between the inner wheel and the drive shaft, not shown, via which the torque transmission takes place.
  • the intermediate unit 23 is positively connected at one end 21 and positively connected to the inner wheel.
  • the drive shaft, not shown is connected by means of e.g. a curved tooth coupling connected to the intermediate unit 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Mittels einer Verbindungseinheit (13) wird ein Innenrad (16) einer Niederdruckvorförderpumpe mit einer Antriebswelle (1) kraftschlüssig und formschlüssig verbunden. Die Verbindungseinheit (13) ist derart ausgelegt, dass sie einen Winkelversatz und/oder einen parallelen Versatz und/oder einen radialen Versatzder Innenradachse und der Antriebswellenachse, erlaubt.

Description

Beschreibung
Kraftstoffpumpe für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
In Kraftstoffeinspritzsystemen, wie z.B. dem Common Rail Einspritzsystem, werden zur Befüllung des Hochdruckspeichers Kraftstoffpumpen eingesetzt. Dabei sind in KraftstoffStoff- pumpen der heutigen Bauart in der Regel Niederdruckvorförder- pumpen integriert, die die Versorgung des Hochdruckpumpen- teils der Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank sicherstellen, wobei die Niederdruckvorförderpumpen vorzugsweise als Flügelzellenpumpen oder Gerotorpumpen ausgebildet sind. Sowohl bei der Flügelzellenpumpe als auch bei der Gerotorpumpe wird ein Innenrad über eine Antriebswelle des Hochdruckpumpenteils angetrieben. Auf die Antriebswelle wirken während des Betriebs der Kraftstoffpumpe erhebliche Kräfte ein. Diese können durch einen Hochdruckkolben innerhalb des Hochdruckpumpenteils oder durch einen externen Antrieb der Kraftstoffpumpe erzeugt werden.
Da sich auf Grund der auf die Antriebswelle einwirkenden Kräfte die Antriebswelle durchbiegen kann, wird das fest mit der Antriebswelle verbundene Innenrad der Niederdruckvorför- derpumpe der Bewegung der Antriebswelle folgen, so dass es zu einer Schrägstellung des Innenrads kommen kann. Um einen hohen Wirkungsgrad der Niederdruckvorförderpumpe sicherzustellen, muss die Lagerung des Innenrads sehr genau sein, weil selbst bei einer geringen Schrägstellung des Innenrads ein störender Reibkontakt des Innenrads mit dem Niederdruckvor- förderpumpengehäuse erfolgt, was zu erheblichem Verschleiß führt. Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, den aufgrund einer möglichen Schrägstellung des Innenrads im Niederdruckvorförder-pumpengehäuse auftretenden Verschleiß zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Verbindungseinheit zwischen der Antriebswelle des Hochdruckpumpenteils und des Innenrads der Niederdruckvorförderpumpe die Antriebswelle mechanisch wei- testgehend von der Niederdruckvorförderpumpe entkoppelt wird. Daher werden montagebedingte und/oder betriebsbedingte Winkelversätze und/oder achsiale Versätze und/oder radiale Versätze der Antriebswellenachse und der Innenradachse durch die Verbindungseinheit ausgeglichen und somit die Schrägstellung des Innenrads verringert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass durch eine Verwendung von Kunststoff-Spritzgussteilen für das Niederdruckvorförderpumpengehäuse und einen Niederdruckvorförderpumpendeckel Fertigungskosten gespart werden können. Weiterhin reduziert der Einsatz von Kunststoff- Spritzgussteilen das Gesamtgewicht der Kraftstoffpumpe.
Ferner ermöglicht der Einsatz einer Dämpfungseinheit, wie z.B. eines Elastomers, in der Verbindungseinheit zwischen der Antriebswelle und des Innenrads, die dynamische Belastung der Niederdruckvorförderpumpe infolge der ungleichförmigen Belastung der Antriebswelle der Hochdruckpumpe zu reduzieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in dem flexiblen Aufbau der Kraftstoffpumpe. So kann diese je nach Kundenanforderung auch ohne eine Niederdruckvorförderpumpe gefertigt werden, ohne Änderungen am Kraftstoffpumpengehäuse durchführen zu müssen. Die Kraftstoffpumpe würde sich daher hauptsächlich aus dem Hochdruckteil der Kraftstoffpumpe zusammensetzen. Dabei würde die Bohrung, die zur Aufnahme der Niederdruckvorförderpumpe vorgesehen ist, durch einen Stopfen verschlossen werden.
Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die Niederdruckvorförderpumpe in einem eigenen separaten Gehäuse vormontiert werden kann. Durch diese Baugruppenfertigung sowohl der Niederdruckvorförderpumpe, als auch der Hochdruckpumpe lässt sich der Zusammenbau der gesamten Kraftstoffpumpe vereinfachen. Ferner ist sowohl die Niederdruckvorförderpumpe, als auch die Hochdruckpumpe jeweils separat prüfbar.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: eine Schnittansicht einer Verbindungseinheit zwischen einer Niederdruckvorförderpumpe und einer Antriebswelle einer Hochdruckpumpe in einer ersten Ausführungsart, Figur 2: eine Schnittansicht einer Verbindungseinheit zwischen einer Niederdruckvorförderpumpe und einer Antriebswelle einer Hochdruckpumpe in einer zweiten Ausführungsart.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Verbindungseinheit zwischen einer Niederdruckvorförderpumpe und einer Antriebswelle 1 einer Hochdruckpumpe in einer ersten Ausführungsart. Die Niederdruckvorförderpumpe mit einem Niederdruckvorförder- pumpengehäuse 11 wird durch einen Deckel 10 fest mit einem Kraftstoffpumpengehäuse 12 verschlossen. Sowohl der Deckel 10 als auch das Niederdruckvorförderpumpengehäuse 11 sind aus einem Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Ferner weist die Niederdruckvorförderpumpe ein Innenrad auf, das zwischen dem Niederdruckvorförderpumpengehäuse 11 und dem Deckel 10 angeordnet ist.
Mittels einer Antriebseinheit, vorzugsweise einer Antriebswelle 1, einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe, wird ein Drehmoment auf das Innenrad der Niederdruckvorförderpumpe ü- bertragen. Die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 1 und dem Innenrad der Niederdruckvorförderpumpe erfolgt über ein mit dem Innenrad der Niederdruckvorförderpumpe und der Antriebswelle 1 in Kontakt stehende Verbindungsein- heit 13.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Kupplungseinheit, wie z.B. eine Bogenzahnkupplung erwiesen, da diese sowohl einen achsialen und/oder einen radialen und/oder einen Winkelversatz der Antriebswellenachse und der Innenradachse erlaubt, so dass auf diese Weise eine Schrägstellung des Innenrads im Niederdruckvorförderpumpengehäuse 11 verhindert wird. Das Innenrad weist in dieser Ausführungsform einen Innenrotor 16 und einen Außenrotor 17 auf, wobei der Außenrotor 17 in dem Niederdruckvorförderpumpengehäuse 11 und/ oder dem Deckel 10 und der Innenrotor 16 auf der Antriebswelle 1 gelagert ist. Ferner weist der Innenrotor 16 auf dem zur Antriebswelle 1 weisenden Ende Zähne der Kupplungseinheit auf, die in gegengeformte Zähne der Kupplungseinheit der Antriebs- welle 1 eingreifen. Am gegenüberliegenden Ende weist der Innenrotor 16 gleichmäßig über den Umfang verteilte weitere Zähne auf, die in gegengeformte Zähne des Außenrotors 17 eingreifen. Die Drehmomentübertragung der Antriebswelle 1 auf den Innenrotor 16 wird dadurch sichergestellt, dass die Zähne der Kupplungseinheit, die mit der Antriebswelle 1 in Verbindung steht, in die entsprechend gegengeformten Zähne der Kupplungseinheit, die mit dem Innenrotor 16 in Verbindung steht, eingreifen.
Der Kraftstoffzulauf der Kraftstoffpumpe erfolgt über den Deckel 10 in eine Saugniere 14, die einer Seite des Innenrads zugewandt ist. Aufgrund der Drehbewegung des Innenrotors 16 erfolgt eine Verdichtung des Kraftstoffs im Innenrad der Niederdruckvorförderpumpe . Der Kraftstoff strömt dann über eine Druckniere 15, die z.B. diametral zur Saugniere 14 der anderen Seite des Innenrads zugewandt ist, aus dem Innenrad in einen Ringkanal 19. Ein Einströmen des Kraftstoffs durch die Saugniere 14 in das Innenrad ist nur dann möglich, wenn sich der Innenrotor 16 in einer Position befindet, bei der die Zähne des Innenrotors 16 nicht in die gegengeformten Zähne des Außenrotors 17 eingrei- fen. Somit entsteht ein Zwischenspalt 18 zwischen dem Innenrotor 16 und dem Außenrotor 17, in den der Kraftstoff aus der Saugniere 14 einfließen kann. In dieser Position des Innenrotors 16 kann hingegen kein Kraftstoff über die Druckniere 15 abfließen, da die Zähne des Innenrotors 16 in die gegenge- formten Zähne des Außenrotors 17 eingreifen und somit kein Spalt zwischen dem Innenrotor 16 und dem Außenrotor 17 entsteht .
Damit ein Ausströmen des Kraftstoffs über die Druckniere mög- lieh ist, muss der Innenrotor 16 solange gedreht werden, bis die Zähne des Innenrotors 16 nicht in die gegengeformten Zähne des Außenrotors 17 eingreifen, so dass erneut ein Zwischenspalt zwischen dem Innenrotor 16 und dem Außenrotor 17 entsteht, über den Kraftstoff in die Druckniere abfließen kann. In einer solchen Position des Innenrotors 16 ist ein Einströmen von Kraftstoff über die Saugniere nicht möglich, da hier die Zähne des Innenrotors 16 vollständig in die gegengeformten Zähne des Außenrotors 17 eingreifen und somit kein Spalt, in den der Kraftstoff aus der Saugniere einflie- ßen könnte, zwischen dem Innenrotor 16 und dem Außenrotor 17 entsteht .
Der Ringkanal 19 wird zum Hochdruckpumpengehäuse 12 mittels einer Dichteinheit, wie z.B. O-Ringe, abgedichtet. Ausgehend vom Ringkanal strömt der Kraftstoff, je nach Pumpentyp, in einen Zulauf eines Volumenstromregelventils oder zum Saugventil eines Hochdruckzylinders.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht einer Verbindungseinheit 2 zwischen einer Niederdruckvorförderpumpe und einer Antriebswelle einer Hochdruckpumpe in einer zweiten Ausführungsart. Die Verbindungseinheit 2 steht dabei sowohl mit dem Innenrad der Niederdruckvorförderpumpe als auch mit der in der Figur 2 nicht dargestellten Antriebswelle in Kontakt und ermöglicht so eine Drehmomentenübertragung der Antriebswelle auf das Innenrad.
Bei der Verbindungseinheit 2 in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird eine Zwischeneinheit 23 zwischen das Innenrad und die nicht dargestellte Antriebswelle eingefügt, über welche die Drehmomentenübertragung erfolgt. Dabei ist die Zwischeneinheit 23 an einem Ende 21 kraftschlüssig und formschlüssig mit dem Innenrad verbunden. An dem gegenüberliegenden Ende 22 der Zwischeneinheit 23 ist die nicht dargestellte Antriebswelle mittels z.B. einer Bogenzahnkupplung mit der Zwischeneinheit 23 verbunden.
Aufgrund der Bogenzahnkupplung ist ein achsialer und/oder ein Winkelversatz und/oder ein radialer Versatz der nicht dargestellten Antriebswellenachse und der Achse der Zwischeneinheit 23 möglich, ohne dass es zu einer Schrägstellung des Innenrads im Niederdruckvorförderpumpengehäuse kommt. Ferner bietet die kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung des einen Endes der Zwischeneinheit mit dem Innenrad den Vorteil, dass der Montageaufwand verringert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe bestehend aus einem Hochdruckpumpenteil und einer ein Innenrad aufweisenden Niederdruckvorförder- pumpe, die über eine Antriebseinheit des Hochdruckpumpenteils antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrad mit der Antriebseinheit über eine Verbindungseinheit verbindbar ist, die einen achsialen Versatz und/oder einen radialen Versatz und/oder einen Winkelversatz der Innenradachse und der Achse der Antriebseinheit ausgleicht .
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit als Kupplungseinheit ausgebildet ist, bei der das Innenrad an dem der Antriebswelle zugewandten Ende Zähne der Kupplungseinheit aufweist, die an einem Ende der Antriebseinheit in dort entsprechend gegengeformte Zähne der Kupplungseinheit eingreifen.
3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit als Zwischeneinheit ausgebildet ist, die zwischen der Kraftstoffvorförderpumpe und der Antriebseinheit angeordnet ist, wobei die Zwischen- einheit an ihrem einen Ende kraftschlüssig und formschlüssig mit dem Innenrad verbunden ist und an dem dazu gegenüberliegendem Ende Zähne aufweist, die in entsprechend gegengeformte Zähne auf der Antriebseinheit eingreifen .
4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckvorförderpumpe in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist, und dieses Gehäuse mit einem Kraftstoffpumpengehäuse befestigbar ist.
5. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckvorförderpum- pengehäuse aus Kunststoff besteht.
6. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit eine Dämpfungseinheit aufweist.
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