WO2022002565A1 - Kraftstoff-hochdruckpumpe - Google Patents

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WO2022002565A1
WO2022002565A1 PCT/EP2021/065897 EP2021065897W WO2022002565A1 WO 2022002565 A1 WO2022002565 A1 WO 2022002565A1 EP 2021065897 W EP2021065897 W EP 2021065897W WO 2022002565 A1 WO2022002565 A1 WO 2022002565A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pump
section
pump piston
sleeve element
pressure fuel
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/065897
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel HEINZINGER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP21733925.8A priority Critical patent/EP4176171A1/de
Priority to CN202180046889.5A priority patent/CN115735058A/zh
Publication of WO2022002565A1 publication Critical patent/WO2022002565A1/de

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure fuel pump according to the preamble of claim 1.
  • High-pressure fuel pumps for fuel systems of internal combustion engines are known from the market. These high-pressure fuel pumps compress the fuel to a high pressure and pass it on to a fuel collecting line (“rail”), from where the fuel is injected directly into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • a pump piston provided with a step is guided in the pump housing, and the pump piston is acted upon by a piston spring towards a drive, that is to say from the pump housing.
  • a sleeve element is provided which has a stop section for the pump piston so that movement of the pump piston in the direction of the drive and away from the housing is limited and falling out of the pump piston from the pump housing is prevented.
  • An example of such a high-pressure fuel pump is shown in DE 102015209539 A1.
  • the problem on which the present invention is based is solved by a high-pressure fuel pump having the features of claim 1.
  • Advantageous further developments are given in the subclaims.
  • the invention makes it possible for the pump piston to be already guided through the sleeve element when installing, for example, a low-pressure seal. This has the advantage that the pump piston hits the low-pressure seal centrally, thus avoiding damage to the low-pressure seal.
  • the sleeve element provided according to the invention also takes into account important strength-critical aspects in that the guide of the pump piston can be arranged outside a seal carrier of the low-pressure seal or independently of this seal carrier. The function “guiding the pump piston” is thus decoupled from the function “holding the low pressure seal”.
  • a fuel pump in particular a high-pressure fuel pump, such as is used, for example, in fuel systems of internal combustion engines with direct fuel injection. It comprises a pump housing and a pump piston at least partially received in the pump housing, for example by means of a piston bushing.
  • the fuel pump according to the invention is therefore a piston pump.
  • it can be a single-cylinder piston pump that is driven by a camshaft of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump according to the invention has a sleeve element arranged radially around the pump piston.
  • This sleeve element has a guide section, the primary purpose and function of which is to guide the pump piston in a sliding fit and to center it in the radial direction relative to the pump housing.
  • the guide section extends in the longitudinal direction of the pump piston, and it protrudes from the pump housing. It can thus be designed, for example, in the manner of a tube which is free radially outward at least in some areas, that is to say is not supported by the pump housing, for example is pressed into it.
  • the sleeve element further comprises a support section that is integral with the guide section. This protrudes radially outward from the guide section, and the sleeve element is supported in the radial direction on the pump housing via the support section. Forces that act transversely relative to the longitudinal axis of the pump piston and the sleeve element (transverse forces) are thus directed from the pump piston via the sleeve element and the support section directly into the pump housing.
  • the support section can be designed, for example, in the form of an annular collar. The support section is preferably supported on the pump housing in that the support section is pressed into a corresponding opening in the pump housing. In principle, however, other types of fastening are also conceivable.
  • the pump piston has a first section facing a delivery chamber with a first diameter and a second section facing a drive and having a second diameter, the first diameter being greater than the second diameter and between the first section and the second section, a shoulder is formed, and that the sleeve element, viewed in the longitudinal direction of the pump piston, is arranged approximately at the level of the shoulder.
  • the pump piston is thus designed as a so-called “stepped piston”.
  • the guide function of the sleeve element is implemented in an axial area of the pump piston that is already relatively far away from a delivery chamber of the high-pressure fuel pump and a guide usually present in its area is, whereby the effect of the coaxial centering is improved by the sleeve element.
  • the sleeve element has a stop section which can interact with the shoulder in order to limit a movement of the pump piston in the direction of the drive.
  • the sleeve element fulfills a double function, namely on the one hand it provides the (additional) guidance of the pump piston, and on the other hand it serves as a safeguard against loss for the pump piston when the high-pressure fuel pump is installed, for example during transport and storage from the manufacturer of the high-pressure fuel pump to the manufacturer of the internal combustion engine .
  • the stop section has a collar which projects radially inward from the guide section and which is arranged at the end of the guide section opposite the support section. This is very inexpensive and easy to implement.
  • the gap created in this way enables pressure equalization and a passage for a certain (small) amount of fuel, which can be used, for example, for the lubrication of a subsequently arranged low-pressure seal.
  • the sleeve element has a fluid path running overall in its longitudinal direction.
  • the function of this fluid path is the same as that of the gap described above.
  • the fluid path has at least one groove running overall in the longitudinal direction in a guide surface of the sleeve element. This can be done very easily.
  • an axial edge of a guide opening of the sleeve element, by means of which the pump piston is guided, has an insertion bevel for the pump piston. This simplifies the sliding of the sleeve element onto the pump piston, in particular when the pump piston is in a certain inclined position.
  • the high-pressure fuel pump has a seal carrier for a low-pressure seal, which is a component that is separate from the sleeve element.
  • the function “holder of the The low-pressure seal ” is thus decoupled from the“ guide the pump piston ”function, which improves the service life of the seal carrier.
  • the invention also includes a method for producing a high-pressure fuel pump of the type just mentioned, which comprises the following steps: a. Inserting the pump piston into the pump housing; b. Sliding the sleeve element onto the pump piston; c. Fastening the sleeve element by means of the support section on the pump housing, for example by pressing into an opening in the pump housing; d. Sliding the preassembled unit consisting of the low-pressure seal and seal carrier onto the pump piston; e. Attach the seal carrier to the pump housing, for example by resistance welding.
  • Figure 1 is a partial and schematic section through a fuel
  • High pressure pump with a pump housing, a pump piston, a sleeve element, a seal carrier and a low pressure seal;
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1, which mainly shows the sleeve element
  • Figure 3 is a perspective view of the sleeve element of Figures 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a flow chart to explain a method for producing the high-pressure fuel pump.
  • a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine bears the overall reference numeral 10.
  • the high-pressure fuel pump 10 has an essentially cylindrical overall shape Pump housing 12, in or on which the essential components of the high-pressure fuel pump 10 are arranged.
  • the high-pressure fuel pump 10 has an inlet / quantity control valve 14, a pump piston 18 which is arranged in a delivery chamber 16 and can be set in a reciprocating motion by a drive shaft (not shown), an outlet valve 20 and a pressure limiting valve 22.
  • the pump piston 18, which moves back and forth parallel to a longitudinal axis 24, is fueled during a suction stroke - z. B. gasoline or diesel fuel - sucked into the pumping chamber 16 via the inlet / quantity control valve 14.
  • the fuel in delivery chamber 16 is compressed by pump piston 18 and ejected via outlet valve 20, for example into a high pressure area 26, for example to a fuel collecting line (“rail”), where the fuel is stored under high pressure.
  • the amount of fuel that is expelled during a delivery stroke is set by the electromagnetically actuated inlet / quantity control valve 14.
  • the pressure-limiting valve 22 opens, as a result of which fuel can flow from the high-pressure area 26 into the delivery chamber 16.
  • the pump piston 18 has a first section 28 which faces the delivery chamber 16 and which has a first diameter. Furthermore, the pump piston 18 has a second section 30 which faces a drive and has a second diameter. The first diameter is larger than the second diameter, so that a shoulder 32 is formed between the first section 28 and the second section 30.
  • the pump piston 18 is therefore a stepped piston.
  • the pump housing 12 has a blind hole-like opening 34 in which the pump piston 18 is received.
  • the opening 34 three annular elements are arranged one after the other in the direction of the longitudinal axis 24 (longitudinal direction).
  • Adjacent to the delivery chamber 16, a guide ring 36 is first pressed into the opening 34, which works in a sliding fit with the first section 28 of the pump piston 18 and which guides it in the radial direction and centers it relative to the pump housing 12.
  • a high-pressure seal 38 connects to the guide ring 36, through which at a delivery stroke of the pump piston 18, the very high fluid pressure occurring in the delivery chamber 16 is sealed off from a low-pressure region (without reference symbols) of the high-pressure fuel pump 10.
  • the high pressure seal 38 is pressed against the outer jacket surface of the pump piston 18 by the high pressure prevailing on its outside.
  • the high-pressure seal 38 is followed by a retaining ring 40 which is pressed into the opening 34 and which axially secures the high-pressure seal 38.
  • an elongated piston bushing it would also be conceivable for an elongated piston bushing to be provided instead of the three elements mentioned.
  • the high-pressure fuel pump 10 also includes a low-pressure seal 42, which can preferably be made from a plastic material, for example a PTFE material.
  • the low-pressure seal 42 rests with a radial inside on a jacket surface of the second section 30 of the pump piston 18 in a sliding fit.
  • a seal carrier 44 kept in a descriptive manner.
  • the seal carrier 44 has a first section 46 which extends radially inward and ends at a distance from the pump piston 18.
  • the section 46 is integrally formed on a second section 48 which extends essentially in the axial direction and in FIG. 1 from the first section 46 upwards.
  • a third section 50 is integrally formed, which extends outward essentially in the radial direction.
  • a fourth section 52 is formed, which extends essentially in the axial direction downwards in FIG.
  • a comparatively short fifth section 54 is formed, which extends outward at an angle of approximately 40 ° relative to the longitudinal axis 24.
  • the inclined fifth section 54 of the seal carrier 44 is by means of a circumferential weld line 56 by means of resistance welding with the lower The end of a collar 58 of the pump housing 12 is firmly connected.
  • the low-pressure seal 42 is fixed in the axial direction downwards by the first section 46 of the seal carrier 44.
  • the low-pressure seal 42 is fixed in the radial direction by the second section 48 of the seal carrier 44.
  • a narrowing (without reference number) in the inner width of the second section 48 serves to fix the low-pressure seal 42 upwards.
  • a spring plate 60 is fastened to a lower end of the pump piston 18 in FIG.
  • a piston spring 62 is tensioned between this and the third section 50 of the seal carrier 44.
  • the high-pressure fuel pump 10 can, for example, be inserted with the collar 58 into an opening of an engine block of an internal combustion engine and fastened to the engine block by means of a fastening flange (without reference symbols).
  • the lower end of the pump piston 18 in FIG. 1 and the spring plate 60 can interact with a camshaft of the internal combustion engine, by means of which the pump piston 18 is set in a reciprocating motion during operation.
  • the low-pressure seal 42 ensures a fluidic separation between a low-pressure area of the high-pressure fuel pump 10 and a drive area, for example of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump 10 also includes a sleeve element 64, the configuration of which can also be seen in particular from FIG.
  • the sleeve element 64 is arranged around the pump piston 18 in the region of the shoulder 32 of the pump piston 18. It has a guide section 66 which extends in the direction of the longitudinal axis 24 of the pump piston 18 and is designed in the manner of a sleeve or a tube.
  • the guide section 66 is free from the pump housing 12, that is to say is not held radially by the latter, as would be the case, for example, if the guide section 66 were pressed into the pump housing 12.
  • An inner jacket surface 68 of the guide section 66 delimits a guide opening (without reference number), rests in a sliding fit on the pump piston 18 and serves to guide and center the pump piston 18 in the radial direction. To this extent, it forms a guide surface.
  • annular disk-shaped support section 70 in the manner of an annular collar is formed thereon. This extends radially outward from the guide section 66, that is to say protrudes from the guide section 66.
  • the sleeve element 64 is supported in the radial direction directly on the pump housing 12 via the support section 70.
  • the support section 70 is pressed into the opening (without reference number) formed in the interior of the collar 58 for this purpose. In principle, however, other types of fastening are also conceivable.
  • the inner jacket surface 68 has an insertion bevel 72.
  • the sleeve element 64 has a collar 74 which projects radially inward from the guide section 66 and which forms a stop section which can interact with the shoulder 32 of the pump piston 18 in order to move the pump piston 18 in the direction of To limit the drive (ie away from the delivery chamber 16).
  • a method for producing the high-pressure fuel pump 10 will now be explained with reference to FIG.
  • the pump piston 18 is first inserted into the pump housing 12 or the three ring-shaped elements preassembled there, guide ring 36, high pressure seal 38 and retaining ring 40.
  • the sleeve element 64 with the support section 70 first is pushed onto the second section 30 and then onto the first section 28 of the pump piston 18. This is facilitated by the insertion bevel 72 in the transition area between guide section 66 and support section 70.
  • the sleeve element 64 is fastened to the pump housing 12 by means of the support section 70 by pressing in.
  • a function block 88 the preassembled unit consisting of the low-pressure seal 42 and seal carrier 44 is pushed onto the pump piston 18 and onto the sleeve element 64 until the fifth section 54 comes into contact with the edge of the collar 58. Finally, the seal carrier 44 is attached to the edge of the collar 58 of the pump housing 12 by resistance welding (function block 90).

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Abstract

Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) umfasst ein Pumpengehäuse (12) und einen Pumpenkolben (18). Es wird vorgeschlagen, dass sie ferner ein Hülsenelement (64) umfasst, welches um den Pumpenkolben (18) herum angeordnet ist und einen sich in Längsrichtung (24) des Pumpenkolbens (18) erstreckenden und vom Pumpengehäuse (12) abragenden Führungsabschnitt (66) für den Pumpenkolben (18) und einen vom Führungsabschnitt (66) nach radial außen abragenden Stützabschnitt (70) aufweist, über den sich das Hülsenelement (64) in radialer Richtung am Pumpengehäuse (12) abstützt.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoff-Hochdruckpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen für Kraftstoff Systeme von Brennkraftmaschinen bekannt. Diese Kraftstoff-Hochdruckpumpen verdichten den Kraftstoff auf einen hohen Druck und leiten ihn in eine Kraftstoff- Sammelleitung („Rail“) weiter, von wo der Kraftstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Ein mit einer Stufe versehener Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse geführt, und der Pumpenkolben wird von einer Kolbenfeder zu einem Antrieb hin, also aus dem Pumpengehäuse heraus beaufschlagt. Um in einem vormontierten Zustand der Kraftstoff- Hochdruckpumpe ein Herausfallen des Pumpenkolbens aus dem Pumpengehäuse zu verhindern, ist ein Hülsenelement vorgesehen, welches einen Anschlagabschnitt für den Pumpenkolben aufweist, sodass eine Bewegung des Pumpenkolbens in Richtung zum Antrieb hin und vom Gehäuse weg begrenzt und ein Herausfallen des Pumpenkolbens aus dem Pumpengehäuse verhindert wird. Ein Beispiel für eine solche Kraftstoff-Hochdruckpumpe zeigt die DE 102015209539 A1.
Offenbarung der Erfindung
Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ermöglicht es, dass der Pumpenkolben bei einer Montage beispielsweise einer Niederdruckdichtung durch das Hülsenelement bereits geführt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Pumpenkolben zentral auf die Niederdruckdichtung trifft und so eine Beschädigung der Niederdruckdichtung vermieden wird. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Hülsenelement werden zudem wichtige festigkeitskritische Gesichtspunkte berücksichtigt, indem die Führung des Pumpenkolbens außerhalb eines Dichtungsträgers der Niederdruckdichtung bzw. unabhängig von diesem Dichtungsträger angeordnet werden kann. Die Funktion „Führung des Pumpenkolbens“ ist somit von der Funktion „Halterung der Niederdruckdichtung“ entkoppelt. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass die beispielsweise aufgrund von Koaxialtoleranzen des Pumpenkolbens auftretenden radialen Lagerkräfte von dem Hülsenelement aufgenommen werden und direkt in das Gehäuse überführt werden. Dabei versteht sich, dass hier und nachfolgend die Begriffe „axial“ und „radial“ durch die Längsachse des Pumpenkolbens definiert werden. „Axial“ ist in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens, „radial“ orthogonal hierzu. Die radialen Lagerkräfte werden somit vom Dichtungsträger ferngehalten. Die Belastung des Dichtungsträgers wird somit reduziert, wodurch im Betrieb ein Versagen des Dichtungsträgers verhindert wird. Ein weiterer Vorteil ist es, dass ein Dichtungsträger eingesetzt werden kann, wie er bei bisherigen Kraftstoff- Hochdruckpumpen üblich ist.
Erreicht wird dies konkret durch eine Kraftstoffpumpe, insbesondere eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, wie sie beispielsweise in Kraftstoffsystemen von Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz kommt. Sie umfasst ein Pumpengehäuse und einen in dem Pumpengehäuse mindestens zum Teil, beispielsweise mittels einer Kolbenbuchse, aufgenommenen Pumpenkolben. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe ist also eine Kolbenpumpe. Es kann sich beispielsweise um eine Einzylinder-Kolbenpumpe handeln, die von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpe weist ein radial um den Pumpenkolben herum angeordnetes Hülsenelement auf. Dieses Hülsenelement weist einen Führungsabschnitt auf, dessen primärer Zweck und primäre Funktion darin bestehen, den Pumpenkolben im Gleitsitz zu führen und in radialer Richtung relativ zum Pumpengehäuse zu zentrieren. Der Führungsabschnitt erstreckt sich in Längsrichtung des Pumpenkolbens, und er ragt vom Pumpengehäuse ab. Er kann somit beispielsweise in der Art eines Rohres ausgebildet sein, welches wenigstens bereichsweise nach radial außen frei ist, also nicht vom Pumpengehäuse abgestützt, beispielsweise in dieses eingepresst ist.
Das Hülsenelement umfasst ferner einen mit dem Führungsabschnitt einstückigen Stützabschnitt. Dieser ragt vom Führungsabschnitt nach radial außen ab, und über den Stützabschnitt stützt sich das Hülsenelement in radialer Richtung am Pumpengehäuse ab. Relativ zur Längsachse des Pumpenkolbens und des Hülsenelements quer wirkende Kräfte (Querkräfte) werden somit vom Pumpenkolben über das Hülsenelement und den Stützabschnitt unmittelbar in das Pumpengehäuse geleitet. Der Stützabschnitt kann beispielsweise in der Form eines Ringbunds ausgebildet sein. Die Abstützung des Stützabschnitts am Pumpengehäuse erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der Stützabschnitt in eine entsprechende Öffnung im Pumpengehäuse eingepresst ist. Grundsätzlich sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Pumpenkolben einen ersten einem Förderraum zugewandten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten einem Antrieb zugewandten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und wobei zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Absatz gebildet ist, und dass das Hülsenelement in Längsrichtung des Pumpenkolbens gesehen ungefähr auf Höhe des Absatzes angeordnet ist. Der Pumpenkolben ist somit als sogenannter „Stufenkolben“ ausgebildet. Durch die Anordnung des Hülsenelements im Bereich des Absatzes bzw. der „Stufe“ des Pumpenkolbens wird die Führungsfunktion des Hülsenelements in einem axialen Bereich des Pumpenkolbens realisiert, der von einem Förderraum der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und einer üblicherweise in dessen Bereich vorhandenen Führung bereits relativ weit entfernt ist, wodurch die Wirkung der koaxialen Zentrierung durch das Hülsenelement verbessert wird.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass das Hülsenelement einen Anschlagabschnitt aufweist, der mit dem Absatz Zusammenwirken kann, um eine Bewegung des Pumpenkolbens in Richtung zum Antrieb hin zu begrenzen. Somit erfüllt das Hülsenelement eine Doppelfunktion, nämlich einerseits sorgt es für die (zusätzliche) Führung des Pumpenkolbens, und zum anderen dient es als Verliersicherung für den Pumpenkolben bei montierter Kraftstoff- Hochdruckpumpe, beispielsweise bei Transport und Lagerung vom Hersteller der Kraftstoff-Hochdruckpumpe zum Hersteller der Brennkraftmaschine.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass der Anschlagabschnitt einen nach radial einwärts vom Führungsabschnitt abragenden Bund aufweist, der am vom Stützabschnitt entgegengesetzten Ende des Führungsabschnitts angeordnet ist. Dies ist sehr preiswert und einfach zu realisieren.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass zwischen dem Rand des Bundes und der Mantelfläche des Pumpenkolbens ein Abstand vorhanden ist.
Der hierdurch geschaffene Spalt ermöglicht einen Druckausgleich und einen Durchlass für eine gewisse (geringe) Menge an Kraftstoff, die beispielsweise für die Schmierung einer nachfolgend angeordneten Niederdruckdichtung eingesetzt werden kann.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Hülsenelement einen insgesamt in seiner Längsrichtung verlaufenden Fluidweg aufweist. Die Funktion dieses Fluidwegs ist die gleiche wie die des oben beschriebenen Spalts.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass der Fluidweg mindestens eine insgesamt in Längsrichtung verlaufende Nut in einer Führungsfläche des Hülsenelements aufweist. Dies kann sehr einfach realisiert werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein axialer Rand einer Führungsöffnung des Hülsenelements, mittels der der Pumpenkolben geführt ist, eine Einführschräge für den Pumpenkolben aufweist. Hierdurch wird das Aufschieben des Hülsenelements auf den Pumpenkolben insbesondere bei einer gewissen Schiefstellung des Pumpenkolbens vereinfacht.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe einen Dichtungsträger für eine Niederdruckdichtung aufweist, der ein vom Hülsenelement separates Bauteil ist. Die Funktion „Halterung der Niederdruckdichtung“ wird somit von der Funktion „Führung des Pumpenkolbens“ entkoppelt, wodurch die Lebensdauer des Dichtungsträgers verbessert wird.
Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe der soeben genannten Art, welches folgende Schritte umfasst: a. Einführen des Pumpenkolbens in das Pumpengehäuse; b. Aufschieben des Hülsenelements auf den Pumpenkolben; c. Befestigen des Hülsenelements mittels des Stützabschnitts am Pumpengehäuse, beispielsweise durch Einpressen in eine Öffnung im Pumpengehäuse; d. Aufschieben der vormontierten Einheit aus Niederdruckdichtung und Dichtungsträger auf den Pumpenkolben; e. Befestigen des Dichtungsträgers am Pumpengehäuse beispielsweise durch Widerstandsschweißen.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen teilweisen und schematischen Schnitt durch eine Kraftstoff-
Hochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpenkolben, einem Hülsenelement, einem Dichtungsträger und einer Niederdruckdichtung;
Figur 2 ein vergrößertes Detail aus Figur 1 , welches vor allem das Hülsenelement zeigt;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Hülsenelements der Figuren 1 und 2; und
Figur 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe.
In den nachfolgenden Figuren tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen.
In Figur 1 trägt eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 weist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrisches Pumpengehäuse 12 auf, in oder an dem die wesentlichen Komponenten der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 angeordnet sind. So weist die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 ein Einlass-/Mengensteuerventil 14, einen in einem Förderraum 16 angeordneten und durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung versetzbaren Pumpenkolben 18, ein Auslassventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 22 auf.
Im Betrieb wird vom Pumpenkolben 18, der sich parallel zu einer Längsachse 24 hin- und herbewegt, bei einem Saughub Kraftstoff - z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff - über das Einlass-/Mengensteuerventil 14 in den Förderraum 16 angesaugt. Bei einem Förderhub wird der im Förderraum 16 befindliche Kraftstoff vom Pumpenkolben 18 verdichtet und über das Auslassventil 20 beispielsweise in einen Hochdruckbereich 26, beispielsweise zu einer Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) ausgestoßen, wo der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Die Kraftstoffmenge, die bei einem Förderhub ausgestoßen wird, wird dabei durch das elektromagnetisch betätigte Einlass-/Mengensteuerventil 14 eingestellt. Bei einem unzulässigen Überdruck im Hochdruckbereich 26 öffnet das Druckbegrenzungsventil 22, wodurch Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 26 in den Förderraum 16 strömen kann.
Der Pumpenkolben 18 weist einen ersten Abschnitt 28 auf, der dem Förderraum 16 zugewandt ist und der einen ersten Durchmesser aufweist. Ferner weist der Pumpenkolben 18 einen zweiten Abschnitt 30 auf, der einem Antrieb zugewandt ist und einen zweiten Durchmesser aufweist. Der erste Durchmesser ist größer als der zweite Durchmesser, so dass zwischen dem ersten Abschnitt 28 und dem zweiten Abschnitt 30 ein Absatz 32 gebildet ist. Beim Pumpenkolben 18 handelt es sich also um einen Stufenkolben.
Vorliegend beispielhaft weist das Pumpengehäuse 12 eine sacklochartige Öffnung 34 auf, in der der Pumpenkolben 18 aufgenommen ist. In der Öffnung 34 sind in Richtung der Längsachse 24 (Längsrichtung) nacheinander drei ringförmige Elemente angeordnet. Benachbart zum Förderraum 16 ist zunächst ein Führungsring 36 in die Öffnung 34 eingepresst, der im Gleitsitz mit dem ersten Abschnitt 28 des Pumpenkolbens 18 zusammen wirkt und der diesen in radialer Richtung führt und relativ zum Pumpengehäuse 12 zentriert. An den Führungsring 36 schließt sich eine Hochdruckdichtung 38 an, durch die bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 18 der im Förderraum 16 auftretende sehr hohe Fluiddruck gegenüber einem Niederdruckbereich (ohne Bezugszeichen) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 abgedichtet wird. Die Hochdruckdichtung 38 wird bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 18 durch den auf ihrer Außenseite herrschenden hohen Druck gegen die äußere Mantelfläche des Pumpenkolbens 18 gedrückt. An die Hochdruckdichtung 38 schließt sich ein Haltering 40 an, der in die Öffnung 34 eingepresst ist und der die Hochdruckdichtung 38 axial sichert. Grundsätzlich denkbar wäre aber auch, dass anstelle der besagten drei Elemente eine längliche Kolbenbuchse vorgesehen ist.
Zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 gehört auch eine Niederdruckdichtung 42, die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem PTFE- Material, hergestellt sein kann. Die Niederdruckdichtung 42 liegt mit einer radialen Innenseite auf einer Mantelfläche des zweiten Abschnitts 30 des Pumpenkolbens 18 im Gleitsitz auf. Sie ist im Betrieb der Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 wenigstens im wesentlichen und relativ zum Pumpenkolben 18 stationär, und sie wird in dieser stationären Position gehalten durch einen Dichtungsträger 44. Dieser ist beispielsweise als Blechformteil durch einen Tiefziehprozess hergestellt und wird am Pumpengehäuse 12 auf noch näher zu beschreibende Art und Weise gehalten.
Der Dichtungsträger 44 weist an seinem in in den Figuren 1 und 2 unteren Ende einen ersten Abschnitt 46 auf, der sich nach radial einwärts erstreckt und in einem Abstand vom Pumpenkolben 18 endet. Der Abschnitt 46 ist an einen zweiten Abschnitt 48 angeformt, der sich im wesentlichen in axialer Richtung und in Figur 1 vom ersten Abschnitt 46 nach oben erstreckt. An dessen in Figur 1 oberes Ende ist ein dritter Abschnitt 50 angeformt, der sich im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstreckt. An dessen radial äußeres Ende ist ein vierter Abschnitt 52 angeformt, der sich im wesentlichen in axialer Richtung in Figur 1 nach unten erstreckt. An dessen unteres axiales Ende ist ein vergleichsweise kurzer fünfter Abschnitt 54 angeformt, der sich in einem Winkel von ungefähr 40° relativ zur Längsachse 24 nach außen erstreckt.
Der schräge fünfte Abschnitt 54 des Dichtungsträgers 44 ist mittels einer umlaufenden Schweißlinie 56 mittels Widerstandsschweißen mit dem unteren Ende eines Kragens 58 des Pumpengehäuses 12 fest verbunden. Durch den ersten Abschnitt 46 des Dichtungsträgers 44 wird die Niederdruckdichtung 42 in axialer Richtung nach unten fixiert. Durch den zweiten Abschnitt 48 des Dichtungsträgers 44 wird die Niederdruckdichtung 42 in radialer Richtung fixiert. Zur Fixierung der Niederdruckdichtung 42 nach oben dient eine Verengung (ohne Bezugszeichen) der Innenweite des zweiten Abschnitts 48.
An einem in Figur 1 unteren Ende des Pumpenkolbens 18 ist an diesem ein Federteller 60 befestigt. Zwischen diesem und dem dritten Abschnitt 50 des Dichtungsträgers 44 ist eine Kolbenfeder 62 verspannt. Die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 10 kann beispielsweise mit dem Kragen 58 in eine Öffnung eines Motorblocks einer Brennkraftmaschine eingesetzt und mittels eines Befestigungsflansches (ohne Bezugszeichen) am Motorblock befestigt werden. Das in Figur 1 untere Ende des Pumpenkolbens 18 und der Federteller 60 können mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine Zusammenwirken, durch die im Betrieb der Pumpenkolben 18 in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird. Die Niederdruckdichtung 42 sorgt dabei für eine fluidische Trennung zwischen einem Niederdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 und einem Antriebsbereich beispielsweise der Brennkraftmaschine.
Zu der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 gehört ferner ein Hülsenelement 64, dessen Ausgestaltung insbesondere auch aus Figur 3 ersichtlich ist. Das Hülsenelement 64 ist im Bereich des Absatzes 32 des Pumpenkolbens 18 um den Pumpenkolben 18 herum angeordnet. Es weist einen sich in Richtung der Längsachse 24 des Pumpenkolbens 18 erstreckenden Führungsabschnitt 66 auf, der in der Art einer Hülse bzw. eines Rohres ausgebildet ist. Der Führungsabschnitt 66 ist vom Pumpengehäuse 12 frei, wird also radial von diesem nicht gehalten, wie es beispielsweise der Fall wäre, wenn der Führungsabschnitt 66 in das Pumpengehäuse 12 eingepresst wäre. Eine innere Mantelfläche 68 des Führungsabschnitts 66 begrenzt eine Führungsöffnung (ohne Bezugszeichen), liegt im Gleitsitz auf dem Pumpenkolben 18 auf und dient zur Führung und Zentrierung des Pumpenkolbens 18 in radialer Richtung. Sie bildet insoweit eine Führungsfläche.
An das in den Figuren obere Ende des Führungsabschnitts 66 ist an diesen ein ringscheibenförmiger Stützabschnitt 70 in der Art eines Ringbunds angeformt. Dieser erstreckt sich vom Führungsabschnitt 66 nach radial außen, ragt also vom Führungsabschnitt 66 ab. Über den Stützabschnitt 70 stützt sich das Hülsenelement 64 in radialer Richtung unmittelbar am Pumpengehäuse 12 ab. Vorliegend beispielhaft ist hierzu der Stützabschnitt 70 in die im Inneren des Kragens 58 gebildete Öffnung (ohne Bezugszeichen) eingepresst. Grundsätzlich sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar. Im Übergang zwischen dem Stützabschnitt 70 und dem Führungsabschnitt 66 weist die inneren Mantelfläche 68 eine Einführschräge 72 auf.
Am vom Stützabschnitt 70 entgegengesetzten Ende des Führungsabschnitts 66 weist das Hülsenelement 64 einen nach radial einwärts vom Führungsabschnitt 66 abragenden Bund 74 auf, der einen Anschlagabschnitt bildet, der mit dem Absatz 32 des Pumpenkolbens 18 Zusammenwirken kann, um eine Bewegung des Pumpenkolbens 18 in Richtung zum Antrieb (also vom Förderraum 16 weg) zu begrenzen. Dabei ist zwischen dem radial inneren Rand (ohne Bezugszeichen) des Bundes 74 und der Mantelfläche des zweiten Abschnitts 30 des Pumpenkolbens 18 ein Abstand vorhanden, durch den ein Ringspalt 76 gebildet wird.
In der inneren Mantelfläche 68 des Führungsabschnitts 66 sind vier gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete und in Richtung der Längsachse 24 verlaufende Nuten 78 vorhanden, durch die ein Fluidweg durch das Hülsenelement 64 hindurch in dessen Längsrichtung gebildet wird. Entsprechend ist in dem Anschlagabschnitt 74 in dessen in den Figuren oberer Stirnfläche eine Ringnut 80 vorhanden, die ebenfalls zu dem Fluidweg gehört.
Ein Verfahren zum Herstellen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 wird nun unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert. In einem Funktionsblock 82 wird zunächst der Pumpenkolben 18 in das Pumpengehäuse 12 bzw. die dort vormontierten drei ringförmigen Elemente Führungsring 36, Hochdruckdichtung 38 und Haltering 40 eingeführt. Dann wird entsprechend einem Funktionsblock 84 das Hülsenelement 64 mit dem Stützabschnitt 70 voraus zunächst auf den zweiten Abschnitt 30 und dann auf den ersten Abschnitt 28 des Pumpenkolbens 18 aufgeschoben. Dies wird durch die Einführschräge 72 im Übergangsbereich zwischen Führungsabschnitt 66 und Stützabschnitt 70 erleichtert. In einem Funktionsblock 86 wird das Hülsenelement 64 mittels des Stützabschnitts 70 am Pumpengehäuse 12 durch Einpressen befestigt. Danach wird in einem Funktionsblock 88 die vormontierte Einheit aus Niederdruckdichtung 42 und Dichtungsträger 44 auf den Pumpenkolben 18 und auf das Hülsenelement 64 aufgeschoben, bis der fünfte Abschnitt 54 am Rand des Kragens 58 in Anlage kommt. Schließlich wird der Dichtungsträger 44 am Rand des Kragens 58 des Pumpengehäuses 12 durch Widerstandsschweißen befestigt (Funktionsblock 90).

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12) und einem Pumpenkolben (18), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Hülsenelement (64) umfasst, welches um den Pumpenkolben (18) herum angeordnet ist und einen sich in Längsrichtung (24) des Pumpenkolbens (18) erstreckenden und vom Pumpengehäuse (12) abragenden Führungsabschnitt (66) für den Pumpenkolben (18) und einen vom Führungsabschnitt (66) nach radial außen abragenden Stützabschnitt (70) aufweist, über den sich das Hülsenelement (64) in radialer Richtung am Pumpengehäuse (12) abstützt.
2. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (18) einen ersten einem Förderraum (16) zugewandten Abschnitt (28) mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten einem Antrieb zugewandten Abschnitt (30) mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und wobei zwischen dem ersten Abschnitt (28) und dem zweiten Abschnitt (30) ein Absatz (32) gebildet ist, und dass das Hülsenelement (64) in Längsrichtung (24) des Pumpenkolbens (18) gesehen ungefähr auf Höhe des Absatzes (32) angeordnet ist.
3. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (64) einen Anschlagabschnitt (74) aufweist, der mit dem Absatz (32) Zusammenwirken kann, um eine Bewegung des Pumpenkolbens (18) vom Förderraum (16) weg zu begrenzen.
4. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagabschnitt (74) einen nach radial einwärts vom Führungsabschnitt (66) abragenden Bund aufweist, der am vom Stützabschnitt (70) entgegengesetzten Ende des Führungsabschnitts (66) angeordnet ist.
5. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand des Bundes (74) und der Mantelfläche des Pumpenkolbens (18) ein Abstand (76) vorhanden ist.
6. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (64) einen insgesamt in seiner Längsrichtung (24) verlaufenden Fluidweg (78) aufweist.
7. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidweg mindestens eine insgesamt in Längsrichtung (24) verlaufende Nut (78) in einer Führungsfläche (68) des Hülsenelements (64) aufweist.
8. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Rand einer Führungsöffnung des Hülsenelements (64), mittels der der Pumpenkolben (18) geführt ist, eine Einführschräge (72) für den Pumpenkolben (18) aufweist.
9. Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Dichtungsträger (44) für eine Niederdruckdichtung (42) aufweist, der ein vom Hülsenelement (64) separates Bauteil ist.
10. Verfahren zum Herstellen einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: a. Einführen des Pumpenkolbens (18) in das Pumpengehäuse (12); b. Aufschieben des Hülsenelements (64) auf den Pumpenkolben (18); c. Befestigen des Hülsenelements (64) mittels des Stützabschnitts (70) am Pumpengehäuse (12); d. Aufschieben der vormontierten Einheit aus Niederdruckdichtung (42) und Dichtungsträger (44) auf den Pumpenkolben (18); e. Befestigen des Dichtungsträgers (44) am Pumpengehäuse (12).
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