Einzylinder-Hochdruckpumpe

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Einzylinder-Hochdruckpumpe zur Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Pumpengehäuse (1) aufgenommenen Pumpenelement, das einen Pumpenkolben (5) umfasst, der in einem Pumpenzylinder (4) gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder (7) hin und her bewegbar aufgenommen und durch einen Nocken (8) angetrieben ist, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in ein Rail zu fördern.
Um die Lebensdauer der Einzylinder-Hochdruckpumpe zu verlängern, ist auf der vom Nockenantrieb (8) abgewandten Seite in dem Pumpengehäuse (1) eine Montageöffnung (3) zur Aufnahme des Pumpenelements vorgesehen.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einzylinder-Hochdruckpumpe zur Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Pumpengehäuse aufgenommenen Pumpenelement, das einen Pumpenkolben umfasst, der in einem Pumpenzylinder gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder hin und her bewegbar aufgenommen und durch einen Nocken angetrieben ist, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in ein Rail zu fördern.

[0002] Bei einer aktuellen Konstruktion der Anmelderin ist vorgesehen, das Pumpenelement von unten, d.h. von der Nockenantriebsseite her, in das Pumpengehäuse zu stecken und mit einer Schraube zu verspannen. Die Anlagefläche zur Aufnahme der Verspannkräfte befindet sich dabei an der oberen, von dem Nockenantrieb abgewandten Seite des Pumpenzylinders. Die Verspannkräfte werden über die volle Länge durch den Pumpenzylinder hindurchgeleitet. Der Pumpenzylinder kann aus einem nicht rostenden Stahl und das Pumpengehäuse aus Aluminium gefertigt sein. Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien ist es erforderlich, die Vorspannkräfte der Verschraubung zu erhöhen. Nur so kann eine sichere Verpannung in allen Betriebszuständen, z.B. von -40° C bis +140° C, gewährleistet werden. Die hohen Vorspannkräfte können zu einer bananenförmigen Verformung des Pumpenzylinders und damit zu einem Klemmen des Pumpenkolbens im Betrieb führen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einzylinder-Hochdruckpumpe der eingangs geschilderten Art mit einer längeren Lebensdauer bereitzustellen. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Einzylinder-Hochdruckpumpe einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

[0004] Die Aufgabe ist bei einer Einzylinder-Hochdruckpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Pumpengehäuse aufgenommenen Pumpenelement, das einen Pumpenkolben umfasst, der in einem Pumpenzylinder gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder hin und her bewegbar aufgenommen und durch einen Nocken angetrieben ist, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in ein Rail zu fördern, dadurch gelöst, dass auf der vom Nockenantrieb abgewandten Seite in dem Pumpengehäuse eine Montageöffnung zur Aufnahme des Pumpenelements vorgesehen ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass eine Abstützung über einen Flansch am unteren Ende des Zylinders wegen des begrenzten Bauraums nicht möglich ist. Eine derartige Abstützung würde einen deutlich größeren Durchmesser des Pumpenzylinders erforderlich machen, was den vorgegebenen Bauraum sprengen würde. Durch die erfindungsgemäße Umkehrung der Montagerichtung ist es nicht mehr erforderlich, die zur Fixierung benötigten Kräfte durch den Bereich des Pumpenzylinders zu führen, in dem der Pumpenkolben geführt und abgedichtet wird. Dadurch wird ein Klemmen des Pumpenkolbens aufgrund der Vorspannkräfte sicher verhindert.

[0005] Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Nockenantrieb abgewandten Ende des Pumpenzylinders ein Bund ausgebildet ist, der im zusammengebauten Zustand der Hochdruckpumpe mit einer komplementären Stufe in dem Pumpengehäuse zusammenwirkt. Der Bund kommt bei der Montage des Pumpenelements an dem Pumpengehäuse zur Anlage und wird z.B. mit Hilfe einer Schraubverbindung fixiert. Diese Lösung ist fertigungstechnisch besonders einfach zu realisieren.

[0006] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Nockenantrieb abgewandten Ende des Pumpenzylinders ein Konus ausgebildet ist, der im zusammengebauten Zustand der Hochdruckpumpe mit einem komplementären Konus in dem Pumpengehäuse zusammenwirkt. Die zusammenwirkenden Konusse sorgen für eine besonders stabile Fixierung des Pumpenzylinders in dem Pumpengehäuse.

[0007] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenelement im eingebauten Zustand mit Hilfe eines Verschlusselements in der Montageöffnung zur Aufnahme des Pumpenelements verspannt ist. Das Verschlusselement verhindert ein Lösen des Pumpenelements im Betrieb und kann unterschiedlich aufgebaut sein.

[0008] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verschlusselement ein Außengewinde ausgebildet ist, das mit einem an dem Pumpengehäuse ausgebildeten Innengewinde zusammenwirkt. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist sichergestellt, dass in einem vorgegebenen Bauraum die erforderliche Gewindelänge für eine dauerhaltbare Verbindung untergebracht werden kann.

[0009] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement mit Hilfe von mehreren Schraubverbindungen an dem Pumpengehäuse befestigt ist. Die Schraubverbindungen können auf einem Lochkreis angeordnet sein, der konzentrisch zu dem Pumpenzylinder ist. Dadurch wird ein Lösen des Pumpenelements im Betrieb sicher verhindert.

[0010] Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdämpfungseinrichtung in das Verschlusselement und ein Einlassventil in das Verschlusselement oder den Pumpenzylinder integriert sind. Durch die Integration diverser Bauteile in das Verschlusselement bzw. den Pumpenzylinder wird eine äußerst kompakte Bauform der Hochdruckpumpe ermöglicht, die auch hohen Drücken standhält.

[0011] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe im Längsschnitt; und

Fig. 2: einen Ausschnitt aus Fig. 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

[0012] Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einzylinder-Hochdruckpumpe umfasst ein Pumpengehäuse 1. Das Pumpengehäuse 1 der Hochdruckpumpe ist in das Gehäuse 2 einer Brennkraftmaschine eingebaut. In einer länglichen Montageöffnung 3 in dem Pumpengehäuse 1 ist ein Pumpenzylinder 4 aufgenommen. In dem Pumpenzylinder 4 wiederum ist ein Pumpenkolben 5 hin und her bewegbar aufgenommen.

[0013] Ein Ende 6 des Pumpenkolbens 5 ist mit Hilfe einer Druckfeder 7 gegen einen Nocken 8 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine vorgespannt. Zu diesem Zweck ist die Druckfeder 7 zwischen zwei Federtellern 9 und 10 eingespannt. Der Federteller 9 stützt sich an dem zu dem Nockenantrieb gewandten Ende des Pumpenzylinders 4 ab. Der Federteller 10 ist an dem Ende 6 des Pumpenkolbens 5 abgestützt.

[0014] Die von dem Nockenantrieb 8 abgewandte Stirnfläche 11 des Pumpenkolbens 5 begrenzt einen Zylinderraum 12 in dem Pumpenzylinder 4. Gegenüber der Stirnfläche 11 des Pumpenkolbens 5 ist der Zylinderraum 12 durch ein Verschlusselement 13 begrenzt, in dem ein Einlassventil 14 angeordnet ist. Durch das Einlassventil 14 gelangt der zu fördernde Kraftstoff in den Zylinderraum 12. Wenn der Pumpenkolben 5 in den Zylinderraum 12 hineinbewegt wird, wird der darin befindliche Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt über ein Auslassventil 15 zu dem (nicht dargestellten) Rail.

[0015] Mit Hilfe eines Magnetsteuerventils 16 kann die Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe eingestellt werden.

[0016] Das Verschlusselement 13 hat die Form einer Tasse, in deren Boden das Einlassventil 14 angeordnet ist. In dem Innenraum der Tasse ist ein Druckdämpfer 17 aufgenommen.

[0017] Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist an dem von dem Nockenantrieb 8 abgewandten Ende des Pumpenzylinders 4 ein Bund 18 ausgebildet. Der Bund 18 stützt sich an einer entsprechenden Stufe des Pumpengehäuses 1 ab. Über ein an dem Verschlusselement 13 ausgebildeten Gewinde 19 wird der Bund 18 des Pumpenzylinders 4 gegen das Pumpengehäuse 1 gedrückt. Auf diese Art und Weise wird der Pumpenzylinder 4 in dem Pumpengehäuse 1 fixiert.

[0018] Die Montageöffnung 3 in dem Pumpengehäuse 1 hat die Form einer Durchgangsbohrung mit unterschiedlichen Durchmesserabschnitten. Der kleinste Durchmesser ist auf der zu dem Nockenantrieb 8 hingewandten Seite und der größte Durchmesser auf der von dem Nockenantrieb 8 abgewandten Seite des Pumpengehäuses 1 angeordnet.

[0019] Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Einfachheit halber werden zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorstehende ausführliche Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. 1 verwiesen.

[0020] Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an dem von dem Nockenantrieb 8 abgewandten Ende des Pumpenzylinders 4 statt des Bundes ein Konus 20 ausgebildet. Der Konus 20 wirkt mit einem entsprechenden Konus an dem Pumpengehäuse 1 zusammen. Der Konus 20 an dem Pumpenzylinder 4 verjüngt sich zu dem Nockenantrieb 8 hin. Mit Hilfe des Verschlusselements 13 wird der Konus 20 in Anlage an den entsprechenden Gegenkonus des Pumpengehäuses 1 gehalten. Das Verschlusselement 13 wiederum ist mit Hilfe von Schrauben 21 und 22 an dem Pumpengehäuse 1 befestigt.

[0021] Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass das Einlassventil 14 bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel nicht in das Verschlusselement 13 sondern in das Ende des Pumpenzylinders 4 integriert ist. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.

Ansprüche

1. Einzylinder-Hochdruckpumpe zur Hochdruckversorgung in Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Pumpengehäuse (1) aufgenommenen Pumpenelement, das einen Pumpenkolben (5) umfasst, der in einem Pumpenzylinder (4) gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder (7) hin und her bewegbar aufgenommen und durch einen Nocken (8) angetrieben ist, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in ein Rail zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vom Nockenantrieb (8) abgewandten Seite in dem Pumpengehäuse (1) eine Montageöffnung (3) zur Aufnahme des Pumpenelements vorgesehen ist.

2. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Nockenantrieb (8) abgewandten Ende des Pumpenzylinders (4) ein Bund (18) ausgebildet ist, der im zusammengebauten Zustand der Hochdruckpumpe mit einer komplementären Stufe in dem Pumpengehäuse (1) zusammenwirkt.

3. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Nockenantrieb (8) abgewandten Ende des Pumpenzylinders (4) ein Konus (20) ausgebildet ist, der im zusammengebauten Zustand der Hochdruckpumpe mit einem komplementären Konus in dem Pumpengehäuse (1) zusammenwirkt.

4. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenelement im eingebauten Zustand mit Hilfe eines Verschlusselements (13) in der Montageöffnung (3) zur Aufnahme des Pumpenelements verspannt ist.

5. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verschlusselement (13) ein Außengewinde (19) ausgebildet ist, das mit einem an dem Pumpengehäuse (1) ausgebildeten Innengewinde zusammenwirkt.

6. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) mit Hilfe von mehreren Schraubverbindungen (21, 22) an dem Pumpengehäuse (1) befestigt ist.

7. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdämpfungseinrichtung (17) in das Verschlusselement (13) integriert ist.

8. Einzylinder-Hochdruckpumpe mach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassventil (14) in das Verschlusselement (13) integriert ist.

9. Einzylinder-Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassventil (14) in den Pumpenzylinder (4) integriert ist.

Zeichnung