RADIALKOLBENPUMPE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen.

[0002] Aus der DE 198 41 642 C2 ist eine Kraftstoffhochdruckpumpe bekannt, die ein Pumpengehäuse und mehrere als Zylindereinsätze ausgebildete Zylinderköpfe aufweist. Jeder Zylindereinsatz ist über einen Zentrieransatz im Pumpengehäuse fixiert. Vom Pumpengehäuse führt eine Ansaugleitung in den Zylinderkopf. Der Kraftstoff gelangt von der Ansaugleitung über ein Ansaugventil zum Zylinderraum. Dort wird der Kraftstoff verdichtet und gelangt anschließend über ein Hochdruckventil und eine Hochdruckleitung zurück in das Pumpengehäuse, von wo der Kraftstoff zu einem gemeinsamen Hochdruckspeicher, dem so genannten Common-Rail, gelangt. Zwischen dem Zylindereinsatz und dem Pumpengehäuse ist eine O-Ring-Dichtung angeordnet. Zur Aufnahme der O-Ring-Dichtung weist der Zylindereinsatz eine Nut auf. Das Einlegen des O-Rings erfordert einen hohen Montageaufwand und es kann leicht passieren, dass der O-Ring nicht richtig in der Nut liegt. Beim Verschrauben des Zylindereinsatzes wird der O-Ring dann zwischen den Dichtflächen der beiden Bauteile eingequetscht und beschädigt. Dadurch kann Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckpumpe austreten.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einfacher Montage des Zylindereinsatzes, eine sichere Abdichtung der Kraftstoffhochdruckpumpe zu gewährleisten.

[0004] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0005] Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Zylindereinsatz mit einer Stirnfläche an einer Abflachung des Pumpengehäuses anliegt und dass die Stirnfläche des Zylindereinsatzes oder die Abflachung des Pumpengehäuses gezielt ausgearbeitete erhabene Dichtbereiche aufweist, die klein sind im Verhältnis zur gesamten Stirnfläche des Zylindereinsatzes sowie zur gesamten Abflachung des Pumpengehäuses, wodurch eine hohe Flächenpressung im Dichtbereich erzielbar ist. Hierdurch kann auf einem zusätzlichen O-Ring verzichtet werden, wodurch sich die Montage des Zylindereinsatzes deutlich vereinfacht. Eine Beschädigung der Dichtfläche bei der Montage ist weitgehend ausgeschlossen.

[0006] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster erhabener Dichtbereich um den Ansaugkanal und ein zweiter erhabener Dichtbereich um den Hochdruckkanal ausgebildet ist. Hierdurch können die erhabenen Dichtbereiche möglichst klein gestaltet werden, wodurch eine hohe Flächenpressung ermöglicht wird.

[0007] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein zusätzlicher dritter erhabener Dichtbereich um den ersten und den zweiten Dichtbereich ausgebildet ist, der die beiden Dichtbereich vollständig umschließt. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder des zweiten Dichtbereichs kein Kraftstoff über die Dichtflächen nach außen gelangen kann, sondern durch den dritten umschließenden Dichtbereich die Dichtigkeit weiterhin gewährleistet bleibt.

[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Kraftstoffhochdruckpumpe,

Figur 2

eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäße Zylindereinsatzes.

[0009] Figur 1 zeigt eine Detailansicht der Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Zeichnung zeigt einen Teil des Pumpengehäuses 1 sowie einen Zylindereinsatz 2. Üblicherweise sind mehrere vorzugsweise drei in einem Winkel von 120° zueinander versetzte Zylindereinsätze vorgesehen. Der Zylindereinsatz 2 ist über einen Zentrieransatz im Pumpengehäuse 1 fixiert und liegt mit einer Stirnfläche 5 an einer Abflachung 6 des Pumpengehäuses an. Der Zylindereinsatz 2 wird mit dem Pumpengehäuse 1 über nicht dargestellte Spannmittel, vorzugsweise Schrauben, verspannt. In den Zylindereinsatz 2 ist ein Ansaugkanal 8 sowie ein Hochdruckkanal 9 eingebracht, die jeweils in der Stirnfläche 5 münden. Das Pumpengehäuse 1 weist einen ersten, mit dem Ansaugkanal 8 korrespondierenden Kanal 10, sowie einen zweiten, mit dem Hochdruckkanal 9 korrespondierenden Kanal 11 auf, die in der Abflachung 6 des Pumpengehäuses 1 münden. Der erste Kanal 10 ist zu dem Ansaugkanal 8 und der zweite Kanal 11 ist zu dem Hochdruckkanal 9 im wesentlichen fluchtend angeordnet.
Der Kraftstoff gelangt vom Pumpengehäuse 1, über den ersten, Kanal 10 zum Ansaugkanal 8 und über ein Ansaugventil in den Zylinderraum 3. Dort wird der Kraftstoff verdichtet und strömt anschließend, über ein Hochdruckventil, den Hochdruckkanal 9 und den zweiten Kanal 11 zu einem gemeinsamen Hochdruckspeicher (nicht dargestellt).

[0010] Die Stirnfläche 5 des Zylindereinsatzes 2, welcher an der Abflachung 6 des Bodengehäuses 1 anliegt, weist mehrere erhabene Bereiche 12, 13, 14 auf. Durch die erhabenen Bereiche 12, 13, 14 wird der Dichtbereich d. h. die Auflagefläche an der Abflachung 6 derart verkleinert, dass bei gleicher Anzugskraft eine deutlich höhere Flächenpressung erreicht wird, als im Falle einer ebenen Stirnfläche. Hierdurch wird eine sichere Abdichtung des Zylindereinsatzes 2 gegenüber dem Pumpengehäuse 1 erreicht. Selbstverständlich ist es auch möglich die erhabenen Bereiche in der Abflachung 6 des Pumpengehäuses 1 auszubilden. Auch ist es möglich die erhabenen Bereiche sowohl im Zylindereinsatz 2, als auch im Pumpengehäuse 1 auszubilden. Aus Kostengründen ist es allerdings vorteilhaft die erhabenen Dichtbereiche nur in einem Bauteil vorzusehen und die korrespondierende Fläche als plane Fläche auszubilden. Auf eine hohe Güte der planen Dichtfläche kann dabei verzichtet werden, da die hohen Flächenpressungen einen Ausgleich der Unebenheiten, durch das elastische Verformen des Materials im Bereich der Dichtflächen, ermöglicht.

[0011] Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste erhabene Dichtbereich 12 um den Ansaugkanal 8 und der zweite erhabene Dichtbereich 13 um den Hochdruckkanal 9 ausgebildet. Hierdurch wird die Dichtkraft gezielt in die Nähe der abzudichtenden Bereiche eingebracht. Die Dichtfläche kann dadurch minimiert werden, was zu einer hohen Flächenpressung im Dichtbereich führt.

[0012] Zusätzlich zu dem ersten und zweiten erhabenen Dichtbereich 12, 13 ist ein zusätzlicher dritter erhabener Dichtbereich 14 ausgebildet, der die beiden Dichtbereiche 12, 13 vollständig umschließt. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder zweiten Dichtbereiches kein Kraftstoff über die Dichtflächen nach außen gelangen kann sondern durch den dritten umschließenden Dichtbereich die Dichtigkeit weiterhin gewährleistet bleibt. Durch den dritten erhabenen Dichtbereich 14, der den ersten und zweiten Dichtbereich 12, 13 vollständig umschließt, wird ein Hohlraum 15 gebildet, in dem die Flüssigkeit im Falle einer Undichtigkeit des ersten bzw. zweiten Dichtbereiches 12, 13 abfließen kann. Damit sich innerhalb des Hohlraums 15 kein Flüssigkeitsdruck aufbauen kann, ist vorzugsweise ein Ablaufkanal 16 vorgesehen. Über die Ablaufkanal 16 kann der Kraftstoff zurück zum Kraftstofftank fließen. Gleichzeitig kann der Hohlraum 15 zu Überwachungszwecken genutzt werden. Hierzu kann ein entsprechender Sensor innerhalb des Hohlraums angeordnet werden, der im Falle einer Undichtigkeit des ersten und/oder zweiten Dichtbereiches 12, 13 ein Signal an eine entsprechende Auswerteeinheit ausgibt.

[0013] Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des in Fig. 1 verwendeten Zylindereinsatzes 2, mit einem ersten erhabenen Dichtbereiches 12 sowie einem zweiten erhabenen Dichtbereich 13. Der erste und zweite erhabene Dichtbereich 12, 13 ist im Wesentlichen ringförmig um das Zentrum des Ansaugkanals 8 bzw. des Hochdruckkanals 9 ausgebildet. Die beiden erhabenen Dichtbereiche 12, 13 werden von einem dritten erhabenen Dichtbereich 14 vollständig umschlossen. Bei einer evtl. Undichtigkeit einer der beiden Dichtflächen kann der Kraftstoff in den Hohlraum 15 und über den Ablaufkanal 16 zurück zum Kraftstofftank abfließen. Wie aus der Abbildung deutlich wird, sind die gezielt ausgearbeiteten erhabenen Dichtbereiche 12, 13 und 14 klein im Verhältnis zur gesamten Stirnfläche 5 des Zylindereinsatzes 2. Hierdurch ergibt sich eine hohe Flächenpressung im Dichtbereich und somit eine sichere Abdichtung.

[0014] Bei sehr hohen Kraftstoffdrücken kann zusätzlich im Bereich des Hochdruckkanals 9 eine Elastomerdichtung vorgesehen werden. Die Elastomerdichtung wird vorzugsweise zusammen mit einem Stützring 18 zentrisch in eine, nicht näher dargestellte, Ausnehmung um den Hochdruckkanal 9 angeordnet.

[0015] Um ein Verkanten des Zylindereinsatzes 2 beim Verspannen am Pumpengehäuse 1 zu verhindern sind, vorzugsweise an den äußeren Ecken der Stirnfläche 5, vier Stützflächen 18 vorgesehen.

[0016] Die Dichtkontur kann vorteilhaft durch elektrochemische Abtragungsverfahren, durch ein Siebdruckverfahren, durch Ätzen, Erodieren oder Flächenprägung hergestellt werden. Die erhabenen Bereiche stehen vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm hervor. Dies gewährleistet, dass beim Verspannen des Zylindereinsatzes mit dem Pumpengehäuse nur die erhabenen Bereiche Kontakt haben und die übrige Fläche sich nicht berühren. Gleichzeitig bleibt der notwendige Materialabtrag gering, wodurch sich eine geringe Bearbeitungszeit ergibt.

[0017] Durch die vorgeschlagene Erfindung ist somit eine sichere Abdichtung des Zylindereinsatzes gegenüber dem Pumpengehäuse gewährleistet. Durch die erhabenen Dichtbereiche und die hierdurch erzielbare hohen Flächenpressungen ergibt sich eine hohe Dichtkraft. Zusätzliche Dichtelemente wie z.B. O-Ringe sind nicht erforderlich. Hierdurch vereinfacht sich der Montageaufwand erheblich. Zudem wird eine Fehlmontage weitgehend ausgeschlossen. Durch einen zusätzlichen dritten erhabenen Dichtbereich, der den ersten und zweiten Dichtbereich umschließt, wird sichergestellt, dass auch im Falle einer Undichtigkeit der Kraftstoff nicht am Pumpengehäuse austreten kann.

[0018] Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind unterschiedliche Ausbildungen der erhabenen Dichtbereiche möglich. So können beispielsweise die erhabenen Dichtbereiche unterschiedliche Höhen aufweisen, wodurch man im Hochdruckbereich beispielsweise eine höhere Flächenpressung einbringen kann als im Niederdruckbereich.

Ansprüche

1. Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen, mit

- einem Pumpengehäuse (1)

- einer Pumpenwelle und

- mindestens einem radial zur Pumpenwelle angeordneten Zylindereinsatz (2) in dem ein Zylinderraum (3) ausgebildet ist in dem ein Kolben (4) hin- und herbewegbar geführt ist wobei

- der Zylindereinsatz (2) mit einer Stirnfläche (5) an einer Abflachung (6) des Pumpengehäuses anliegt und mit dieser durch Spannmittel verspannt ist,

- der Zylindereinsatz mindestens einen Ansaugkanal (8) aufweist, durch den der Kraftstoff dem Zylinderraum zugeführt werden kann,

- der Zylindereinsatz mindestens einen Hochdruckkanal (9) aufweist, über den der Kraftstoff aus dem Zylinderraum abfließen kann,

- der Ansaugkanal sowie der Hochdruckkanal in der Stirnfläche des Zylindereinsatzes enden und

- im Pumpengehäuse ein erster korrespondierende Kanal (10) und ein zweiter korrespondierende Kanal (11) angeordnetist, die in der Abflachung des Pumpengehäuses enden und mit dem Ansaugkanal beziehungsweise dem Hochdruckkanal im wesentlichen fluchten

dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) des Zylindereinsatzes (2) und/oder die Abflachung (6) des Pumpengehäuses (1) gezielt ausgearbeitete erhabene Dichtbereiche (12) (13) (14) aufweist, die klein sind im Verhältnis zur gesamten Stirnfläche (5) des Zylindereinsatzes (2) sowie zur gesamten Abflachung (6) des Pumpengehäuses (1), wodurch eine hohe Flächenpressung im Dichtbereich (12) (13) (14) erzielbar ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein erster erhabener Dichtbereiche (12) um den Ansaugkanal (8) und ein zweiter erhabener Dichtbereich (13) um den Hochdruckkanal (9) ausgebildet ist.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite erhabene Dichtbereich (12) (13) im wesentlich ringförmig um das Zentrum des Ansaugkanals (8) beziehungsweise des Hochdruckkanals (9) ausgebildet sind.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher dritter erhabener Dichtbereich (14) um den ersten und zweiten Dichtbereich (12) (13) ausgebildet ist, der die beiden Dichtbereiche vollständig umschließt.

5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Abflachung (6) des Pumpengehäuses, innerhalb der von dem dritten Dichtbereich (14) umschlossenen Fläche, ein Ablaufkanal (16) ausgebildet ist, zum Abführen eines eventuellen Leckagestroms aus dem ersten und/oder zweiten Dichtbereich sowie zur Überwachung des Dichtungssystems.

6. Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Elastomerdichtung um den Hochdruckkanal (9) angeordnet ist.

7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerdichtung als Ringdichtung ausgebildet ist und an ihrem Außenumfang von einem Stützring (18) abgestützt wird.

Claims

1. A radial piston pump for generating high-pressure fuel injection in a fuel injection system, with

- a pump housing (1)

- a pump shaft and

- at least one cylinder insert (2) arranged radially to the pump shaft in which a cylinder space (3) is embodied within which a piston (4) is guided so that it is able to be moved to and fro, with

- one face (5) of the cylinder insert (2) lying against a flat section (6) of the pump housing and being braced against the latter by bracing means,

- the cylinder insert featuring at least one inlet channel (8) through which the fuel can be supplied to the cylinder space,

- the cylinder insert featuring at least one high-pressure channel (9) via which the fuel can flow out of the cylinder space,

- the inlet channel as well as the high-pressure channel ending in the end face of the cylinder insert, and

- a first corresponding channel (10) and a second corresponding channel (11) being arranged in the pump housing, which end in the flat section of the pump housing and essentially mate with the inlet channel or the high-pressure channel respectively.

characterised in that the end face (5) of the cylinder insert (2) and/or the flat section (6) of the pump housing (1) feature explicitly formed, raised sealing areas (12) (13) (14) which are small in relation to the overall end face (5) of the cylinder insert (2) as well to the overall flat section (6) of the pump housing (1), which allows a high surface pressure in the seal area (12) (13) (14) to be achieved.

2. The radial piston pump according to claim 1,
characterised in that a first raised sealing area (12) is embodied around the inlet channel (8) and a second raised sealing area (13) around the high-pressure channel (9) .

3. The radial piston pump according to claim 2,
characterised in that the first and second raised sealing area (12) (13) are essentially embodied in the form of a ring around the center of the inlet channel (8) or the high-pressure channel (9) respectively.

4. The radial piston pump according to claim 2,
characterised in that an additional third raised sealing area (14) is embodied around the first and second sealing area (12) (13), entirely enclosing the two sealing areas.

5. The radial piston pump according to claim 4,
characterised in that, in the flat section (6) of the pump housing, within the surface enclosed by the third sealing area (14), an outlet channel (16) is embodied, to take away any possible leakage flow from the first and/or second sealing area as well to monitor the sealing system.

6. The radial piston pump according to one of the previous claims,
characterised in that an additional elastomer seal is arranged around the high pressure channel (9).

7. The radial piston pump according to claim 6,
characterised in that the elastomer seal is embodied as an annular seal and is supported at its outer circumference by a support ring (18).

Revendications

1. Pompe à pistons radiaux pour la génération de carburant haute pression dans des systèmes d'injection de carburant, comprenant :

- un carter de pompe (1),

- un arbre de pompe et

- au moins un insert de cylindre (2), disposé radialement par rapport à l'arbre de pompe, dans lequel un espace cylindrique (3) est formé où un piston (4) est guidé pour un mouvement de va-et-vient,

- une face frontale (5) de l'insert de cylindre (2) portant sur un aplatissement (6) du carter de pompe et étant serrée sur l'aplatissement par des moyens de serrage,

- l'insert de cylindre comprenant au moins un canal d'aspiration (8) par lequel le carburant peut être amené dans l'espace cylindrique,

- l'insert de cylindre comprenant au moins un canal haute pression (9) par lequel le carburant peut quitter l'espace cylindrique,

- le canal d'aspiration et le canal haute pression débouchant dans la face frontale de l'insert de cylindre, et

- un premier canal correspondant (10) et un deuxième canal correspondant (11) étant disposés dans le carter de pompe, ces canaux se terminant dans l'aplatissement du carter de pompe et étant sensiblement alignés avec le canal d'aspiration et le canal haute pression,

caractérisée en ce que la face frontale (5) de l'insert de cylindre (2) et/ou l'aplatissement (6) du carter de pompe (1) présentent des zones d'étanchéification réalisées de façon prédéterminée en relief (12), (13), (14) qui sont petites par rapport à la surface frontale globale (5) de l'insert de cylindre (2) ainsi que par rapport à l'aplatissement global (6) du carter de pompe (1), permettant ainsi une pression superficielle élevée dans la zone d'étanchéification (12), (13), (14).

2. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une première zone d'étanchéification en relief (12) est formée autour du canal d'aspiration (8) et qu'une deuxième zone d'étanchéification en relief (13) est formée autour du canal haute pression (9).

3. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première et la deuxième zone d'étanchéification (12), (13) sont formées sensiblement en anneau autour du centre du canal d'aspiration (8) ou, respectivement, du centre du canal haute pression (9).

4. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une troisième zone d'étanchéification en relief (14) est formée autour de la première et de la deuxième zone d'étanchéification (12), (13) et qui entoure complètement ces deux zones d'étanchéification.

5. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un canal d'écoulement (16) est formé dans l'aplatissement (6) du carter de pompe et dans la surface entourée de la troisième zone d'étanchéification (14) pour l'élimination d'un flux de fuite éventuel à partir de la première et/ou de la deuxième zones d'étanchéification ainsi que pour la surveillance du système d'étanchéification.

6. Pompe à pistons radiaux selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un joint en élastomère additionnel est disposé autour du canal haute pression (9).

7. Pompe à pistons radiaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que le joint en élastomère est réalisé sous forme de joint annulaire qui est supporté à son pourtour extérieur par un anneau de support (18).

Zeichnung