KRAFTSTOFFHOCHDRUCKPUMPE FÜR COMMON-RAIL-EINSPRITZSYSTEME

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Kraftstoffhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher.

[0002] Kraftstoffhochdruckpumpen für Common-Rail-Einspritzsysteme sind in der Regel als Radialkolbenpumpen ausgebildet. Aus der DE 102 285 51.9 der Anmelderin ist bereits eine Radialkolbenhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Radialkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher bekannt. Die Radialkolbenhochdruckpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem eine Antriebswelle geführt ist. Die Antriebswelle besitzt einen Exenterabschnitt, auf dem ein Hubring gelagert ist. An dem Hubring stützen sich vorzugsweise mehrere, bezüglich der Antriebswelle radial in den Pumpenkörper längs bewegbar geführte Pumpenkolben ab. Jedem Pumpenkolben ist ein Saugventil sowie ein Druckventil zugeordnet. Über das Saugventil wird im Pumpenkolben Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich zugeführt. Nach dem Druckaufbau wird der komprimierte Kraftstoff über das Druckventil abgeleitet und über eine Hochdruckleitung dem gemeinsamen Hochdruckspeicher (Common-Rail) zugeführt. Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, ist der Hochdruckspeicher in einem Umfangsbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe integriert.

[0003] Bei einer Integration des Hochdruckspeichers in der Pumpe ist es allerdings schwierig, die Hochdruckpumpe an verschiedene Motortypen anzupassen. Für jeden Motortyp muss daher eine eigene Kraftstoffhochdruckpumpe konstruiert und hergestellt werden. Das nachträgliche Anpassen des Kraftstoffhochdruckspeichers an die Gegebenheiten ist kaum, oder nur mit erheblichen Aufwand, möglich.
Abgesehen davon ist das Einbringen eines Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse generell sehr aufwendig und damit teuer.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail-Einspritzsysteme mit einem in die Radialkolbenhochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher bereitzustellen, dessen Hochdruckspeichervolumen auf einfache und kostengünstige Weise verändert werden kann und der dabei preiswert herzustellen ist.

[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0006] Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hochdruckspeicher von einer in das Pumpengehäuse eingebrachten Öffnung und einem in der Öffnung angeordneten topfförmigen Behälter gebildet wird. Das Herstellen eines solchen Hochdruckspeichers ist besonders einfach und preiswert. Außerdem kann das Hochdruckspeichervolumen bei einem solchen Aufbau einfach und kostengünstig verändert werden, in dem lediglich ein topfförmiger Behälter mit einem unterschiedlichen Hochdruckspeichervolumen eingesetzt wird. Somit kann die Hochdruckpumpe schnell, einfach und kostengünstig an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Es ist nicht notwendig die Pumpe selbst zu verändern. Es ist nicht einmal notwendig, die Pumpe zum Umrüsten zu zerlegen.

[0007] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse sowie der topfförmige Behälter zylinderförmig ausgebildet sind. Durch die zylinderförmige Ausbildung der Bauteile ist eine besonders einfache Fertigung, beispielsweise durch Bohren oder Drehen, möglich.

[0008] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse ein Innengewinde aufweist und der topfförmige Behälter ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde aufweist. Hierdurch kann der topfförmige Behälter auf einfache Weise, in das Pumpengehäuse eingeschraubt werden. Damit vereinfacht sich die Montage erheblich, wodurch weitere Kosteneinsparungen möglich sind.

[0009] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung im Pumpengehäuse ein Innengewinde aufweist und dass in das Innengewinde eine Schraubhülse einschraubbar ist, die an einem Bund des topfförmigen Behälters anliegt und die den Behälter im Pumpengehäuse fixiert. Die Schraubhülse führt beim Einschrauben in das Pumpengehäuse sowohl eine axiale Bewegung als auch eine Drehbewegung um ihre Achse durch. Der topfförmige Behälter wird von der Schraubhülse jedoch nur in axialer Richtung in das Pumpengehäuse gedrückt. Hierdurch werden am topfförmigen Behälter ausgebildete Dichtflächen beim Einschrauben nicht auf einer korrespondierenden Dichtfläche des Pumpengehäuses gedreht sondern lediglich in axialer Richtung darauf gepresst, wodurch die Dichtflächen weniger schnell beschädigt werden können.

[0010] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der zylinderförmigen Öffnung im Pumpengehäuse und/oder auf einer äußeren Mantelfläche des topfförmigen Behälters beziehungsweise der Mantelfläche der Schraubhülse eine Entlastungsnut ausgebildet ist, über die ein eventuell zwischen dem Pumpengehäuse und dem topfförmigen Behälter beziehungsweise der Schraubhülse austretender Leckagestrom abführbar ist. Hierzu ist die Entlastungsnut vorzugsweise über eine Abführleitung mit dem Tank oder der Saugseite der Pumpe verbunden.

[0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Figur 1

den prinzipiellen Aufbau einer Radialkolbenhochdruckpumpe, mit einem in die Hochdruckpumpe integrierten Hochdruckspeicher,

Figur 2

ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann,

Figur 3

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hochdrucksspeichers wie er in einer Hochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann, und

Figur 4

ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers wie er in einer Radialkolbenhochdruckpumpe nach Figur 1 verwendet werden kann,

[0012] Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind dabei Figur-übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0013] Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Kraftstoffhochdruckpumpe ist dabei als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 2 ist als Exenterwelle ausgebildet. Am Außenumfang des Exzenters 17 sind vorzugsweise drei, in einem Winkel und 120 Grad zueinander angeordnete, Pumpenkolben 18 angeordnet. während einer Umdrehung der Antriebswelle 2 führt jeder Pumpenkolben 18 einen vollständigen Saug- und Kompressionshub durch. Während des Saughubs bewegt sich der Zylinderkolben 18 in Richtung der Antriebswelle 2 und über ein, in Figur 1 nicht dargestelltes, Saugventil wird dem Zylinderraum Kraftstoff zugeführt. Nachdem der Zylinderkolben 18 seine untere Endstellung erreicht hat, erfolgt eine Umkehrung der Bewegungsrichtung und es beginnt der Kompressionshub. Dabei schließt das Saugventil und der Kraftstoff wird nachfolgend, während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 18, auf einen Druck von bis zu 1800 Bar komprimiert. Beim Erreichen der oberen Endstellung des Pumpenkolbens 18, öffnet das Druckventil 19 und der komprimierte Kraftstoff strömt aus dem Zylinderraum, über eine Hochdruckleitung 20, zu dem gemeinsamen Hochdruckspeicher 4. Der Hochdruckspeicher wird dabei von einer in das Pumpengehäuse 1 eingebrachten Öffnung 5 und einem in der Öffnung 5 angeordneten, topfförmigen Behälter 6 gebildet. Das Einbringen der Öffnung 5 kann dabei auf einfache Weise durch spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Bohren oder Drehen erfolgen. Das Anpassen des Hochdruckspeichervolumens an verschiedene Motortypen erfolgt durch den Austausch des topfförmigen Behälters 6. Spezielle Ausgestaltungen des Hochdruckspeichers 4 sind nachfolgend in den Figuren 2 bis 4 näher gezeigt.

[0014] Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffhochdruckspeichers 4 wie er in einer Kraftstoffhochdruckpumpe nach Figur 1 ausgebildet sein kann. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 4 wird durch eine in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und einem in der Öffnung 5 angeordneten topfförmigen Behälter 6 gebildet. Die Öffnung 5 im Pumpengehäuse 1 weist ein Innengewinde 7 auf. Der topfförmige Behälter 6 weist an seiner Mantelfläche ein korrespondierendes Außengewinde 8 auf. Hierdurch kann der topfförmige Behälter 6, auf besonders einfache Weise, in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt werden. Um das Einschrauben zu vereinfachen ist am topfförmige Behälter 4 eine Schlüsselansatz 21 ausgebildet. Die offenen Stirnseite 13 des topfförmigen Behälters ist als ebene Dichtfläche ausgebildet. Die Dichtfläche presst sich beim Einschrauben des topfförmigen Behälters 6, gegen eine korrespondierende Dichtfläche 14, im Pumpengehäuse 1. Hierdurch wird eine Abdichtung des Hochdruckspeichers 4 erzielt. Um zu verhindern, dass ein möglicher Leckagestrom über das Gewinde nach Außen gelangen kann, ist eine ringförmige Entlastungsnut 12 vorgesehen. Die Entlastungsnut 12 ist in der Mantelfläche der Öffnung 5 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch in der äußeren Mantelfläche des topfförmigen Behälters 6 eine Entlastungsnut ausgebildet sein. Der Leckagestrom von der Entlastungsnut 12, über eine nicht dargestellte Abführleitung, zurück in den Kraftstofftank oder auf die Ansaugseite der Kraftstoffhochdruckpumpe geführt. Hierdurch wird sichergestellt, dass kein Kraftstoff nach außen in die Umgebung gelangen kann.
Der Hochdruckspeicher 4 ist über eine Verbindungsleitung 22 mit der Hochdruckseite der Kraftstoffhochdruckpumpe verbunden. Die Verbindungsleitung 22 mündet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, axial in der Öffnung 5 des Hochdruckspeichers 4. Hierdurch kann die Verbindungsleitung 22 in einem Arbeitsschritt mit der Öffnung 5 gebohrt werden, ohne dass das Pumpengehäuse 1 umgespannt werden muss. Alternativ kann die Verbindungsleitung 22 auch in der Mantelfläche der Öffnung 5, des Druckspeichers 4, mündet.
Vom Hochdruckspeicher beziehungsweise der Verbindungsleitung 22 zweigen eine oder mehrere Leitungen ab, die in einem oder mehreren Hochdruckanschlüssen 23 münden. Die Hochdruckanschlüsse 23 sind mit Leitungen verbindbar, die den Hochdruckspeicher 4 mit den Injektoren einer Brennkraftmaschine verbinden. Dabei ist es möglich, dass von der Kraftstoffhochdruckpumpe nur ein Hochdruckanschluss 23 abzweigt und die Verteilung des Kraftstoffs über einen außerhalb der Pumpe angeordneten Kraftstoffverteiler erfolgt. Oder es sind bereits am Pumpengehäuse 1, eine der Anzahl der Injektoren entsprechende Zahl an Hochdruckanschlüssen 23 ausgebildet, so dass, die einzelnen Leitungen direkt von der Pumpe zu den einzelnen Injektoren geführt werden können.

[0015] Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines Hochdruckspeichers 4 so wie er in einer Hochdruckpumpe nach Figur 1 eingesetzt werden kann. Der Hochdruckspeicher 4 entspricht im wesentlichen dem Hochdruckspeicher wie er bereits in Figur 2 näher beschrieben wurde. Es wird deshalb nachfolgend nur auf die Unterschiede zu diese Ausführungsbeispiel eingegangen.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Mantelfläche 11 des topfförmigen Behälters 6, im Bereich der offenen Stirnseite 13, einen Außenkonus 15 aufweist, der gegen eine, in der Öffnung 5 des Pumpengehäuses 1 ausgebildete, korrespondierende konische Fläche 16 gepresst ist. Die konisch ausgebildeten Flächen 15, 16 dienen dabei zur Abdichtung des Hochdruckspeichers 4. Die konische Ausbildung der Dichtflächen ergibt eine besonders sichere Abdichtung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der topfförmigen Behälters 6, im Bereich des Außenkonus 15, eine verringerte Wandstärke aufweist. Es ersteht dadurch ein leicht elastische zu verformender Außenkonus 15, wodurch auch dann noch eine sichere Abdichtung gewährleistet ist, wenn es zu einem Setzen des Verschraubung kommt.

[0016] Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hochdruckspeichers 4 wie er in der Kraftstoffhochdruckpumpe nach Figur 1 eingesetzt werden kann. Das Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in Figur 3, auf dessen Beschreibung hier verwiesen sei. Im Gegensatz zu diesen Ausführungsbeispielen, weist der Hochdruckspeicher 4 jedoch noch eine zusätzliche Schraubhülse 9 auf, die zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem topfförmigen Behälter 6 angeordnet ist. Die Schraubhülse 9 wird in die Öffnung 5 im Pumpengehäuse 1 eingeschraubt. Die Anzugskraft der Schraube wird, über einen in dem topfförmigen Behälter ausgebildeten Bund 10, auf den topfförmigen Behälter 6 übertragen. Hierdurch wird der in der Mantelfläche des topfförmigen Behälters 6 ausgebildete Außenkonus 15 gegen die in der Öffnung 5 des Pumpengehäuses 1 ausgebildete, korrespondierende konische Fläche 16 gepresst. Die Schraubhülse bietet den Vorteil, dass beim festziehen der Verbindung, nur die Schraubhülse 9 eine Drehbewegung ausführt. Die Konusflächen 15, 16 werden dagegen nur in axialer Richtung aufeinander gepresst. Es kommt dadurch nicht so leicht zu einer Beschädigung der Konusflächen und dadurch zu einer Beschädigung der Abdichtung des Hochdruckspeichers.

[0017] Die Schraubhülse lässt sich sowohl für eine flache, stirnseitige Abdichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, als auch für eine Abdichtung über die Konusdichtflächen nach Fig. 3 und 4 verwenden.

[0018] Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass der Hochdruckspeicher 4 auf besonders einfache Weise von einer in das Pumpengehäuse 1 eingebrachte Öffnung 5 und einem in der Öffnung 5 angeordneten, topfförmigen Behälter 6 gebildet wird. Die Öffnung 5 kann dabei durch eine einfache und preiswerte spannende Bearbeitung, beispielsweise durch Bohren oder Drehen, in das Pumpengehäuse 1 eingebracht werden. Das Speichervolumen des Hochdruckspeichers 4 ist durch den einfachen Austausch des topfförmigen Behälters 6 an unterschiedlichen Applikationen anpassbar.

Ansprüche

1. Kraftstoffhochdruckpumpe für Common-Rail Einspritzsysteme umfassend wenigstens:

- ein Pumpengehäuse (1), in dem eine Antriebswelle (2) gelagert ist,

- eine Pumpeneinheit (3), welche in dem Pumpengehäuse (1) angeordnet ist und von der Antriebswelle (2) angetrieben wird, sowie

- einen Hochdruckspeicher (4),

dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochdruckspeicher (4) von einer in das Pumpengehäuse (1) eingebrachten Öffnung (5) und einem in der Öffnung (5) angeordneten topfförmigen Behälter (6) gebildet wird.

2. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) sowie der topfförmige Behälter (6) zylinderförmig ausgebildet sind.

3. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) ein Innengewinde (7) aufweist und der topfförmige Behälter (6) ein mit dem Innengewinde (7) korrespondierendes Außengewinde (8) aufweist, dergestalt, dass der topfförmige Behälter (6) in das Pumpengehäuse (1) einschraubbar ist.

4. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) ein Innengewinde (7) aufweist, das in das Innengewinde (7) eine Schraubhülse (9) einschraubbar ist, die an einem Bund (10) des topfförmigen Behälters (6) anliegt und die den Behälter (6) im Pumpengehäuse (1) fixiert.

5. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der zylinderförmigen Öffnung (5) im Pumpengehäuse (1) und/oder auf einer äußeren Mantelfläche (11) des topfförmigen Behälters (6) eine Entlastungsnut (12) ausgebildet ist, über die ein eventuell zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem topfförmigen Behälter (6) austretender Leckagestrom abführbar ist.

6. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
eine offene Stirnseite (13) des topfförmigen Behälters (6) als Dichtfläche ausgebildet ist, die gegen eine korrespondierende Fläche (14) im Pumpengehäuse (1) gepresst ist, wodurch eine Abdichtung des Hochdruckspeicher (4) erzielt wird.

7. Kraftstoffhochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Mantelfläche (11) des topfförmigen Behälters (6) im Bereich der offenen Stirnseite (13) einen Außenkonus (15) aufweist, der gegen eine in der Öffnung (5) des Pumpengehäuses (1) ausgebildete, korrespondierende konische Fläche (16) gepresst ist, wodurch eine Abdichtung des Hochdruckspeichers (5) erzielt wird.

Claims

1. High-pressure fuel pump for common-rail injection systems, comprising at least:

- a pump housing (1), in which a drive shaft (2) is supported,

- a pump unit (3), which is disposed in the pump housing (1) and is driven by the drive shaft (2) as well as

- a high-pressure reservoir (4),

characterised in that
the high-pressure reservoir (4) is formed by an opening (5) introduced into the pump housing (1) and a pot-shaped container (6) disposed in said opening (5).

2. High-pressure fuel pump according to claim 1,
characterised in that
the opening (5) in the pump housing (1) and the pot-shaped container (6) are configured as cylindrical.

3. High-pressure fuel pump according to claim 2,
characterised in that
the opening (5) in the pump housing (1) has an internal thread (7) and the pot-shaped container (6) has an external thread (8) corresponding to the internal thread (7), such that the pot-shaped container (6) can be screwed into the pump housing (1) .

4. High-pressure fuel pump according to claim 2,
characterised in that
the opening (5) in the pump housing (1) has an internal thread (7), which can be screwed into the internal thread (7) [lacuna] a threaded bush (9), which adjoins a collar (10) of the pot-shaped container (6) and fixes the container (6) in the pump housing (1).

5. High-pressure fuel pump according to claim 2 or 3,
characterised in that
a relief groove (12) is configured in the cylindrical opening (5) in the pump housing (1) and/or on an outer lateral surface (11) of the pot-shaped container (6), by way of which relief groove (12) any leakage flow exiting between the pump housing (1) and the pot-shaped container (6) can be discharged.

6. High-pressure fuel pump according to one of the preceding claims,
characterised in that
an open end face (13) of the pot-shaped container (6) is configured as a sealing surface, which is pressed against a corresponding surface (14) in the pump housing (1), thereby sealing off the high-pressure reservoir (4).

7. High-pressure fuel pump according to one of claims 1 to 4,
characterised in that
a lateral surface (11) of the pot-shaped container (6) in the region of the open end face (13) has an outer cone (15), which is pressed against a corresponding conical surface (16) configured in the opening (5) of the pump housing (1), thereby sealing off the high-pressure reservoir (5).

Revendications

1. Pompe haute pression à carburant pour des systèmes d'injection à rampe commune comprenant au moins :

- un carter de pompe (1), dans lequel est monté un arbre d'entraînement (2),

- une unité de pompe (3) qui est disposée dans le carter de pompe (1) et est entraînée par l'arbre d'entraînement (2), ainsi que

- un réservoir à haute pression (4),

caractérisée en ce que
le réservoir à haute pression (4) est réalisé par une ouverture (5) introduite dans le carter de pompe (1) et un récipient (6) en forme de pot et disposé dans l'ouverture (5).

2. Pompe haute pression à carburant selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
l'ouverture (5) dans le carter de pompe (1) et le récipient (6) en forme de pot sont réalisés avec une forme cylindrique.

3. Pompe haute pression à carburant selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
l'ouverture (5) dans le carter de pompe (1) présente un filetage intérieur (7) et le récipient (6) en forme de pot présente un filetage extérieur (8) correspondant au filetage intérieur (7), de telle sorte que le récipient (6) en forme de pot peut être vissé dans le carter de pompe (1).

4. Pompe haute pression à carburant selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
l'ouverture (5) dans le carter de pompe (1) présente un filetage intérieur (7) qui peut être vissé dans le filetage intérieur (7) d'un manchon à vis (9) qui s'applique sur une collerette (10) du récipient (6) en forme de pot et qui fixe le récipient (6) dans le carter de pompe (1).

5. Pompe haute pression à carburant selon la revendication 2 ou 3,
caractérisée en ce que
une rainure de délestage (12) est réalisée dans l'ouverture (5) de forme cylindrique dans le carter de pompe (1) et/ou sur une surface d'enveloppe (11) extérieure du récipient (6) en forme de pot, rainure par laquelle un flux de fuite sortant éventuellement entre le carter de pompe (1) et le récipient (6) en forme de pot peut être évacué.

6. Pompe haute pression à carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
un côté avant (13) ouvert du récipient (6) en forme de pot est conçu comme surface d'étanchéité, qui est pressée contre une surface (14) correspondante dans le carter de pompe (1), de sorte qu'une étanchéité du réservoir à haute pression (4) est obtenue.

7. Pompe haute pression à carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce que
une surface d'enveloppe (11) du récipient (6) en forme de pot présente dans la zone du côté avant (13) ouvert un cône extérieur (15) qui est pressé contre une surface (16) conique correspondante, réalisée dans l'ouverture (5) du carter de pompe (1), de sorte qu'on obtient une étanchéité du réservoir à haute pression (5).

Zeichnung