Radialkolbenpumpe

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe (1) mit einem Gehäuse (2), in dem eine Pumpenwelle (3) mit einem Exzenterabschnitt oder wenigstens einer nockenförmigen Erhebung drehbar gelagert ist und mit wenigstens einem Pumpenkolben (20, 21) der in einem Pumpenzylinder (7, 17) hin und her bewegbar angeordnet ist. Das Pumpengehäuse und der Pumpenzylinder sind dabei einstückig miteinander ausgebildet. Die Radialkolbenpumpe eignet sich insbesondere zur Kraftstoffhochdruckerzeugung in modernen Common Rail Einspritzsystemen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffhochdruckerzeugung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Aus der DE 197 29 789 A1 ist eine Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bekannt, die ein Pumpengehäuse und mehrere als Zylindereinsätze ausgebildete Zylinderköpfe aufweist. Jeder Zylindereinsatz liegt mit einer ebenen Anlagefläche an einer ebenen Anlagefläche des Pumpengehäuses an und ist über einen Zentrieransatz im Pumpengehäuse fixiert. Im Pumpengehäuse ist eine erste Kraftstoffzufuhrleitung und eine erste Kraftstoffabführleitung ausgebildet, die in der ebenen Anlagefläche des Pumpengehäuses mündet. Der Zylinderkopf weist eine zweite Kraftstoffzuführleitung und eine zweite Kraftstoffabführleitung auf, die in der ebenen Anlagefläche des Zylinderkopfs münden. Die Kraftstoffzuführleitungen sowie die Kraftstoffabführleitungen des Pumpengehäuses und des Zylinderkopfes fluchten innerhalb der Anlageebene miteinander. Um eine Abdichtung am Übergang von einem Bauteil zum anderen zu gewährleisten, wird der Zylinderkopf mit dem Pumpengehäuse mittels Schrauben verschraubt. Die Schrauben sind dabei am Rand des Zylinderkopfes angeordnet. Durch die hohen Druckkräfte, insbesondere auf der Druckseite, kann es im Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Kraftstoffabführleitung zu einer Spaltextrusion und damit zu einer Undichtigkeit kommen. Der Kraftstoff kann dadurch in die Umgebung gelangen, was zum einen zu einer erhöhten Umweltbelastung führt und zum anderen das Brandrisiko im Motorraum erhöht, da sich der Kraftstoff leicht an den heißen Motorbauteilen entzünden kann.

[0003] Zur Vermeidung der Undichtigkeit werden üblicherweise im Übergangsbereich von der ersten Kraftstoffabführöffnung zur zweiten Kraftstoffabführöffnung sowie zwischen dem Zentrieransatz des Zylindereinsatzes und dem Pumpengehäuse Dichtringe eingesetzt. Aufgrund der auftretenden Druckkräfte kommt es jedoch häufig zu einer so genannten Spaltextrusion und der damit verbundenen Zerstörung der Dichtungen.

[0004] Zur Vermeidung der Spaltextrusion der Dichtringe werden sogenannte Stützringe verwendet. Eine solche Lösung hat den Nachteil, dass die Stützringe nur bis zu bestimmten Drücken sicher funktionieren und dass sie vergleichsweise teuer ist, da spezielle Materialien verwendet werden müssen.

[0005] Die Montage des Zylinderkopfes auf dem Pumpengehäuse und das Einbringen der Dichtung erfordern zudem eine hohe Montageaufwand.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radialkolbenpumpe auszubilden, bei der eine sichere Abdichtung zwischen Pumpengehäuse und Pumpenzylinder gewährleistet ist.

[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0008] Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Radialkolbenpumpe dadurch auf, dass das Pumpengehäuse und der Pumpenzylinder einstückig miteinander ausgebildet sind. Durch die einstückige Ausbildung, die auch als Monoblockausführung bezeichnet wird, werden die Dichtstellen zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenzylinder von vorneherein vermieden, so dass keine Undichtigkeiten auftreten können.

[0009] Erfindungsgemäß bevorzugt wird in das Pumpengehäuse ein Hochdruckspeicher integriert. Durch die Integration des Hochdruckspeichers in das Pumpengehäuse wird die Anzahl der Hochdruckdichtstellen weiter vermindert, da keine zusätzlichen Leitungselemente zwischen der Radialkolbenpumpe und dem Hochdruckspeicher notwendig sind. Zudem kann durch die Integration des Hochdruckspeichers innerhalb der Radialkolbenpumpe eine besonders kompakte Ausbildung von Radialkolbenpumpe und Hochdruckspeicher ermöglicht werden.

[0010] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hochdruckspeicher eine Hochdruckabdichtung aufweist und dass die Hochdruckabdichtung im Pumpengehäuse innenliegend angeordnet ist. Die innenliegende Anordnung der Hochdruckabdichtung gewährleistet selbst bei einer Undichtigkeit, dass kein Kraftstoff in die Umgebung, sondern allenfalls in das Pumpengehäuse gelangen kann.

[0011] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hochdruckspeicher über Hochdruckleitungen hydraulisch zu wenigstens einem Hochdruckausgang der Kraftstoffhochdruckpumpe parallel geschaltet ist. Durch die Parallelschaltung von Hochdruckspeicher und Hochdruckausgang wirkt der Hochdruckspeicher als hydraulischer Dämpfer. Hierdurch kann die bei Radialkolbenpumpen konstruktionsbedingte Pulsation bei der Flüssigkeitsförderung deutlich verringert werden.

[0012] Erfindungsgemäß bevorzugt sind in den Hochdruckausgängen Drossel, insbesondere Blenden, ausgebildet. Die Drosseln wirken ebenfalls pulsationsdämpfend und sorgen somit für eine gleichmäßigere Flüssigkeitsförderung.

[0013] Erfindungsgemäß bevorzugt sind sämtliche Hochdruckleitungen zur Druckerzeugung, Druckweiterleitung, Druckspeicherung und Druckverteilung zu den einzelnen Hochdruckausgängen im Pumpengehäuse ausgebildet. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der notwendigen Hochdruckdichtstellen auf ein Minimum reduziert.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt schematisch:

Figur 1:

einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit einem radial angeordnetem Hochdruckspeicher.

[0015] Figur 1 zeigt einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe 1. Die Schnittebene liegt dabei in einer Ebene mit den Hochdruckleitungen 13. Die Radialkolbenpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2 sowie zwei Pumpenzylinder 7, 17, die einstückig mit dem Pumpengehäuse 2 ausgebildet sind. Durch die einstückige Ausbildung entfällt eine Abdichtung zwischen den Pumpenzylindern 7, 17 und dem Pumpengehäuse 2. In das Pumpengehäuse 2 ist ein Hochdruckspeicher 4 integriert. In den Pumpenzylindern 7, 17 sind Pumpenkolben 20, 21 hin und her bewegbar angeordnet. Die Pumpenkolben 20, 21 sowie der Hochdruckspeicher 4 liegen in einer zur Schnittebene weiter zurückliegenden Radialebene und sind daher gestrichelt dargestellt.

[0016] Die Pumpenzylinder 7, 17 sind in einem Winkelabstand von α=90° zueinander angeordnet. Der Hochdruckspeicher 4 ist zwischen den beiden Pumpenzylinder 7, 17 angeordnet und bildet einen Winkelabstand von 45° zu jeder Pumpeneinheit 7, 17. Durch die Anordnung des Hochdruckspeichers 4 zwischen den beiden Pumpenzylindern 7, 17 ergibt sich eine besonders kompakte Bauform der Radialkolbenpumpe 1.

[0017] Die Radialkolbenpumpe 1 wird von einer Nockenwelle 3, die drehbar im Pumpengehäuse 2 angeordnet ist, angetrieben. Die Nockenwelle 3 weist zwei aneinander gegenüberliegende Nocken 15, 16 auf. Die einzelnen Pumpenkolben 20, 21 werden direkt von der Nockenwelle 3 angetrieben. Es ist allerdings auch möglich, dass die Hubübertragung über Rollenstößel erfolgt. Die Rollenstößel bieten den Vorteil, dass die Nockenwelle mit sehr steilen Rampen ausgebildet sein kann. Zudem minimiert sich der Verschleiß durch den Einsatz der Rollenstößel. Anstelle einer Nockenwelle ist auch die Verwendung einer Exenterwelle möglich.

[0018] Der Hochdruckspeicher 4 wird durch eine Radialbohrung 8 im Pumpengehäuse 2 ausgebildet. Die Radialbohrung 8 wird dabei von der dem Hochdruckspeicher 4 gegenüberliegenden Seite in das Pumpengehäuse 2 eingebracht. Die Radialbohrung 8 ist somit als Sackloch ausgebildet. Sie ist in einem rechten Winkel zur Achse der Lagerbohrung 9 für die Nockenwelle 3 in das Pumpengehäuse 2 eingebracht. Der Hochdruckspeicher 4 wird an seinem unteren Ende mit einer Hochdruckabdichtung 5 verschlossen. Als Hochdruckabdichtung 5 eignet sich vorzugsweise ein Gewindestopfen, der in die Radialbohrung 8 eingeschraubt wird. Hierzu weist die Radialbohrung 8 ein korrespondierendes Gewinde auf. Die Radialbohrung 8 wird an ihrem offenen Ende 10 mit einem weiteren Verschlussstopfen 11 verschlossen, so dass das Pumpengehäuse 2 zur Umgebung hin abgedichtet ist. Dabei handelt es sich bei dieser Abdichtung lediglich um eine Niederdruckabdichtung zum Pumpeninneren hin. An diese Niederdruckabdichtung werden wesentlich geringere Anforderungen gestellt als an die Hochdruckabdichtung 5. Im Falle, dass die Hochdruckabdichtung 5 eine Undichtigkeit aufweist, gelangt die Flüssigkeit nicht wie beim Stand der Technik in die Umgebung, sondern lediglich in die Radialbohrung 8 und somit in das Pumpeninnere. Durch die Niederdruckabdichtung wird verhindert, dass der Leckagestrom aus dem Pumpeninneren an die Umgebung gelangen kann. Somit ergibt sich eine sichere Abdichtung des Hochdruckspeichers 4.

[0019] Die Hochdruckabgänge 12 der einzelnen Pumpenzylinder 7, 17 sind über Hochdruckleitungen 13 zum einen mit den Hochdruckanschlüssen 6 und zum anderen mit dem Hochdruckspeicher 4 verbunden. Durch die Parallelschaltung der Hochdruckausgänge 6 mit dem Hochdruckspeicher 4 wirkt dieser als hydraulischer Dämpfer. Der Hochdruckspeicher sorgt damit für eine Pulsationsdämpfung und ermöglicht somit eine gleichmäßigere Förderung der Radialkolbenpumpe 1.

[0020] Durch die Anordnung der Hochdruckausgänge 6 am Pumpengehäuse 2 können die Injektorleitungen, welche in Figur 1 nicht dargestellt sind, direkt d.h. ohne zusätzliche Adapterteile wie beispielsweise Doppelnippel an die Hochdruckpumpe 1 angeschlossen werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders sichere Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse 2 und den Injektorleitungen.

[0021] Zur weiteren Pulsationsdämpfung kann in den Hochdruckausgängen 6 eine zusätzliche Drossel 14 ausgebildet sein. Als Drossel 14 eignet sich insbesondere eine einfache Blende, die in den Hochdruckausgang eingebracht ist. Die Blende 14 kann auf einfache Weise, beispielsweise durch eine Stufenbohrung im Pumpengehäuse 2 ausgebildet sein.

[0022] Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es beispielsweise auch möglich an Stelle des radial angeordneten Kraftstoffhochdruckspeichers einen axial angeordneten Kraftstoffhochdruckspeicher im Pumpengehäuse auszubilden. Ebenfalls ist es möglich den Hochdruckspeicher als kugelförmigen Hochdruckspeicher auszubilden. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Druckverteilung innerhalb des Druckspeichers.

[0023] Es ist weiterhin möglich, dass die Hochdruckausgänge 6 und der Hochdruckspeicher 4 nicht hydraulisch parallel, sondern in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall sind Hochdruckabgänge am Hochdruckspeicher 4 vorzusehen. Die Zuleitungen und die Hochdruckabgänge können dabei vorzugsweise in, am Hochdruckspeicher ausgebildeten, Versteifungsrippen ausgebildet sein.

[0024] Zusammenfassend lässt sich somit feststellen, dass durch die einstückige Ausbildung von Pumpengehäuse und Pumpenzylinder eine sichere Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenzylinder gewährleistet ist. Eine Undichtigkeit und damit ein Austreten von Flüssigkeit kann sicher vermieden werden. Die vorgeschlagenen Radialkolbenpumpe eignet sich insbesondere zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei modernen Common Rail Einspritzsystemen.

Ansprüche

1. Radialkolbenpumpe (1), insbesondere Radialkolbenpumpe für die Kraftstoffhochdruckerzeugung, mit einem Pumpengehäuse (2), in dem eine Pumpenwelle (3) mit einem Exzenterabschnitt oder wenigstens einer nockenförmigen Erhebung drehbar gelagert ist und mit wenigstens einem Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder (7) hin- und her bewegbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Pumpengehäuse (2) und der Pumpenzylinder einstückig miteinander ausgebildet sind.

2. Radialkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in das Pumpengehäuse (2) ein Hochdruckspeicher (4) integriert ist.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochdruckspeicher (4) eine Hochdruckabdichtung (5) aufweist und dass die Hochdruckabdichtung (5) im Pumpengehäuse (2) innenliegend angeordnet ist.

4. Radialkolbenpumpe (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
Hochdruckspeicher (4) über Hochdruckleitungen (13) hydraulisch zu wenigstens einem Hochdruckausgang (6) der Kraftstoffhochdruckpumpe (1) parallel geschaltet ist.

5. Radialkolbenpumpe (1) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den Hochdruckausgängen (6) Drosseln (14), insbesondere Blenden, ausgebildet sind.

6. Radialkolbenpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sämtliche Hochdruckleitungen (13) zur Druckerzeugung, Druckweiterleitung, Druckspeicherung und Druckverteilung zu den einzelnen Hochdruckausgängen (6) im Pumpengehäuse ausgebildet sind.

7. Radialkolbenpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hochdruckausgänge (6) einstückig mit dem Pumpengehäuse ausgebildet sind, der Gestallt, dass eine Injektorleitung unmittelbar ohne zusätzliche Adapterteile and die Hochdruckpumpe (1) anschließbar ist.

Zeichnung