Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe
zu schaffen, deren Gehäuse mit minimalem Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Druckbegrenzungsventil etwa in einer durch
die Pumpeinheiten aufgespannten Ebene angeordnet, so daß praktisch kein zusätzlicher
axialer Bauraum zur Aufnahme des Druckbegrenzungsventils erforderlich ist. Dies
hat zur Folge, daß das Pumpengehäuse. äußerst kompakt und in Axialrichtung kurzbauend
ausgeführt werden kann. Dabei ist die Bohrung zur Aufnahme des Druckbegrenzungsventils
als Radialbohrung ausgebildet, die einerseits am Außenumfang und andererseits im
Exzenterraum des Pumpengehäuses mündet. Diese Bohrung läßt sich äußerst einfach
vom Außenumfang her in das Pumpengehäuse einbringen, so daß der fertigungstechnische
Aufwand weiter verringert ist. Die Anordnung des Druckbegrenzungsventils in einer
Radialebene der Pumpeinheiten hat den weiteren Vorteil, daß die Anbindung an das
Druckkanalsystem der Pumpeinheiten durch kurze Einstichkanäle erfolgen kann, so
daß der Bearbeitungsaufwand sowie die Druckverluste im Pumpengehäuse aufgrund der
verkürzten Strömungswege verringert sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Pumpeinheit in eine Zylinderaufnahme
des Pumpengehäuses eingesetzt wird und die Anbindung des Druckbegrenzungsventils
über einen Verbindungskanal erfolgt, der im Pumpengehäuse vom Druckanschluß einer
Pumpeinheit zur Aufnahmebohrung für das Druckbegrenzungsventil geführt ist.
Die Achse dieses Verbindungskanals ist derart angeordnet, daß er von
der Zylinderaufnahme für die Pumpeinheit her bohrbar ist. Dabei ist es besonders
vorteilhaft, wenn dieser Verbindungskanal ebenfalls etwa in der Radialebene liegt,
in der die Pumpeinheit und das Druckbegrenzungsventil angeordnet sind.
Der fertigungstechnische Aufwand und die Anzahl der Dichtflächen lassen
sich weiter verringern, wenn der Druck- oder Ausgangsanschluß der Radialkolbenpumpe
im Gehäuse des Druckbegrenzungsventils ausgebildet ist. D.h., das Fitting zur Ausbildung
des Druckanschlusses ist einstöckig mit dem Gehäuse des Druckbegrenzungsventils
ausgebildet, so daß beide Bauelemente in einer gemeinsamen Aufnahmebohrung mit einer
gemeinsamen Dichtung aufgenommen sind. Diese Variante ist noch wesentlich kompakter
als die vorstehend beschriebene Ausführungsform, da Druckbegrenzungsventil, Pumpeinheiten
und Druckanschluß der Radialkolbenpumpe in einer Radialebene angeordnet sind.
Bei einem Druckbegrenzungsventil mit integriertem Fitting wird das
druckbeaufschlagte Druckmittel (Kraftstoff) vorzugsweise über Querbohrungen zum
Eingang des Druckbegrenzungsventils (Sitz des Ventilkörpers) und zu einer Anschlußbohrung
des Fittings geführt. Diese Querbohrung ist durch einen Ringraum der Aufnahmebohrung
für das Druckbegrenzungsventil mit dem Druckkanal verbunden, über den das Druckmittel
von den Pumpeinheiten zum Druckanschluß geführt ist.
Vorteilhafterweise wird auch der Sauganschluß in der Radialebene ausgebildet,
so daß sämtliche Anschlüsse (Sauganschluß, Druckanschluß) und die Aufnahmen für
die Pumpeinheit sowie das Druckbegrenzungsventil in Radialrichtung verlaufen. Bei
Ausführungsbeispielen mit mehr als zwei Pumpeinheiten werden das Druckbegrenzungsventil
und der Sauganschluß vorteilhafter Weise jeweils zwischen zwei benachbarten Pumpeinheiten
angeordnet.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Radialkolbenpumpe entlang der Linie E-E der 2;
2 einen Schnitt entlang der Linie A-B
im Ausführungsbeispiel gemäß 1;
3 eine vergrößerte Teildarstellung der
1 und
4 ein Druckbegrenzungsventil eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Radialkolbenpumpe.
Die in den folgenden Figuren beschriebene Radialkolbenpumpe
1 kann beispielsweise bei Kraftstoffeinspritzsystemen eingesetzt werden.
Bei derartigen Systemen wird der Kraftstoff über eine Vorförderpumpe aus einem Tank
angesaugt und über die Radialkolbenpumpe (Hochdruckpumpe) auf den Einspritzdruck
gebracht. Der von der Radialkolbenpumpe 1 druckbeaufschlagte Kraftstoff
wird einer Common-Rail zugeführt, an die Einspritzventile angeschlossen sind, über
die der druckbeaufschlagte Kraftstoff individuell in die Zylinder des Verbrennungsmotors
eingespritzt werden kann.
1 und 2
zeigen Schnitte durch eine Radialkolbenpumpe 1, in deren Pumpengehäuse
2 drei Pumpeinheiten 4, 6 und 8 aufgenommen
sind. Diese werden von einer im Pumpengehäuse 2 gelagerten Exzenterwelle
10 angetrieben.
Das Druckmittel (im vorliegenden Fall Benzin) wird über einen Sauganschluß
12 in einen Exzenterraum 14 des Pumpengehäuses 2 angesaugt
und das druckbeaufschlagte Benzin über einen Ausgangsanschluß abgegeben, der als
Fitting 16 ausgebildet ist.
Der Maximaldruck des von der Radialkolbenpumpe druckbeaufschlagten
Benzins kann über ein im Hochdruckbereich der Pumpe angeordnetes Druckbegrenzungsventil
18 begrenzt werden.
2 zeigt einen Schnitt entlang der spitzwinklig
verlaufenden Schnittebene A-B in 1. Demgemäß liegt
das Druckbegrenzungsventil 18 in einer Radialebene, die durch die Pumpeinheiten
4, 6, 8 aufgespannt wird. Genau genommen handelt es sich
dabei nicht um eine Ebene, sondern um einen Bereich mit axialer Streckung (bezogen
auf die Achse der Exzenterwelle 10) der durch die Pumpeinheiten
4, 6, 8 definiert wird. Im vorliegenden Fall liegt das
Druckbegrenzungsventil 18 exakt in derjenigen Radialebene, die durch die
Achsen 20 der Pumpeinheiten 4, 6, 8 aufgespannt
ist.
3 zeigt denjenigen Bereich der Radialkolbenpumpe
1 in vergrößerter Darstellung, in dem der Sauganschluß 12, das
Fitting 16 und die Pumpeinheit 6 aufgenommen sind.
Demgemäß ist die Pumpeinheit 6 in eine sich radial erstreckende
Aufnahmebohrung 21 des Pumpengehäuses 2 eingesetzt. Die Befestigung
erfolgt mittels eines Zylinderdeckels 22, der in einen radialerweiterten
Bereich der Aufnahmebohrung 21 eingeschraubt ist.
Am Zylinderdeckel 22 ist eine Druckfeder abgestützt, die
einen in Radialrichtung (d.h. parallel zur Achse 20) verschiebbaren Zylinder
24 in Richtung auf einen Exzenterring 26 vorspannt, der auf der
Exzenterwelle 10 drehbar gelagert ist. Bei dem in 3
dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich der radial verschiebbare Zylinder
24 über einen Gleitschuh 28 an die Antriebswelle 10 ab.
Der Gleitschuh 28 hat im Bereich seiner Auflagefläche auf dem Exzenterring
26 Nuten 30 über die Benzin aus dem Exzenterraum 14 in
eine Axialbohrung des Gleitschuhs 28 eintreten kann, die durch ein Saugventil
32 absperrbar ist. Bei geöffnetem Saugventil 32 kann das Benzin
über die Nuten 30 und die Axialbohrung des Gleitschuhs 28 in einen
Zylinderraum 34 des Zylinders 24 eintreten.
Im Zylinderdeckel 22 ist ein feststehender Kolben
36 gelagert, in dessen Axialbohrung 38 ein Druckventil
40 aufgenommen ist, über das das druckbeaufschlagte Benzin an die Hochdruckkanäle
des Pumpengehäuses 2 abgegeben werden kann. Hierzu ist im Zylinderdeckel
22 eine schräg nach unten (Ansicht nach 3)
zur Ringstirnfläche 42 der Aufnahmebohrung 21 hin verlaufende
Schrägbohrung 44 ausgebildet, die in den im folgenden beschriebenen Druckkanälen
mündet.
Gemäß den 1 bis 3
ist das Druckbegrenzungsventil 18 in einer Radialgehäusebohrung
46 aufgenommen, die einerseits am Außenumfang des Pumpengehäuses
2 und andererseits im Exzenterraum 14 mündet.
Der Eingangsanschluß des Druckbegrenzungsventils 18 ist durch
eine Radialbohrung 48 in der Hülse 50 des Druckbegrenzungsventils
18 ausgebildet. Diese Radialbohrung 48 mündet in einem Ringraum
52, der durch einen zurückgesetzten Teil der Hülse 50 und den
Außenumfang der Radialgehäusebohrung 46 begrenzt ist. In diesem Ringraum
52 endet ein Verbindungskanal 54, der in der Darstellung gemäß
3 von der Ringstirnfläche 42 schräg nach unten
zur Radialgehäusebohrung 46 verläuft.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Zylinderdeckel 22 an seiner auf der Ringstirnfläche 42
dichtend aufliegenden Stirnfläche mit einer Fase 56 versehen, durch die
ein Ringkanal gebildet wird, über den die Schrägbohrung 44 und der Verbindungskanal
54 miteinander verbunden sind. Der Ausgangsanschluß 58 des Druckbegrenzungsventils
18 mündet – wie bereits erwähnt – im Exzenterraum
14. Das Druckbegrenzungsventils 18 hat einen herkömmlichen Aufbau,
der im Zusammenhang mit 4 noch detaillierter beschrieben
wird.
Bei dem in den 1 bis 3
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sauganschluß 12 ebenfalls in
der durch die Pumpeinheiten 4, 6, 8 oder genauer gesagt,
durch die Achsen 20 der Pumpeinheiten 4, 6,
8 aufgespannten Ebene angeordnet. Der Sauganschluß 12 ist wiederum
durch eine Radialbohrung 60 gebildet, in die ein Anschlußnippel
62 eingesetzt ist.
Gemäß den 1 und 2
haben auch die in 3 nicht dargestellten Pumpeinheiten
4, 8 prinzipiell den gleichen Aufbau wie die in 3
dargestellte Pumpeinheit 6. D.h., das druckbeaufschlagte Benzin wird über
eine oder mehrere Schrägbohrungen 44 in den durch die Fase 56
gebildeten Ringraum eingeleitet, der somit einen Teil des Hochdruckkanalsystems
bildet.
In den Ringstirnflächen 42 der Aufnahmebohrungen
21 der Pumpeinheiten 4, 8 (Pumpeinheit 8 im
Schnitt gemäß 2 nicht sichtbar) mündet dann jeweils
ein Druckkanal 62, der zu einem Ringkanal 64 geführt ist.
Dieser Ringkanal 64 umgreift den Außenumfang einer Dichtbuchse
66, in der ein Gleitlager 68 der Exzenterwelle 10 aufgenommen
ist. Die Dichtbuchse 66 ist in einen nabenförmigen Vorsprung
70 des Pumpengehäuses 2 eingesetzt und trägt zwei O-Ring-Dichtungen,
die beidseitig des Ringkanals 64 ausgebildet sind, so daß der Ringkanal
64 gegenüber dem Exzenterraum 14 abgedichtet ist. Das andere Lager
der Exzenterwelle 10 ist durch ein lediglich angedeutetes Wälzlager
72 gebildet, wobei die Abdichtung gegenüber dem Exzenterraum
14 über eine Gleitringdichtung 74 erfolgt.
In entsprechender weise wie die in 2
dargestellte Pumpeinheit 4 sind die Pumpeinheiten 6,
8 ebenfalls über einen Druckkanal 62 mit dem Ringkanal
64 verbunden – d.h., sämtliche Pumpeinheiten 62 sind über
das Hochdruckkanalsystem mit dem Ringkanal 64 und mit dem Verbindungskanal
54 verbunden, so daß der Ausgangsdruck sämtlicher Pumpeinheiten über das
Druckbegrenzungsventil 18 begrenzbar ist.
Das den Druck- oder Ausgangsanschluß der Radialkolbenpumpe
1 bildende Fitting 16 ist in eine radial verlaufende Befestigungsbohrung
76 eingeschraubt, die gegenüber der Radialgehäusebohrung 46 des
Druckbegrenzungsventils 18 axial versetzt ist. Eine Innenbohrung
78 des Fittings 16 ist über einen Ausgangskanal 80 mit
dem Ringkanal 64 verbunden.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel können die Kanäle
44, 54, 62 auf einfache Weise durch Bohrungen von Außenumfang
her gebohrt werden, so daß eine kostengünstige Herstellung möglich ist.
Die vorbeschriebene Konstruktion hat den wesentlichen Vorteil, daß
sämtliche Hochdruckkanäle und Aufnahmebohrungen sowie Anschlußbohrungen etwa in
Radialrichtung verlaufen und somit auf einfache Weise vom Außenumfang des Pumpengehäuses
2 her eingebohrt werden können. Desweiteren sind sämtliche Ausgangs- und
Eingangsanschlüsse des Pumpengehäuses in einem vergleichsweise eng begrenztem Umfangsbereich
angeordnet, so daß das Pumpengehäuse mit geringer Baulänge ausgeführt werden kann,
wobei die radial verlaufenden Anschlüsse die Verbindung zum Einspritzsystem erleichtern.
Zum besseren Verständnis sei im folgenden die Funktion der Radialkolbenpumpe
1 erläutert. Durch die Drehung der Antriebswelle 10 werden die
Zylinder 24 in Radialrichtung entlang den feststehenden Kolben
36 verschoben, so daß der Zylinderraum 34 oszillierend vergrößert
und verkleinert wird. Entsprechend wird Benzin über das Saugventil 32 in
den Zylinderraum 34 der Pumpeinheiten 4, 6,
8 angesaugt und druckbeaufschlagt über das Druckventil 40 abgegeben.
Das druckbeaufschlagte Benzin gelangt dann über die Schrägbohrung 44 in
den durch die Fase 56 gebildeten Ringraum und von dort über die Verbindungskanäle
54, die Druckkanäle 62, den umlaufenden Ringkanal 64
und den Ausgangskanal 80 zum Fitting 16, an das die Zuleitung
zur Common-Rail angeschlossen ist. Bei Überschreiten des Maximaldruckes im Hochdruckbereich
öffnet das Druckbegrenzungsventil, so daß das Benzin über den Ausgangsanschluß
58 direkt in den Exzenterraum 14 abströmen kann – der Druck
im Hochdruckbereich wird abgebaut, bis das Druckbegrenzungsventil 18 schließt.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem der Aufwand zur Ausbildung des Pumpengehäuses 2 nochmals gegenüber
dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wesentlich verringert werden kann. Bei
der in 4 dargestellten Variante ist das Fitting
16 praktisch in das Druckbegrenzungsventil 18 integriert. Dazu
ist das Druckbegrenzungsventil 18 mit einem Gehäuse 82 ausgeführt,
das mit einer das Druckbegrenzungsventil bildenden Hülse 84 in die Radialgehäusebohrung
46 eingesetzt ist. Eine Hülsenbohrung 86 geht in die Innenbohrung
78 eines Gehäusevorsprungs 88 über, der das Fitting
16 ausbildet. Das Gehäuse 82 hat einen Flansch 90, über
den die Einheit aus Druckbegrenzungsventil 18 und Fitting 16 am
Pumpengehäuse 2 befestigt wird.
Ähnlich wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Radialgehäusebohrung
46 radial erweitert, so daß ein Ringraum 52 gebildet wird, in
dem der Verbindungskanal 54 mündet. Im Übergangsbereich von der Innenbohrung
78 in die Hülsenbohrung 86 sind eine oder mehrere Querbohrungen
90 ausgebildet, die ebenfalls in dem Ringraum 52 münden, so daß
das druckbeaufschlagte Benzin über den Verbindungskanal 54 in die Innenbohrung
78 des Fittings 16 bzw. zum Eingang des Druckbegrenzungsventils
18 gelangen kann. Dieses hat einen Ventilkörper 92, der über eine
Druckfeder 93 gegen einen Ventilsitz 94 vorgespannt ist. Die Druckfeder
93 stützt sich an einer Anschlagschraube 96 ab, in der auch der
im Exzenterraum 14 mündende Ausgangsanschluß 58 des Druckbegrenzungsventils
18 ausgebildet ist.
Bei Überschreiten des von der Federrate der Druckfeder 93
abhängigen Maximalsdruckes wird der Ventilkörper 92 vom Ventilsitz
94 abgehoben, so daß das Benzin direkt in den Exzenterraum 14
einströmen kann.
Der wesentliche Vorteil des in 4 beschriebenen
Ausführungsbeispiels besteht darin, daß lediglich eine einzige Radialbohrung (Radialgehäusebohrung
46) ausgebildet werden muß, um das Druckbegrenzungsventil 18 und
das Fitting 16 aufzunehmen. Dadurch läßt sich auch die Anzahl der Dichtspalte
verringern, so daß für beide Bauelemente eine einzige gemeinsame Dichtung
98 hinreichend ist, um den Hochdruckbereich vom Niederdruckbereich zu trennen.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind somit sämtliche Anschlüsse in der Radialebene der Pumpeinheiten 4,
6, 8 angeordnet, so daß das Pumpengehäuse noch kompakter als dasjenige
des eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt werden kann, bei dem Fitting
16 und Druckbegrenzungsventil 18 axial versetzt waren.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Druckbegrenzungsventils
18 ermöglicht es, das Pumpengehäuse mit minimaler Baulänge und kompakt
auszubilden, wobei der vorrichtungstechnische Aufwand zur Ausbildung der Niederdruck-
und Hochdruckkanäle minimal ist.
Offenbart ist eine Radialkolbenpumpe, bei der der Hochdruckbereich
über ein Druckbegrenzungsventil abgesichert ist. Dieses ist in einer von Pumpeinheiten
der Radialkolbenpumpe aufgespannten Radialebene angeordnet, so daß das Pumpengehäuse
mit geringem Aufwand und minimaler Axiallänge her stellbar ist.
