| Dokumentenidentifikation |
DE102004015263A1 20.10.2005 |
| Titel |
Radialkolbenpumpe |
| Anmelder |
Siemens AG, 80333 München, DE |
| Erfinder |
Nigrin, Uwe, 98693 Ilmenau, DE |
| DE-Anmeldedatum |
29.03.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004015263 |
| Offenlegungstag |
20.10.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
20.10.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F04B 1/04
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| IPC-Nebenklasse |
F04B 11/00
F02M 59/06
F04B 53/16
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| Zusammenfassung |
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 herbewegbar angeordnet ist. Das Pumpengehäuse und der Pumpenzylinder sind dabei einstückig miteinander ausgebildet. Die Radialkolbenpumpe eignet sich insbesondere zur Kraftstoffhochdruckerzeugung in modernen Common-Rail-Einspritzsystemen.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe
für die Kraftstoffhochdruckerzeugung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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.
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.
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.
Die Montage des Zylinderkopfes auf dem Pumpengehäuse und das Einbringen
der Dichtung erfordern zudem eine hohe Montageaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radialkolbenpumpe auszubilden,
bei der eine sichere Abdichtung zwischen Pumpengehäuse und Pumpenzylinder gewährleistet
ist.
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.
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.
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.
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.
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.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind in den Hochdruckausgängen Drossel,
insbesondere Blenden, ausgebildet. Die Drosseln wirken ebenfalls
pulsationsdämpfend und sorgen somit für eine gleichmäßigere Flüssigkeitsförderung.
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.
Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden
im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt schematisch:
1 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße
Radialkolbenpumpe mit einem radial angeordnetem Hochdruckspeicher.
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.
Die Pumpenzylinder 7, 17 sind in einem Winkelabstand
von &agr; = 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.
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.
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.
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.
Durch die Anordnung der Hochdruckausgänge 6 am Pumpengehäuse
2 können die Injektorleitungen, welche in 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.
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.
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.
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.
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.
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| Anspruch[de] |
- 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.
- Radialkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass in das Pumpengehäuse (2) ein Hochdruckspeicher (4) integriert
ist.
- 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.
- 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.
- Radialkolbenpumpe (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass in den Hochdruckausgängen (6) Drosseln (14), insbesondere
Blenden, ausgebildet sind.
- 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.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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