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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein
Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mindestens
einem Pumpenelement, das einen hin und her bewegbar geführten Kolben
und eine Kolbenfeder umfasst, die sich an einem Federteller abstützt,
der in axialer Richtung an dem Kolben abgestützt ist.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 05 205 A1 ist eine Kolbenpumpe mit
einem Kolben und einer Kolbenfeder bekannt, die über eine Klammer
an einem Gleitschuh abgestützt ist. Aus der europäischen
Patentanmeldung
EP
1 519 033 A2 ist eine Kolbenpumpe mit einem Kolben und
einer Kolbenfeder bekannt, die über einen Federteller und eine
Stützscheibe in axialer Richtung an dem Kolben abgestützt
ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 47 981 A1 ist ein
Verbindungselement für einen Stützkolben bekannt,
das radial innen Eingriffsflächen aufweist, die in eine
Kolbennut eingreifen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 17 114 A1 ist
ein Pumpenkolben mit einem Federteller bekannt, der über
eine Schnappverbindung in eine Ringnut ragt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe für ein
Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit mindestens
einem Pumpenelement, das einen hin und her bewegbar geführten Kolben
und eine Kolbenfeder umfasst, die sich an einem Federteller abstützt,
der in axialer Richtung an dem Kolben abgestützt ist, dadurch
gelöst, dass der Federteller Schlitze aufweist, die von
einem zentralen Durchgangsloch des Federtellers ausgehen. Der Federteller
hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe, die aus
Blech, insbesondere Federstahlblech, gebildet ist. Durch die Schlitze
wird die Montage des Federtellers dahingehend erleichtert, dass
der Federteller in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen so verformbar
ist, dass er auf einfache Art und Weise in eine Ringnut einschnappt,
die an dem Kolben vorgesehen ist.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze in radialen Richtungen
verlaufen. Die Schlitze gehen von dem zentralen Durchgangsloch des
Federtellers aus und erstrecken sich radial nach außen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller durch die Schlitze radial
innen in Schnappelemente unterteilt ist. Die Schnappelemente haben
im Wesentlichen die Gestalt von Kreissektoren. Radial außen
weist der Federteller einen geschlossenen Ringkörper auf.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze radial außen
in Ausnehmungen münden, die in dem Federteller vorgesehen
sind. Die Ausnehmungen oder Aussparungen schaffen einerseits Strömungsquerschnitte,
die den Durchtritt von Kraftstoff ermöglichen. Andererseits wird
durch die Ausnehmungen oder Aussparungen die Elastizität
des Federtellers vergrößert. Dadurch wird die
Montage des Federtellers in der Ringnut weiter vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen nierenförmig ausgebildet
sind. Die nierenförmigen Ausnehmungen erstrecken sich radial
außerhalb des zentralen Durchgangslochs des Federtellers.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze gleichmäßig über
einen Umfang des Federtellers verteilt sind. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel ist der Federteller mit vier Schlitzen
ausgestattet, die jeweils in eine nierenförmige Ausnehmung
münden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller in eine Ringnut eingreift,
die an dem Kolben vorgesehen ist, um den Federteller in axialer
Richtung an dem Kolben abzustützen. Durch die erfindungsgemäßen
Schlitze beziehungsweise die Unterteilung des Federtellers radial
innen in Schnappelemente wird die Montage des Federtellers in die
Ringnut erheblich vereinfacht.
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Alternativ
oder zusätzlich ist die oben angegebene Aufgabe bei einer
Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Pumpenelement, das einen
hin und her bewegbar geführten Kolben und eine Kolbenfeder
umfasst, die sich an einem Federteller abstützt, der in
axialer Richtung an dem Kolben abgestützt ist, insbesondere
bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe, wie sie vorab beschrieben ist,
dadurch gelöst, dass der Federteller in axialer Richtung
an einem Stützring abgestützt ist, der in axialer
Richtung von einem Absatz des Kolbens beabstandet ist, um eine Ringnut
zu bilden, in welche der Federteller eingreift. Der Stützring
liefert den Vorteil, dass auch herkömmliche Federteller,
die keine Schlitze aufweisen, verwendet werden, um die Kolbenfeder
an dem Kolben abzustützen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring an einem
Ende des Kolbens befestigt ist, das einen reduzierten Außendurchmesser
aufweist. Der reduzierte Außendurchmesser des Kolbens entspricht
vorzugsweise dem Innendurchmesser des Stützrings. Dadurch
wird die Montage des Stützrings erheblich vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring durch eine
Presspassung an dem Ende des Kolbens befestigt ist. Alternativ kann
der Stützring stoffschlüssig, zum Beispiel durch
Kleben oder Schweißen, an dem Ende des Kolbens befestigt
sein. Es ist auch möglich, den Stützring formschlüssig,
zum Beispiel durch eine Schraubverbindung, an dem Ende des Kolbens
zu befestigen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben
sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 einen
Teil einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Kolben, an dem ein
Federteller in axialer Richtung abgestützt ist, im Längsschnitt;
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2 den
Federteller aus 1 in der Draufsicht und
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3 eine ähnliche
Ansicht wie in 1 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Stützring.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein Ausschnitt einer Kraftstoffhochdruckpumpe 1 mit einem
Pumpengehäuse 2 im Längsschnitt durch
ein Pumpengelement 3 dargestellt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist
Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Kraftfahrzeugs und dient
dazu, Kraftstoff, der vorzugsweise mit Hilfe einer Vorförderpumpe
aus einem Kraftstofftank zu der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 gefördert
wird, mit Hochdruck zu beaufschlagen. Der mit Hochdruck beaufschlagte
Kraftstoff wird dann einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher
zugeführt, der auch als Common Rail bezeichnet wird. An
den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher sind Kraftstoffeinspritzventile,
die auch als Injektoren bezeichnet werden, angeschlossen, über
die der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff in Brennräume
einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
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Jedes
Pumpenelement umfasst eine Elementbohrung 4, in die ein
Elementkörper 6 ragt, der von einem Zylinderkopf
ausgeht. In dem Elementkörper 6 ist ein Hochdruckkolben 8 hin
und her bewegbar geführt. Der Hochdruckkolben 8 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders mit einer
Längsachse 9.
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Ein
Ende des Hochdruckkolbens 8 begrenzt einen Arbeitsraum
in dem Zylinderkopf, der über ein Saugventil mit der Vorförderpumpe
in Verbindung steht. Über ein Druckventil steht der Arbeitsraum
mit dem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung. Wenn
sich der Kolben 8 aus dem Arbeitsraum heraus bewegt, also
in 1 nach unten, dann wird Kraftstoff in den Arbeitsraum
angesaugt. Wenn sich der Kolben 8 in den Arbeitsraum hinein
bewegt, also in 1 nach oben, dann wird der in
dem Arbeitsraum befindliche Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt.
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Mit
seinem dem Arbeitsraum abgewandten Ende 12 liegt der Kolben 8 an
einem Rollenschuh 14 an, in welchem eine Laufrolle 15 um
ihre Längsachse drehbar geführt ist. Die Laufrolle 15 wirkt
mit einem Nocken einer Antriebswelle zusammen, durch welche der
Kolben 8 angetrieben wird.
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In
der Elementbohrung 4 ist ein Stößel 22 in Richtung
der Längsachse 9 des Kolbens 8 hin und her
bewegbar geführt. Der Stößel 22 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines hohlen Kreiszylinders und weist
radial innen einen Steg 24 auf, mit welchem sich der Stößel 22 in
axialer Richtung, das heißt in Richtung oder parallel zur
Längsachse 9 des Kolbens 8, an dem Rollenschuh 14 abstützt.
Auf der dem Rollenschuh 14 abgewandten Oberseite des Stegs 24 liegt
ein Federteller 25 auf, der ein zentrales Durchgangsloch
aufweist, durch das sich der Kolben 8 hindurch erstreckt.
Der Federteller 25 greift radial innen in eine Ringnut 26 ein,
wodurch der Federteller 25 in axialer Richtung an dem Kolben 8 abgestützt
ist. Radial außen ist zwischen dem Federteller 25 und
dem Steg 24 des Stößels 22 ein
gewisses Axialspiel vorhanden, um im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 einen
radialen Ausgleich zwischen dem Federteller 25 und dem
Stößel 22 zu ermöglichen.
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An
dem Federteller 25 und dem Steg 24 stützt
sich in axialer Richtung eine Kolbenfeder 29 ab, durch
deren Vorspannkraft das Kolbenende 12 in Anlage an den
Rollenschuh 14 beziehungsweise der Rollenschuh 14 in
Anlage an der Laufrolle 15 beziehungsweise die Laufrolle 15 in
Anlage an dem Nocken der Antriebswelle gehalten wird.
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Im
Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 wird die Drehbewegung
der Nockenwelle über die Laufrolle 15 und den
Rollenschuh 14 sowie den Stößel 22 in
eine axiale Bewegung des Hochdruckkolbens 8 umgesetzt.
Dabei wird durch das Axialspiel 28 zwischen dem Federteller 25 und
dem Stößel 22 ein Radialausgleich ermöglicht.
Beim Abwärtshub des Kolbens 8 drückt
die Kolbenfeder 29 auf den Federteller 25. Durch
den Eingriff des Federtellers 25 in die Ringnut 26 wird
eine Mitnahme des Kolbens 8 sichergestellt. Auch beim Aufwärtshub
kann ein Radialausgleich zwischen dem Federteller 25 und
dem Stößel 22 stattfinden, da durch das
vorhandene Axialspiel 28 der Federteller 25 nicht
fest zwischen der Kolbenfeder 29 und dem Stößel 22 eingespannt
ist.
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In 2 sieht
man, dass der Federteller 25 im Wesentlichen die Gestalt
einer Kreisringscheibe 30 mit einem zentralen Durchgangsloch 31 hat. Durch
einen Kreis 32 ist der Außendurchmesser des Kolbens 8 angedeutet.
Der Federteller 25 greift in radialer Richtung in die Ringnut 26 ein.
Von dem zentralen Durchgangsloch 31 des Federtellers 25 gehen Schlitze 34 aus,
die sich von dem zentralen Durchgangsloch 31 radial nach
außen erstrecken. Bei dem in 2 dargestellten
Federteller 25 sind insgesamt vier Schlitze 34 vorgesehen,
die radial außen jeweils in eine nierenförmige
Ausnehmung 35 münden. Außerhalb der Ausnehmungen 35 weist
der Federteller 25 einen in Umfangsrichtung geschlossenen
Ringscheibenkörper 36 auf.
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Durch
die Schlitze 34 wird der Federteller 25 radial
innerhalb der Ausnehmungen 35 in vier sektorartige Schnappelemente 38 unterteilt.
Jedes sektorartige Schnappelement 38 erstreckt sich in
Umfangsrichtung zwischen zwei Schlitzen. Durch die geschlitzte Ausführung
des Federtellers 25 wird ein Einschnappen des Federtellers 25 in
die Ringnut ermöglicht. Dabei wird die Elastizität
des Federtellers 25 durch die Ausnehmungen 35 an
den radial äußeren Enden der Schlitze 34 vergrößert.
Die Ausnehmungen 35 ermöglichen des Weiteren den
Durchtritt von Kraftstoff.
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In 3 ist
ein Kolben 48 mit seinem dem Arbeitsraum abgewandten Ende 52 im
Längsschnitt dargestellt. An dem Kolbenende 52 weist
der Kolben 48 einen Absatz 54 auf, an dem ein
Federteller 55 in axialer Richtung abgestützt
ist. Von dem Absatz 54 ist ein Stützring 58 beabstandet,
der auf das mit einem reduzierten Außendurchmesser versehene Ende 52 des
Kolbens 48 aufgepresst ist. Der Stützring 58 bildet
zusammen mit dem Absatz 54 des Kolbens 48 eine
Ringnut, in welcher der Federteller 55 in axialer Richtung
abgestützt ist.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit
dem Stützring 58 kann ein geschlitzter Federteller
verwendet werden, wie er in den 1 und 2 mit 25 bezeichnet
ist. Es kann aber auch ein herkömmlicher Federteller ohne
Schlitze verwendet werden, wenn dieser vor dem Befestigen des Stützrings 58 auf
das Ende 52 des Kolbens 48 aufgesteckt wird. Nach
dem Aufstecken des Federtellers 55 kann dann der Stützring 58,
zum Beispiel durch eine Presspassung, an dem Kolbenende 52 befestigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19705205
A1 [0002]
- - EP 1519033 A2 [0002]
- - DE 10147981 A1 [0002]
- - DE 10017114 A1 [0002]