DE10330781B4

DE10330781B4 - Hochdruckkraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE10330781B4
Application number: DE10330781A
Authority: DE
Inventors: Takuya Uryu; Yoshihiko Onishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: US7024980B2; JP3693992B2; US20040091377A1; JP2004156569A; FR2847007A1; FR2847007B1; DE10330781A1

Abstract

Hochdruckkraftstoffpumpe zur Zuführung von Hochdruckkraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Pumpe aufweist:
ein Umgehäuse (32);
einen Zylinder (24), welcher in dem Umgehäuse (32) angeordnet ist;
einen Kolben (26), welcher in dem Zylinder (24) so aufgenommen ist, dass er eine gleitende Hin- und Herbewegung zum Einbringen von Kraftstoff in den Zylinder (24) und zum Unterdrucksetzen des Kraftstoffs durchführt;
einen Stößel (33), welcher an einem Endabschnitt des Umgehäuses (32) für eine Hin- und Herbewegung darin angeordnet ist und dazu angepasst ist, mit einem Nocken (35) in Kontakt zu sein, welcher zusammen mit einer Nockenwelle (34) der inneren Verbrennungskraftmaschine rotiert, so dass eine Antriebskraft der Verbrennungskraftmaschine auf den Kolben (26) übertragen wird; und
eine Hülse (52), welche zwischen dem Stößel (33) und dem Umgehäuse (32) so angeordnet ist, dass zwischen der Hülse (52) und der äußeren Umfangsfläche des Stößels (33) ein Spiel vorhanden ist;
wobei ein zentraler...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe zur Zuführung eines Hochdruckkraftstoffs zu einer Verbrennungskraftmaschine.
2. Stand der Technik
Bei einer bekannte Hochdruckkraftstoffpumpe wiederholt ein Stößel, welcher von einem Gehäuse umschlossen ist, vertikale Bewegungen in Ausrichtung mit einem Kolben gemäß der Anlage oder dem Kontakt des Stößels mit einem Nocken, während dieser gegen den Gleitwiderstand der inneren Wandfläche des Gehäuses arbeitet. Der Stößel rotiert kaum um seine eigene Achse, und somit erfolgt die Berührung zwischen dem Stößel und dem Nocken stets an der gleichen Stelle oder den gleichen Bereichen. Als Folge davon findet ein Abrieb bzw. Verschleiß des Stößels konzentriert lediglich an denjenigen Bereichen statt, an denen der Stößel mit dem Nocken in Linienkontakt ist. In diesem Fall findet eine lokale Abnützung des Stößels statt, und die resultierende Abnutzung der Nockenfläche geht mit einer Stößelabnutzung bei einer langen Verwendungsperiode einher, und wenn ein vorgeschriebener Betrag der Anhebung des Stößels involviert ist, welche durch das Nockenprofil vorgesehen ist, kann eine Situation auftreten, bei der es für den Kolben unmöglich wird, den Kraftstoff auf einen vorbestimmten Druck unter Druck zu setzen, was somit zu einem Ausfall der Hochdruckkraftstoffpumpe führt.
Um eine derartige negative Begleiterscheinung zu vermeiden, ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem die äußere Umfangsfläche des Stößels in einer speziellen Form ausgebildet ist, so dass der Gleitwiderstand zwischen dem Stößel und der inneren Wandfläche des Gehäuses reduziert werden kann (erstes Patentdokument: DE 199 43 160 A1 ). Es ist auch ein anderes Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem das Nockenprofil in der Art und Weise konfiguriert ist, dass die Anlageposition oder Kontaktposition zwischen dem Nocken und dem Stößel von der Achse des Stößels entfernt ist, wobei es dadurch möglich wird, die Selbstdrehungskraft des Stößels aus einer Kontaktreibungskraft zu erhalten, welche während der Drehung des Nockens erzeugt worden ist (zweites Patentdokument: die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-31017 ).
Jedoch weisen die Hochdruckkraftstoffpumpen, welche wie vorstehend konstruiert sind, die folgenden Probleme auf.
Bei dem in dem vorstehend erwähnten ersten Patentdokument beschriebenen Verfahren ist es schwierig, die äußere Umfangsfläche des Stößels in einer komplizierten Konfiguration auszubilden.
Bei dem in dem vorstehend erwähnten zweiten Patentdokument beschriebenen Verfahren wird eine Kraft, welche auf den Kolben in einer diametralen oder radialen Richtung einwirkt, aufgrund der Exzentrizität zwischen dem Nocken und dem Kolben erzeugt, wobei somit ein Festfressen des Kolbens verursacht wird.
DE 198 27 926 A1 offenbart eine Kraftstoffpumpe, bei welcher eine Metallhülse in einer Hubelementkammer angeordnet ist, wobei ihre Außenfläche in die Umfangswand der Hubelementkammer eingepresst ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die vorstehend erwähnten Probleme zu beseitigen, und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffpumpe bereitzustellen, welche eine einfache Konstruktion aufweist und welche fähig ist, die Berührung zwischen einem Stößel und einem Nocken derart zu verteilen, dass die Lebensdauer des Stößels verbessert wird, ohne ein Festfressen eines Kolbens zu verursachen.
Im Hinblick auf die vorstehende Aufgabe liegt die vorliegende Erfindung in einer Hochdruckkraftstoffpumpe zur Zuführung eines Hochdruckkraftstoffs zu einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines Hochdruckkraftstoffzuführsystems, bei dem eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform (nicht Teil der Erfindung) verwendet wird.
2 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten des Hochdruckkraftstoffzuführsystems, welches in 1 gezeigt ist.
3 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten des Hochdruckkraftstoffzuführsystems, welches in 2 gezeigt ist (nicht Teil der vorliegenden Erfindung).
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V von 2.
5 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform (ebenfalls nicht Teil der vorliegenden Erfindung).
6 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten der Hochdruckkraftstoffpumpe, die in 5 gezeigt ist.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII von 5.
8 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform, die eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
9 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten der Hochdruckkraftstoffpumpe, die in 8 gezeigt ist.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in 8.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Nachfolgenden werden verschiedene Ausführungsformen von Hochdruckkraftstoffzuführsystemen im Einzelnen beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Gleiche oder äquivalente Elemente und Teile werden in der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen und in den beigefügten Zeichnungen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht eines Hochdruckkraftstoffzuführsystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform (nicht Teil der vorliegenden Erfindung).
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 des Hochdruckkraftstoffzuführsystems 1 weist folgendes auf: eine Platte 21, welche einen Kraftstoffsauganschluss 22, der mit dem Niedrigdruck-Kraftstoffansaugkanal 2 verbunden ist, und einen Kraftstoffausströmanschluss 23 aufweist, welcher mit dem Hochdruck-Kraftstoffausstoßkanal 4 verbunden ist; einen Zylinder 24; eine Ventilscheibe 25, die ein Saugventil 8 aufweist und zwischen einer oberen Endfläche des Zylinders 24 und der Platte 21 angeordnet ist; das Ausströmventil 9, welches an dem Hochdruck-Kraftstoffausstoßkanal 4 angeordnet ist; einen Kolben 26, welcher gleitend in dem Zylinder 24 aufgenommen ist, so dass er zusammen mit dem Zylinder 24 eine Kraftstoffdruckkammer 27 definiert, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen, welcher in die Kraftstoffdruckkammer 27 strömt; und eine Feder 29, welche komprimiert zwischen einem Aufnahmeabschnitt 28 und einem Halter 30 angeordnet ist, um den Kolben 26 in eine Richtung zu drängen, um das Volumen der Kraftstoffdruckkammer 27 zu vergrößern.
Zusätzlich weist die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 folgendes auf: ein Gehäuse 31 mit dem Niedrigdruck-Kraftstoffansaugkanal 2 und dem Hochdruck-Kraftstoffausstoßkanal 4; ein Umgehäuse 32, welches fest an dem Gehäuse 31 angebracht ist; einen Stößel 33, welcher in Kontakt mit dem Nocken 35 angeordnet ist, der mit einer Nockenwelle 34 einer Verbrennungskraftmaschine rotiert, so dass diese die Antriebskraft der Verbrennungskraftmaschine auf den Kolben 26 überträgt, wobei der Stößel 33 in einem Endabschnitt des Umgehäuses 32 hin und her bewegbar ist; eine zylindrische Hülse 50, welche zwischen dem Stößel 33, der aus einem Gusseisenstahl hergestellt ist, und dem Umgehäuse 32 angeordnet ist; und eine Öldichtung 60 zur Trennung von Kraftstoff und Schmieröl voneinander. Der Stößel 33 weist eine Vielzahl von Öffnungen 33a auf, welche durch dessen Boden in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, um den Durchtritt von Schmieröl in das Innere des Stößels 33 und aus dem Inneren des Stößels 33 zu ermöglichen.
2 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten des Hochdruckkraftstoffzuführsystems 1 von 1. 3 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten des Hochdruckkraftstoffzuführsystems 1 von 2. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V von 2.
Die Hülse 50 ist mit einem Spiel bezüglich der äußeren Umfangsfläche des Stößels 33 zwischen dem Stößel 33 und dem Umgehäuse 32 eingepasst. Die Hülse 50 von zylindrischer Form weist eigene innere und äußere Umfangsflächen auf, welche aus rostfreiem Stahl ausgebildet sind, welcher einer reibungsvermindernden Behandlung in Form einer Mahl-, Zerreib- bzw. Schleifbehandlung unterzogen worden ist. Es ist zu erwähnen, dass Legierungswerkzeugstahl anstelle des rostfreien Stahls verwendet werden kann.
Ein Einführungsraum für die Hülse 50 wird durch Reduzierung des Außendurchmessers des Stößels 33 ausgebildet. Nachdem die Hülse 50 in den Einführungsraum eingeführt worden ist, wird diese in das Innere des Raums durch Biegen eines vorderen Endes 32a des Umgehäuses 32 eingepasst. Das vordere Ende 32a des Umgehäuses 32 weist ebenso die Funktion auf, dass verhindert wird, dass der Stößel 33 daraus herausfällt.
Ausführungsform 2
5 ist eine Querschnittsansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform (nicht Teil der vorliegenden Erfindung). 6 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Abschnitten der in 5 gezeigten Hochdruckkraftstoffpumpe. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII von 5.
Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform wie folgt. Eine Hülse 51 weist eine flexible deformierbare, C-förmige Konfiguration auf; eine axiale breite Nut 53a ist an der äußeren Umfangsfläche eines Stößels 53 ausgebildet; und ein Ring 54 ist zwischen einem Ende eines Umgehäuses 32 und dem Stößel 53 angeordnet, um zu verhindern, dass die Hülse 51 und der Stößel 53 aus dem Umgehäuse 32 fallen.
Nachdem die Hülse 51 an dem Stößel 53 in dessen axialer Richtung eingesetzt worden ist, wird diese mit der Nut 53a in Eingriff gebracht, welche an der äußeren Umfangsfläche des Stößels 53 ausgebildet ist, und zwar mittels einer geringeren Deformierung der Hülse 51 an der Stelle der Nut 53a in einer Richtung, in der ihr Krümmungsradius vermindert ist.
Bei der Hochdruckkraftstoffpumpe dieser Ausführungsform ist es möglich, die Gleitflächen mit geringer Reibung hinsichtlich des Umgehäuses 32 in einer einfachen Art und Weise im Verhältnis mit denjenigen zu erhalten, welche gemäß der vorstehend erwähnten ersten Patentschrift beschrieben worden sind, wo die äußere Umfangsfläche eines Stößels einer komplizierten Bearbeitung unterzogen worden ist.
Ausführungsform 3
8 ist eine Querschnittsansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 9 ist eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Abschnitte der in 8 gezeigten Hochdruckkraftstoffpumpe. 10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI von 8.
Bei dieser dritten Ausführungsform liegt der zentrale Kontaktpunkt eines Nockens 35, welcher mit einem Stößel 33 in Kontakt ist, auf der Mittelachse A eines Kolbens 26, während die Mittelachse B des Stößels 33 um einen Abstand δ von der Mittelachse A des Kolbens 26 entfernt ist. Eine Hülse 52 ist in der Art und Weise konstruiert, dass die Dicke der Hülse 52 allmählich entlang ihrer Umfangsrichtung variiert, wobei als Folge davon der Mittelpunkt des äußeren Durchmessers der Hülse 52 nicht mit dem Mittelpunkt ihres inneren Durchmessers übereinstimmt.
Gemäß dieser dritten Ausführungsform ist der zentrale Kontaktpunkt des Nockens 35 um einen Abstand δ von der Mittelachse B des Stößels 33 entfernt angeordnet, so dass eine Kontaktreibungskraft, welche durch die Drehung des Nockens 35 erzeugt wird und auf den Stößel 33 wirkt, als eine Drehkraft dazu beiträgt, dass sich der Stößel 33 um seine Mittelachse B dreht. Da jedoch der zentrale Kontaktpunkt des Nockens 35 auf der Mittelachse A des Kolbens 26 liegt, tritt keine Last auf, welche auf den Kolben 26 in seiner diametralen oder radialen Richtung einwirkt und ein Festfressen des Kolbens 26 verursachen würde.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist jede der Hülsen 50, 51 und 52 zwischen dem Stößel 33 und dem Umgehäuse 32 angeordnet und an der äußeren Umfangsfläche des Stößels 33 mit einem Spiel angepasst.
Obwohl die Erfindung hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung im Bereich der beigefügten Ansprüche verändert werden kann.

Claims

Hochdruckkraftstoffpumpe zur Zuführung von Hochdruckkraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Pumpe aufweist: ein Umgehäuse (32); einen Zylinder (24), welcher in dem Umgehäuse (32) angeordnet ist; einen Kolben (26), welcher in dem Zylinder (24) so aufgenommen ist, dass er eine gleitende Hin- und Herbewegung zum Einbringen von Kraftstoff in den Zylinder (24) und zum Unterdrucksetzen des Kraftstoffs durchführt; einen Stößel (33), welcher an einem Endabschnitt des Umgehäuses (32) für eine Hin- und Herbewegung darin angeordnet ist und dazu angepasst ist, mit einem Nocken (35) in Kontakt zu sein, welcher zusammen mit einer Nockenwelle (34) der inneren Verbrennungskraftmaschine rotiert, so dass eine Antriebskraft der Verbrennungskraftmaschine auf den Kolben (26) übertragen wird; und eine Hülse (52), welche zwischen dem Stößel (33) und dem Umgehäuse (32) so angeordnet ist, dass zwischen der Hülse (52) und der äußeren Umfangsfläche des Stößels (33) ein Spiel vorhanden ist; wobei ein zentraler Kontaktpunkt des Nockens (35), welcher mit dem Stößel (33) in Kontakt ist, auf der Mittelachse (A) des Kolbens (26) liegt, während die Mittelachse (B) des Stößels (33) von der Mittelachse (A) des Kolbens (26) beabstandet (δ) ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Patentanspruch 1, bei welcher eine breite Nut (53a), welche sich in einer Umfangsrichtung des Stößels (33) erstreckt, an der äußeren Umfangsfläche des Stößels (33) ausgebildet ist, und die Hülse (52) aus einer C-förmigen Konfiguration in die Nut eingepasst ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Patentanspruch 1, bei welcher die Hülse (52) derart konstruiert ist, dass ihre Dicke graduell in einer Umfangsrichtung der Hülse (52) variiert.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welcher die Hülse (52) eine Oberfläche aufweist, die einer reibungsvermindernden Behandlung unterzogen worden ist.