WO2020064064A1 - Vorrichtung zum betreiben einer fluidförderpumpe für ein kraftfahrzeug und fluidförderpumpe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zum betreiben einer fluidförderpumpe für ein kraftfahrzeug und fluidförderpumpe für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Yury Mikhaylov
Mykhailo Belikovetsky
Yavuz Kurt
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Aumovio Germany GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/442—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means preventing fuel leakage around pump plunger, e.g. fluid barriers

Definitions

  • the present invention relates to a device for loading a fluid feed pump for a motor vehicle, which enables reliable and safe operation of the fluid feed pump and can also contribute to an extended service life of the fluid feed pump.
  • the invention further relates to a fluid feed pump for a motor vehicle with such a device.
  • Motor vehicles with an internal combustion engine have a fluid feed pump which is coupled to the internal combustion engine and, for example as a gasoline or diesel high-pressure pump, delivers fuel to a high-pressure accumulator via one or more pistons moving up and down and makes it available for the internal combustion engine.
  • the fluid is usually provided with a fluid pressure of several hundred bar, so that safe and reliable operation of the fluid feed pump is necessary. In addition, it is always a matter of concern to improve the service life of such components and to enable inexpensive production.
  • the task is solved by the features of the independent patent claim. Advantageous refinements are specified in the subclaims.
  • a device for operating a fluid delivery pump for a motor vehicle comprises a piston element with a first piston section and at least one further piston section, which extend in an elongated manner with respect to a longitudinal axis of the piston element and are coupled to one another.
  • the device further comprises a piston recess which is formed on a wall of the piston element between the first piston section and the further piston section.
  • the piston element has a first cross-sectional area with respect to the longitudinal axis in the first piston section and a minimal cross-sectional area in the region of the piston recess and is designed such that the ratio of the minimum cross-sectional area and the first cross-sectional area is less than 0.75.
  • the piston element essentially implements a single-stage or multi-stage piston, at which the piston recess with a predetermined depth and a specific geometry is introduced at a specific position.
  • the piston recess can also be referred to as a groove.
  • Such a groove realizes the function of a hinge and provides a certain elasticity and flexibility of the piston element, which can have an advantageous effect on the operation in a fluid feed pump.
  • the cross section or the cross sectional area of the piston element can change over the area of the piston recess.
  • the minimum cross-sectional area in the region of the piston recess designates the smallest cross-sectional area which is related to the first cross-sectional area of the first piston section.
  • the cross-sectional ratio of the minimum cross-sectional area of the piston recess and the first cross-sectional area of the first piston section is less than 0.75.
  • the cross-sectional ratio described is less than 0.7 or 0.6 or 0, 5 or 0.4.
  • the piston recess is specifically designed to be so large that it has an influence on the elasticity and flexibility of the piston element, and not only takes on a lubricating or cooling function, but also influences and moves the piston element within a piston guide contributes to an advantageous function of the fluid feed pump.
  • the piston element Due to the groove or the piston recess, the piston element is more flexible in its upward and downward movement, so that the influence of transverse forces acting on the piston element is counteracted.
  • the lower part of the Kol benelements can therefore be deflected somewhat more, while the upper part is deflected less. A transverse force acting on the piston element is thereby distributed over a larger area of the piston element.
  • terms such as “above” or “below” designate a direction in relation to an operational state of the device in a fluid feed pump.
  • the fluid feed pump can in particular be a gasoline or high-pressure diesel pump which delivers the respective fuel into a high-pressure chamber or a high-pressure accumulator and with a fluid pressure of, for example, 300-400 bar or more for a combustion cycle in an internal combustion engine.
  • the piston element performs several functions.
  • the upper part of the piston element corresponds to the first piston section, for example, and forms the
  • the stroke volume of the high-pressure pump results from the diameter of the upper part of the piston element and the stroke of the piston element.
  • the maximum load on a roller tappet, which couples the lower part of the piston element to a camshaft, results from the diameter itself and the pressure in the high-pressure chamber and other forces, such as the elastic force of a piston return spring.
  • the lower part of the piston corresponds, for example, to the further piston section and forms an interface to the drive area.
  • This additional piston section is located, for example, partly on the fuel side within the fluid delivery pump and partly on the oil side of the internal combustion engine, for example in a cylinder head of the internal combustion engine.
  • a seal between the fuel and oil side is done, for example, via a rod seal in the fluid feed pump.
  • a piston return spring is supported, among other things, on a spring plate, which can be mounted on the lower part of the piston element.
  • the piston element is guided, for example, directly in a pump housing or in a separate component, such as a sleeve-shaped piston guide, and experiences a change in the lower part due to various influences, for example, due to the piston return spring, the rod seal, angularity and evenness of the roller tappet resulting shear force.
  • Such a transverse force usually acts at two points at which a piston is supported within a piston guide, and leads to a local load between the piston and piston guide. If this load is too high, this can lead to high wear, damage or even failure of the fluid feed pump.
  • An increase in the guide length of the piston guide and correspondingly longer pistons could be one
  • an existing high surface pressure between the piston and piston guide requires a correspondingly high hardness of the material of the components in order to ensure a certain service life.
  • transverse forces acting on the piston element can be usefully compensated for during operation of the fluid feed pump and can thus be reduced after partial effects on the material, the function and the required installation space of the interacting components.
  • the described device enables safe and reliable operation of a fluid feed pump and also makes a contribution to a space-saving construction and an improved service life.
  • the fact that transverse forces that act on the piston element during operation of the fluid delivery pump can be compensated or counteracted also reduces friction between the outer wall of the piston element and the inner wall of a piston guide, so that wear on these components is reduced.
  • the device can also include a piston guide, which is sleeve-shaped and in coordination with the piston element with the piston recess.
  • a wall thickness of a lower region of the piston guide, for example in the housing is significantly smaller than in an upper region of the piston guide, which would be assigned to the upper or the first piston section.
  • loads such as tension and friction
  • the elasticity provided by the piston recess on the piston element can therefore be increased by elasticity of the piston guide and contribute to a particularly flexible, reliable and low-wear device for a fluid feed pump.
  • the piston element is designed such that the ratio of the minimum cross-sectional area in the region of the piston recess and the first cross-sectional area in the first piston section is between 0.16 and 0.49 inclusive.
  • the piston recess can be in the form of one or more notches on the wall of the piston element or as a through going recess form a recess on the piston element.
  • the piston recess is formed on the wall of the piston element in a radially circumferential manner with respect to the longitudinal axis.
  • the piston element is preferably designed to be rotationally symmetrical or cylindrical in relation to the longitudinal axis.
  • the piston recess is limited rotationally symmetrically by the wall and forms, for example, an annular recess on the cylindrical piston element.
  • the wall of the piston element in the region of the piston recess is designed in the form of a segment of a circle with respect to a cross section along the longitudinal axis.
  • the bottom of the groove or the wall of the piston element that delimits the piston recess is then rounded off, for example in the form of a semicircle, in order to keep a notch effect on the piston element as low as possible.
  • other groove shapes are also possible.
  • the wall of the piston element in the region of the piston recess is, for example, trapezoidal or notch-shaped in relation to a cross section along the longitudinal axis.
  • the piston recess can be delimited in particular in a V-shape by the wall of the piston element.
  • the piston element as a whole such a limitation can be described as conical or conical.
  • the piston element has a second piston section as a further piston section and the piston recess is formed adjacent to the first and second piston sections, so that in relation to the Longitudinal axis of the first piston section has a first length and the first piston section, the region of the piston recess and the second piston section together have a second length or total length and the piston element is designed such that the ratio of the first length and the total length is between 0.7 and 0.9.
  • the piston recess can be provided at various points on the piston element, for example on the upper shaft, which is formed by the first piston section and cooperates with the piston guide in the fluid delivery pump, or also on the lower shaft, which is implemented, for example, by the further piston section is.
  • the piston recess is preferably provided in accordance with the specified ratio on a lower part of the upper piston section and, viewed from the upper end of the piston element, begins in the range from 70% to 90% of the total length of the upper shaft or of the first piston section.
  • the piston element has a second piston section as a further piston section and is designed such that the piston element has a second cross-sectional area with respect to the longitudinal axis in the second piston section, the size of which corresponds to the size of the first cross-sectional area in the first piston section is.
  • a piston element is then formed in one step with a shaft which is divided into sections by the piston recess into two pistons, an upper and a lower. Both piston sections then have, for example within the scope of manufacturing tolerances, essentially the same diameter.
  • the piston element has a third piston section as a further piston section. cut open and is formed such that the piston element has a third cross-sectional area with respect to the longitudinal axis in the third piston section, the size of which is smaller than the size of the first cross-sectional area in the first piston section and is larger than the size of the minimum
  • Such a piston element is then formed in two or more stages with two or more shafts, of which two adjacent shafts are separated by the piston recess or formulated differently, which are coupled to one another by means of the wall delimiting the piston recess.
  • the described embodiments of the device have advantageous effects with regard to the manufacture and operation of a fluid feed pump.
  • the load due to transverse forces that act on the piston element can be distributed over a larger area and thus reduced locally. This makes it possible to increase the service life and the robustness of the interacting components, and it contributes to less wear.
  • a length of the piston guide and thus further component lengths, such as that of the piston element, the piston guide sleeve and the housing can also be reduced. Cost savings can thus be realized.
  • a smaller installation space for the fluid feed pump which is advantageous for customer-oriented applications, can be realized in this way.
  • other materials for example materials with a lower hardness, can be used for the various components of the device, so that further cost savings are possible.
  • a fluid delivery pump comprises one of the previously described configurations of the device for Operating a fluid delivery pump for an internal combustion engine of a motor vehicle, which is arranged in or on the fluid delivery pump.
  • Figure 1 is a schematic representation of a force
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a device for operating a fluid delivery pump for the motor vehicle
  • Figures 3A-3C an embodiment of the device for
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the device for operating a fluid delivery pump for the motor vehicle
  • FIGS. 5A-5B show a further exemplary embodiment of the device for operating a fluid feed pump for the motor vehicle
  • FIGS. 6A-6B show a further exemplary embodiment of the device for operating a fluid feed pump for the motor vehicle
  • Figures 7A-7B another embodiment of the device for operating a fluid feed pump for the motor vehicle.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a motor vehicle 1 with an internal combustion engine 3 and a fluid feed pump 5 which is coupled to the internal combustion engine 3 to supply it with fuel during operation.
  • the fluid feed pump 5 has a device 10 which, as will be explained with reference to the following FIGS. 2 to 7B, enables inexpensive and space-saving production of the fluid feed pump 5 and also contributes to safe, reliable and long-lasting operation of the fluid feed pump 5.
  • the fluid feed pump 5 can in particular implement a high-pressure fuel pump in order to supply gasoline or diesel to the internal combustion engine.
  • the device 10 is shown in a schematic side view.
  • the device 10 for operating the fluid feed pump 5 for the motor vehicle 1 comprises a piston element 14 with a first piston section 11 and a second piston section 12, which extend in an elongated manner with respect to a longitudinal axis A of the piston element 14 and are coupled to one another (see FIG. 3A).
  • the device 10 further comprises a piston recess 15 which is formed on a wall 16 of the piston element 14 between the first piston section 11 and the second piston section 12.
  • the piston element 14 has in relation to the longitudinal axis A in the first piston section 11 has a first cross-sectional area Qi and a minimum cross-sectional area Q m in the region of the piston recess 15 and is designed such that the ratio of the minimum cross-sectional area Q m in the region of the piston recess 15 and the first cross-sectional area Qi in the first piston section
  • a hydraulic force acts on the piston element 14 due to the fluid pressure in the piston chamber, so that the piston element 14 is supported on an inside of the piston guide 17.
  • a force acts on the lower end of the piston element 14, which has a coupling interface 18 for connecting the roller tappet.
  • the piston recess 15 provides a certain elasticity and flexibility of the piston element 14, so that the lower piston section
  • FIGS. 3A to 3C show an exemplary embodiment of the device 10 and the piston element 14 and various cross sections.
  • the piston element 14 is rotationally symmetrical or cylindrical in shape with respect to the longitudinal axis A and has a first, a second and a third piston section 11, 12 and 13 along the longitudinal axis A.
  • the piston recess 15 is designed as an annular recess, which is set up in a radially circumferential manner with respect to the longitudinal axis A.
  • the piston sections 11, 12 and 13 are each formed essentially with a constant diameter.
  • the first and second piston sections 11 and 12 have essentially the same diameter.
  • the piston element 14 shown in FIG. 3A is designed in two stages or, in other words, has an upper and a lower shaft.
  • the upper shaft comprises the first and second piston sections 11, 12 and the piston recess 15 formed between these piston sections 11, 12.
  • the lower shaft is formed by the third piston section 13, to which the coupling interface 18 connects.
  • the first piston section 11 is therefore essentially located in the area within the piston guide 17 when the fluid feed pump 5 is in an assembled state and in operation, while the second and / or third piston section 12, 13 can also partially emerge therefrom, so that it is introduced in a targeted manner Piston recess 15 a predetermined changed leverage or torque on the first piston section 11 is adjustable, compared to a piston without such a recess.
  • the position of the piston recess 15 on the piston element 14 is preferably formed depending on an aspect ratio. Shown is a first length Li of the upper, first piston section 11 and a second length or a total length L 12 , which includes the length of the first piston section 11, the region of the piston recess 15 and the second piston section 12.
  • the piston recess 15 is preferably positioned such that the ratio of the first length L 2 and the total length L 12 is between 0.7 and 0.9. In this way, an elasticity and flexibility of the Kol benelements 14 can be established, which can have a particularly beneficial effect on operation within the piston guide 17 of the fluid feed pump 5.
  • FIGS. 3B and 3C illustrate cross sections perpendicular to the longitudinal axis A of the piston element 14 at the illustrated positions BB and AA.
  • the cross section BB thus shows the cross-sectional area Qi of the first piston section 11, which essentially also corresponds to a cross section of the second piston section 12.
  • the upper shaft with the piston sections 11, 12 has a predetermined diameter, which reduces to a predetermined minimum in the region of the piston recess 15.
  • the wall 16 of the piston element 14 is therefore specifically tapered, for example to form a cross-sectional ratio Q m / Qi, which is between 0.16 and 0.49. This range of values can also have an advantageous effect on the operation of the fluid pump 5 with regard to the elasticity and flexibility of the piston element 14.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the device 10 with the piston element 14 in a schematic side view.
  • the groove or the piston recess 15 is alternative positioned. It is formed on the lower shaft instead of on the upper shaft, wherein according to this embodiment the upper shaft comprises the first piston section 11 and the lower shaft the third piston section 13 with different diameters.
  • FIGS. 5A-7B illustrate, in schematic side views, exemplary embodiments with regard to the shape of the piston recess 15.
  • the piston recess 15 can be delimited in a segment of a circle by the associated wall 16 and represent a groove with a rounded bottom .
  • the piston recess 15 can be notched in the form of a notch by the associated wall 16 of the piston element 14 (see FIGS. 6A and 6B) and form a groove which tapers in a V-shape in the radial direction.
  • the piston recess 15 can also be trapezoidally delimited by the associated wall 16, so that the groove formed tapers conically in the radial direction to a certain section which has a smaller diameter than the first and second adjacent piston sections 11 and 12. While the minimum cross section Q m in the exemplary embodiments according to FIGS. 5A-5B and 6A-6B is essentially in the center of the piston recess 15 along a radial cross section perpendicular to the longitudinal axis A of the piston element 14, the exemplary embodiment according to FIGS. 7B has a certain section with a minimum diameter or with a minimum cross-sectional area Q m , which forms the bottom of the groove.
  • the specifically designed minimum cross-sectional area Q m in the region of the piston recess 15 is not necessarily the absolutely smallest cross-section of the piston element 14. This can also be formed, for example, at the lower end in the region of the coupling interface 18.
  • the trained minimum cross-sectional area Q m in the region of the piston recess 15 therefore realizes a predetermined minimum with respect to the adjacent piston sections 11 and 12 or 13.
  • the load due to transverse forces acting on the piston element 14 can be distributed over a larger area and thus locally reduced (see FIG. 2 ). This makes it possible to increase the service life and the robustness of the interacting components, and it contributes to less wear.
  • a length of the piston guide 17 and thus further component lengths, such as that of the piston element 14, a piston guide sleeve and a housing can be reduced. Cost savings can thus be realized.
  • a smaller space required for the fluid feed pump 5 can be realized in this way, which is advantageous for customer-oriented applications.
  • other materials for example materials with lower hardness, can be used for the various components of the device 10, so that further cost savings are possible.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Betreiben einer Fluidförderpumpe (5) für ein Kraftfahrzeug (1) umfasst ein Kolbenelement (14) mit einem ersten Kolbenabschnitt (11) und mindestens einem weiteren Kolbenabschnitt (12, 13), die sich bezogen auf eine Längsachse (A) des Kolbenelements (14) länglich erstrecken und miteinander gekoppelt sind, und eine Kolbenausnehmung (15), die an einer Wandung (16) des Kolbenelements (14) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (11) und dem weiteren Kolbenabschnitt (12, 13) ausgebildet ist. Das Kolbenelement (14) weist bezogen auf die Längsachse (A) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) eine erste Querschnittsfläche (Q1 ) und in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) eine minimale Querschnittsfläche (Qm ) auf und ist derart ausgebildet, dass das Verhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche (Qm ) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) und der ersten Querschnittsfläche (Q1 ) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) kleiner ist als 0,75. Signifikante

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug und Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be treiben einer Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug, die einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Fluidförderpumpe er möglicht und zudem zu einer verlängerten Lebensdauer der Fluidförderpumpe beitragen kann. Die Erfindung betrifft ferner eine Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung .
Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen eine Flu idförderpumpe auf, die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist und zum Beispiel als Benzin- oder Dieselhochdruckpump über einen oder mehrere sich auf- und abwärtsbewegende Kolben Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert und für den Verbrennungsmotor bereitstellt . Dabei wird das Fluid in der Regel mit einem Fluiddruck von mehreren hundert Bar bereitgestellt, sodass ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Fluidförderpumpe er forderlich ist. Außerdem ist es stets ein Anliegen, eine Le bensdauer solcher Komponenten zu verbessern und eine kosten günstige Herstellung zu ermöglichen.
Es ist daher eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, eine Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einen zuverlässigen und sicheren Betrieb der Fluidförderpumpe ermöglicht und darüber hinaus zu einer verlängerten Lebensdauer der Fluidförderpumpe beitragen kann . Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Pa tentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für ein Kraftfahrzeug ein Kolbenelement mit einem ersten Kolbenabschnitt und mindestens einem weiteren Kolbenabschnitt, die sich bezogen auf eine Längsachse des Kolbenelements länglich erstrecken und miteinander gekoppelt sind. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Kolbenausnehmung, die an einer Wandung des Kolbenelements zwischen dem ersten Kol benabschnitt und dem weiteren Kolbenabschnitt ausgebildet ist. Das Kolbenelement weist bezogen auf die Längsachse in dem ersten Kolbenabschnitt eine erste Querschnittsfläche und in dem Bereich der Kolbenausnehmung eine minimale Querschnittsfläche auf und ist derart ausgebildet, dass das Verhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche und der ersten Querschnittsfläche kleiner ist als 0,75.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung kann auf einfache Weise ein Beitrag für eine höhere Lebensdauer einer Fluidförderpumpe geleistet und zudem ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Fluidförderpumpe eingerichtet werden.
Das Kolbenelement realisiert im Wesentlichen einen ein- oder mehrstufigen Kolben, an dem an einer gezielten Position die Kolbenausnehmung mit vorgegebener Tiefe und einer bestimmten Geometrie eingebracht ist. Die Kolbenausnehmung kann auch als Nut bezeichnet werden. Eine solche Nut realisiert die Funktion eines Scharniers und stellt eine gewisse Elastizität und Flexibilität des Kolbenelements bereit, welche sich vorteilhaft auf den Betrieb in einer Fluidförderpumpe auswirken können. Der Querschnitt beziehungsweise die Querschnittsfläche des Kolbenelements kann sich über den Bereich der Kolbenausnehmung ändern. Die minimale Querschnittsfläche in dem Bereich der Kolbenausnehmung bezeichnet dabei die kleinste Querschnitts fläche, welche zu der ersten Querschnittsfläche des ersten Kolbenabschnitts in Verhältnis gesetzt wird. Das Quer- schnittsverhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche der Kolbenausnehmung und der ersten Querschnittsfläche des ersten Kolbenabschnitts ist kleiner ist als 0,75. Alternativ ist das beschriebene Querschnittsverhältnis kleiner als 0,7 oder 0,6 oder 0 , 5 oder 0,4.
Durch das beschriebene Querschnittsverhältnis ist die Kol benausnehmung gezielt derart groß ausgestaltet, dass sie Einfluss auf die Elastizität und Flexibilität des Kolbenelements hat, und nicht lediglich eine Schmier- oder Kühlfunktion übernimmt, sondern darüber hinaus die Bewegung des Kolben elements innerhalb einer Kolbenführung mit beeinflusst und zu einer vorteilhaften Funktion der Fluidförderpumpe beiträgt. Aufgrund der Nut beziehungsweise der Kolbenausnehmung ist das Kolbenelement in seiner Auf- und Abwärtsbewegung flexibler, sodass dem Einfluss von einwirkenden Querkräften auf das Kolbenelement entgegengewirkt wird. Der untere Teil des Kol benelements kann daher etwas stärker ausgelenkt werden, während der obere Teil weniger stark ausgelenkt wird. Eine auf das Kolbenelement wirkende Querkraft wird dadurch auf eine größere Fläche des Kolbenelements verteilt. Im Rahmen dieser Be schreibung bezeichnen Begriffe wie „oben" oder „unten" eine Richtungsangabe in Bezug auf einen betriebsgemäßen Zustand der Vorrichtung in einer Fluidförderpumpe.
Die Fluidförderpumpe kann insbesondere eine Benzin- oder Dieselhochdruckpumpe sein, welche den jeweiligen Kraftstoff in eine Hochdruckkammer oder einen Hochdruckspeicher fördert und mit einem Fluiddruck von beispielsweise 300-400 bar oder mehr für einen Verbrennungszyklus in einer Brennkraftmaschine bereit stellt. Bei solchen Hochdruckpumpen übernimmt das Kolbenelement mehrere Funktionen. Der obere Teil des Kolbenelements entspricht zum Beispiel dem ersten Kolbenabschnitt und bildet die
Schnittstelle zu einer Hochdruckkammer der Fluidförderpumpe. Über den Durchmesser des oberen Teils des Kolbenelements und den Hub des Kolbenelements ergibt sich das Hubvolumen der Hoch druckpumpe. Über den Durchmesser selbst und den Druck in der Hochdruckkammer und noch weitere Kräfte, wie zum Beispiel die elastische Kraft einer Kolbenrückholfeder, ergibt sich die maximale Belastung auf einen Rollenstößel, welche den unteren Teil des Kolbenelements mit einer Nockenwelle koppelt.
Der untere Teil des Kolbens entspricht zum Beispiel dem weiteren Kolbenabschnitt und bildet eine Schnittstelle zum Antriebs bereich. Dieser weitere Kolbenabschnitt befindet sich bei spielsweise zum Teil auf der Kraftstoff-Seite innerhalb der Fluidförderpumpe und zum Teil auf der Öl-Seite der Brenn kraftmaschine, zum Beispiel in einem Zylinderkopf der Brenn kraftmaschine. Eine Abdichtung zwischen Kraftstoff- und Öl-Seite erfolgt zum Beispiel über eine Stangendichtung in der Fluid förderpumpe. Eine Kolbenrückholfeder stützt sich dabei unter anderem an einem Federteller ab, welcher an dem unteren Teil des Kolbenelements montiert sein kann. Das Kolbenelement wird zum Beispiel direkt in einem Pumpengehäuse oder in einem separaten Bauteil, wie zum Beispiel einer hülsenförmigen Kolbenführung, geführt und erfährt aufgrund diverser Einflüsse, beispielsweise aufgrund der Kolbenrückholfeder, der Stangendichtung, Recht- winkligkeits-und Ebenheitsabweichung des Rollenstößels, am unteren Teil eine resultierende Querkraft.
Eine solche Querkraft wirkt an üblicherweise zwei Stellen, an denen sich ein Kolben innerhalb einer Kolbenführung abstützt, und führt zu einer lokalen Last zwischen Kolben und Kolbenführung. Wird diese Last zu hoch, kann dies zu einem hohen Verschleiß, zu Beschädigungen oder sogar zum Ausfall der Fluidförderpumpe führen. Eine Erhöhung der Führungslänge der Kolbenführung sowie entsprechend länger ausgestaltete Kolben könnten einer
Schrägstellung des Kolbens innerhalb der Kolbenführung ent gegenwirken. Allerdings hätte eine erhöhte Führungslänge zur Folge, dass ein größerer Bauraum für die Fluidförderpumpe benötigt wird und die Bauteile, wie Kolben und Kolbenführung und Gehäuse, entsprechend länger bzw. größer auszuführen wären und dadurch höhere Bauteilkosten bedingen würden.
Darüber hinaus erfordert eine vorhandene hohe Flächenpressung zwischen Kolben und Kolbenführung eine entsprechend hohe Härte des Materials der Komponenten, um eine gewisse Lebensdauer sicherzustellen zu können.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung und der speziellen Ausgestaltung des Kolbenelements mit Kolbenausnehmung können auf das Kolbenelement wirkende Querkräfte während eines Betriebs der Fluidförderpumpe nutzbringend kompensiert und dadurch nach teilige Auswirkung auf das Material, die Funktion und den erforderlichen Bauraum der zusammenwirkenden Bauteile reduziert werden. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht einen sicheren und zuverlässigen Betrieb einer Fluidförderpumpe und leistet zudem einen Beitrag für einen platzsparenden Aufbau und eine verbesserte Lebensdauer. Dadurch, dass Querkräfte, die während eines Betriebs der Fluidförderpumpe auf das Kolbenelement wirken, kompensiert oder entgegengewirkt werden kann, wird unter anderem auch eine Reibung zwischen der Außenwand des Kolben elements und der Innenwandung einer Kolbenführung reduziert, sodass ein Verschleiß dieser Komponenten verringert wird. Darüber hinaus können aufgrund des beschriebenen Aufbaus der Vorrichtung auch Materialen berücksichtigt werden, welche eine geringere Härte als konventionell verwendete Materialien aufweisen, sodass diesbezüglich Kosteneinsparungen möglich sind. Außerdem können aufgrund der kontrolliert eingebrachten Flexibilität des Kolbenelements Ungenauigkeiten anderer Kom ponenten, wie beispielsweise die einer mit dem Kolbenelement zusammenwirkenden Kolbenführung, ausgeglichen werden.
Die Vorrichtung kann außerdem eine Kolbenführung umfassen, die hülsenförmig und in Abstimmung auf das Kolbenelement mit der Kolbenausnehmung ausgebildet ist. Beispielsweise ist eine Wanddicke eines unteren Bereiches der Kolbenführung, zum Beispiel im Gehäuse, deutlich geringer ausgeführt als in einem oberen Bereich der Kolbenführung, welcher dem oberen bezie hungsweise dem ersten Kolbenabschnitt zugeordnet wäre. Auf diese Weise kann eine gewisse Elastizität der Kolbenführung ermöglicht werden und somit Belastungen, wie Spannungen und Reibung, zwischen dem Kolbenelement und der Kolbenführung reduziert werden, da sich eine Last auf diese Komponenten auf eine größere Fläche verteilt. Die durch die Kolbenausnehmung bereitgestellte Elastizität an dem Kolbenelement kann daher durch eine Elas tizität der Kolbenführung vergrößert werden und zu einer be sonders flexiblen, zuverlässigen und verschleißarmen Vor richtung für eine Fluidförderpumpe beitragen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist das Kolbenelement derart ausgebildet ist, dass das Verhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche in dem Bereich der Kolbenausnehmung und der ersten Querschnittsfläche in dem ersten Kolbenabschnitt zwischen einschließlich 0,16 und 0,49 liegt. Die Kolbenaus nehmung kann in Form einer oder mehrerer Einkerbungen an der Wandung des Kolbenelements ausgebildet sein oder als durch- gehende Ausnehmung eine Vertiefung an dem Kolbenelement aus bilden .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Vorrichtung ist die Kolbenausnehmung bezogen auf die Längsachse radial umlaufend an der Wandung des Kolbenelements ausgebildet. Vorzugsweise ist das Kolbenelement bezogen auf die Längsachse rotationssymmetrisch oder zylinderförmig ausgebildet ist. Somit wird die Kol benausnehmung rotationssymmetrisch durch die Wandung begrenzt und bildet beispielsweise eine ringförmige Ausnehmung an dem zylinderförmigen Kolbenelement.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Wandung des Kolbenelements in dem Bereich der Kolbenausnehmung bezogen auf einen Querschnitt entlang der Längsachse kreissegmentförmig ausgebildet. Der Nutgrund beziehungsweise die die Kolbenaus nehmung begrenzende Wandung des Kolbenelements ist dann ab gerundet, zum Beispiel in Form eines Halbkreises, ausgebildet, um eine Kerbwirkung an dem Kolbenelement möglichst gering zu halten. Alternativ sind aber auch andere Nutenformen möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Wandung des Kolbenelements in dem Bereich der Kolbenausnehmung bezogen auf einen Querschnitt entlang der Längsachse zum Beispiel tra pezförmig oder kerbförmig ausgebildet. In Bezug auf einen solchen Querschnitt des Kolbenelements kann die Kolbenausnehmung insbesondere v-förmig durch die Wandung des Kolbenelements begrenzt sein. In Bezug auf das Kolbenelement als Ganzes kann eine solche Begrenzung als kegel- oder konusförmig bezeichnet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Kolben element als weiteren Kolbenabschnitt einen zweiten Kolbenab schnitt auf und die Kolbenausnehmung ist angrenzend zu dem ersten und zweiten Kolbenabschnitt ausgebildet, sodass bezogen auf die Längsachse der erste Kolbenabschnitt eine erste Länge und der erste Kolbenabschnitt, der Bereich der Kolbenausnehmung und der zweite Kolbenabschnitt zusammen eine zweite Länge oder Ge samtlänge aufweisen und das Kolbenelement derart ausgebildet ist, dass das Verhältnis aus der ersten Länge und der Gesamtlänge zwischen einschließlich 0,7 und 0,9 liegt.
Die Kolbenausnehmung kann an verschiedenen Stellen an dem Kolbenelement vorgesehen sein, zum Beispiel an dem oberen Schaft, welcher durch den ersten Kolbenabschnitt gebildet ist und in der Fluidförderpumpe mit der Kolbenführung zusammenwirkt, oder auch an dem unteren Schaft, welcher zum Beispiel durch den weiteren Kolbenabschnitt realisiert ist. Vorzugsweise ist die Kol benausnehmung entsprechend dem angegebenem Verhältnis an einem unteren Teil des oberen Kolbenabschnitts vorgesehen und beginnt dabei vom oberen Ende des Kolbenelements aus betrachtet im Bereich von 70% bis 90% der Gesamtlänge des oberen Schafts beziehungsweise des ersten Kolbenabschnitts.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Kolben element als weiteren Kolbenabschnitt einen zweiten Kolbenab schnitt auf und ist derart ausgebildet, dass das Kolbenelement bezogen auf die Längsachse in dem zweiten Kolbenabschnitt eine zweite Querschnittsfläche aufweist, deren Größe gleich der Größe der ersten Querschnittsfläche in dem ersten Kolbenabschnitt ist. Ein solches Kolbenelement ist dann einstufig mit einem Schaft ausgebildet, der durch die Kolbenausnehmung in zwei Kolben abschnitte, einem oberen und einem unteren, unterteilt ist . Beide Kolbenabschnitte weisen dann zum Beispiel im Rahmen von Her stellungstoleranzen im Wesentlichen gleichgroße Durchmesser auf .
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung weist das Kolben element als weiteren Kolbenabschnitt einen dritten Kolbenab- schnitt auf und ist derart ausgebildet, dass das Kolbenelement bezogen auf die Längsachse in dem dritten Kolbenabschnitt eine dritte Querschnittsfläche aufweist, deren Größe kleiner ist als die Größe der ersten Querschnittsfläche in dem ersten Kol benabschnitt und größer ist als die Größe der minimalen
Querschnittsfläche in dem Bereich der Kolbenausnehmung. Ein solches Kolbenelement ist dann zwei- oder mehrstufig mit zwei oder mehr Schäften ausgebildet, von denen zwei aneinander grenzende Schäfte durch die Kolbenausnehmung getrennt sind oder anders formuliert, die mittels der die Kolbenausnehmung be grenzende Wandung miteinander gekoppelt sind.
Mittels der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich vorteilhafte Auswirkungen hinsichtlich einer Herstellung und eines Betriebs einer Fluidförderpumpe. Die Last aufgrund von Querkräften, die auf das Kolbenelement wirken, kann auf eine größere Fläche verteilt und somit lokal reduziert werden. Dadurch ist eine Erhöhung der Lebensdauer und der Robustheit der zusammenwirkenden Komponenten erzielbar und es wird ein Beitrag zu einem geringeren Verschleiß geleistet. Im Zusammenwirken mit einem solchen Kolbenelement kann auch eine Länge der Kolbenführung und somit weiterer Bauteillängen, wie die des Kolbenelements, der Kolbenführungshülse und des Gehäuses, reduziert werden. Somit kann eine Kostenersparnis realisiert werden. Darüber hinaus ist auf diese Weise ein kleinerer be nötigter Bauraum für die Fluidförderpumpe realisierbar, welcher vorteilhaft für kundenorientierte Anwendungen ist. Außerdem können andere Werkstoffe, zum Beispiel Materialien mit ge ringerer Härte, für die verschiedenen Komponenten der Vor richtung verwendet werden, sodass eine weitere Kosteneinsparung möglich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Fluidförderpumpe eine der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welche in oder an der Fluidförderpumpe angeordnet ist. Dadurch, dass die Fluidförderpumpe eine Aus gestaltung der Vorrichtung umfasst, sind, sofern zutreffend, beschriebene Eigenschaften und Merkmale der Vorrichtung auch für die Fluidförderpumpe offenbart und umgekehrt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraft
fahrzeugs ,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für das Kraftfahrzeug,
Figuren 3A-3C ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum
Betreiben einer Fluidförderpumpe für das
Kraftfahrzeug,
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für das Kraftfahrzeug,
Figuren 5A-5B ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für das Kraftfahrzeug,
Figuren 6A-6B ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für das Kraftfahrzeug, und Figuren 7A-7B ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Betreiben einer Fluidförderpumpe für das Kraftfahrzeug .
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle Elemente in sämtlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraft fahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 3 und einer Fluid förderpumpe 5, welche mit der Brennkraftmaschine 3 gekoppelt ist, um diese im Betrieb mit Kraftstoff zu versorgen. Die Fluid förderpumpe 5 weist eine Vorrichtung 10 auf, die, wie anhand der nachfolgenden Figuren 2 bis 7B erläutert wird, eine kosten günstige und platzsparende Fertigung der Fluidförderpumpe 5 ermöglicht und zudem zu einem sicheren, zuverlässigen und langlebigen Betrieb der Fluidförderpumpe 5 beiträgt. Die Fluidförderpumpe 5 kann insbesondere eine Kraftstoffhoch- druckpumpe realisieren, um der Brennkraftmaschine Benzin oder Diesel zuzuführen.
In Figur 2 ist die Vorrichtung 10 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Die Vorrichtung 10 zum Betreiben der Fluidförderpumpe 5 für das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Kol benelement 14 mit einem ersten Kolbenabschnitt 11 und einem zweiten Kolbenabschnitt 12, die sich bezogen auf eine Längsachse A des Kolbenelements 14 länglich erstrecken und miteinander gekoppelt sind (s. Figur 3A) . Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Kolbenausnehmung 15, die an einer Wandung 16 des Kol benelements 14 zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 11 und dem zweiten Kolbenabschnitt 12 ausgebildet ist. Das Kolbenelement 14 weist bezogen auf die Längsachse A in dem ersten Kolbenabschnitt 11 eine erste Querschnittsfläche Qi und in dem Bereich der Kolbenausnehmung 15 eine minimale Querschnittsfläche Qm auf und ist derart ausgebildet, dass das Verhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche Qm in dem Bereich der Kolbenausnehmung 15 und der ersten Querschnittsfläche Qi in dem ersten Kolbenabschnitt
11 kleiner ist als 0,75 (s. Figuren 3B-3C) .
Mittels der beschriebenen Vorrichtung 10 kann auf einfache Weise ein Beitrag für eine höhere Lebensdauer der Fluidförderpumpe 5 geleistet und zudem ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Fluidförderpumpe 5 eingerichtet werden. Ermöglicht wird dies durch die Kolbenausnehmung 15, welche in Ausgestaltung einer ringförmigen Nut den oberen, ersten Kolbenabschnitt 11 und den unteren, zweiten Kolbenabschnitt 12 miteinander verbindet.
Innerhalb einer Kolbenführung 17 wirkt während eines Betriebs der Fluidförderpumpe 5 eine hydraulische Kraft aufgrund des Flu iddrucks in der Kolbenkammer auf das Kolbenelement 14, sodass sich das Kolbenelement 14 an einer Innenseite der Kolbenführung 17 abstützt. Zudem wirkt über eine Nockenwelle und einen mit dem Kolbenelement 14 gekoppelten Rollenstößel eine Kraft auf das untere Ende des Kolbenelements 14, welches eine Kopplungs schnittstelle 18 zur Anbindung des Rollenstößels aufweist.
Aufgrund des beschriebenen Querschnittsverhältnisses stellt die Kolbenausnehmung 15 eine gewisse Elastizität und Flexibilität des Kolbenelements 14 bereit, sodass der untere Kolbenabschnitt
12 eine gewisse Auslenkung in Bezug auf die Längsachse A er möglicht (zur Anschaulichkeit in Figur 2 übertrieben darge stellt) . Somit weist der obere, erste Kolbenabschnitt innerhalb einer Kolbenführung 17 eine reduzierte Schiefstellung im Vergleich zu Kolben auf, welche keine Kolbenausnehmung 15 aufweisen. Dadurch wird eine aufgrund von Querkräften auf das Kolbenelement 14 wirkende Last 19 auf eine größere Fläche verteilt und dem nachteiligen Einfluss solcher Querkräfte entgegengewirkt .
In den Figuren 3A bis 3C sind ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 und des Kolbenelements 14 und verschiedene Querschnitte dargestellt. Das Kolbenelement 14 ist hinsichtlich der Längsachse A rotationssymmetrisch beziehungsweise zylin derförmig ausgebildet und weist entlang der Längsachse A einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kolbenabschnitt 11, 12 und 13 auf. Zwischen dem ersten und zweiten Kolbenabschnitt 11, 12 ist die Kolbenausnehmung 15 als ringförmige Vertiefung ausgebildet, die bezogen auf die Längsachse A radial umlaufend eingerichtet ist. Die Kolbenabschnitte 11, 12 und 13 sind jeweils im Wesentlichen mit gleichbleibendem Durchmesser ausgebildet. Dabei weisen der erste und zweite Kolbenabschnitt 11 und 12 im Wesentlichen einen gleichgroßen Durchmesser auf.
Das in Figur 3A dargestellte Kolbenelement 14 ist zweistufig ausgebildet oder anders formuliert hat einen oberen und einen unteren Schaft. Der obere Schaft umfasst den ersten und zweiten Kolbenabschnitt 11, 12 sowie die zwischen diesen Kolbenab schnitten 11, 12 ausgebildete Kolbenausnehmung 15. Der untere Schaft ist durch den dritten Kolbenabschnitt 13 gebildet, an dem sich die Kopplungsschnittstelle 18 anschließt. Der erste Kolbenabschnitt 11 ist daher in einem montierten Zustand und einem Betrieb der Fluidförderpumpe 5 im Wesentlichen im Bereich innerhalb der Kolbenführung 17 lokalisiert, während der zweite und/oder dritte Kolbenabschnitt 12, 13 gegebenenfalls teilweise auch aus diesem austreten können, sodass mittels der gezielt eingebrachten Kolbenausnehmung 15 eine vorgegeben veränderte Hebelwirkung oder Drehmoment auf den ersten Kolbenabschnitt 11 einstellbar ist, im Vergleich zu einem Kolben ohne eine solche Ausnehmung . Die Position der Kolbenausnehmung 15 an dem Kolbenelement 14 ist bevorzugt in Abhängigkeit von einem Längenverhältnis ausge bildet. Dargestellt ist eine erste Länge Li des oberen, ersten Kolbenabschnitts 11 und eine zweite Länge oder eine Gesamtlänge L12, welche die Länge des ersten Kolbenabschnitts 11, des Bereichs der Kolbenausnehmung 15 und des zweiten Kolbenabschnitts 12 umfasst. Die Kolbenausnehmung 15 ist vorzugsweise derart po sitioniert, dass das Verhältnis aus der ersten Länge L2 und der Gesamtlänge L12 zwischen einschließlich 0,7 und 0,9 liegt. Auf diese Weise kann eine Elastizität und Flexibilität des Kol benelements 14 eingerichtet werden, welche sich besonders nutzbringend auf einen Betrieb innerhalb der Kolbenführung 17 der Fluidförderpumpe 5 auswirken können.
Die Figuren 3B und 3C illustrieren Querschnitte senkrecht zu der Längsachse A des Kolbenelements 14 an den eingezeichneten Positionen BB und AA. Der Querschnitt BB zeigt somit die Querschnittsfläche Qi des ersten Kolbenabschnitts 11, der im Wesentlichen auch einem Querschnitt des zweiten Kolbenabschnitts 12 entspricht. Anders formuliert weist der obere Schaft mit den Kolbenabschnitten 11, 12 einen vorgegebenen Durchmesser auf, welcher sich im Bereich der Kolbenausnehmung 15 bis auf ein vorgegebenes Minimum verringert. Die Wandung 16 des Kolben elements 14 ist daher gezielt verjüngt, um beispielsweise ein Querschnittsverhältnis Qm / Qi auszubilden, das zwischen ein schließlich 0,16 und 0,49 liegt. Auch dieser Wertebereich kann sich hinsichtlich der Elastizität und Flexibilität des Kol benelements 14 vorteilhaft auf einen Betrieb der Fluidför derpumpe 5 auswirken.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 mit dem Kolbenelement 14 in einer schematischen Seitenansicht. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3A ist die Nut beziehungsweise die Kolbenausnehmung 15 alternativ positioniert. Sie ist am unteren Schaft anstatt am oberen Schaft ausgebildet, wobei gemäß dieser Ausführungsform der obere Schaft den ersten Kolbenabschnitt 11 und der untere Schaft den dritten Kolbenabschnitt 13 mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst.
Die Figuren 5A-7B illustrieren in schematischen Seitenansichten Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Form der Kolbenausnehmung 15. Gemäß den Figuren 5A und 5B (sowie den Figuren 3A und 4) kann die Kolbenausnehmung 15 durch die zugehörige Wandung 16 kreissegmentförmig begrenzt sein und eine Nut mit verrundetem Grund darstellen.
Alternativ kann die Kolbenausnehmung 15 durch die zugehörige Wandung 16 des Kolbenelements 14 kerbförmig begrenzt sein (s. Figuren 6A und 6B) und eine Nut ausbilden, die v-förmig in radialer Richtung zuläuft.
Gemäß den Figuren 7A und 7B kann die Kolbenausnehmung 15 durch die zugehörige Wandung 16 auch trapezförmig begrenzt sein, sodass sich die ausgebildete Nut konisch in radialer Richtung bis auf einen gewissen Abschnitt verjüngt, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der erste und zweite angrenzende Kolbenabschnitt 11 und 12. Während der minimale Querschnitt Qm in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 5A-5B und 6A-6B im Wesentlichen mittig in der Kolbenausnehmung 15 entlang eines radialen Querschnitts senkrecht zur Längsachse A des Kolben elements 14 gegeben ist, weist das Ausführungsbeispiel nach Figur 7A-7B einen gewissen Abschnitt mit minimalem Durchmesser be ziehungsweise mit minimaler Querschnittsfläche Qm auf, welcher den Boden der Nut ausbildet. Die gezielt ausgebildete minimale Querschnittsfläche Qm im Bereich der Kolbenausnehmung 15 ist dabei nicht zwingend der absolut kleinste Querschnitt des Kolbenelements 14. Dieser kann zum Beispiel auch am unteren Ende im Bereich der Kopplungsschnittstelle 18 ausgebildet sein. Die ausgebildete minimale Querschnittsfläche Qm im Bereich der Kolbenausnehmung 15 realisiert daher in Bezug auf die be nachbarten Kolbenabschnitte 11 und 12 oder 13 ein vorgegebenes Minimum.
Mittels der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 10 ergeben sich vorteilhafte Auswirkungen hinsichtlich einer Herstellung und eines Betriebs der Fluidförderpumpe 5. Die Last aufgrund von Querkräften, die auf das Kolbenelement 14 wirken, kann auf eine größere Fläche verteilt und somit lokal reduziert werden (s. Figur 2) . Dadurch ist eine Erhöhung der Lebensdauer und der Robustheit der zusammenwirkenden Komponenten erzielbar und es wird ein Beitrag zu einem geringeren Verschleiß geleistet. Im Zusammenwirken mit einem solchen Kolbenelement 14 kann eine Länge der Kolbenführung 17 und somit weiterer Bauteillängen, wie die des Kolbenelements 14, einer Kolbenführungshülse und eines Gehäuses, reduziert werden. Somit kann eine Kostenersparnis realisiert werden. Darüber hinaus ist auf diese Weise ein kleinerer benötigter Bauraum für die Fluidförderpumpe 5 rea lisierbar, welcher vorteilhaft für kundenorientierte Anwen dungen ist. Außerdem können andere Werkstoffe, zum Beispiel Materialien mit geringerer Härte, für die verschiedenen Kom ponenten der Vorrichtung 10 verwendet werden, sodass eine weitere Kosteneinsparung möglich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Betreiben einer Fluidförderpumpe (5) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend:
- ein Kolbenelement (14) mit einem ersten Kolbenabschnitt (11) und mindestens einem weiteren Kolbenabschnitt (12, 13), die sich bezogen auf eine Längsachse (A) des Kolbenelements
(14) länglich erstrecken und miteinander gekoppelt sind, und
- eine Kolbenausnehmung (15), die an einer Wandung (16) des Kolbenelements (14) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (11) und dem weiteren Kolbenabschnitt (12, 13) ausgebildet ist, wobei das Kolbenelement (14) bezogen auf die Längsachse (A) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) eine erste Quer- schnittsfläche (Qi) und in dem Bereich der Kolbenausnehmung
(15) eine minimale Querschnittsfläche (Qm) aufweist und das Kolbenelement (14) derart ausgebildet ist, dass das Ver hältnis aus der minimalen Querschnittsfläche (Qm) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) und der ersten Quer- schnittsfläche (Qi) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) kleiner ist als 0,75.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der das Kolbenelement (14) derart ausgebildet ist, dass das Verhältnis aus der minimalen Querschnittsfläche (Qm) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) und der ersten Querschnittsfläche (Qi) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) zwischen einschließlich 0,16 und 0,49 liegt.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die
Kolbenausnehmung (15) bezogen auf die Längsachse (A) radial umlaufend an der Wandung (16) des Kolbenelements (14) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Kolbenelement (14) rotationssymmetrisch ausgebildet ist .
5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Wandung (16) des Kolbenelements (14) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) bezogen auf einen Querschnitt entlang der Längsachse (A) so ausgebildet ist, dass sie die Kol benausnehmung (15) kreissegmentförmig begrenzt.
6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Wandung (16) des Kolbenelements (14) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) bezogen auf einen Querschnitt entlang der Längsachse (A) so ausgebildet ist, dass sie die Kol benausnehmung (15) trapezförmig oder kerbförmig begrenzt.
7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Kolbenelement (14) als weiteren Kolbenabschnitt einen zweiten Kolbenabschnitt (12) aufweist und die Kolbenaus nehmung (15) angrenzend zu dem ersten und zweiten Kol benabschnitt (11, 12) ausgebildet ist und bei der bezogen auf die Längsachse (A) der erste Kolbenabschnitt (11) eine erste Länge (Li) und der erste Kolbenabschnitt (11), der Bereich der Kolbenausnehmung (15) und der zweite Kolbenabschnitt (12) zusammen eine Gesamtlänge (LI2) aufweisen, und bei der das Kolbenelement (14) derart ausgebildet ist, dass das Verhältnis aus der ersten Länge (Li) und der Gesamtlänge (LI2) zwischen einschließlich 0,7 und 0,9 liegt.
8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Kolbenelement (14) als weiteren Kolbenabschnitt einen zweiten Kolbenabschnitt (12) aufweist und derart ausgebildet ist, dass das Kolbenelement (14) bezogen auf die Längsachse (A) in dem zweiten Kolbenabschnitt (12) eine zweite Querschnittsfläche aufweist, deren Größe gleich der Größe der ersten Querschnittsfläche (Qi) in dem ersten Kolben abschnitt (11) ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Kolbenelement (14) als weiteren Kolbenabschnitt einen dritten Kolbenabschnitt (13) aufweist und derart ausgebildet ist, dass das Kolbenelement (14) bezogen auf die Längsachse (A) in dem dritten Kolbenabschnitt (13) eine dritte
Querschnittsfläche aufweist, deren Größe kleiner ist als die Größe der ersten Querschnittsfläche (Qi) in dem ersten Kolbenabschnitt (11) und größer ist als die Größe der minimalen Querschnittsfläche (Qm) in dem Bereich der Kolbenausnehmung (15) .
10. Fluidförderpumpe (5) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: eine Vorrichtung (10) zum Betreiben der Fluidförderpumpe (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die in oder an der Fluidförderpumpe (5) angeordnet ist.
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