DE10031734A1

DE10031734A1 - Von einer Antriebswelle mit Nockenscheibe angetriebene wellenlose Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE10031734A1
Application number: DE2000131734
Authority: DE
Inventors: Thorsten Stroh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Es wird eine Kolbenpumpe (11) für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, welche in axialer Richtung einer Antriebswelle (1) angeordnet ist. Die Förderbewegung wird über eine Nockenscheibe (7) mit Nocken (9) auf einen Rollenstößel (15) übertragen, welcher mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Pumpenkolben verbunden ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer von einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kolbenpumpe zum Fördern von Kraftstoff in den Hochdruckbereich des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem in einem Pumpengehäuse verschiebbar angeordneten Pumpenkolben, wobei die Kolbenpumpe als pumpenwellenlose Baueineinheit ausgeführt ist, und wobei die Kolbenpumpe von einer in der Brennkraftmaschine gelagerten Antriebswelle angetrieben wird.

Bei dieser aus der DE-OS 196 50 246 A1 bekannten Kolbenpumpe wird der Pumpenkolben durch eine Taumelscheibe, welche auf der Antriebswelle angeordnet ist, betätigt. Allerdings wirken dabei große Axialkräfte auf den oder die Pumpenkolben. Außerdem ist die Förderbewegung auf eine sinusförmige Bewegung und eine Förderbewegung je Umdrehung der Antriebswelle beschränkt.

Um die auf den Pumpenkolben wirkenden Axialkräfte zu verringern, wird in der DE-OS 196 33 157 A1 vorgeschlagen, die Taumelscheibe in der Antriebswelle zu lagern und die Taumelscheibe gegen Verdrehen zu sichern.

Außerdem ist aus der DE-PS 37 44 618 C1 eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt bei der der Pumpenkolben von einer Antriebswelle über ein Nockengetriebe angetrieben wird. Dabei sind Pumpenkolben und Antriebswelle drehfest miteinander verbunden. Der Förderhub wird durch eine am Pumpenkolben angeordnete Nockenscheibe gesteuert, die über eine am Pumpengehäuse drehbar gelagerte Rolle abläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art hinsichtlich Herstellungskosten, Platzbedarf und technischer Lebensdauer weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine von einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine angetriebene Kolbenpumpe zum Fördern von Kraftstoff in den Hochdruckbereich des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem in einem Pumpengehäuse verschiebbar angeordneten Pumpenkolben, wobei die Kolbenpumpe als pumpenwellenlose Baueineinheit ausgeführt ist, und wobei die Kolbenpumpe von einer in der Brennkraftmaschine gelagerten Antriebswelle angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle an einem Ende eine der Kolbenpumpe zugewandte Nockenscheibe aufweist, und dass der Pumpenkolben mindestens mittelbar von der Nockenscheibe betätigt wird.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Nockenscheibe führen Nockenscheibe und Antriebswelle keine Relativbewegung zueinander aus, so dass sie aus einem Stück und damit kostengünstig und platzsparend gefertigt werden können. Außerdem erhöht sich die technische Lebensdauer, da auf eine Gleitlagerung zwischen Taumelscheibe und Antriebswelle verzichtet werden kann. Des Weiteren kann durch die Verwendung einer Nockenscheibe die Förderbewegung des Pumpenkolbens in weiten Grenzen vorgegeben werden und ist nicht, wie bei einer Taumelscheibe, auf eine sinusförmige Förderbewegung festgelegt. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten, die Druckbeanspruchungen der Kolbenpumpe und des Einspritzsystems sowie die auf den Pumpenkolben wirkenden Radialkräfte zu verringern und somit die Lebensdauer der Kolbenpumpe weiter zu erhöhen. Schließlich sind die Massen der oszillierenden Teile bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe sehr gering, was die auftretenden mechanischen Beanspruchungen weiter verringert. Durch die Änderung der Nockenscheibe kann eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe an verschiedene Brennkraftmaschinen adaptiert werden.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der Pumpenkolben Rollenstößel aufweist, so dass keine Gleitbewegung zwischen Nockenscheibe und Pumpenkolben auftritt, was die auf den Pumpenkolben wirkenden Radialkräfte verringert und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe weiter erhöht.

In weiterer Ergänzung der Erfindung weist die Nockenscheibe mehrere Nocken auf, so dass die Zahl der Förderhübe größer als die Drehzahl der Antriebswelle ist.

Bei einer Ergänzung der Erfindung ist die Antriebswelle eine Nockenwelle oder eine Ausgleichswelle der Brennkraftmaschine, so dass auf keine zusätzliche Antriebswelle erforderlich ist. Dadurch werden die Kosten für die Kraftstoffeinspritzung verringert. Außerdem ist die Synchronisation der Kolbenpumpe mit der Brennkraftmaschine konstruktiv vorgegeben, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn, beispielsweise wegen einer Reparatur der Brennkraftmaschine, die Kolbenpumpe demontiert werden muß.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kolbenpumpe am Motorgehäuse der Brennkraftmaschine angeflanscht, so dass sich eine platzsparende Bauweise der Brennkraftmaschine ergibt. Für den Fall, dass die gleiche Brennkraftmaschine auch in einer Version ohne Einspritzsystem produziert werden soll, sind beide Versionen ohne Änderungen an der Brennkraftmaschine herstellbar. Lediglich die Öffnung im Gehäuse der Brennkraftmaschine, durch welche der oder die Rollenstößel auf die Nockenscheibe ragen, muss verschlossen werden. Alternativ kann auf das Bohren der Öffnung im Gehäuse der Brennkraftmaschine verzichtet werden.

Es können auch mehrere erfindungsgemäße Kolbenpumpen an einer Brennkraftmaschine angeordnet sein; beispielsweise kann bei Brennkraftmaschinen mit zwei Zylinderbänken (V- oder Boxermotoren) eine Kolbenpumpe je Zylinderbank vorgesehen sein, so dass in jeder Zylinderbank gleiche Einspritzbedingungen herrschen.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kolbenpumpe in einen Hochdruckkraftstoffspeicher (Common-rail) fördert, so dass auch bei diesen Kraftststoffeinspritzsystemen die Vorteile der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe zum Tragen kommen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung, der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit angeflanschter Kolbenpumpe; und

Fig. 2: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Nockenscheibe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine Nockenwelle 1 dargestellt. Die Nockenwelle 1 ist in einem Zylinderkopf 3 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine drehbar gelagert. Die Lager 5 der Nockenwelle 1 im Zylinderkopf 3 sind nur schematisch dargestellt. An einem Ende der Nockenwelle 1 ist eine Nockenscheibe 7 vorhanden, welche mehrere Nocken 9 aufweist.

Am Zylinderkopf 3 ist eine ebenfalls nur schematisch dargestellte Kolbenpumpe 11 angeflanscht. Im Pumpengehäuse 13 der Kolbenpumpe 11 ist ein in Fig. 1 nicht sichtbarer Pumpenkolben, welcher an seinem der Nockenscheibe 7 zugewandten Ende einen Rollenstößel 15 aufweist. Abhängig von der Stellung der Nockenscheibe 7 führt der Rollenstößel 15 einen Hub in Richtung des Doppelpfeils 17 aus, der auf den Pumpenkolben übertragen wird. Durch die Verwendung eines wälzgelagerten Rollenstößels 15 können die Reibungsverluste zwischen Nockenscheibe 7 und Rollenstößel 15 verringert werden. Außerdem werden die auf den Rollenstößel 15 bzw. den nicht sichtbaren Pumpenkolben wirkenden Radialkräfte verringert. Je nach Ausgestaltung der Nocken 9 kann der Verlauf der Förderbewegung des Pumpenkolbens gesteuert werden. Durch die Zahl der Nocken 9 auf der Nockenscheibe 7 kann außerdem das Verhältnis der Zahl der Kolbenhübe zur Drehzahl der Nockenwelle 1 variiert werden.

In Fig. 2 ist eine Nockenscheibe 7 in einer Draufsicht dargestellt. Auf einer kreisringförmigen Nockenbahn 21 sind über den Umfang vier durch radiale Striche angedeutete Nocken 9 angeordnet. Es ist auch möglich, Nockenbahnen 21 mit einer anderen Zahl von Nocken 9 herzustellen.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe hat ein kleineres Bauvolumen als nach dem Stand der Technik zur Folge, da die Nockenscheibe 7 im Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine angebracht ist. Außerdem kann eine beliebige Zahl von Pumpenkolben angesteuert werden und, da im Pumpeninnenraum keine drehenden Teile vorhanden sind, verringern sich die Abdichtungsprobleme. Die Schmierung der Nockenscheibe 7 und des Rollenstößels 15 kann durch das im Zylinderkopf vorhandene Motoröl erfolgen. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist einfach an vorhandene Brennkraftmaschinen adaptierbar, da lediglich die Nockenwelle 1 mit einer Nockenscheibe 7 versehen werden muss und eine Durchgangsbohrung 23 sowie eine Flanschverbindung vorgesehen werden muss.

Alle in der Zeichnung, der Beschreibung und den nachfolgenden Patentansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Von einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine angetriebene Kolbenpumpe (11) zum Fördern von Kraftstoff in den Hochdruckbereich des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem in einem Pumpengehäuse (13) verschiebbar angeordneten Pumpenkolben, wobei die Kolbenpumpe als pumpenwellenlose Baueineinheit ausgeführt ist, und wobei die Kolbenpumpe (11) von einer in der Brennkraftmaschine gelagerten Antriebswelle (1) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) an einem Ende () eine der Kolbenpumpe (11) zugewandte Nockenscheibe (7) aufweist, und dass der Pumpenkolben mindestens mittelbar von der Nockenscheibe (7) betätigt wird.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben Rollenstößel (15) aufweist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenscheibe (7) mehrere Nocken (9) aufweist.

4. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben gegen verdrehen gesichert ist.

5. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine Nockenwelle (1) oder eine Ausgleichswelle der Brennkraftmaschine ist.

6. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (11) an der Brennkraftmaschine angeflanscht ist.

7. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kolbenpumpen (11) an einer Brennkraftmaschine angeordnet sind.

8. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (11) in einen Hochdruckkraftstoffspeicher fördert.