DE102004048711B4

DE102004048711B4 - Radialkolbenpumpe mit Rollenstößel

Info

Publication number: DE102004048711B4
Application number: DE102004048711A
Authority: DE
Inventors: Ngoc-Tam Vu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: DE102004048711A1; EP1797320A1; EP1797320B1; CN100473827C; US7762176B2; WO2006037673A1; CN101035984A; US20080034959A1

Abstract

Radialkolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse (1) und wenigstens einer Pumpeneinheit (2) umfassend einen Pumpenkolben (3) und einen Zylindereinsatz (4), in dem der Pumpenkolben (3) hin und her bewegbar gelagert ist; wobei
– der Pumpenkolben (3) über eine im Pumpengehäuse (1) gelagerte Nockenwelle (5) antreibbar ist;
– zwischen der Nockenwelle (5) und dem Pumpenkolben (3) ein Rollenstößel (6), umfassend einen Stößel (7) und eine Rolle (8), angeordnet ist,
– der Stößel (7) einen Führungsbereich (9) aufweist, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut (10) des Zylindereinsatzes (4) geführt ist; und wobei
– eine zweite schlitzförmige Führungsnut (12) im Zylindereinsatzes (4) vorgesehen ist, in der die Rolle (8) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse und wenigstens einer Pumpeneinheit umfassend einen Pumpenkolben und einem Zylindereinsatz in dem der Pumpenkolben hin und her bewegbar gelagert ist; wobei die Pumpeneinheit über eine im Pumpengehäuse gelagerten Nockenwelle antreibbar ist; und zwischen der Nockenwelle und der Pumpeneinheit ein Rollenstößel angeordnet ist.

Eine gattungsgemäße Radialkolbenpumpe ist bereits aus der EP 1 319 831 A2 sowie der EP 1 413 749 A2 bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist eine Nockenwelle auf, die über einen Rollenstößel einen im Pumpengehäuse bzw. Zylinderkopf angeordneten Kolben bewegt. Der Rollenstößel ist zwischen der Nockenwelle und dem Pumpkolben angeordnet und umfasst einen Stößel sowie eine Rolle, die im Wesentlichen und unmittelbar im Stößel drehbar angeordnet ist. Die Außenumfangsfläche der Rolle rollt auf der Außenumfangsfläche der Nockenwelle ab. Hierdurch ergibt sich eine besonders geringe Reibung an der Kontaktstelle zwischen Rolle und Nockenwelle, wodurch der Verschleiß der Bauteile minimiert wird.

Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass der Rolenstößel lediglich in axialer Richtung geführt ist. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass sich der Rollenstößel um seine Längsachse herum dreht. Hierdurch kann die Rolle des Rollenstößels nicht mehr exakt auf den Nocken der Nockenwelle abrollen was im Extremfall zu einem Totalausfall der Radialkolbenpumpe führen kann.

Die EP 1 028 252 A2 offenbart eine Radialkolbenpumpe mit einem Rollenstößel, bei der der Rollenstößel einen Führungsbereich aufweist, mit dem er in einer schlitzförmigen Führungsnut geführt ist, wodurch ein Verdrehen des Rollenstößels verhindert wird.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Radialkolbenpumpe bereitzustellen, die ein Verdrehen des Rollenstößel sicher verhindert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse und wenigstens eine Pumpeneinheit mit einem Pumpenkolben und einem Zylindereinsatz in dem der Pumpenkolben hin und her bewegbar gelagert ist; wobei die Pumpeneinheit über eine im Pumpengehäuse gelagerten Nockenwelle antreibbar ist; zwischen der Nockenwelle und der Pumpeneinheit ein Rollenstößel umfassend einen Stößel und eine Rolle, angeordnet ist, der Stößel einen Führungsbereich aufweist, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut des Zylindereinsatzes geführt ist und wobei eine zweite schlitzförmige Führungsnut im Zylindereinsatz vorgesehen ist, in der die Rolle geführt ist. Durch die Führung des Stößels in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut ist der Rollenstößel gegen ein Verdrehen um seine Längsachse herum gesichert. Die schlitzförmige Führungsnut lässt sich dabei einfach und preiswert beispielsweise durch fräsen in den Zylindereinsatz einbringen. Der Führungsbereich am Stößel lässt sich in Form einer einfachen Abflachung am Stößel ausbilden. Die zweite schlitzförmige Führungsnut im Zylindereinsatz sorgt für eine besonders sichere Führung des Rollenstößels.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste schlitzförmige Führungsnut parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens ausgebildet. Die parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens ausgebildete schlitzförmige Führungsnut ist fertigungstechnisch besonders einfach herzustellen. Darüber hinaus ist durch die parallele Ausbildung der Führungsnut eine besonders gute und klemmsichere Führung des Stößels gewährleistet. Die parallele Ausbildung der Führungsnut gewährleistet, dass die Rolle mit ihrer gesamten Breite an der Nockenwelle anliegt. Ein Verkannten und eine damit verbundene ungünstige Krafteinleitung wird somit wirkungsvoll verhindert.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite schlitzförmige Führungsnut rechtwinklig zur ersten schlitzförmigen Führungsnut angeordnet ist. Durch die rechtwinklige Anordnung der Führungsnuten zueinander ergibt sich eine vereinfachte Montage des Rollenstößels, da der Rollenstößel hierdurch in zwei um 180 Grad zueinander versetzen Positionen in den Zylindereinsatz eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist zwischen dem Zylindereinsatz und dem Rollenstößel eine Rückholfeder angeordnet. Durch die Rückholfeder wird der Rollenstößel während des Pumpenbetriebs ständig in Anlage an die Nockenwelle gehalten. Ein Abheben des Rollenstößels von der Nockenwelle wird hierdurch vermieden. Ein Abheben und anschließendes Auftreffen des Rollenstö ßels auf die Nockenwelle würde ansonsten zu einem deutlich erhöhten Verschleiß des Rollenstößels und der Nockenwelle führen.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind am Zylindereinsatz und am Rollenstößel jeweils Anlageflächen für die Rückholfeder ausgebildet. Durch die Anlageflächen wird die Rückholfeder auf einfache Weise fixiert. Zu dem erleichtert sich hierdurch die Montage der Rückholfeder.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Rollenstößel eine Scheibe umfasst, die zur Aufnahme der Rückholfeder dient. Die Scheibe ist dabei derart ausgestaltet, dass sie mit ihrem Innenumfang am Außenumfang des Zylindereinsatzes geführt wird. Hierzu ist zwischen der Scheibe und dem Zylindereinsatz ein geringes Spiel vorhanden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stößel eine gabelförmige Aufnahme aufweist, zwischen der die Rolle des Rollenstößels mittels eines Rollenbolzens drehbar gelagert ist. Die gabelförmige Aufnahme ermöglicht eine besonders einfache Befestigung der Rolle am Rollenstößel. Die Rolle kann hierzu einfach über einen Rollenbolzen mit dem Stößel verbunden werden. Der Rollenbolzen ermöglicht dabei die drehbare Anordnung der Rolle im Stößel.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stößel formschlüssig mit dem Pumpenkolben verbunden ist. Die formschlüssige Verbindung gewährleistet eine besonders einfache und sicher Verbindung zwischen dem Stößel und dem Pumpekolben auch bei hohen Drücken und Drehzahlen.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stößel eine T-Nut aufweist, die mit einem am Pumpenkolben ausgebildeten Absatz die formschlüssige Verbindung ausbildet. Eine solche T-Nut ist verhältnismäßig einfach in dem Stößel auszubilden und gewährleistet vorteilhaft eine einfache und sichere Montage.

Der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe liegt der Gedanke zugrunde, ein Verdrehen des Stößels entlang seiner Längsachse zu verhindern, in dem am Stößel ein Führungsbereich ausgebildet ist, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut des Zylindereinsatzes geführt ist und eine zweite schlitzförmige Führungsnut im Zylindereinsatz vorgesehen ist in der die Rolle geführt ist. Hierdurch wird ein Verdrehen des Stößel wirkungsvoll verhindert, wodurch Schäden an der Radialkolbenpumpe vermindert werden können. Durch die verdrehsichere Anordnung des Stößels eignet sich die Radialkolbenpumpe insbesondere auch für hohe Drehzahlen, wie sie zum Beispiel bei Kraftstoffhochdruckpumpen auftreten, wofür sich die vorliegende Erfindung insbesondere eignet.

Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt schematisch:
1 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe;
2 einen Axialschnitt durch die in 1 gezeigte Radialkolbenpumpe;
3 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der in 1 und 2 gezeigten Radialkolbenpumpe;
4 eine dreidimensionale Darstellung der in 1 bis 3 gezeigten Radialkolbenpumpe im montierten Zustand.
Bei den Figuren handelt es jeweils um stark vereinfachte Darstellungen, bei denen nur die wesentlichen, zur Beschreibung der Erfindung notwendigen, Bauteile gezeigt sind.
1 zeigt einen Radialschnitt durch eine Radialkolbenpumpe. Die Radialkolbenpumpe besteht im Wesentlichen aus einem Pumpengehäuse 1 und zwei in einem Winkel von 90 Grad zueinander versetzten Zylindereinsätzen 4. Jeder Zylindereinsatz 4 weist einen Zylinderraum 21 auf in dem jeweils ein Pumpenkolben 3 hin und her bewegbar angeordnet ist. Der Pumpenkolben 3 wird von einer Nockenwelle 5 über einen Rollenstößel 6 angetrieben. Die Nockenwelle 5 kann dabei eine oder mehrere Nocken aufweisen. Der Rollenstößel 6 umfasst einen Stößel 7, eine Rolle 8 sowie einen Rollenbolzen 18. Der Stößel weist zur Aufnahme der Rolle 8 eine gabelförmige Aufnahme 17 auf. Die Rolle 8 ist zwischen den Gabelschäften mit Hilfe eines Rollenbolzen 18 drehbar gelagert angeordnet. Der Stößel 7 weist einen Führungsbereich 9 auf, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut 10 des Zylindereinsatzes 4 geführt ist (siehe hierzu auch 3 und 4). Die erste schlitzförmige Führungsnut 10 ist vorzugsweise parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens 3 ausgebildet. Hierdurch ist eine sichere Führung des Rollenstößels 6 gewährleistet. Die parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens 3 ausgebildete Führungsnut 10 kann auf einfache Weise, beispielsweise durch Fräsen, in den Zylindereinsatz 4 eingebracht werden.
Der Stößel 7 ist besonders bevorzugt formschlüssig mit dem Pumpenkolben 3 verbunden. Hierzu weist der Stößel 7 eine T-Nut 19 auf, die mit einem am Pumpenkolben 3 ausgebildeten Absatz 20 die formschlüssige Verbindung ausbildet. Die formschlüssige Verbindung gewährleistet auch bei hohen Drehzahlen der Radialkolbenpumpe eine sichere Verbindung zwischen dem Rollenstößel 6 und dem Pumpenkolben 3. Zusätzlich ergibt sich durch die T-Nut eine besonders einfache Montage der beiden Bauteile.
Um zu gewährleisten, dass sich der Rollenstößel 6 sowie der Pumpenkolben 3 während des Pumpenbetriebes ständig in Anlage an die Nockenwelle 5 befinden, ist zwischen dem Zylindereinsatz 4 und dem Rollenstößel 6 eine Rückholfeder 13 angeordnet. Der Rollenstößel 6 sowie der Zylindereinsatz 4 weisen hierzu speziell ausgebildete Anlageflächen 14, 15 auf. Die Anlage am Rollenstößel 6 erfolgt dabei besonders bevorzugt über eine am Stößel 7 anliegende Scheibe 16. Die Scheibe 16 ist dabei derart ausgebildet, dass sie mit leichtem Spiel am Außenumfang des Zylindereinsatzes 4 angeordnet ist.
Die Funktionsweise der Radialkolbenpumpe ist aus 2 ersichtlich. Sie gleicht im Wesentlichen der Funktion üblicher Radialkolbenpumpen mit Gleitschuhanordnung. Der Kraftstoff tritt während des Ansaughubes des Pumpenkolbens 3 über ein Saugventil 22 in den Zylinderraum 21 ein, verlässt den Zylinderraum 21 im Anschluss an die Kompression über ein Hochdruckventil 23 und wird einem nicht dargestellten Hochdruckspeicher zugeführt.
Aus 2 ist besonders gut die formschlüssige Verbindung der Rolle 8 mit dem Stößel 7 ersichtlich. Der Stößel 7 weist hierzu eine gabelförmige Aufnahme 17 auf. Die Rolle 8 ist zwischen den Gabelschäften der Aufnahme 17 mit Hilfe eines Rollenbolzens 18 drehbar gelagert. Zur Aufnahme des Rollenbolzens 18 weist jeder Gabelschaft eine Aufnahmebohrung auf. In diese Aufnahmebohrung ist der Rollenbolzen 18 mit einem Presssitz befestigt, so dass die Bauteile verliersicher angeordnet sind.
Die 3 zeigt eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der in 1 und 2 dargestellten Radialkolbenpumpe. Aus dieser Ansicht ist besonders gut die Führung des Rollenstößels 6 im Zylindereinsatz 4 zu erkennen. Der Stößel 7 weist hierzu einen Führungsbereich 9 auf, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut 10 des Zylindereinsatzes 4 geführt ist. Aufgrund dieser Führung ist ein Verdrehen des Stößels 7 um seine Längsachse ausgeschlossen. Die schlitzförmige Führungsnut 10 ist parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens 3 ausgebildet. Die Ausbildung parallel zur Längsachse hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile. Selbstverständlich ist aber auch eine andere Ausbildung der Führungsnut 10 möglich.
Die Rolle 8 ist in einer zweiten schlitzförmigen Führungsnut 12 des Zylindereinsatzes 4 geführt. Hierdurch wird die Sicherheit gegen ein Verdrehen weiter erhöht.
4 zeigt die Radialkolbenpumpe in dreidimensionaler Darstellung im montierten Zustand. Auf die Darstellung des Pumpengehäuses wurde dabei zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit verzichtet. In der Figur ist noch einmal besonders gut die Führung des Stößels 7 im Zylindereinsatz 4 gezeigt. Insbesondere ist in der Figur auch ersichtlich, dass die Scheibe 16 zur Aufnahme der Rückholfeder 13 auf einem Absatz des Stößels 7 aufliegt und am Außenumfang des Zylindereinsatzes 4 geführt ist.
Die Radialkolbenpumpe ist vorzugsweise in einer modularen Bauweise ausgebildet. Die Pumpeneinheiten 2 können dabei im Wesentlichen bereits vor dem Zusammenbau der Radialkolbenpumpe als selbstständige Baueinheiten vormontiert werden.
Durch die Ausbildung eines Stößels mit Führungsbereichen, welche in wenigstens einer schlitzförmigen Führungsnuten ge führt werden, wird ein verdrehen des Rollenstößels sicher verhindert. Hierdurch erhöht sich die Betriebssicherheit der Radialkolbenpumpe im Hinblick auf den Stand der Technik erheblich. Insbesondere eignet sich die Radialkolbenpumpe besonders für hohe Drehzahlen, wie sie beispielsweise bei Kraftstoffhochdruckpumpen auftreten, wofür sich die vorliegende Erfindung insbesondere eignet.

Claims

Radialkolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse (1) und wenigstens einer Pumpeneinheit (2) umfassend einen Pumpenkolben (3) und einen Zylindereinsatz (4), in dem der Pumpenkolben (3) hin und her bewegbar gelagert ist; wobei – der Pumpenkolben (3) über eine im Pumpengehäuse (1) gelagerte Nockenwelle (5) antreibbar ist; – zwischen der Nockenwelle (5) und dem Pumpenkolben (3) ein Rollenstößel (6), umfassend einen Stößel (7) und eine Rolle (8), angeordnet ist, – der Stößel (7) einen Führungsbereich (9) aufweist, mit dem er in einer ersten schlitzförmigen Führungsnut (10) des Zylindereinsatzes (4) geführt ist; und wobei – eine zweite schlitzförmige Führungsnut (12) im Zylindereinsatzes (4) vorgesehen ist, in der die Rolle (8) geführt ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste schlitzförmige Führungsnut (10) parallel zur Längsachse des Pumpenkolbens (3) ausgebildet ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schlitzförmige Führungsnut (12) rechtwinklig zur ersten schlitzförmigen Führungsnut (10) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zylindereinsatz (4) und dem Rollenstößel (6) eine Rückholfeder (13) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylindereinsatz (4) und am Rollenstößel (6) jeweils eine Anlagefläche (14, 15) für die Rückholfeder (13) ausgebildet ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenstößel (6) eine Scheibe (16) umfasst, die zur Aufnahme der Rückholfeder (13) dient.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (7) eine gabelförmige Aufnahme (17) aufweist, zwischen der die Rolle (8) des Rollenstößels (6) mittels eines Rollenbolzens (18) drehbar gelagert ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (7) formschlüssig mit dem Pumpenkolben (3) verbunden ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (7) eine T-Nut (19) aufweist, die mit einem am Pumpenkolben (3) ausgebildeten Absatz (20) die formschlüssige Verbindung ausbildet.