DE102004056940A1

DE102004056940A1 - Stößel für eine Hochdruckeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE102004056940A1
Application number: DE200410056940
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Schaaf; Horst Steinbinder; Christian Dipl.-Ing. Rabanus
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Hochdruckeinspritzpumpe mit einem Gehäuse (1), in dem in einer Ebene radial ausgerichtet mehrere, vorzugsweise drei, Pumpenkolben (2) geführt sind, die mittels Stößel aufgrund von Federn (4) an Druckflächen (12) eines Polygonringes (13) anliegen, der auf einem Exzenter (14) einer im Gehäuse (1) geführten Welle gelagert ist, wobei am Pumpenkolben (2) ein Federteller (3) befestigt ist, wobei der Stößel eine im Gehäuse (1) gleitend geführte Hülse und eine Druckplatte (6) aufweist, wobei die Hülse einen einstückig angeformten Boden (Tassenboden 10) aufweist und als Tassenstößel (9) ausgebildet ist und wobei die Druckplatte (6) innerhalb des Tassenstößels (9) angeordnet ist und sich der Pumpenkolben (2) an der Druckplatte (6) abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Hochdruckeinspritzpumpe mit einem Gehäuse, in dem in einer Ebene radial ausgerichtet, mehrere, vorzugsweise drei Pumpenkolben geführt sind, die mittels Stößel aufgrund von Federn an Druckflächen eines Polygonringes anliegen, der auf einem Exzenter einer im Gehäuse geführten Welle gelagert ist, wobei am Pumpenkolben ein Federteller befestigt ist und wobei der Stößel eine im Gehäuse gleitend geführte Hülse und eine Druckplatte aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Hochdruckeinspritzpumpe ist aus einem Musterblatt der Firma Bosch, K5/P-ERR 3 866 323, vom 19. Juni 1998 bekannt. Die Hülse des Stößels ist an ihrem dem Polygonring benachbarten Ende offen und nimmt den Federteller auf, der am Ende des Pumpenkolbens an diesem befestigt ist. Der Federteller ist mittels eines Federrings in der Hülse festgelegt. An den Feder teller schließt sich die Druckplatte an, die direkt an der Druckfläche des Polygonringes anliegt. Sie stützt sich auf der Gegenseite an einer Stirnfläche des Pumpenkolbens ab. Dadurch entsteht das Problem, dass im Kontaktpunkt zwischen dem Boden der Druckplatte und Druckfläche des Polygonringes durch zu große Durchbiegung der Druckplatte bei ungünstiger Spannungsverteilung unerwünschter Verschleiß eintritt. Auch die zulässige Flächenpressung zwischen der Druckplatte und dem stangenförmigen Ende des Pumpenkolbens kann schnell überschritten werden, zumal auch eine erhöhte Kantenpressung auftreten kann, da es sehr schwierig ist, die Parallelität zwischen der Stirnfläche des Pumpenkolbens und der Druckplatte sicherzustellen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hochdruckeinspritzpumpe so zu verbessern, dass im Bereich des Stößels der Verschleiß merklich verringert und die Lebensdauer erhöht wird. Dies soll durch einfache bauliche Maßnahmen erfolgen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Hülse einen einstückig angeformten Boden aufweist und als Tassenstößel ausgebildet ist, dass die Druckplatte innerhalb des Tassenstößels angeordnet ist und dass der Pumpenkolben an der Druckplatte selbstjustierend abgestützt ist.

Vorzugsweise hat dabei die Druckplatte dem Pumpenkolben benachbart eine Ausnehmung und der Pumpenkolben ist bis zur Druckplatte reichend stangenförmig ausgebildet und weist einen Kopf auf, der in die Ausnehmung reicht.

Der Kopf des Pumpenkolbens und die Ausnehmung der Druckplatte sind z.B. durch eine Halbkugel-, Schalenform oder Rotationsellipsoid (auch gotisches Profil genannt) in der Druckplatte und eine kleinere Halbkugelform am Kopf des Pumpenkolbens so geformt, dass eine kreis- oder ringförmige Berührungslinie oder -fläche entsteht. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung und durch den Tassenstößel und die eingelegte Druckplatte im Tassenstößel wird die Steifigkeit des Systems gegenüber der Druckfläche des Polygonringes wesentlich verbessert. Die Hertz'sche Pressung zwischen der Druckplatte und dem Tasseninnenboden wird durch eine große Kontaktfläche verringert. Auch die Hertz'sche Pressung bzw. die Kantenpressung zwischen Pumpenkolben und Druckplatte wird durch die Halbkugelform am Pumpenkolben bzw. Halbkugel-, Schalenform oder Rotationsellipsoid in der Druckplatte verringert und definiert, wobei sich der Pumpenkolben auch bezüglich seiner Winkellage zur Druckplatte einstellen kann.

Durch den einstückigen Tassenboden in Verbindung mit der voll aufliegenden Druckplatte wird die Durchbiegung im Gleitkontakt zwischen dem Tassenboden und der Druckfläche des Polygonringes optimiert und damit ein verbesserter Schmierfilmaufbau hergestellt.

Es erfolgt auch eine Kostenreduzierung, da ein in großen Stückzahlen von der Anmelderin hergestellter Tassenstößel zur Anwendung kommen kann und der Tassenboden durch die Druckplatte verstärkt werden kann.

Auch die Druckplatte kann kostengünstig hergestellt werden, da sie im Prägeverfahren ohne Nacharbeit hergestellt werden kann. Sie kann beispielsweise als Kaltumformteil aus einer Kugel hergestellt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen der Druckplatte und der korrespondierenden Innenfläche des Tassenstößels ein radialer Abstand vorgesehen ist.

Dabei ist zwischen der Druckplatte vorzugsweise zwischen einem Absatz der Druckplatte und der Innenfläche des Tassenstößels ein elastischer Ring, vorzugsweise ein üblicher O-Ring eingesetzt. Durch diese Ausgestaltung wird ein guter Sitz der Druckplatte im Tassenstößel sichergestellt. Weiterhin wird aber auch eine Doppelpassung zwischen der Führung des Pumpenkolbens und der Führung des Tassenstößels bzw. des hülsenförmigen Teils des Tassenstößels vermieden.

Um den Pumpenkolben in seiner Anfangs- und/oder Endlage festzulegen, können Druckplatten mit verschiedener Dicke vorgesehen sein, so dass die Totpunkte des Pumpenkolbens eingestellt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Federteller auf dem Pumpenkolben, vorzugsweise auf dessen stangenförmigen Teil, aufgepresst ist.

Der Federteller ist vorzugsweise aus Blech geformt und weist einen scheibenförmigen und einen zylindrischen Bereich auf, wobei der zylindrische Bereich den Presssitz mit dem Pumpenkolben bildet. Durch diese Ausgestaltung kann der Federteller als einfaches Press- bzw. Prägeteil hergestellt sein und auf den Pumpenkolben gepresst werden. Da die Federkräfte nur zur Rückführung des Pumpenkolbens für den Ansaughub und zur Führung des Tassenstößels auf der Druckfläche des Polygonringes ausgelegt sein müssen, reicht eine Pressverbindung zwischen dem Federteller und dem Pumpenkolben. Dadurch lässt sich der Pumpenkolben selbst als einfaches Bauteil herstellen, da er nur mehr insgesamt zylinder- bzw. stangenförmig ausgebildet ist und einen Kugelkopf trägt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigt:
1 einen Ausschnitt aus einer Hochdruckeinspritzpumpe mit Schnitt durch das Gehäuse im Bereich eines Pumpenkolbens und durch einen Stößel.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In der einzigen Figur ist mit 1 ein Gehäuse einer Hochdruckeinspritzpumpe bezeichnet, in der eine Bohrung eingearbeitet ist, in der ein mit 2 bezeichneter Pumpenkolben dichtend geführt ist. Der durch das Gehäuse 1 und den Pumpenkolben 2 gebildete Hochdruckraum steht, nicht dargestellt, mit einer Saugleitung und einer Druckleitung in Wirkverbindung, so dass eine Bewegung des Pumpenkolbens 2 in dem Gehäuse 1 zu einer Druckerzeugung im Hochdruckraum führt. Der Druck bei derartigen Hochdruckeinspritzpumpen beläuft sich zurzeit auf bis zu 1.800 bar, wobei eher mit einer steigenden als mit einer fallenden Tendenz zu rechnen ist. Auf den Pumpenkolben 2 ist ein mit 3 bezeichneter Federteller aufgepresst, wobei zwischen dem Federteller 3 und dem Gehäuse 1 eine mit 4 bezeichnete Feder angeordnet ist. Die Feder ist als Druckfeder ausgeführt und bewirkt eine Zugkraft auf den Pumpenkolben 2 aus der Bohrung im Gehäuse 1 heraus. Der Pumpenkolben 2 weist an seinem dem Federteller 3 benachbarten Ende einen Kopf 5 auf, der halbkugelförmig ausgebildet ist. Der Kopf 5 steht mit einer Ausnehmung 6a in einer mit 6 bezeichneten Druckplatte in Wirkverbindung, wobei die Ausnehmung 6a der Druckplatte 6 ebenfalls halbkugelförmig oder schalenförmig bzw. nach Form eines Rotationsellipsoiden ausgebildet ist und eine größere Form als der Kopf 5 hat (die Form in der Ausnehmung wird auch als gotisches Profil bezeichnet), so dass zwischen dem Kopf 5 und der Druckplatte 6 eine kreis- oder ggf. ringförmige Berührungslinie oder -fläche entsteht. Dadurch kann sich die Druckplatte 6 gegenüber dem Pumpenkolben 2 frei einstellen und definiert trotzdem eine hinreichende Druckfläche ohne Kantenpressung. Die Kraftwirkung dieser Konstruktion wirkt sich in der Druckplatte 6 kegelförmig aus, so dass eine gute Kraftverteilung in der gesamten Fläche der Druckplatte erfolgt. Die Druckplatte 6 weist einen mit 7 bezeichneten Absatz auf, in dem ein mit 8 bezeichneter O-Ring eingesetzt ist, der elastisch ausgeführt ist und eine radiale und axiale Fixierung der Druckplatte in einem mit 9 bezeichneten Tassenstößel sicherstellt. Der Tassenstößel 9 hat einen mit 10 bezeichneten Tassenboden und eine mit 11 bezeichnete Tassenhülse, die einstückig miteinander verbunden sind. Derartige Tassenstößel werden in größerer Stückzahl von der Anmelderin hergestellt. Der Tassenboden 10 stützt sich an einer Druckfläche 12 eines Polygonringes 13 ab, der seinerseits auf einem Exzenter 14 einer nicht dargestellten Pumpenwelle gelagert ist, wobei die Pumpenwelle im Gehäuse 1 abgestützt ist. Die Druckplatte 6 liegt plan auf der Innenfläche des Tassenbodens auf, hat aber einen radialen Abstand zu diesem, so dass sich die Druckplatte 6 auf dem Tassenboden verschieben kann und keine Verspannung zwischen dem Tassenstößel 9 über die Tassenhülse 11 und dem Pumpenkolben 2 entsteht.

1: Gehäuse
2: Pumpenkolben
3: Federteller
4: Feder
5: Kopf
6: Druckplatte
6a: Ausnehmung
7: Absatz
8: O-Ring
9: Tassenstößel
10: Tassenboden
11: Tassenhülse
12: Druckfläche
13: Polygonring
14: Exzenter

Claims

Hochdruckeinspritzpumpe mit einem Gehäuse (1), in dem in einer Ebene radial ausgerichtet, mehrere, vorzugsweise drei Pumpenkolben (2) geführt sind, die mittels Stößel aufgrund von Federn (4) an Druckflächen (12) eines Polygonringes (13) anliegen, der auf einem Exzenter (14) einer im Gehäuse (1) geführten Welle gelagert ist, wobei am Pumpenkolben (2) ein Federteller (3) befestigt ist und wobei der Stößel eine im Gehäuse (1) gleitend geführte Hülse und eine Druckplatte (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse einen einstückig angeformten Boden (Tassenboden 10) aufweist und als Tassenstößel (9) ausgebildet ist, dass die Druckplatte (6) innerhalb des Tassenstößels (9) angeordnet ist und dass der Pumpenkolben (2) an der Druckplatte (6) selbstjustierend abgestützt ist.
Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (6) dem Pumpenkolben (2) benachbart eine Ausnehmung (6a) aufweist und dass der Pumpenkolben (2) bis zur Druckplatte (6) reichend stangenförmig ausgebildet ist und einen Kopf (5) aufweist, der in der Ausnehmung (6a) angeordnet ist.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (5) des Pumpenkolbens (2) und die Ausnehmung (6a) der Druckplatte (6) z.B. durch eine Halbkugel-, Scha len- oder Ellipsen-/Rotationsellipsoidform in der Druckplatte (6) und eine kleinere Halbkugelform am Kopf (5) des Pumpenkolbens (2), so geformt sind, dass eine kreis- oder ringförmige Berührungslinie oder -fläche entsteht.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckplatte (6) und der korrespondierenden Innenfläche des Tassenstößels (9) ein radialer Abstand vorgesehen ist.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (6) in kalibrierten Dicken, d.h. unterschiedlichen Abständen zwischen der Berührungslinie oder -fläche und der dem Tassenboden (10) zugewandten Fläche der Druckplatte (6) zur Verfügung steht.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckplatte (6), vorzugsweise einem Absatz (7) der Druckplatte (6), und der Innenfläche des Tassenstößels (9) ein elastischer Ring, vorzugsweise O-Ring (8), eingesetzt ist.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (3) auf dem Pumpenkolben (2), vorzugsweise auf dessen stangenförmigem Teil aufgepresst ist.
Hochdruckeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (3) aus Blech geformt ist und einen scheibenförmigen und einen zylindrischen Bereich aufweist, mit dem er den Presssitz mit dem Pumpenkolben (2) bildet.