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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Antrieb eines Pumpenelements
einer Hochdruckpumpe mit einem ersten, eine Rotationsbewegung ausführenden
zylinderförmigen
Körper
und einem zweiten, eine Hubbewegung ausführenden zylinderförmigen Körper, wobei
der erste und der zweite zylinderförmige Körper in der Weise gekoppelt
sind, dass die Rotationsbewegung des ersten zylinderförmigen Körpers die
Hubbewegung des zweiten zylinderförmigen Körpers bewirkt.
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Bekannte
Vorrichtungen für
den Antrieb eines Pumpenelements einer Hochdruckpumpe weisen in
der Regel einen mit einer Welle verbundenen Nocken auf, an dem direkt
oder indirekt ein Stößelkörper anliegt.
Das Pumpenelement umfasst dabei einen in einer Zylinderbohrung geführten Pumpenkolben,
der mit dem Stößelkörper gekoppelt
ist. Während
der auflaufende Nocken ein Anheben des Stößelkörpers und damit des Pumpenkolbens
bewirkt, sorgt bei ablaufendem Nocken eine beispielsweise durch
eine Feder oder hydraulisch erzeugte Druckkraft dafür, dass
der Stößelkörper dem
ablaufenden Nocken folgt. Der Stößelkörper vollzieht
auf diese Weise eine Auf- und Abbewegung, welche zu einer Hubbewegung
des Kolbens des Pumpenelements führt.
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Ein
derartiger Antrieb erfordert eine bestimmte geometrische Anordnung
der einzelnen Antriebskomponenten, die es gilt in ein Gehäuse bzw.
in einen vorhandenen Bauraum einzupassen. Der Wunsch nach immer
leistungsfähigeren
und dabei kompakteren Anlagen, führt
dazu, dass der zur Verfügung
stehende Bauraum sehr begrenzt ist. Zudem muss das störungsfreie
Zusammenspiel der jeweiligen Komponenten dauerhaft gewährleistet
sein.
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Aus
dem Stand der Technik sind unzählige Ausführungsbeispiele
derartiger Antriebe bekannt. Konkrete Entwicklungen befassen sich
dabei unter anderem mit der Optimierung der Kraftübertragung von
dem Nocken auf den Stößel, der
beispielsweise als Rollenstößel ausgebildet
sein kann, um die Reibungskräfte
zwischen Stößel und
Nocken zu reduzieren. Weiterhin kann die Einbaugeometrie durch konisch
verlaufende Rollen oder Nockenflächen
derart verändert
werden, dass die Stößelachse
schräg
zur Wellenachse angeordnet ist. Dies schafft Freiräume, die
eine Optimierung der Anordnung der weiteren Komponenten ermöglicht.
Ferner muss gewährleistet sein,
dass der Stößelkörper dauerhaft
spielfrei am Nocken anliegt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung für den Antrieb
eines Pumpenelements einer Hochdruckpumpe zu schaffen, die eine kompakte
Anordnung der Antriebskomponenten und dabei eine zuverlässige Kraftübertragung
von einer Welle auf den Kolben des Pumpenelements ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Vorrichtung besitzt gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 einen ersten, eine Rotationsbewegung ausführenden
zylinderförmigen
Körper
und einen zweiten, eine Hubbewegung ausführenden zylinderförmigen Körper, wobei
der erste und der zweite zylinderförmige Körper in der Weise gekoppelt
sind, dass die Rotationsbewegung des ersten zylinderförmigen Körpers die
Hubbewegung des zweiten zylinderförmigen Körpers bewirkt. Erfindungsgemäß sind der
erste und der zweite zylinderförmige
Körper
koaxial angeordnet und über
wenigstens einen quer zur Längsachse
der beiden zylinderförmigen
Körper
angeordneten Stift, der mit dem zweiten zylinderförmigen Körper verbunden
ist, gekoppelt.
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Die
koaxiale Anordnung der beiden zylinderförmigen Körper ermöglicht eine besonders kompakte
und damit bauraumschonende Anordnung der Hauptantriebskomponenten.
Eine Umlenkung der Kraft ist nicht erforderlich, d. h. die translatorische
Bewegung des zweiten zylinderförmigen
Körpers
ist gleich gerichtet mit der Rotationsachse des ersten zylinderförmigen Körpers. Die
Gefahr, dass der Stößelkörper eine
Verdrehung erfährt
und nicht optimal am Nocken anliegt, was regelmäßig zu einem erhöhten Verschleiß führt, ist
vollständig
behoben.
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Nach
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
umfasst der erste zylinderförmige
Körper
wenigstens ein Rohrstück
mit einem wellenförmig
verlaufenden radialen Absatz, an dem der Stift des zweiten zylinderförmigen Körpers außenumfangseitig
anliegt. Weiterhin bevorzugt ist dabei der zweite zylinderförmige Körper zumindest
teilweise innerhalb des ersten zylinderförmigen Körpers angeordnet. Der an dem
wellenförmig
verlaufenden radialen Absatz anliegende Stift des zweiten zylinderförmigen Körpers erstreckt
sich demnach radial nach außen.
Bevorzugt sind diametral gegenüberliegend
zwei Stifte umfangseitig am zweiten zylinderförmigen Körper angeordnet.
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Bei
der Ausführung
mit zwei sich diametral gegenüberliegenden
Stiften ist der wellenförmig
verlaufende Absatz rotationssymmetrisch bei einer Drehung um 180° um die Körperlängsachse
ausgebildet. Weiterhin bevorzugt wird der radiale Absatz durch eine
Umfangsnut gebildet, deren Nutbreite dem Durchmesser der Stifte
entspricht. Auf diese Weise werden bei einer Drehung des Rohrstücks des
ersten zylinderförmigen
Körpers
um seine Längsachse
die Stifte in der Nut derart geführt,
dass sie dem Wellenverlauf folgen und der zweite zylinderförmige Körper eine
Hin- und Herbewegung entlang seiner Längsachse vollzieht. Ist der
radiale Absatz des ersten zylinderförmigen Körpers nicht als Umfangsnut
ausgeführt,
so dass er den Stift nur in eine Richtung belastet, sind zusätzliche
Mittel vorgesehen, die ein dauerhaftes Anliegen des Stiftes oder
der Stifte an dem wellenförmig
verlaufenden radialen Absatz gewährleisten.
Diese Mittel können
beispielsweise eine Druckfeder umfassen, die in Gegenrichtung wirkt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
kann das Rohrstück
des ersten zylinderförmigen
Körpers anstelle
eines innen- oder außenumfangseitig
angeordneten, wellenförmig
verlaufenden radialen Absatzes auch eine wellenförmig verlaufende Stirnseite aufweisen.
Hierzu wird die Stirnseite des Rohrstückes wellenförmig geschliffen.
Ein solches Rohrstück ist
einfach herzustellen. Hinsichtlich der Wellenausbildung gilt das
zuvor gesagte, d. h. bei zwei anliegenden Stiften, ist der Wellenverlauf
rotationssymmetrisch auszubilden. Ferner sind Mittel wie beispielsweise
eine Druckfeder, vorzusehen, die ein dauerhaftes Anliegen des Stiftes
oder der Stifte an der wellenförmig
verlaufenden Stirnseite des Rohrstückes gewährleisten.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst der erste zylinderförmige
Körper zwei
Rohrstücke
gleichen Durchmessers mit jeweils einer wellenförmig verlaufenden Stirnseite,
die derart in einem gemeinsamen Führungsrohr angeordnet sind,
dass sich die wellenförmig
verlaufenden Stirnseiten gegenüber
liegen und einen umlaufenden axialen Spalt ausbilden. Diese Ausführungsform
besitzt den Vorteil, dass auf zusätzliche Mittel zum Andrücken des
Stiftes oder der Stifte an der wellenförmig verlaufenden Stirnseite
verzichtet werden kann. Entsprechend der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
mit einer Umfangsnut wird der jeweilige Stift abwechselnd von den
beiden Stirnseiten derart belastet, dass der Wellenberg der einen
Stirnseite den Stift in die eine Richtung und der Wellenberg der anderen
Stirnseite den Stift und damit den zweiten zylinderförmigen Körper in
die gegenläufige
Richtung drückt.
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Vorzugsweise
entspricht das axiale Spaltmaß a
dem Durchmesser des Stiftes bzw. der Stifte, um eine optimale Führung zu
gewährleisten.
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Weiterhin
bevorzugt ist der zweite zylinderförmige Körper zumindest teilweise in
ein Rohrstück des
ersten zylinderförmigen
Körpers
eingesetzt. Der Stift oder die Stifte erstrecken sich dann radial
nach außen.
Der zweite zylinderförmige
Körper
kann demnach als Voll- oder Hohlprofil ausgebildet sein. Aus Gründen der
Gewichtsersparnis wird die Ausbildung als Hohlprofil bevorzugt.
Soll jedoch der zweite zylinderförmige
Körper
den ersten umgeben, beispielsweise gleichzeitig als Führungsrohr
für ein
oder zwei Rohrstücke
dienen, ist dieser in jedem Fall als Hohlprofil auszubilden. Weiterhin
ist der Stift oder sind die Stifte innenwandseitig anzuordnen.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn der zweite zylinderförmige Körper wenigstens eine sich axial
erstreckende Führungsnut
aufweist, die mit einem Führungsstift
des ersten zylinderförmigen
Körpers
in Eingriff steht. In Abhängigkeit
von der jeweils gewählten Ausführungsform,
d. h. in Abhängigkeit
davon, ob der zweite zylinderförmige
Körper
in den ersten eingesetzt ist oder diesen umgibt, ist die Führungsnut
außen- oder innenumfangseitig
am zweiten zylinderförmigen
Körper
und der Führungsstift
korrespondierend hierzu innen- oder außenumfangseitig am ersten zylinderförmigen Körper angeordnet.
Die Abmessungen der Führungsnut
sind derart gewählt,
dass der zweite zylinderförmige
Körper
bei der Ausführung der
erzwungenen Hin- und Herbewegung nicht behindert wird. Die Länge der
Führungsnut
muss daher wenigstens dem maximalen Hub, d. h. dem maximalen Abstand
zwischen Wellenberg und Wellental der jeweils wellenförmig verlaufenden
Stirnseiten entsprechen.
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Unabhängig von
der jeweils gewählten
Ausführungsform
ist bevorzugt der erste zylinderförmige Körper Teil einer Welle oder
zumindest mit einer Welle verbunden, so dass der Körper rotiert.
Der erste zylinderförmige
Körper
kann beispielsweise die Nockenwelle einschließlich Nocken ersetzen. Der
zweite zylinderförmige
Körper
ist Teil eines Stößels oder mit
einem Stößel verbunden.
Der zweite zylinderförmige
Körper
kann ebenfalls den Stößel vollständig ersetzen.
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Aufgrund
der Verringerung der Anzahl der Antriebskomponenten auf wenigstens
einen ersten und einen zweiten zylinderförmigen Körper und deren erfindungsgemäße geometrische
Anordnung kann der Antrieb kompakt und bauraumschonend ausgestaltet
werden. Je nach Ausführungsform
kann der zweite zylinderförmige
Körper
zwangsgeführt sein,
so dass zusätzliche
Mittel, die ein dauerhaftes Zusammenwirken der beiden zylinderförmigen Körper sicherstellen,
entbehrlich sind.
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Aufgrund
dieser Vorteile ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere
für den
Antrieb eines Pumpenelements einer Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
geeignet, so dass weiterhin ein Pumpenelement einer Hochdruckpumpe mit
einer derartigen Vorrichtung Gegenstand der Erfindung ist.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform,
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2 jeweils
eine Längsansicht
und eine Draufsicht der einzelnen Elemente des ersten zylinderförmigen Körpers nach
einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine
Längsansicht
und eine Draufsicht der zusammengesetzten Elemente des ersten zylinderförmigen Körpers nach 2,
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4 zwei
Längsansichten
und eine Draufsicht des zweiten zylinderförmigen Körpers und
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5 zwei
Schnittansichten des ersten und zweiten zylinderförmigen Körpers nach
der zweiten Ausführungsform.
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Das
in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen
ersten und einen zweiten zylinderförmigen Körper 1, 2,
bei dem der erste zylinderförmige
Körper 1 lediglich
ein Rohrstück 1.1 umfasst und
den zweiten zylinderförmigen
Körper 2 zumindest
teilweise umgibt. Damit eine Rotation des ersten zylinderförmigen Körpers 1 um
seine Längsachse
zu einer Verschiebung des zweiten zylinderförmigen Körpers 2 entlang dieser
Achse führt
(siehe Pfeile), weist der erste zylinderförmige Körper 1 innenumfangseitig
eine wellenförmig
verlaufende Umfangsnut (nicht dargestellt) und der zweite zylinderförmige Körper 2 außenumfangseitig
einen radial vorstehenden Führungsstift
(nicht dargestellt) auf, der in der Umfangsnut zwangsgeführt ist.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
ist in den 2 bis 5 dargestellt.
Hier umfasst der erste zylinderförmige
Körper 1 wenigstens
zwei Rohrstücke 1.1, 1.2 und
ein Führungsrohr 4,
das die beiden Rohrstücke 1.1, 1.2 im
zusammengesetzten Zustand zumindest teilweise umgibt. Die beiden
Rohrstücke 1.1, 1.2 weisen
jeweils eine wellenförmige
verlaufende Stirnseite auf, wobei der jeweilige Wellenverlauf korrespondierend
ausgebildet ist. Werden die beiden Rohrstücke 1.1 und 1.2 derart
in das gemeinsame Führungsrohr 4 eingesetzt,
dass sich die beiden wellenförmig
verlaufenden Stirnseiten im Abstand zueinander gegenüber liegen,
und zwar derart, dass ein umlaufend gleich bleibender Spalt 5 ausgebildet wird,
entsteht eine Führungsnut
zur Zwangsführung eines
Stiftes 3 bzw. zwei solcher Stifte eines einzusetzenden
zweiten zylinderförmigen
Körpers 2 entsprechend 4.
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4 ist
weiterhin eine Führungsnut 6 zu entnehmen,
die außenumfangseitig
an dem zweiten zylinderförmigen
Körper 2 angeordnet
ist und die Form einer Langlochbohrung aufweist. Die Bohrung erstreckt
sich durch den gesamten zylinderförmigen Körper 2, so dass diametral
gegenüberliegend
zwei Führungsnuten
ausgebildet werden. Entsprechend der Lage der Führungsnuten sind innenumfangseitig am
ersten zylinderförmigen
Körper 1 Führungsstifte (nicht
dargestellt) angeordnet, die in Eingriff mit den Führungsnuten 6 stehen
und den zweiten zylinderförmigen
Körper 2 bei
Ausführung
der Hin- und Herbewegung zentrieren.
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5 zeigt
in der oberen Abbildung den ersten und den zweiten zylinderförmigen Körper 1, 2 in demontiertem
Zustand und in der unteren Abbildung in montiertem Zustand. Die
Pfeile deuten den Bewegungsablauf an.