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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe.
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Eine
solche Kraftstoffeinspritzpumpe wird beispielsweise als Hochdruckpumpe
bei den bekannten Common-Rail-Systemen eingesetzt, um Kraftstoff
unter hohem Druck in die als „Rail” bezeichnete gemeinsame
Kraftstoff-Speicherleitung zu fördern, von wo aus der Kraftstoff über
Injektoren in die Brennräume der Brennkraftmaschine gespritzt
wird. Der Antrieb der Pumpe erfolgt in der Regel mechanisch, indem
ein mit dem Pumpenkolben verbundener und in einer Bohrung des Pumpengehäuses
axial geführter Stößel über
eine Nockenwelle betätigt, d. h. hin- und herbewegt wird.
Bei der Bewegung des Stößels kann dieser eine
Verdrehung um seine Längsachse erfahren, die es, insbesondere
bei der Ausbildung des Stößels als Rollenstößel,
zu vermeiden gilt. Denn ein Verdrehen des Stößels
um die Stößellängsachse bewirkt eine
veränderte Ausrichtung der Rollenlängsachse in
Bezug auf den mit der Rolle zusammenwirkenden Nockenabschnitt. Weist
die Rollenlängsachse keine optimale Ausrichtung auf, wird
ein gleichmäßiges Ablaufen der Rolle auf dem Nockenabschnitt
verhindert, was einen erhöhten Verschleiß und
ggf. den Totalausfall der Pumpe zur Folge haben kann. Der Stößel
ist daher gegen Verdrehen zu sichern.
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Hierzu
sind aus dem Stand der Technik bereits verschiedene Maßnahmen
bekannt. Die
DE 101 20 448 beispielsweise
schlägt einen Stift als Verdrehsicherung vor, der in ein
umfangseitig am Stößel angeordnetes Langloch eingreift.
Das Langloch besitzt eine axiale Erstreckung, damit der gehäuseseitig
fest montierte, in das Langloch eingreifende Stift eine axiale Hin-
und Herbewegung des Stößels nicht blockieren kann.
Als Nachteil erweist sich, dass das Langloch den Mantel des Stößels
durchbricht und damit den Stößelkörper
schwächt. Dies wiederum hat zur Folge, dass sich der Stößel
beispielsweise beim Härten leichter verziehen kann. Wird
anstelle des Langlochs eine Längsnut am Stößelkörper
ausgeführt, wird der Stößelkörper
zwar weniger geschwächt, die Maßnahme erweist
sich jedoch als aufwendig in der Herstellung. Weiterhin nachteilig
ist, dass ein in Eingriff mit einer Bohrung oder Nut am Stößelkörper
stehender Stift bei einer Demontage der Pumpe zunächst
den Ausbau des Stiftes erfordert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdrehsicherung zu schaffen,
die die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Es wird daher
eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Merkmalskombination
des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Merkmalskombination
des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung werden in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Bestandteil
der erfindungsgemäßen technischen Lehre ist ein
Stößel, der im Bereich seiner Außenumfangsfläche
eine ebene Anlagefläche aufweist, die innerhalb einer die
Außenumfangsfläche umgebenden zylinderförmigen
Hüllfläche angeordnet und somit gegenüber
der Führungsbohrung zurückgesetzt ist. Die Anlagefläche
wirkt ferner mit einem in die Führungsbohrung eingreifenden
Sicherungselement zusammen. Ein Vorteil dieser Stößelausbildung für
eine Kraftstoffeinspritzpumpe ist zum einen in seiner einfachen
Herstellung zu sehen, zum anderen darin, dass der Stößelkörper
nicht durchbrochen wird. Ein Verziehen beispielsweise beim Härten
des Stößelkörpers muss demnach nicht
mehr befürchtet werden. Ferner erfordert die Verdrehsicherung
kein Eingreifen eines Sicherungselementes in eine Bohrung oder Nut,
so dass eine Demontage ohne vorherigen Ausbau des Sicherungselementes
erfolgen kann. Denn weiterhin bevorzugt ist die ebene Anlagefläche
am oberen Ende, d. h. an dem der Nockenwelle abgewandten Ende des
Stößelkörpers angeordnet, so dass keine
Hinterschneidung der Außenumfangsfläche erfolgt,
die eine einfache Demontage behindert. Die axiale Ausdehnung der
Anlagefläche ist derart gewählt, dass die Ausführung
eines vollständigen Kolbenhubes des Pumpenkolbens weiterhin
gewährleistet ist. Die eben Anlagefläche schließt
vorzugsweise direkt an die Außenumfangsfläche
des Stößelkörpers an.
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Bevorzugt
besitzt der Stößel im Bereich der Anlagefläche
eine verringerte Querschnittsfläche. Dementsprechend kann
die Anlagefläche durch Materialabtrag am Stößelkörper
ausgebildet werden, wodurch die Herstellung der Anlagefläche
und damit des Stößelkörpers vereinfacht
wird. Der Stößelkörper weist dadurch
zudem ein geringeres Gewicht auf, was sich ebenfalls als vorteilhaft
darstellt.
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Weiterhin
bevorzugt ist die Anlagefläche derart angeordnet, das sie
im Querschnitt parallel zu einer Tangente an die zylinderförmige
Hüllfläche des Stößels und im
Längsschnitt parallel zur Stößellängsachse
ausgerichtet ist. Dabei beziehen sich die Angaben Querschnitt und
Längsschnitt jeweils auf den Stößelkörper.
Die vorgeschlagene Ausrichtung der Anlagefläche gewährleistet
die axiale Beweglichkeit des Stößelkörpers.
Zudem erleichtert sie den Zusammenbau und ggf. die Demontage der
Pumpe, da der Stößelkörper -zumindest
in einer axialen Richtungfrei von Hinterschneidungen ist.
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Vorzugsweise
besitzt das mit der Anlagefläche des Stößels
zusammenwirkende Sicherungselement ebenfalls eine ebene Anlagefläche,
die weiterhin vorzugsweise als Gleitfläche ausgebildet
ist. Das Sicherungselement kann dabei die Form einer Scheibe, beispielsweise
einer Anlaufscheibe, oder eines Stiftes, beispielsweise eines parallel
zur Anlagefläche des Stößels geführten
Sicherungsstiftes, aufweisen. Bei Einsatz einer Scheibe, ist diese
bevorzugt in die Führungsbohrung des Pumpengehäuses
derart eingesetzt, dass die Scheibe den Querschnitt der Führungsbohrung
um das Maß des zur Ausbildung der ebenen Anlagefläche
erforderlichen Materialabtrags am Stößelkörper
verringert. Bei Verwendung eines Sicherungsstiftes, ist dieser bevorzugt
in einer Bohrung, beispielsweise einer Sacklochbohrung des Gehäuses
gehalten, wobei die Bohrung in Verbindung mit der Führungsbohrung
steht. Der in die Bohrung eingesetzte Stift verringert somit ebenfalls
den Querschnitt der Führungsbohrung. Der Sicherungsstift
kann ferner einen axialen Bereich aufweisen, vorzugsweise der Bereich,
der in die Führungsbohrung hineinragt, der angeschliffen
ist und somit eine ebene Anlagefläche zur Anlage mit der
Anlagefläche des Stößels ausbildet. Die
axiale Erstreckung dieses Bereiches kann derart gewählt
sein, dass sie größer als die Breite der hieran
anliegenden Anlagefläche des Stößels
ist, so dass seitliche Strömungskanäle für
den in der Pumpe geförderten Kraftstoff gebildet werden.
Die Dichtigkeit der Pumpe wird dadurch gewährleistet, dass
die Bohrung zur Aufnahme des Sicherungsstiftes zum einen bevorzugt
als Sacklochbohrung ausgebildet wird, zum anderen durch Einsetzen
von Stopfen dicht verschlossen wird. Der Sicherungsstift kann aus
Metall oder Kunststoff gefertigt sein, wobei auf eine hohe Verschleißfestigkeit
des Werkstoffs geachtet werden sollte. Ferner sollte der Werkstoff
einen geringen Reibkoeffizienten aufweisen, um eine optimale Gleitfläche
auszubilden. Bei Einsatz einer gehäusefest montierten Anlaufscheibe ist
diese vorzugsweise aus beschichteter Keramik hergestellt.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kraftstoffeinspritzpumpe
dadurch aus, dass der Stößel vor dem Einsetzen
in die Führungsbohrung des Pumpengehäuses im Bereich
seiner Außenumfangsfläche einen Anschliff zur
Ausbildung einer ebenen Anlagefläche erhält. Der
Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Anlagefläche
nicht nur einfach und kostengünstig herzustellen ist, sondern
es auch die Ausbildung einer solchen Anlagefläche an einem
beliebigen Stößel ermöglicht. D. h.,
dass auch eine nachträgliche Bearbeitung eines herkömmlichen
Stößels möglich ist, um eine erfindungsgemäße
Kraftstoffeinspritzpumpe auszubilden.
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Des
Weiteren sieht das Verfahren vor, dass in die Führungsbohrung
des Pumpengehäuses vor dem Einsetzen des Stößels
ein Sicherungselement mit einer Anlagefläche eingebracht
wird, wobei das Sicherungselement derart in die Führungsbohrung eingreift,
das die Anlagefläche mit der Anlagefläche des
Stößels als Verdrehsicherung zusammenwirkt. Um
eine bestehende Pumpe in eine erfindungsgemäße
Pumpe umzuändern, kann auch das Sicherungselement nachträglich
in die Führungsbohrung des Pumpengehäuses eingesetzt
werden, um eine Verdrehsicherung auszubilden. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform wird hierzu eine Anlaufscheibe als Sicherungselement
in die Führungsbohrung eingesetzt, die derart den freien
Querschnitt der Führungsbohrung einschränkt, dass
die Anlagefläche der Anlaufscheibe an der Anlagefläche
des Stößels anliegt und somit ein Verdrehen des
Stößels verhindert. Die Anlaufscheibe wird bevorzugt
aus beschichteter Keramik hergestellt.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform wird als Sicherungselement
ein Sicherungsstift in die Führungsbohrung des Pumpengehäuses
eingesetzt. Dabei wird der Sicherungsstift derart geführt,
dass die Längsachse A des Sicherungsstiftes parallel zu einer
Tangente an den kreisrunden Querschnitt der Führungsbohrung
ausgerichtet ist. Vorzugsweise wird hierzu zunächst eine
Bohrung entsprechend der späteren Lage des Sicherungsstiftes
ausgeführt, vorzugsweise als Sacklochbohrung, um die Anzahl
der dicht auszuführenden Stellen zu reduzieren.
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Dabei
steht die Bohrung bzw. Sacklochbohrung in Verbindung mit der Führungsbohrung,
in welcher der Stößel aufgenommen ist. Wird nunmehr
der Sicherungsstift als Sicherungselement eingesetzt, kommt ein
axialer Bereich des Sicherungsstiftes in der Führungsbohrung
zu liegen. Dieser axiale Bereich des Sicherungsstiftes bildet eine
Anlagefläche aus, die nach Einsetzen des Stößels
in Anlage mit der Anlagefläche desselben gelangt. Der axiale
Bereich des Sicherungsstiftes kann zur Ausbildung einer ebenen Anlagefläche
angeschliffen sein, so dass der Sicherungsstift in diesem Bereich
einen verringerten Querschnitt besitzt. Wird keine ebene Anlagefläche
am Sicherungsstift ausgebildet, liegt die ebene Anlagefläche
des Stößels lediglich entlang einer zur Sicherungsstiftlängsachse
parallelen Linie am Sicherungsstift an. Der Kontaktbereich wird
demnach auf eine Linie reduziert, was eine Verringerung der Reibungskräfte
und damit ein verbessertes Gleiten bewirkt. Ferner wird das Ausrichten
der jeweiligen Anlageflächen vereinfacht und Fertigungstoleranzen
können besser ausgeglichen werden.
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Es
ist ersichtlicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren
eine einfache Ausbildung einer Verdrehsicherung ermöglicht,
die auch nachträglich an einer bestehenden Kraftstoffeinspritzpumpe
ausgebildet bzw. an ein bestehendes Design angepasst werden kann.
Zudem erweist sich das vorgeschlagene Verfahren als äußerst
kostengünstig.
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Konkrete
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt durch die Führungsbohrung eines Pumpengehäuses
nach einer ersten Ausführungsform,
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2 einen
Teilquerschnitt der Ausführungsform der 1,
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3 einen
Längsschnitt durch die Führungsbohrung eines Pumpengehäuses
nach einer weiteren Ausführungsform und
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4 einen
Teilquerschnitt der Ausführungsform der 3.
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Bei
der ersten Ausführungsform gemäß der 1 und 2 weist
der in eine Führungsbohrung 2 eines Pumpengehäuses 1 eingesetzte
Stößel 3 am oberen Rand eine ebene Anlagefläche 4 auf,
die durch einen Anschliff des Stößelkörpers
hergestellt wurde. Die axiale Erstreckung X der ebenen Anlagefläche 4 ist
dabei derart gewählt, dass die Ausführung eines
vollständigen Kolbenhubes des Pumpenkolbens 7 sichergestellt
ist. Dabei steht die Anlagefläche 4 in ständigem
Kontakt mit einer Anlagefläche 6 eines Sicherungselementes 5,
dass gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 durch
eine Anlaufscheibe 5.1 gebildet wird. Auf diese Weise wird
eine Verdrehsicherung in jeder Kolbenposition gewährleistet.
Die Anlage der Anlagefläche 4 des Stößels 3 an
der Anlagefläche 6 des Sicherungselementes 5.1 bewirkt,
dass mittelbar auch ein Verdrehen der Längsachse einer
mit dem Stößel 3 in Verbindung stehenden
Rolle 8 verhindert wird. Dadurch ist sichergestellt, dass
die Rolle 8 stets die optimale Betriebslage gegenüber
einem Nockenabschnitt 9 aufweist.
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Dem
Teilquerschnitt der 2 sind deutlich die Anlageflächen 4 und 6 zu
entnehmen, die jeweils eben ausgeführt sind und somit keine
Hinterschneidungen aufweisen. Die Breite der jeweiligen Anlagenflächen 4 und 6 ist
vorliegend gleich gewählt. Die Anlagefläche 6 des
Sicherungselementes 5.1 kann jedoch auch eine kleinere
Breite aufweisen, so dass das Sicherungselement 5.1 den
durch den Anschliff des Stößels 3 bewirkten
freien Querschnitt der Führungsbohrung 2 nicht
vollständig ausfüllt. Auf diese Weise werden seitliche
Strömungskanäle für den in der Pumpe
geförderten Kraftstoff gebildet (nicht dargestellt).
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Eine
andere Ausführungsform ist den 3 und 4 zu
entnehmen. Hier besteht das Sicherungselement 5 aus einem
Sicherungsstift 5.2, der in eine Sacklochbohrung 10 des
Gehäuses 1 eingesetzt ist. Die Sacklochbohrung 10 steht
in Verbindung mit der Führungsbohrung 2, so dass
ein axialer Abschnitt des Sicherungsstiftes 5.2 in der
Führungsbohrung 2 zu liegen kommt. Dieser axiale
Abschnitt des Sicherungsstiftes 5.2 weist korrespondierend
zu der ebene Anlagefläche 4 eine ebene Anlagefläche 6 auf, die
ebenfalls durch einen Anschliff hergestellt worden ist. Der axiale
Bereich erstreckt sich über eine größere
Breite als die Breite der Anlagefläche 4 des Stößels 3,
so dass seitliche Strömungskanäle 11 ausgebildet
werden, die sich vorteilhaft auf die Kraftstoffförderung
auswirken. Die Ausbildung einer ebenen Anlagefläche 6 an
einem Sicherungselement 5.2 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Anstelle einer ebenen Anlagefläche kann auch die Ausbildung
eines linearen Kontaktbereiches erwünscht sein, die sich durch
Anlage der Anlagefläche 4 des Stößels 3 an die
unveränderte Außenumfangsfläche eines
Sicherungsstiftes mit kreisrundem Querschnitt ergibt. Dies hat den
Vorteil, dass zur Ausrichtung des Sicherungsstiftes 5.2 lediglich
eine lagegenaue Bohrung entlang der Achse A erforderlich ist, die
Drehlage des Sicherungsstiftes jedoch unerheblich ist. Zudem verringert
sich der Kontaktbereich, so dass ferner eine Verringerung der Reibungskräfte
und damit ein verbessertes Gleiten des Stößels 3 entlang
dem Sicherungselement 5.2 gegeben ist.
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Unabhängig
von der konkreten Ausführungsform des Sicherungselementes 5 ist
das erfindungsgemäße Verfahren an jeder beliebigen
Kraftstoffeinspritzpumpe durchführbar, so dass die erfindungsgemäßen
Vorteile auch bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzpumpen
zur Geltung gebracht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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