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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe.
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Vorzugsweise
wird die Hochdruckpumpe als Förderpumpe
zur Förderung
von Fluid eingesetzt, insbesondere zur Kraftstoffförderung,
für ein
Speichereinspritzsystem für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
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Speichereinspritzsysteme
für Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Common-Rail-Systemen, sollen
den notwendigen Volumenstrom und den erforderlichen Fluiddruck bereitstellen
können.
Die Hochdruckpumpe unterliegt in Speichereinspritzsystemen für Kraftfahrzeuge
starken Belastungen, insbesondere mechanischen Beanspruchungen.
Insbesondere müssen
von derartigen Hockdruckpumpen große Kräfte aufgenommen werden können. Damit
werden sowohl hohe Anforderungen an die Materialien, aus denen die
Komponenten der Hochdruckpumpe bestehen, als auch an die Konstruktion
der Hockdruckpumpe gestellt.
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Da
Hochdruckpumpen Drücken
von beispielsweise bis zu 2000 bar oder mehr ausgesetzt sind, müssen sie
hohen Beanspruchungen standhalten.
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Die
Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, eine Hochdruckpumpe
zu schaffen, die zuverlässig
betrieben und kostengünstig
hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Hochdruckpumpe,
die einen Stößel umfasst,
der zur zumindest mittelbaren Abstützung eines Kolbens mit einer Längsachse
an einer Antriebswelle über
eine mit dem Stößel drehbar gekoppelte
Rolle dient, wobei der Stößel und
der Kolben durch eine vorgespannte Rückstellfeder zur Antriebswelle
hin beaufschlagt sind, und wobei der Stößel zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung einer vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle derart ausgebildet ist, dass sich der Querschnitt
des Stößels bezogen
auf die Längsachse
entlang eines axialen Abschnitts des Stößels antriebswellenseitig aufweitet.
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Bevorzugt
wird eine derartige Hochdruckpumpe als Förderpumpe zur Förderung
von Fluid für ein
Speichereinspritzsystem für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Der Begriff
Fluid ist hier in seinem weiteren Sinne zu verstehen, das Fluid
kann also sowohl eine Flüssigkeit
als auch ein Gas sein. Beispielsweise kann die Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzung
einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wobei durch Kompression von
Kraftstoff an einer antriebsfernen Seite des Kolbens hohe Kräfte entstehen,
die vom Kolben übertragen
werden. Eine vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann insbesondere durch die Geometrie des Stößels, d.
h. antriebswellenseitige Aufweitung des Querschnitts des Stößels bezogen
auf die Längsachse
entlang eines axialen Abschnitts des Stößels, möglichst gleichmäßig auf
den Stößel und damit
auf die Rolle übertragen
werden. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender
zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Bevorzugt kann die vom Kolben übertragene
Kraft möglichst
gleichmäßig auf
die Längsachse
der zylindrischen Rolle verteilt werden. Durch eine möglichst
gleichmäßige Verteilung
der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle kann ein Verschleiß gering
gehalten und ein Materialversagen, beispielsweise Bruch, kann insbesondere
weitestgehend vermieden werden. Somit kann die Haltbarkeit bzw.
Lebensdauer der Hochdruckpumpe verlängert und ein zuverlässiger Betrieb ermöglicht werden.
Ein Stößel mit
einer derartigen Geometrie kann kostengünstig her gestellt werden. Beispielsweise
können
der Stößel und/oder
der Kolben aus Stahl hergestellt sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stößel zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle zumindest teilweise eine kegelstumpfförmige Geometrie
auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann insbesondere durch die zumindest teilweise
kegelstumpfförmige
Geometrie des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel und
damit auf die Rolle übertragen
werden. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender
zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden. Der zumindest teilweise kegelstumpfförmige Stößel kann insbesondere kostengünstig hergestellt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stößel zur
bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle zumindest teilweise eine pyramidenförmige Geometrie
auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann insbesondere durch die zumindest teilweise
pyramidenförmige
Geometrie des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel und
damit auf die Rolle übertragen
werden. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender
zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden. Der zumindest teilweise pyramidenförmige Stößel kann insbesondere kostengünstig hergestellt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stößel zur
bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle zumindest teilweise eine kugelabschnittsförmige Geometrie
auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann insbesondere durch die zumindest teilweise
kugelabschnittsförmige
Geometrie des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel und
damit auf die Rolle übertragen
werden. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender zentraler
Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden. Der zumindest teilweise kugelabschnittsförmige Stößel kann insbesondere kostengünstig hergestellt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Stößel und
der Kolben kraftschlüssig
verbunden.
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Beispielweise
kann der Kolben in eine Ausnehmung des Stößels eingepresst werden und
somit kann ein kraftschlüssiges
Verbinden des Kolbens mit dem Stößel in einfacher
Weise ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Stößel und
der Kolben formschlüssig
verbunden.
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Beispielweise
kann der Kolben über
eine Ausnehmung des Stößels mit
dem Stößel formschlüssig verbunden
werden. Ein formschlüssiges Verbinden
kann eine kostengünstige
Herstellung ermöglichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Stößel und
der Kolben formschlüssig über einen
Sprengring in einer Ausnehmung des Stößels verbunden.
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Der
Sprengring kann zur formschlüssigen Verbindung
des Kolbens mit dem Stößel über die Ausnehmung
des Stößels und
bezogen auf die Längsachse
des Kolbens axialen Fixierung des Kolbens dienen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Stößel und
der Kolben einstückig
ausgebildet.
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In
einer derartigen Ausgestaltung entfällt beispielsweise eine bei
zwei Bauteilen nötige
form- und/oder kraftschlüssige
Verbindung und eine möglichst
gleichmäßige Kraftverteilung
innerhalb des einstückigen
Bauteils kann ermöglicht
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
des Kolbens radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle weitet sich der Querschnitt des einstückigen Bauteils
bezogen auf die Längsachse
entlang eines axialen Abschnitts des einstückigen Bauteils antriebswellenseitig
auf. Bevorzugt kann das einstückige
Bauteil analog zu dem zweiteiligen Bauteil zumindest teilweise eine
kegelstumpf-, pyramiden- und/oder kugelabschnittsförmige Geometrie aufweisen.
Insbesondere kann ein antriebswellenseitiger Stößel-Abschnitt des einstückigen Bauteils
einen bezogen auf die Längsachse
größeren Querschnitt
als ein antriebswellenferner Kolben-Abschnitt des einstückigen Bauteils aufweisen.
Das einstückige
Bauteil kann bevorzugt antriebswellenseitig mit der Rolle gekoppelt
sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kolben in einer
Bohrung eines Gehäuses
der Hochdruckpumpe verschiebbar geführt.
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Falls
der Kolben in dem Gehäuse
geführt wird
und beispielsweise nicht der Stößel, so
kann ein großer
Teil des sonst nötigen
zylindrischen Stößel-Grundkörpers entfallen
und beispielsweise etwa 20–30%
an Material eingespart werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung.
Die Materialeinsparung ermöglicht
eine Reduzierung der bewegten Massen und der damit einhergehenden
Massenkräfte,
wodurch die Hochdruckpumpe beispielsweise mit hohen Drehzahlen zuverlässig betrieben werden
kann. Auch kann die Reduzierung der Masse die benötigte Rückstellkraft
der Druckfeder herabsetzen und das Verwenden einer schwächeren Rückstellfeder
ermöglichen,
wo durch eine Reduzierung der Federmasse und damit der gesamten bewegten Masse
ermöglicht
werden kann. Dies ermöglicht
einen besonders zuverlässigen
Betrieb der Hochdruckpumpe, insbesondere auch bei hohen Drehzahlen. Falls
der Stößel mit
seinem zylindrischen Grundkörper
in einem Gehäuse
geführt
würde,
so wäre
beispielsweise eine (Schleif-)Bearbeitung im Zylinder der Hochdruckpumpe
zur Führung
des Stößelgrundkörpers nötig. Falls
der Kolben in dem Gehäuse
der Hochdruckpumpe geführt
wird und beispielsweise nicht der Stößel, so kann ein solcher kostenintensiver Bearbeitungsschritt
entfallen und eine kostengünstige
Herstellung wird ermöglicht.
Zusätzlich
kann durch eine lange Führung
des Kolbens eine mögliche Hochdruck-Leckage reduziert
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hochdruckpumpe
so ausgebildet, dass unabhängig
von einer momentanen Axialposition des Kolbens bezogen auf das Gehäuse mindestens
etwa 66% der axialen Gesamtlänge
des Kolbens in der Bohrung des Gehäuses der Hochdruckpumpe verschiebbar
geführt
sind.
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Da
Querkräfte
bezogen auf die Längsachse des
Kolbens annähernd
allein durch den Kolben aufgenommen werden, umfasst der Kolben bevorzugt mindestens
eine Führungslänge von
etwa 2/3 der axialen Gesamtlänge
des Kolbens in der Bohrung des Gehäuses der Hochdruckpumpe und
somit bevorzugt höchstens
etwa 1/3 freie Länge
der axialen Gesamtlänge
des Kolbens. Somit kann ein besonders zuverlässiger Betrieb der Hochdruckpumpe
ermöglicht
werden. Vorzugsweise kann der Kolben auch eine Führungslänge von etwa ¾ der axialen
Gesamtlänge
des Kolbens in der Bohrung des Gehäuses der Hochdruckpumpe und
somit etwa 1/4 freie Länge
der axialen Gesamtlänge
des Kolbens umfassen. Somit kann ein besonders zuverlässiger Betrieb der
Hochdruckpumpe ermöglicht
werden. Eine lange Führungslänge der
axialen Gesamtlänge
des Kolbens in der Bohrung des Gehäuses der Hochdruckpumpe kann
den Querkrafteinfluß minimieren
und die Tribologie und damit den Führungsverschleiß verbessern.
Bevorzugt kann der Abstand zwischen der Rollenachse und der Füh rung im
Zylinder der Hochdruckpumpe aufgrund der Hebel-Verhältnisse
so kurz wie möglich
gehalten werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kolben an
einer antriebswellenseitigen Endfläche einen konvexen Vorsprung,
um radiales und/oder Winkel-Spiel des Kolbens innerhalb der Ausnehmung
des Stößels zu
ermöglichen.
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Mittels
des konvexen Vorsprungs an der antriebswellenseitigen Endfläche des
Kolbens kann ein vorteilhaftes Koppeln des Kolbens mit dem Stößel über die
Ausnehmung des Stößels ermöglicht werden,
beispielsweise ein formschlüssiges
Koppeln. Durch ein mögliches
radiales und/oder Winkel-Spiel des Kolbens innerhalb der Ausnehmung
des Stößels kann
beispielsweise die Hochdruckpumpe auch bei leichten Schrägstellungen
des Kolbens zuverlässig betrieben
werden, da zum Beispiel Kantenträger
weitestgehend vermieden werden können.
Auch kann somit eine Einleitung von Querkräften in den Stößel erfolgen.
Beispielsweise kann die antriebswellenseitige Endfläche des
Kolbens kugelabschnittsförmig ausgestaltet
sein, zum Beispiel halbkugelförmig.
Bevorzugt kann die Ausnehmung des Stößels kugelabschnittsförmig, zum
Beispiel korrespondierend zu der Geometrie des Kolbens, ausgestaltet
sein. Beispielsweise kann die Ausnehmung des Stößels auch kegelstumpfförmig ausgestaltet
sein, wobei ein kolbenseitiger Durchmesser der Ausnehmung größer ist
als ein antriebswellenseitiger Durchmesser der Ausnehmung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stößel über einen
Rollenschuh mit der Rolle gekoppelt.
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Bei
einer Kopplung des Stößels mit
der Rolle über
einen Rollenschuh kann zum Beispiel die antriebswellenseitige Geometrie
des Stößels zur
Aufnahme der Rolle entfallen, wenn dieser nicht direkt mit der Rolle
gekoppelt ist. Dies kann eine vereinfachte Herstellung des Stößels ermöglichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Inneren des antriebswellenseitigen
Endes des Kolbens eine Kavität
zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle vorgesehen.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Kavität im Inneren
des antriebswellenseitigen Endes des Kolbens möglichst gleichmäßig auf
den Stößel und
damit auf die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle kann die Kavität
bevorzugt in einem zentralen Bereich im Inneren des antriebswellenseitigen
Endes des Kolbens ausgestaltet sein. Insbesondere kann ein entlang
der Längsachse
des Kolbens entstehender zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, durch die Kavität aufgeweitet
werden. Durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle kann ein Verschleiß gering
gehalten und ein Materialversagen kann insbesondere weitestgehend
vermieden werden. Somit kann die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der
Hochdruckpumpe verlängert
und ein zuverlässiger
Betrieb ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Inneren des Stößels eine
Kavität
zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle vorgesehen.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Kavität im Inneren
des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse radialen
Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen
Druckbelastung auf die Rolle kann die Kavität bevorzugt in einem zentralen
Bereich im Inneren des Stößels ausgestaltet
sein. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender zentraler
Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, durch die Kavität aufgeweitet
werden. Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Inneren des Rollenschuhs
eine Kavität
zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung auf
die Rolle vorgesehen.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Kavität im Inneren
des Rollenschuhs möglichst
gleichmäßig auf
die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle kann die Kavität
bevorzugt in einem zentralen Bereich im Inneren des Rollenschuhs
ausgestaltet sein. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse
des Kolbens entstehender zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, durch die Kavität aufgeweitet
werden. Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die antriebswellenseitige
Endfläche
des Kolbens eine Vertiefung auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Vertiefung der antriebswellenseitigen
Endfläche
des Kolbens möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel und
damit auf die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle kann die Vertiefung bevorzugt in einem zentralen Bereich
der antriebswellenseitigen Endfläche
des Kolbens ausgestaltet sein. Insbesondere kann eine Krafteinleitung
entlang der Längsachse
auf den Stößel im Bereich
der Vertiefung reduziert werden und somit ein entlang der Längsachse
des Kolbens entstehender zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Eine gleichmäßige Druckverteilung
im Stößel kann
ermöglicht
werden. Durch eine mög lichst gleichmäßige Verteilung
der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle kann ein Verschleiß gering
gehalten und ein Materialversagen kann weitestgehend vermieden werden.
Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist eine der Rolle
zugewandte Endfläche
des Stößels eine
Vertiefung auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Vertiefung der der
Rolle zugewandten Endfläche
des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle kann die Vertiefung bevorzugt in einem zentralen Bereich
der der Rolle zugewandten Endfläche
des Stößels ausgestaltet
sein. Insbesondere kann eine Krafteinleitung entlang der Längsachse
des Kolbens auf die Rolle im Bereich der Vertiefung reduziert werden
und somit ein entlang der Längsachse
des Kolbens entstehender zentraler Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden. Somit
kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist eine dem Kolben
zugewandte Endfläche
des Stößels eine
Vertiefung auf.
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Die
vom Kolben übertragene
hydraulische Kraft kann beispielsweise durch die Vertiefung der dem
Kolben zugewandten Endfläche
des Stößels möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel und
somit auf die Rolle übertragen
werden. Zur bezogen auf die Längsachse
radialen Aufweitung der vom Kolben übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle kann die Vertiefung bevorzugt in einem zentralen Bereich
der dem Kolben zugewandten Endfläche
des Stößels ausgestaltet
sein. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens entstehender zentraler
Peak der vom Kolben übertragenen
axialen Druckbelastung, die auf die Rolle wirkt, aufgeweitet werden.
Somit kann ein zuverlässiger
Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rolle durch zumindest
ein Führungselement axial
zentriert bezogen auf die Längsachse
geführt.
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Dies
ermöglicht
in einfacher Weise die Lagerung und Führung der Rolle auszuführen, beispielsweise
durch an die Rolle angepasste axiale und/oder radiale Verbiegungen.
Bevorzugt umfasst der Stößel das
zumindest eine Führungselement,
wodurch weitere Bauteile zur Führung
der Rolle entfallen können. Des
Weiteren kann das zumindest eine Führungselement beispielsweise
durch Stanzen und/oder Biegen hergestellt werden, wodurch eine kostengünstige Herstellung
ermöglicht
werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Längsachse
des Kolbens und eine annähernd
senkrecht dazu angeordnete Längsachse der
Antriebswelle einen Achsenversatz.
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Bevorzugt
kann die Längsachse
der Antriebswelle annähernd
parallel zu einer Längsachse der
zylindrischen Rolle verlaufen, so dass beispielweise auch die Längsachse
des Kolbens und die annähernd
senkrecht dazu angeordnete Längsachse der
zylindrischen Rolle den Achsenversatz aufweisen können. Der
Achsenversatz kann zum Beispiel in einer Größenordnung von etwa 2 mm liegen.
Der Achsenversatz kann beispielsweise aber auch deutlich kleiner
sein. Durch den Achsenversatz kann zum Beispiel eine besonders vorteilhafte
Einleitung der vom Kolben übertragenen
Kraft auf die Antriebswelle ermöglicht
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Teilschnittansicht einer Fördereinheit einer Hochdruckpumpe
mit einer ersten Ausführungsform
eines Kolbens und eines Stößels,
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2 eine
schematische Detailschnittansicht einer zweiten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe,
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3 eine
schematische Detailschnittansicht einer dritten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe,
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4 eine
schematische Detailschnittansicht einer vierten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe,
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5 eine
schematische Detailschnittansicht einer fünften Ausführungsform des Kolbens und des
Stößels der
Hochdruckpumpe,
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6 eine
schematische Detailschnittansicht einer sechsten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe,
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7 eine
schematische Detailschnittansicht einer siebten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe,
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8 eine
schematische Detailschnittansicht einer achten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe, und
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9 eine
schematische Detailschnittansicht einer neunten Ausführungsform
des Kolbens und des Stößels der
Hochdruckpumpe.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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1 veranschaulicht
den Aufbau einer Fördereinheit 10 einer
Hochdruckpumpe mit einer ersten Ausführungsform eines Kolbens 12 und
eines Stößels 14.
Die Hochdruckpumpe kann insbesondere zur Kraftstoffhochdruckversorgung
bei einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
verwendet werden.
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Die
dargestellte Fördereinheit 10 ist
bevorzugt eine von mehreren Fördereinheiten
der Hochdruckpumpe, die durch eine gemeinsam genutzte Antriebswelle 16 betrieben
werden. Die Fördereinheit 10 dient
dazu, Kraftstoff, zum Beispiel Diesel, für das Speichereinspritzsystem
aus einer Zufuhrleitung 18 über ein erstes Rückschlagventil 20 in
einen Zylinderraum 22, der auch als Pumpenarbeitsraum bezeichnet
werden kann, bei einem geschlossenen zweiten Rückschlagventil 24 und
sodann über
das zweite Rückschlagventil 24 mit
hohem Druck, zum Beispiel über
1500 bar, in eine Abfuhrleitung 26, die auch als Druckraum
bezeichnet werden kann, bei geschlossenem ersten Rückschlagventil 20 zu
fördern.
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Die
beschriebenen Komponenten sind in einer Gehäusestruktur untergebracht,
wobei in 1 Teile eines Zylindergehäuses 28 und
eines Pumpengehäuses 30 zu
erkennen sind. Das Zylindergehäuse 28 ist
mit dem Pumpengehäuse 30 gekoppelt.
Das Pumpengehäuse 30 ist
beispielsweise aus einem Metall, das vorzugsweise Aluminium aufweist,
gebildet. Das Zylindergehäuse 28 ist
beispielsweise aus einem Metall, vorzugsweise einem Stahl, gebildet. Das
Zylindergehäuse 28 ist
in der dargestellten Ausführungsform
von dem Pumpengehäuse 30 separat ausgebildet,
Pumpengehäuse 30 und
Zylindergehäuse 28 können jedoch
auch einteilig ausgeführt
sein.
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Die
Hochdruckpumpe weist die Antriebswelle 16 auf, die drehbar
mit einer Drehachse D im Pumpengehäuse 30 gelagert ist.
Bevorzugt ist die Antriebswelle 16 eine Nockenwelle (1).
In diesem Fall umfasst die Antriebswelle 16 zumindest einen Nocken 32,
wobei der Nocken 32 auch als Mehrfachnocken ausgebildet
sein kann. Die Anzahl der Förder-
und Kompressionshübe
kann über
die Anzahl der Nocken 32 vorgegeben werden. Die Anzahl
der Förder-
beziehungsweise Kompressionshübe
entspricht dabei der Anzahl der Nocken 32. Anstelle der als
Nockenwelle verwendeten Antriebswelle 16 kann die Hochdruckpumpe
auch eine Antriebswelle 16 umfassen, die mit einem Exzenterring
in Wirkverbindung steht.
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Die
Fördereinheit 10 besteht
im Wesentlichen aus dem Zylindergehäuse 28, dem in dem
Zylindergehäuse 28 angeordneten
Zylinderraum 22, dem Kolben 12, dem Stößel 14 und
einer Feder 34. Das Zylindergehäuse 28, der Zylinderraum 22,
der Kolben 12, der Stößel 14 und
die Feder 34 sind bevorzugt zueinander koaxial mit einer
Längsachse
X angeordnet.
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Der
Kolben 12 ist axial bewegbar in dem Zylinderraum 22 des
Zylindergehäuses 28 in
einem Pumpzylinder 36 gelagert und steht mit der Nockenwelle
in Wirkverbindung. Der Kolben 12 wird insbesondere durch
den Nocken 32 der Antriebswelle 16 in einer Hubbewegung
in zumindest annähernd
radialer Richtung zur Drehachse D der Antriebswelle 16 angetrieben.
Der Kolben 12 ist axial bewegbar in dem Pumpzylinder 36 geführt, um
während
eines Saughubs, in 1 abwärts gerichtet, Kraftstoff aus der
Zufuhrleitung 18 über
das erste Rückschlagventil 20 in
den Zylinderraum 22 bei geschlossenem zweiten Rückschlagventil 24 zu
fördern
und während
eines Pumphubs, in 1 aufwärts gerichtet, den im Zylinderraum 22 befindlichen
Kraftstoff zu komprimieren beziehungsweise über das zweite Rückschlagventil 24 unter
hohem Druck an die Abfuhrleitung 26 bei geschlossenem ersten
Rückschlagventil 20 abzugeben.
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Bevorzugt
werden unabhängig
von einer momentanen Axialposition des Kolbens 12 bezogen
auf das Zylindergehäuse 28 mindestens
etwa 66% der axialen Gesamtlänge
des Kolbens 12 in der Bohrung 37 des Zylindergehäuses 28 der
Hochdruckpumpe verschiebbar geführt.
Da Querkräfte
bezogen auf die Längsachse
X des Kolbens 12 annähernd
allein durch den Kolben 12 aufgenommen werden, umfasst der
Kolben 12 bevorzugt mindestens eine Führungslänge von etwa 2/3 der axialen
Gesamtlänge
des Kolbens 12 in der Bohrung 37 des Zylindergehäuses 28 der
Hochdruckpumpe. Beispielsweise kann der Kolben 12 auch
eine Führungslänge von
etwa ¾ der
axialen Gesamtlänge
des Kolbens 12 in der Bohrung 37 des Zylindergehäuses 28 der
Hochdruckpumpe und somit etwa 1/4 freie Länge der axialen Gesamtlänge des
Kolbens 12 umfassen. Somit kann ein besonders zuverlässiger Betrieb
der Hochdruckpumpe ermöglicht
werden. Bevorzugt kann der Abstand zwischen der Rollenachse und
der Führung
im Pumpzylinder 36 der Hochdruckpumpe aufgrund der Hebel-Verhältnisse
so kurz wie möglich
gehalten werden.
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Der
Pumpzylinder 36 ist bei der dargestellten Ausführungsform
ein einstückig
vom Zylindergehäuse 28 abstehender
und in eine zylindrische Aussparung des Pumpengehäuses 30 hineinragender
Abschnitt.
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Die
Hochdruckpumpe umfasst den Kolben 12, der innerhalb des
Zylindergehäuses 28 in
Richtung der Achse X geführt
ist. Der Kolben 12 weist insbesondere einen kleineren Durchmesser
auf als der Stößel 14 und
ragt mit seinem dem Zylinderraum 22 abgewandten Endbereich
aus dem Zylindergehäuse 28 heraus
und ragt mit seiner antriebswellenseitigen Endfläche 38 in eine Ausnehmung 40 des
Stößels 14 hinein.
Der Stößel 14 umfasst
in seinem zentralen Bereich die Ausnehmung 40 zur Aufnahme
des Kolbens 12. Der Kolben 12 und der Stößel 14 sind
beispielsweise kraftschlüssig
verbunden, wobei der Kolben 12 in die Ausnehmung 40 des
Stößels 14 eingepresst
werden kann. Alternativ können
der Kolben 12 und der Stößel 14 zum Beispiel
auch einstückig
ausgebildet sein (3). Der Kolben 12 und
der Stößel 12 können jeweils
aus einem anderen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Stahl.
An dem Stößel 14 stützt sich
an der der Antriebswelle 16 abgewandten Seite die Feder 34 ab,
die sich andererseits am Zylindergehäuse 28 der Hochdruckpumpe
abstützt.
Bevorzugt stützt
sich die Feder 34 an dem Stößel 14 an einer zur
Längsachse
X annähernd
senkrecht liegenden Stützfläche 42 des
Stößels 14 ab.
Die Feder 34 ist beispielsweise als Schraubendruckfeder
ausgebildet und unter Vorspannung zwischen dem Zylindergehäuse 28 und
dem Stößel 14 angeordnet.
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Ein
der Antriebswelle 16 zugewandter Abschnitt des Stößels 14 kann
beispielsweise im zentralen Bereich eine weitere Ausnehmung 44 umfassen, in
der eine zylindrische Rolle 46 zumindest teilweise aufgenommen
und drehbar angeordnet ist. Bevorzugt kann die weitere Ausnehmung 44 an
die radiale und/oder axiale Lagerung und Führung der Rolle 46 angepasst
sein. Die Drehachse der Rolle 46 ist zumindest annähernd parallel
zur Drehachse D der Antriebswelle 16 und die Rolle 46 liegt
am Nocken 32 der Antriebwelle 16 an und rollt
auf diesem ab. Alternativ kann der Stößel an der Antriebswelle 16 zugewandten
Seite auch zumindest ein Führungselement 54 (4)
zur Aufnahme der Rolle 46 umfassen. Beispielsweise umfasst
das zumindest eine Führungselement 54 (4)
zumindest eine an die radiale und/oder axiale Lagerung und Führung der
Rolle 46 angepasste Verbiegung von zumindest einem Vorsprung.
Auch kann der Stößel 14 über weitere
Bauteile, wie beispielsweise einem Rollenschuh 60 (6),
mit der Rolle 46 gekoppelt sein.
-
Der
Stößel 14 ist
zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung einer vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 derart ausgebildet,
dass sich der Querschnitt des Stößels 14 bezogen
auf die Längsachse
X entlang eines axialen Abschnitts des Stößels 14 antriebswellenseitig
aufweitet. Die vom Kolben 12 übertragene hydraulische Kraft
kann durch die Geometrie des Stößels 14 möglichst
gleichmäßig auf
den Stößel 14 und
damit auf die Rolle 46 übertragen
werden. Insbesondere kann ein entlang der Längsachse des Kolbens 12 entstehender
zentraler Peak der vom Kolben 12 übertragenen axialen Druckbelastung,
die auf die Rolle 46 wirkt, aufgeweitet werden. Beispielsweise kann
der Stößel 14 zur
bezogen auf die Längsachse X
radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle 46 zumindest teilweise eine kegelstumpfförmige, pyramidenförmige und/oder
kugelabschnittsförmige
Geometrie aufweisen. Durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 kann ein Verschleiß gering
gehalten und ein Materialversagen kann weitestgehend vermieden werden.
Somit kann die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der Hochdruckpumpe verlängert und
ein zuverlässiger
Betrieb ermöglicht
werden. Eine derartige Geometrie des Stößels 14 kann kostengünstig hergestellt
werden.
-
Bevorzugt
bildet der Kolben 12 zusammen mit dem Stößel 14,
in dem die Rolle 46 angeordnet ist, eine vormontierte Pumpenbaugruppe 48 und
wird in das Pumpengehäuse 30 und
das Zylindergehäuse 28 der
Hochdruckpumpe eingesetzt. Als weiteres Bauteil wird die Feder 34 zwischen
dem Stößel 14 und
dem Zylindergehäuse 28 eingesetzt.
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Durch
die vorgespannte Rückstellfeder 34 wird
die Pumpenbaugruppe 48 über
die Rolle 46 in Anlage am Nocken 32 der Antriebswelle 16 gehalten. Somit
kann ein Abheben und Wiederauftreffen der Rolle 46 auf
den Nocken 32 vermieden werden, was zu Beschädigungen
sowohl innerhalb der Pumpenbaugruppe 48 als auch des Nockens 32 der
Antriebswelle 16 führen
könnte.
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Bei
der Drehbewegung der Antriebswelle 16 mit dem Nocken 32 wird
die Pumpenbaugruppe 48 in einer Hubbewegung angetrieben.
In 1 ist der Kolben 12 in seinem bezogen
auf die Achse X oberen Totpunkt dargestellt. Bei einer Drehung der
Antriebswelle 16 mit dem Nocken 32 erfolgt die
in 1 abwärts
gerichtete Rückstellung
des Kolbens 12, die auch als Saughub bezeichnet werden
kann, durch die Feder 34, beispielsweise eine Spiraldruckfeder, deren
oberes Ende sich an einer Schulter des Pumpzylinders 36 abstützt und
deren unteres Ende sich an dem Stößel 14 abstützt. Der
Stößel 14 ist
derart mit dem Kolben 12 gekoppelt, dass die auf den Stößel 14 wirkende
Federkraft sich auf den Kolben 12 überträgt und diesen nach unten führt. Bei
der umgekehrten Kolbenbewegung, die auch als Pumphub bezeichnet werden
kann, wird der Kolben 12 entgegen die Federkraft nach oben
hin gedrängt.
Aufgrund des hohen Kraftstoffdrucks wirkt hierbei eine sehr hohe
Kraft auf den Kolben 12, die auf den Stößel 14 und die Rolle 46 und
somit auf den Nocken 32 übertragen werden kann.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung können die Längsachse X des Kolbens 12 und eine
annähernd
senkrecht dazu angeordnete Längsachse
der Antriebswelle 16 einen Achsenversatz umfassen. Insbesondere
können
die Längsachse
X des Kolbens 12 und die Längsachse der Antriebswelle 16 zueinander
windschief angeordnet sein, so dass sich in diesem Fall diese beiden
Achsen nicht schneiden. Bevorzugt kann die Längsachse der Antriebswelle 16 annähernd parallel
zu einer Längsachse
der zylindrischen Rolle 46 verlaufen, so dass beispielweise
auch die Längsachse
X des Kolbens 12 und die annähernd senkrecht dazu angeordnete
Längsachse
der zylindrischen Rolle 46 den Achsenversatz aufweisen
können.
Der Achsenversatz kann zum Beispiel in einer Größenordnung von etwa 2 mm liegen.
Der Achsenversatz kann beispielsweise aber auch deutlich kleiner
sein. Durch den Achsenversatz kann zum Beispiel eine besonders vorteilhafte
Einleitung der vom Kolben 12 übertragenen Kraft auf die Antriebswelle 16 ermöglicht werden.
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2 zeigt
eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
weist der Stößel 14 zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 (1)
zumindest teilweise eine kegelstumpfförmige Geometrie auf. Beispielsweise
kann der Stößel 14 zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 auch zumindest
teilweise eine pyramidenförmige
Geometrie aufweisen.
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Der
Stößel 14 und
der Kolben 12 sind bevorzugt formschlüssig über einen Sprengring 50 in
der Ausnehmung 40 des Stößels 14 verbunden.
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Im
Inneren des Stößels 14 ist
bevorzugt eine Kavität 52 zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 vorgesehen. Die
Kavität 52 im
Inneren des Stößels 14 kann
dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, beispielsweise quaderförmig wie
in 2 dargestellt. Die Kavität 52 kann zum Beispiel
auch zumindest teilweise kegelstumpfförmig oder pyramidenförmig ausgestaltet sein.
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3 zeigt
eine schematische Detailansicht einer dritten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
In dieser beispielhaften Ausführungsform
sind der Stößel 14 und der
Kolben 12 einstückig
ausgebildet. Das einstückige
Bauteil umfasst einen Abschnitt des Kolbens 12 und einen
Abschnitt des Stößels 14.
Bevorzugt ist die Rolle 46 drehbar in der weiteren Ausnehmung 44 des Stößels 14 angeordnet.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
weist das einstückige
Bauteil zur bezogen auf die Längsachse X
radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle 46 zumindest teilweise eine kegelstumpfförmige Geometrie auf.
Beispielsweise kann das einstückige
Bauteil zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 auch zumindest
teilweise eine pyramidenförmige
Geometrie aufweisen.
-
Im
Inneren des einstückigen
Bauteils ist bevorzugt eine Kavität 52 zur bezogen auf
die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 vorgesehen. Die
Kavität 52 im
Inneren des einstückigen
Bauteils kann dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, beispielsweise
zumindest teilweise kegelstumpfförmig
wie in 3 dargestellt. Die Kavität 52 kann zum Beispiel
auch zumindest teilweise pyramidenförmig oder quaderförmig ausgestaltet
sein.
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4 zeigt
eine schematische Detailansicht einer vierten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
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In
dieser beispielhaften Ausführungsform weist
der Stößel 14 zur
bezogen auf die Längsachse X
radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen axialen Druckbelastung
auf die Rolle 46 zumindest teilweise eine pyramidenförmige Geometrie
auf. Beispielsweise kann der Stößel 14 zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 auch zumindest
teilweise eine kegelstumpfförmige
oder kugelabschnittsförmige
Geometrie aufweisen.
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Der
Stößel 14 und
der Kolben 12 sind bevorzugt formschlüssig über die Ausnehmung 40 des
Stößels 14 gekoppelt.
Beispielsweise können
der Stößel 14 und
der Kolben 12 auch kraftschlüssig verbunden werden. Der
Kolben 12 umfasst an seiner antriebswellenseitigen Endfläche 38 bevorzugt
einen konvexen Vorsprung 53, um radiales und/oder Winkel-Spiel des
Kolbens 12 innerhalb der Ausnehmung 40 des Stößels 14 zu
ermöglichen.
Der konvexe Vorsprung 53 kann beispielweise zumindest teilsweise
kugelabschnittsförmig,
zum Beispiel halbkugelförmig,
ausgestaltet sein. Die Ausnehmung 40 des Stößels 14 weist
bevorzugt eine zu der Geometrie des konvexen Vorsprungs 53 des
Kolbens 12 korrespondierende Geometrie auf, um radiales
und/oder Winkel-Spiel des Kolbens 12 innerhalb der Ausnehmung 40 des Stößels 14 zu
ermöglichen.
Mittels des konvexen Vorsprungs 53 an der antriebswellenseitigen
Endfläche 38 des
Kolbens 12 kann ein vorteilhaftes Koppeln des Kolbens 12 mit
dem Stößel 14 ermöglicht werden.
Durch ein mögliches
radiales und/oder Winkel-Spiel des Kolbens 12 innerhalb
der Ausnehmung 40 des Stößels 14 kann beispielsweise
die Hochdruckpumpe auch bei leichten Schrägstellungen des Kolbens 12 zuverlässig betrieben
werden, da zum Beispiel Kantenträger
weitestgehend vermieden werden können.
Auch kann somit eine Einleitung von Querkräften in den Stößel 14 erfolgen.
-
Alternativ
kann die Ausnehmung 40 des Stößels 14 auch kegelstumpfförmig ausgestaltet
sein, wobei ein kolbenseitiger Durchmesser der Ausnehmung 40 größer ist
als ein antriebswellenseitiger Durchmesser der Ausnehmung 40.
In diesem Fall kann sich ein ringförmiger Kontaktflächenabschnitt zwischen
der beispielsweise halbkugelförmigen
antriebswellenseitigen Endfläche 38 des
Kolbens 12 und dem Stößel 14 über die
kegelstumpfförmige
Ausnehmung 40 des Stößels 14 ergeben.
Somit kann beispielsweise eine Einleitung von Querkräften in den
Stößel 14 erfolgen.
Zum Beispiel kann auch ein antriebswellenseitiger Endbereich des
Kolbens 12 zumindest teilweise kegelstumpfförmig ausgestaltet sein
und dazu korrespondierend kann der Stößel 14 eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 40 umfassen.
-
Die
Rolle 46 ist bevorzugt durch zumindest ein Führungselement 54 axial
zentriert bezogen auf die Längsachse
X geführt
und mit dem Stößel 14 gekoppelt.
Dies ermöglicht
in einfacher Weise die Lagerung und Führung der Rolle 46 auszuführen, beispielsweise
durch an die Rolle 46 angepasste axiale und/oder radiale
Verbiegungen. Bevorzugt umfasst der Stößel 14 das zumindest
eine Führungselement 54,
wodurch weitere Bauteile zur Führung
der Rolle 46 entfallen können. Des Weiteren kann das
zumindest eine Führungselement 54 beispielsweise
durch Stanzen und/oder Biegen hergestellt werden, wodurch eine kostengünstige Herstellung
ermöglicht werden
kann.
-
5 zeigt
eine schematische Detailansicht einer fünften Ausführungsform des Kolbens 12 und des
Stößels 14 der
Hochdruckpumpe. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind der Stößel 14 und der
Kolben 12 einstückig
ausgebildet. Das einstückige
Bauteil umfasst einen Abschnitt des Kolbens 12 und einen
Abschnitt des Stößels 14.
Bevorzugt ist die Rolle 46 drehbar in der weiteren Ausnehmung 44 des Stößels 14 angeordnet.
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In
dieser fünften
Ausführungsform
weist das einstückige
Bauteil bevorzugt zur bezogen auf die Längsachse X radialen Auf weitung
der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 zumindest teilweise
eine kugelabschnittsförmige
Geometrie auf.
-
An
der der Rolle 46 zugewandten Endfläche 56 des Stößels 14 umfasst
der Stößel 14 bevorzugt eine
Vertiefung 58. Die Vertiefung 58 kann zur bezogen
auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 dienen. Die Vertiefung 58 kann
dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, beispielsweise zumindest
teilweise kegelstumpfförmig
wie in 5 dargestellt.
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6 zeigt
eine schematische Detailansicht einer sechsten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
In dieser beispielhaften Ausführungsform
ist der Stößel 14 über einen
Rollenschuh 60 mit der Rolle 46 gekoppelt.
-
Der
Stößel 14 weist
zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 zum Beispiel zumindest
teilweise eine kegelstumpfförmige
Geometrie auf.
-
Der
Stößel 14 und
der Kolben 12 sind beispielsweise kraftschlüssig über die
Ausnehmung 40 des Stößels 14 verbunden.
Zum Beispiel ist der Kolben 12 in die Ausnehmung 40 des
Stößels 14 eingepresst.
-
Eine
dem Kolben 12 zugewandte Endfläche 62 des Stößels 14 weist
bevorzugt eine Vertiefung 58' auf.
Die Vertiefung 58' des
Stößels 14 kann
zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 dienen. Die Vertiefung 58' des Stößels 14 kann
dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, beispielsweise zumindest
teilweise pyramidenförmig
wie in 6 dargestellt. Die Vertiefung 58' kann zum Beispiel
auch zumindest teilweise quaderförmig
oder kegelstumpfförmig
ausgestaltet sein.
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7 zeigt
eine schematische Detailansicht einer siebten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
Die Ansicht ist in etwa um 90° gedreht
zu der Ansicht beispielsweise von 6. Der Kolben 12 ist über den
Stößel 14 mit der
zylindrischen Rolle 46 gekoppelt.
-
Der
Stößel 14 weist
zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 zum Beispiel zumindest
teilweise eine pyramidenförmige
Geometrie auf. Der Stößel 14 und
der Kolben 12 sind beispielsweise kraftschlüssig über die Ausnehmung 40 des
Stößels 14 verbunden.
-
Im
Inneren des Kolbens 12 ist bevorzugt eine Kavität 64 zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 vorgesehen. Die
Kavität 64 im
Inneren des Kolbens 12 kann dabei verschiedenartig ausgestaltet
sein, beispielsweise stabförmig
wie in 7 dargestellt. Die Kavität 64 kann beispielsweise
durch die Bohrung eines Loches und einem nachträglichen Verschluss des Loches ausgebildet
sein. Eine im Querschnitt kreisrunde Bohrung kann z. B. durch Einschieben,
insbesondere Einpressen, eines geeignet dimensionierten Zylinderstopfens
verschlossen werden. In einer Weiterbildung kann zum Beispiel nach
dem Verschluss des Bohrloches durch ein separates Bauteil, beispielsweise
den Zylinderstopfen, die das Bohrloch aufweisende Fläche der
betreffenden Komponente noch nachbearbeitet werden, zum Beispiel
plan geschliffen werden. Die Kavität 64 kann zum Beispiel
auch zumindest teilweise quaderförmig
oder kegelstumpfförmig
ausgestaltet sein.
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8 zeigt
eine schematische Detailansicht einer achten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
Der Kolben 12 kann über
den Stößels 14 mit
der Rolle 46 (1) gekoppelt sein. Der Stößel 14 und
der Kolben 12 sind beispielsweise kraftschlüssig verbunden.
Zur be zogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 (1)
kann der Stößel 14 zumindest
teilweise eine kegelstumpfförmige
Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann der Stößel 14 zur bezogen
auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 auch zumindest
teilweise eine pyramidenförmige
oder kugelabschnittsförmige
Geometrie aufweisen.
-
Die
antriebswellenseitige Endfläche 38 des Kolbens 12 weist
eine Vertiefung 66 auf. Die Vertiefung 66 kann
zur bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen axialen
Druckbelastung auf die Rolle 46 dienen. Die Vertiefung 66 des
Kolbens 12 kann dabei verschiedenartig ausgestaltet sein,
beispielsweise zumindest teilweise kugelabschnittsförmig wie
in 8 dargestellt. Die Vertiefung 66 des
Kolbens 12 kann zum Beispiel auch zumindest teilweise kegelstumpfförmig oder
pyramidenförmig
ausgestaltet sein.
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9 zeigt
eine schematische Detailansicht einer neunten Ausführungsform
des Kolbens 12 und des Stößels 14 der Hochdruckpumpe.
In dieser beispielhaften Ausführungsform
sind der Stößel 14 und der
Kolben 12 einstückig
ausgebildet. Das einstückige
Bauteil umfasst einen Abschnitt des Kolbens 12 und einen
Abschnitt des Stößels 14.
-
In
dieser beispielhaften Ausführungsform weitet
sich der Querschnitt des einstückigen
Bauteils bezogen auf die Längsachse
X entlang eines axialen Abschnitts antriebswellenseitig auf zur
bezogen auf die Längsachse
X radialen Aufweitung der vom Kolben 12 übertragenen
axialen Druckbelastung auf die Rolle 46 (1).
Beispielsweise weist das einstückige
Bauteil zumindest teilweise eine pyramidenförmige oder kegelstumpfförmige Geometrie
auf.
-
Die
beispielhaften Ausführungsformen
dargestellt in den 2 bis 9 korrespondieren
hinsichtlich der in den 2 bis 9 aufgrund
der Detailansicht nicht dargestellter Elemente zu denjenigen der 1.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr
sind zahlreiche Abwandlungen möglich
und von der Erfindung umfasst. Insbesondere können auch die Merkmale der 1 bis 9 beliebig
kombiniert werden.
-
- 10
- Fördereinheit
- 12
- Kolben
- 14
- Stößel
- 16
- Antriebswelle
- 18
- Zufuhrleitung
- 20
- erstes
Rückschlagventil
- 22
- Zylinderraum
- 24
- zweites
Rückschlagventil
- 26
- Abfuhrleitung
- 28
- Zylindergehäuse
- 30
- Pumpengehäuse
- 32
- Nocken
- 34
- Feder
- 36
- Pumpzylinder
- 37
- Bohrung
- 38
- antriebswellenseitige
Endfläche
des Kolbens
- 40
- Ausnehmung
des Stößels
- 42
- Stützfläche
- 44
- weitere
Ausnehmung des Stößels
- 46
- Rolle
- 48
- Pumpenbaugruppe
- 50
- Sprengring
- 52
- Kavität des Stößels
- 53
- Vorsprung
des Kolbens
- 54
- Führungselement
- 56
- einer
Rolle zugewandte Endfläche
des Stößels
- 58,
58'
- Vertiefung
des Stößels
- 60
- Rollenschuh
- 62
- einem
Kolben zugewandte Endfläche
des Stößels
- 64
- Kavität des Kolbens
- 66
- Vertiefung
des Kolbens
- D
- Drehachse
- X
- Achse