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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe.
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Vorzugsweise werden derartige Hochdruckpumpen als Förderpumpen zur Förderung von Fluid für ein Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen verwendet.
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Speichereinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeuge, 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 das Material als auch an die Konstruktion der Hockdruckpumpe gestellt.
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Da Hochdruckpumpen Drücken von beispielsweise bis zu 2000 bar ausgesetzt sind, müssen sie hohen Beanspruchungen standhalten.
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Die
DE 101 57 076 A1 offenbart einen Stößelkolben für eine Hochdruckpumpe, mit einem Stößel, der eine axial und radial geführte Rolle trägt, und einem mit dem Stößel fest verbundenen Kolben. Die axiale und/oder radiale Führung der Rolle an dem Stößel kann mittels eines mit dem Stößel fest verbundenen Rollenschuhs bewerkstelligt werden, in welchem die Rolle drehbar mit einem axialen Spiel eingebracht ist.
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Die
DE 103 55 027 A1 offenbart eine Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das einen Pumpenkolben hat, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt und der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben stützt sich zumindest mittelbar über einen hülsenförmigen Stößel in der Antriebswelle ab und die Rückstellfeder greift zumindest am Pumpenkolben an. In den Stößel ist ein Stützelement eingesetzt, an dem sich der Pumpenkolben zur Antriebswelle hin abstützt und das sich zumindest mittelbar an der Antriebswelle abstützt. Die Rückstellfeder greift über einen Federteller am Pumpenkolben und am Stößel an. Der Federteller ist in Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens derart elastisch verformbar, dass durch dessen elastische Verformung Abweichungen der Lage von dessen Anlageflächen am Pumpenkolben und am Stößel ausgeglichen werden.
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Die
DE 103 55 028 A1 offenbart eine Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, mit einem durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben. Der Pumpenkolben stützt sich zumindest mittelbar über einen Stößel und eine im Stößel drehbar gelagerte Rolle auf der Antriebswelle ab. Der Pumpenkolben und der Stößel sind durch eine vorgespannte Rückstellfeder zur Antriebswelle hin beaufschlagt. Der Pumpenkolben und der Stößel sind einstückig ausgebildet.
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DE 27 12 450 C2 und
DE 27 31 474 C2 offenbaren eine Kraftstoffhochdruckpumpe, bei der sich ein in einem Zylinder beweglich angeordneter Pumpenkolben mittels eines Stößels, eines Rollenschuhs und einer Rolle an einer Antriebswelle abstützt. Der Rollenschuh weist zwei Segmente auf, die entlang einer Zylinderachse gegeneinander bewegbar sind.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die auch bei hohen Pumpendrücken einen möglichst geringen Verschleiß unterliegt. Zugleich soll die Hochdruckpumpe kostengünstig herstellbar sein.
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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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Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Hochdruckpumpe zur Förderung eines Fluids, mit einem Pumpengehäuse, einer in dem Pumpengehäuse drehbar gelagerten Antriebswelle, über die die Hochdruckpumpe antreibbar ist, und einer Pumpeneinheit, die aufweist einen Zylinder mit einer Zylinderlängsachse und einer Zylinderkammer, in der ein Pumpenkolben axial bewegbar angeordnet ist, einen Stößel, einen mechanisch mit dem Stößel gekoppelten Rollenschuh, und eine in dem Rollenschuh um eine Rollenlängsachse drehbar gelagert Rolle. Der Pumpenkolben stützt sich mittels des Stößels, des Rollenschuhs und der Rolle an der Antriebswelle ab. Der Rollenschuh weist wenigstens zwei sich in Richtung der Rollenlängsachse erstreckende und in Richtung der Zylinderlängsachse gegeneinander bewegbar angeordnete Rollenschuhsegmente auf, die ausgebildet sind zu einer bezüglich der Zylinderlängsachse radialen Verteilung einer vom Rollenschuh auf die Rolle in Richtung der Zylinderlängsachse übertragenen Druckkraft.
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Um die Bewegung der wenigstens zwei Rollenschuhsegmente in Richtung der Zylinderlängsachse gegeneinander zu ermöglichen, können diese voneinander separat ausgebildet sein. Sie können jedoch auch mechanisch miteinander gekoppelt sein, soweit diese Kopplung die Bewegung der wenigstens zwei Rollenschuhsegmente in Richtung der Zylinderlängsachse gegeneinander erlaubt.
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Dies hat den Vorteil, dass die Druckbelastung auf die Rolle gleichmäßig verteilt werden kann, wodurch der Verschleiß der Rolle niedrig sein kann. Damit können für die Rolle kostengünstige Werkstoffe eingesetzt werden. Des Weiteren sind eine Reduzierung der Größe der Bauteile und damit ein sehr kompaktes Design der Hochdruckpumpe möglich. Die Hochdruckpumpe kann mit höheren Drücken als bisher üblich betrieben werden. Darüber hinaus sind die Schmierbedingungen zwischen Rollenschuh und Rolle sehr gut, wodurch eine geringe Reibung zwischen Rollenschuh und Rolle möglich ist. Des Weiteren ist ein hohes Reibmoment zwischen Rolle und Antriebswelle möglich, wodurch ein Schlupf zwischen Rolle und Antriebswelle vermieden werden kann. Insgesamt kann dies zu einer hohen Betriebssicherheit der Hochdruckpumpe führen.
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Die Rollenschuhsegmente sind als Platten ausgebildet. Diese erstrecken sich parallel zu einer Ebene, die in Richtung der Zylinderlängsachse und der Rollenlängsachse aufgespannt ist. Die als Platten ausgebildeten Rollenschuhsegmente können die Druckkraft örtlich hoch aufgelöst vom Rollenschuh auf die Rolle übertragen.
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Die als Platten ausgebildeten Rollenschuhsegmente bilden einen Plattenstapel. Damit ist eine mechanisch sehr stabile Ausbildung des Rollenschuhs bei sehr guter räumlicher Auflösung der Kraftübertragung vom Rollenschuh auf die Rolle möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe haben die als Platten ausgebildeten Rollenschuhsegmente eine im Wesentlichen gleiche Dicke, die etwa das 0,1-fache der Breite des Rollenschuhs in einer Richtung senkrecht zu der Zylinderlängsachse und senkrecht zu der Rollenlängsachse ist. Damit ist eine gleichmäßige Kraftverteilung der vom Rollenschuh auf die Rolle in Richtung der Zylinderlängsachse übertragenen Druckkraft über die gesamte Breite des Rollenschuhs möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe ist in dem Rollenschuh ein sich in Richtung der Rollenlängsachse erstreckender Einschnitt ausgebildet, durch den zwei der Rollenschuhsegmente voneinander beabstandet sind, wobei die dem Einschnitt benachbarten Rollenschuhsegmente in Richtung der Zylinderlängsachse gegeneinander bewegbar sind und der Einschnitt so ausgebildet ist, dass die zwei durch den Einschnitt voneinander beabstandeten Rollenschuhsegmente an einer Mantelfläche der Rolle anlegbar sind. Der Einschnitt kann einfach in Rollenschuh eingebracht werden. Darüber hinaus können die Rollenschuhsegmente miteinander einstückig ausgebildet sein und gleichwohl die Bewegung der Rollenschuhsegmente in Richtung der Zylinderlängsachse gegeneinander ermöglicht sein. Insbesondere ist durch den Einschnitt eine gleichmäßige und ganzflächige Anlage der einzelnen Rollenschuhsegmente an der Mantelfläche der Rolle unter Belastung durch den Pumpenkolben ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe weist der Rollenschuh mindestens einen Gleitabschnitt auf, der einem der Rollenschuhsegmente zugeordnet und separat von dem einen der Rollenschuhsegmente ausgebildet und mechanisch mit dem einen der Rollenschuhsegmente gekoppelt ist, und der an einer Mantelfläche der Rolle anlegbar ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Kraftfluss von dem Rollenschuh auf die Rolle in sicherer Weise über den Gleitabschnitt des Rollenschuhsegments erfolgen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe ist zwischen dem Gleitabschnitt und dem dem Gleitabschnitt zugeordneten Rollenschuhsegment ein Kopplungselement angeordnet. Das Kopplungselement ist ausgebildet zur Kopplung des Gleitabschnitts mit dem dem Gleitabschnitt zugeordneten Rollenschuhsegment und zur Positionierung des Gleitabschnitts an der Mantelfläche der Rolle. Dies hat den Vorteil, dass der Kraftfluss von dem Rollenschuhsegment auf den Gleitabschnitt einfach über das Kopplungselement erfolgen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe ist der Rollenschuh ausgebildet, um bezüglich eines axialen Teils der Mantelfläche der Rolle die Rolle mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 180° bezogen auf einen Querschnitt der zylinderförmigen Rolle aufzunehmen. Damit kann die Rolle formschlüssig und damit sicher in dem Rollenschuh gelagert sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hochdruckpumpe nimmt der Querschnitt des Pumpenkolbens bezogen auf die Zylinderlängsachse in einem axialen Abschnitt des Pumpenkolbens in Richtung zu dem Rollenschuh hin zu. Dies hat den Vorteil, dass die von dem Pumpenkolben über den Rollenschuh auf die Rolle in Richtung der Zylinderlängsachse übertragene Druckkraft über die gesamte Querschnittsfläche quer zur Zylinderlängsachse gleichmäßig verteilt sein kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Hochdruckpumpe in einem Längsschnitt, und
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2 eine schematische Ansicht einer Stößelbaugruppe der Hochdruckpumpe in einer weiteren Ausführungsform,
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3 eine Schnittansicht der Stößelbaugruppe entlang der Linie III-III' der 2,
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4 eine schematische Ansicht eines Teils der Stößelbaugruppe in einer weiteren Ausführungsform der Hochdruckpumpe, und
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5 eine schematische Ansicht eines Teils der Stößelbaugruppe in einer weiteren Ausführungsform der Hochdruckpumpe.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die Figuren zeigen eine Hochdruckpumpe 10 mit einem Pumpengehäuse 12 und einer Pumpeneinheit 13. Die Hochdruckpumpe 10 kann weitere nicht dargestellte Pumpeneinheiten aufweisen. Die Hochdruckpumpe 10 kann insbesondere zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Das Pumpengehäuse 12 ist vorzugsweise aus einem Metall gebildet. Das Metall weist vorzugsweise Aluminium oder eine Aluminiumverbindung auf.
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Die Hochdruckpumpe 10 weist zentral eine Antriebswelle 16 auf, die mit zwei Nocken 20 in Wirkverbindung steht und in einer Drehachse D drehbar in dem Pumpengehäuse 12 gelagert ist. Die Anzahl der Förder- und Kompressionshübe kann über die Anzahl der Nocken 20 vorgegeben werden. Die Anzahl der Förder- beziehungsweise Kompressionshübe entspricht dabei der Anzahl der Nocken 20. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat die Hochdruckpumpe 10 zwei Nocken 20.
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Die Pumpeneinheit 13 besteht im Wesentlichen aus einem Zylinder 14 mit einer Zylinderlängsachse L, einer in dem Zylinder 14 angeordneten Zylinderkammer 18, einer Feder 26, einem Pumpenkolben 28 und einer Stößelbaugruppe 50. Der Zylinder 14, die Zylinderkammer 18, die Feder 26 und der Pumpenkolben 28 sind zueinander koaxial angeordnet. Der Zylinder 14 ist fest mit dem Pumpengehäuse 12 gekoppelt und aus einem Metall, vorzugsweise einem Stahl, gebildet.
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Der Pumpenkolben 28 ist axial bewegbar in der Zylinderkammer 18 des Zylinders 14 gelagert und steht über die Nocken 20 mit der Antriebswelle 16 in Wirkverbindung. Der Pumpenkolben 28 wird insbesondere durch die Nocken 20 der Antriebswelle 16 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse D der Antriebswelle 16 angetrieben.
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Der Pumpenkolben 28 wird mittels der Feder 20, die vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und sich vorzugsweise am Zylinder 14 und an einem Stößel 30 abstützt, in ständiger Anlage an die Nocken 20 der Antriebswelle 16 gehalten. Damit kann ein Abheben und Wiederauftreffen des Pumpenkolbens 28 auf die Antriebswelle 16 mit den Nocken 20 vermieden werden, was zu Beschädigungen sowohl der Antriebswelle 16 und der Nocken 20 als auch des Pumpenkolbens 28 führen könnte.
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Um die Zylinderkammer 18 mit Fluid befüllen zu können, weist der Zylinder 14 eine Zylinderkammerzulaufleitung 22 auf, in der vorzugsweise ein Zylinderkammereinlassventil 23 angeordnet ist. Das Zylinderkammereinlassventil 23 erleichtert die Befüllung der Zylinderkammer 18 und verhindert beim Befüllen das Zurückströmen des Fluids aus der Zylinderkammerzulaufleitung 22. Der Zylinder 14 weist weiter eine Zylinderkammerablaufleitung 24 und ein in dieser angeordnetes Zylinderkammerauslassventil 25 auf. Damit kann Fluid aus der Zylinderkammer 18 ausgestoßen werden.
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Während eines Saughubs, das heißt einer bezüglich der 1 abwärts gerichteten Bewegung des Pumpenkolbens 28, wird Fluid, insbesondere Kraftstoff aus der Zylinderkammerzulaufleitung 22 über das Zylinderkammereinlassventil 23 in die Zylinderkammer 18 gefördert, wobei das Zylinderkammerauslassventil 25 geschlossen ist. Während eines Pumphubs, das heißt einer bezüglich der 1 aufwärts gerichteten Bewegung des Pumpenkolbens 28, wird der in der Zylinderkammer 18 befindliche Kraftstoff komprimiert beziehungsweise über das Zylinderkammereinlassventil 24 unter hohem Druck an die Zylinderkammerablaufleitung 26 abgegeben, wobei das Zylinderkammerauslassventil 25 geschlossen ist.
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Die Stößelbaugruppe 50 umfasst den Stößel 30, einen Rollenschuh 34 und eine Rolle 46.
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Der zylinderförmige Stößel 30 ist innerhalb des Pumpengehäuses 12 in Richtung der Zylinderlängsachse L geführt und steht in Mitnahmeverbindung mit dem Pumpenkolben 28. Der Pumpenkolben 28 weist vorzugsweise einen kleineren Durchmesser auf als der Stößel 30. Der Pumpenkolben 28 und der Stößel 30 können aus demselben oder jeweils einem anderen Werkstoff bestehen, vorzugsweise aus einem Stahl.
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Der Stößel 30 dient zur zumindest mittelbaren Abstützung des Pumpenkolbens 28 über die mit dem Stößel 30 drehbar gekoppelte Rolle 46 an der Antriebswelle 16.
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Der Stößel 30 wird am Pumpengehäuse 12 geführt. Die Feder 26 stützt sich bevorzugt auf einem Federteller 31 ab, der in Eingriff mit dem Pumpenkolben 28 und dem Stößel 30 ist.
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Der Stößel 30 kann auch am Zylinder 14 geführt sein. Dies hat den Vorteil, dass der Stößel 30 klein ausgebildet sein kann und damit eine kleine bewegte Masse in der Pumpeneinheit 13 vorliegen kann. Außerdem steht ein großes Volumen für die Feder 26 zur Verfügung.
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Der Stößel 30 weist eine innere Stößelausnehmung 32 auf, in der der Rollenschuh 34 angeordnet ist. Die innere Stößelausnehmung 32 ist derart ausgebildet, dass sie in Richtung zu der Zylinderlängsachse L hin ausgerichtet ist und in dem Stößel 30 einen Hohlraum ausbildet, in dem der Rollenschuh 34 wenigstens teilweise aufgenommen ist.
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Die Verbindung zwischen dem Rollenschuh 34 und dem Stößel 30 wird hergestellt, indem der Rollenschuh 34 in die Stößelausnehmung 32 des Stößels 30 eingeschoben wird und der Rollenschuh 34 relativ zu dem Stößel 30 in Richtung der Zylinderlängsachse L fixiert wird.
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Die Rolle 46 hat eine Rollenlängsachse R und ist mittels einer durch die Feder 20 über den Stößel 30 und den Rollenschuh 34 auf die Rolle 46 übertragenen Kraft in Anlage an die Antriebswelle 16 gehalten, vorzugsweise in Anlage an den zumindest einen Nocken 20 der Antriebswelle 16, und rollt auf der Antriebswelle 16 beziehungsweise den Nocken 20 ab. Die Rollenlängsachse R der Rolle 46 ist bevorzugt zumindest annähernd parallel zur Drehachse D der Antriebswelle 16.
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Ein der Antriebswelle 12 zugewandter Abschnitt des Rollenschuhs 34 umfasst im zentralen Bereich eine Rollenschuhausnehmung 44, in der die zylindrische Rolle 46 zumindest teilweise aufgenommen und drehbar angeordnet ist. Der Rollenschuh 34 ist bevorzugt so ausgebildet, dass er bezüglich eines axialen Teils einer Mantelfläche 48 der Rolle 46 die Rolle 46 mit einem Umschlingungswinkel ALPHA von mindestens 180° bezogen auf einen Querschnitt der zylinderförmigen Rolle 46 aufnimmt. Bevorzugt ist die Rollenschuhausnehmung 44 an die radiale Lagerung und Führung der Rolle 46 angepasst.
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In den in den 1 und 4 gezeigten Ausführungsformen der Hochdruckpumpe 10 hat der Rollenschuh 34 zwei sich in Richtung der Rollenlängsachse R erstreckende Einschnitte 42, durch die drei Rollenschuhsegmente 36 des Rollenschuhs 34 ausgebildet werden. Jeweils zwei der Rollenschuhsegmente 36 sind voneinander durch einen der Einschnitte 42 beabstandet. Durch die Einschnitte 42 zwischen den Rollenschuhsegmenten 36 sind diese in Richtung der Zylinderlängsachse L jeweils gegeneinander bewegbar.
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Die Einschnitte 42 in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind kreiszylinderförmig ausgebildet. Derartig ausgebildete Einschnitte 42 sind, beispielsweise mittels einer Bohrung in dem Rollenschuh 34, besonders einfach zu fertigen.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Rollenschuhs 34 mit den zylinderförmigen Einschnitten 42 dargestellt, wobei die Einschnitte 42 hier einen Querschnitt in Form eines Kreissektorabschnitts haben, der besonders einfach durch Einschneiden gefertigt werden kann.
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Der Rollenschuh 34 mit den zylinderförmigen Einschnitten 42 bildet mehrere Kontaktbereiche 54 mit der Rolle 46 aus. Dadurch verteilt sich die Kraft F_0, die vom Pumpenkolben 28 auf die Rolle 46 in Richtung der Zylinderlängsachse L wirkt, auf die Kontaktbereiche 54 zwischen dem Rollenschuh 34 und der Rolle 46, so dass eine radiale Verteilung der auf den Rollenschuh 34 in Richtung der Zylinderlängsachse L einwirkenden Kraft F_0 auf die Kontaktbereiche 54 mit den Kräften F_1, F_2, F_3 stattfindet, und die Kraft F_2 auf die Rolle 46 in dem Kontaktbereich 54 im Bereich der Zylinderlängsachse L gering sein kann.
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Die 2 und 3 zeigen eine weitere Ausführungsform des Rollenschuhs 34 mit plattenförmig ausgebildeten Rollenschuhsegmenten 36, die sich parallel zu einer Ebene E erstrecken, die in Richtung der Zylinderlängsachse L und der Rollenlängsachse R aufgespannt ist. Die plattenförmigen Rollenschuhsegmente 36 sind dabei zusammen als Plattenstapel 52 ausgebildet. Der Rollenschuh 34 hat in der hier dargestellten Ausführungsform bevorzugt zehn plattenförmige Rollenschuhsegmente 36, mit einer im Wesentlichen gleichen Plattendicke D_P. Die Plattendicke D_P hat also in etwa das 0,1-fache der Breite D_R des Rollenschuhs 34 in einer Richtung senkrecht zu der Zylinderlängsachse L und senkrecht zu der Rollenlängsachse R (2). Damit ist eine besonders feine Verteilung der von dem Rollenschuh 34 auf die Rolle 46 in Richtung der Zylinderlängsachse L übertragenen Druckkraft des Pumpenkolbens 28 möglich.
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5 zeigt eine Ausführungsform des Rollenschuhs 34 mit einem der Rollenschuhsegmente 36 und einem Gleitabschnitt 38, der separat von dem Rollenschuhsegment 36 ausgebildet und diesem zugeordnet ist. Zwischen dem Gleitabschnitt 38 und dem Rollenschuhsegment 36 ist ein Kopplungselement 40 angeordnet, mittels dem der Gleitabschnitt 38 mechanisch mit dem Rollenschuhsegment 36 gekoppelt ist. Das Kopplungselement 40 ist kreiszylinderförmig ausgebildet und erlaubt eine Schwenkbewegung des Gleitabschnitts 38 gegenüber dem Rollenschuhsegment 36. Dadurch kann der Gleitabschnitt 38 sich an die Mantelfläche 48 der Rolle 46 gut anpassen, so dass eine geringe Gleitreibung zwischen der Rolle 46 und dem Gleitabschnitt 38 des Rollenschuhs 34 erreicht werden kann. Der Kraftfluss kann in einfacher Weise von dem Rollenschuhsegment 36 über das Kopplungselement 40 zu dem Gleitabschnitt 38 erfolgen.
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Vorzugsweise nimmt der Querschnitt des Pumpenkolbens 28 bezogen auf die Zylinderlängsachse L in einem axialen Abschnitt des Pumpenkolbens 28 in Richtung zu dem Rollenschuh 34 hin zu, wie dies in 2 exemplarisch gezeigt ist. Damit kann die von dem Pumpenkolben 28 über den Rollenschuh 34 auf die Rolle 46 in Richtung der Zylinderlängsachse L übertragene Druckkraft besonders gleichmäßig über die gesamte Querschnittsfläche der Rolle 46 quer zur Zylinderlängsachse L verteilt werden.
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Im Folgenden soll die Funktionsweise der Hochdruckpumpe beschrieben werden:
Im Ausgangszustand soll sich der Pumpenkolben 28 in einer Position in der Pumpeneinheit 13 befinden, in der er einen maximalen Abstand von der Antriebswelle 16 aufweist, wie in 1 dargestellt.
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Durch eine Drehbewegung der Antriebswelle 16 mit den Nocken 20 um die Drehachse D wird die Rolle 46, bedingt durch die Federkraft der Feder 26, von der Zylinderkammer 18 wegbewegt. Über den Rollenschuh 34 wird der Stößel 30 bei dieser Bewegung mitgenommen, wodurch wegen der bestehenden festen Kopplung zwischen dem Stößel 30 und dem Pumpenkolben 28 der Pumpenkolben 28 in Richtung der Zylinderlängsachse L bezüglich 1 nach unten bewegt wird.
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Durch die Bewegung des Pumpenkolbens 30 wird die Zylinderkammer 18 vergrößert und über das als Rückschlagventil ausgebildete Zylinderkammereinlassventil 23 und die Zylinderkammerzulaufleitung 22 mit Fluid befüllt.
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Im Weiteren wird durch die Drehbewegung der Antriebswelle 14 die Rolle 46 wieder in Richtung auf den Zylinder 14 hinbewegt. Die Kraft wird über den Rollenschuh 34 direkt auf den Pumpenkolben 28 übertragen, wodurch eine direkte Druckbeaufschlagung der Zylinderkammer 18 und damit eine Verdichtung des in der Zylinderkammer 18 befindlichen Fluids erfolgt. Hierbei können Drücke von bis zu 2000 bar in der Zylinderkammer 18 auftreten. Dabei können sehr hohe Kräfte zwischen der Rolle 46 und dem Pumpenkolben 28 entstehen.
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Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über die Zylinderkammerablaufleitung 24 und das nun geöffnete Zylinderkammerauslassventil 25 ausgestoßen werden. Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe 10 beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruckkraftstoffspeicher, dem so genannten Common Rail, gelangen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hochdruckpumpe
- 12
- Pumpengehäuse
- 13
- Pumpeneinheit
- 14
- Zylinder
- 16
- Antriebswelle
- 18
- Zylinderkammer
- 20
- Nocken
- 22
- Zylinderkammerzulaufleitung
- 23
- Zylinderkammereinlassventil
- 24
- Zylinderkammerablaufleitung
- 25
- Zylinderkammerauslassventil
- 26
- Feder
- 28
- Pumpenkolben
- 30
- Stößel
- 31
- Federteller
- 32
- Stößelausnehmung
- 34
- Rollenschuh
- 36
- Rollenschuhsegment
- 38
- Gleitabschnitt
- 40
- Kopplungselement
- 42
- Einschnitt in Rollenschuh
- 44
- Rollenschuhausnehmung
- 46
- Rolle
- 48
- Mantelfläche der Rolle
- 50
- Stößelbaugruppe
- 52
- Plattenstapel
- 54
- Kontaktbereich
- E
- Ebene
- R
- Rollenlängsachse
- D
- Drehachse der Antriebswelle
- L
- Zylinderlängsachse
- D_P
- Dicke einer Platte
- D_R
- Dicke des Rollenschuhs
- F_0
- Kraft auf Rollenschuh
- F_1, F_2, F_3
- Kräfte auf Rolle
- ALPHA
- Umschlingungswinkel
