DE102008042182A1

DE102008042182A1 - Kolbenpumpe mit kugelkalottenförmigen Lagerflächen für eine Laufrolle

Info

Publication number: DE102008042182A1
Application number: DE200810042182
Authority: DE
Inventors: Andreas Dutt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Bei einem Kolbenpumpe (1) mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (3) verschiebbar geführten Pumpenkolben (6), der sich jeweils über eine drehbar gelagerte Laufrolle (10) auf der Antriebswelle (3) abstützt und durch mindestens einen Nocken (5) der Antriebswelle (3) in einer Hubbewegung angetrieben wird, wobei die Laufrolle (10) mit ihren beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten (15) axial unverschiebbar und frei drehbar zwischen zwei Lagerflächen (16) eines Stößelkörpers (11) angeordnet ist, sind erfindungsgemäß die beiden Lagerflächen (16) kugelkalottenförmig ausgebildet, wobei der Kugelradius (R1) der beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten (15) der Laufrolle (10), der Kugelradius (R2) der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen (16) und der halbe Innendurchmesser (L) des Stößelkörpers (11) einander, jeweils mit einer Abweichung von maximal ±10%, entsprechen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kolbenpumpe ist beispielsweise durch die DE 10 2006 045 933 A1 bekannt geworden. Diese bekannte Kolbenpumpe ist für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen und als Radialkolbenpumpe mit einer drehbar gelagerten Nockenwelle ausgeführt. Radial zur Nockenwelle ist ein Pumpenkolben verschiebbar geführt, der sich über eine in einem Rollenschuh drehbar gelagerte Laufrolle auf der Nockenwelle abstützt und durch eine Nockenbahn der Nockenwelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Rollenschuh ist in einen Stößelkörper eingepresst, der wiederum in einer Stößelführungsbohrung sowohl hubbeweglich geführt als auch um seine Längsachse frei drehbar gelagert ist. Die Drehung der Nockenwelle wird also mittels der Nockenbahn und des aus Laufrolle, Rollenschuh und Stößelkörper bestehenden Rollentriebwerkes in eine axiale Bewegung zum Antrieb des Pumpenkolbens umgewandelt.
Die Laufrolle wird über den am Pumpenkolben wirkenden hydraulischen Druck sowie eine Druckfeder an Anlage an die Nockenbahn gedrückt und dadurch parallel zur Nockenbahn ausgerichtet. Geringste und notwendige Herstellungsfehler in der Rechtwinkligkeit der Stößelführungsbohrung zur Nockenwellenachse und zur Nockenmantelfläche sowie Rechwinkligkeitsfehler der Laufrollenachse zur Stößelführungsbohrung werden durch ein Verdrehen des Stößelkörpers ausgeglichen, bis die Laufrolle unter Last gleichmäßig am Nocken anliegt. Dadurch läuft die Laufrolle nicht mehr in Richtung der Nockenbahn, sondern leicht verdreht. Im Aufwärts- und Abwärtshub durchläuft die Laufrolle das Axialspiel zwischen Laufrolle und Stößelkörper und zwischen Nockenwelle zum Gehäuse. Wenn das Axialspiel aufgebraucht ist, wird eine Axialkraft von der Laufrolle auf den Stößelkörper übertragen, wodurch die Laufrolle in Nockenrichtung geführt wird. Die Axialkraft entspricht der zu übertragenden Normalkraft multipliziert mit dem Reibwert zwischen Laufrolle und Nockenbahn. Die Kontaktstellen müssen die Axialkraft übertragen können, ansonsten entsteht über Lebensdauer erheblicher Verschleiß, welcher zum Ausfall der Kolbenpumpe führen kann. Die Abstütz- oder Lagerfläche des Stößelkörpers ist zylindrisch ausgeführt, wodurch zwischen Laufrolle und Lagerfläche eine Pressungsverteilung entsteht, welche in Umfangs- und Axialrichtung sehr unterschiedlich ist und in der Berührungsmitte maximal ist. Das Verschleißbild ist länglich, nämlich in Umfangsrichtung größer als in Axialrichtung, wobei der Verschleiß in der Mitte maximal ist.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird bei konstantem Anlagenkontakt zwischen Laufrolle und Stößelkörper die Pressung zwischen Laufrolle und Stößelkörper gleichmäßiger verteilt, wodurch die maximale Pressung deutlich geringer ist im Vergleich zu dem in der Mitte liegenden Pressungsmaximum bei der bekannten Kolbenpumpe.
Durch die Reduzierung der maximalen Pressung wird der Kontaktbereich weniger stark beansprucht und ist verschleißresistenter. Die gleichmäßigere Pressungsverteilung wird erreicht durch kugelkalottenförmige Lagerflächen für die kugelkalottenförmigen Stirnseiten der Laufrolle sowie durch eine Angleichung der Kugelkalottenradien an den halben Innendurchmesser des Stößelkörpers aneinander, jeweils mit einer Abweichung von maximal ±10%. Durch diese Maßnahme wird das Verschleißbild rund und die maximale Pressung in der Berührmitte entfällt. Der Reibradius der Laufrolle wird ebenfalls geringer, wodurch bei gleicher abzustützender Axialkraft das Bremsmoment auf die Laufrolle geringer wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstands ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe; und
2 eine Detailansicht gemäß II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Durch die Hochdruckpumpe 1 wird dabei Kraftstoff unter Hochdruck von bis zu 2000 bar gefördert, beispielsweise in einen Speicher, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird.
Die Hochdruckpumpe 1 ist als Radialkolbenpumpe ausgebildet und weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 auf, in dem eine Antriebswelle 3 um eine Achse 4 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 3 weist eine Nockenbahn mit einem Nocken 5 auf, der einen Pumpenkolben 6 in einer Hubbewegung antreibt. Der Pumpkolben 6 ist im Pumpengehäuse 2 in einer radial zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 verlaufenden Zylinderbohrung 7 verschiebbar dicht geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß 8 über eine in einem Rollenschuh 9 drehbar gelagerte Laufrolle 10 an der Nockenbahn bzw. am Nocken 5 ab. Der Rollenschuh 9 ist wiederum in einen Stößelkörper 11 eingepresst, der in einer Stößelführungsbohrung 12 des Pumpengehäuses 2 hubbeweglich geführt und um seine Längsachse bzw. um die Achse 13 (2) der Stößelführungsbohrung 12 frei drehbar gelagert ist. Eine Druckfeder 14 drückt über den Stößelkörper 11 sowie den Rollenschuh 9 die Laufrolle 10 gegen die Antriebswelle 3, wodurch die Laufrolle 10 in Anlage an der Nockenbahn bzw. am Nocken 5 gehalten ist.
Wie in 2 im Detail gezeigt, ist die Laufrolle 10 mit ihren beiden kugelkalottenförmig ausgebildeten Stirnseiten 15 axial unverschiebbar, aber frei drehbar zwischen zwei kugelkalottenförmigen Lagerflächen 16 des Stößelkörpers 11 angeordnet. Genauer gesagt sind die beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen 16 einander gegenüberliegend an der Innenseite der hülsenförmigen Stößelwand 17 des Stößelkörpers 11 vorgesehen. Der Kugelradius R₁ der beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten 15 der Laufrolle 10 entspricht dem Kugelradius R₂ der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen 16, d. h. R₁ = R₂, so dass die Laufrolle 10 um ihre Rollenachse 18 frei drehbar gelagert ist. Diese beiden Kugelradien R₁ und R₂ sind gleich dem halben Innendurchmesser L des Stößelkörpers 11, d. h. R₁ = R₂ = L/2, wodurch die Laufrolle 10 auch um eine Quermittelachse 19 frei verkippen kann.
Wie in 2 gezeigt, ist bei parallel zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 ausgerichteter Laufrolle 10 jede der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen 16, gesehen in radialer Richtung zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3, zu beiden Seiten der Rollenachse 18 der Laufrolle 10 vorgesehen. Die Laufrolle 10 ist somit in den beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen 16 rastend gehalten.
Vorzugsweise entsprechen die Kugelradien R₁, R₂, wie oben beschrieben, dem halben Innendurchmesser L des Stößelkörpers 11, wobei Abweichungen von maximal ±10% zulässig sind, also:

|R₁ – R₂| < 10% R₁ oder |R₁ – R₂| < 10% R₂

|R₁ – L/2| < 10% R₁ oder |R₁ – L/2| < 10% L/2

|R₂ – L/2| < 10% R₂ oder |R₂ – L/2| < 10% L/2
Durch diese Maßnahme wird das Verschleißbild rund, und in der Berührmitte tritt keine maximale Pressung auf. Der Reibradius der Laufrolle 10 wird ebenfalls geringer, wodurch bei gleicher abzustützender Axialkraft das Bremsmoment auf die Laufrolle 10 geringer wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006045933 A1 [0002]

Claims

Kolbenpumpe (1), insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (3) verschiebbar geführten Pumpenkolben (6), der sich jeweils über eine drehbar gelagerte Laufrolle (10) auf der Antriebswelle (3) abstützt und durch mindestens einen Nocken (5) der Antriebswelle (3) in einer Hubbewegung angetrieben wird, wobei die Laufrolle (10) mit ihren beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten (15) axial unverschiebbar und frei drehbar zwischen zwei Lagerflächen (16) eines Stößelkörpers (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerflächen (16) kugelkalottenförmig ausgebildet sind, wobei der Kugelradius (R₁) der beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten (15) der Laufrolle (10), der Kugelradius (R₂) der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen (16) und der halbe Innendurchmesser (L) des Stößelkörpers (11) einander, jeweils mit einer Abweichung von maximal ±10%, entsprechen.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelradius (R₁) der beiden kugelkalottenförmigen Stirnseiten (15) der Laufrolle (10) und der Kugelradius (R₂) der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen (16) gleich dem halben Innendurchmesser (L) des Stößelkörpers (11) sind.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei parallel zur Drehachse (4) der Antriebswelle (3) ausgerichteter Laufrolle (10) jede der beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen (16), gesehen in radialer Richtung zur Drehachse (4) der Antriebswelle (3), zu beiden Seiten der Rollenachse (18) der Laufrolle (10) vorgesehen ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (10) in einem Rollenschuh (9) drehbar gelagert ist, der in dem Stößelkörper (11) angeordnet ist, welcher in einer Stößelführungsbohrung (12) hubbeweglich geführt und um seine Längsachse (13) frei drehbar gelagert ist, und dass der Stößelkörper (11) die beiden kugelkalottenförmigen Lagerflächen (16) aufweist.