DE102008043430A1

DE102008043430A1 - Kolbenpumpe mit optiertem axialem Anlaufverhalten einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE102008043430A1
Application number: DE200810043430
Authority: DE
Inventors: Andreas Dutt; Thomas Ginsel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Bei einer Kolbenpumpe (1) mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (3) verschiebbar geführten Pumpenkolben (7), der in einer Hubbewegung durch mindestens einen Nocken (6) der Antriebswelle (3) angetrieben wird, welcher mit Axialspiel zwischen zwei gehäuseseitig fixierten Anschlagflächen (8; 10) angeordnet ist, ist erfindungsgemäß zumindest zwischen einer der beiden Axialanschlagflächen (10) und dem Nocken (6) ein auf der Antriebswelle (3) angeordnetes Axialfederelement (12), vorzugsweise eine gewellte Federscheibe, vorgesehen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kolbenpumpe ist beispielsweise durch die DE 10 2006 051 204 A1 bekannt geworden.
Diese bekannte Hochdruckpumpe ist für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen und als Radialkolbenpumpe mit einer drehbar gelagerten Nockenwelle und mit einem verschiebbar geführten Pumpenkolben ausgeführt, der durch einen Nocken der Nockenwelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben stützt sich über einen Stößelkörper und eine in einem Rollenschuh drehbar gelagerte Laufrolle auf der Nockenwelle ab, wobei der Rollenschuh in dem Stößelkörper aufgenommen und die Laufrolle in dem Stößelkörper axial unverschiebbar angeordnet ist. Zu beiden Seiten des Nockens sind auf der Nockenwelle Anlaufscheiben vorgesehen. Bedingt durch Fertigungstoleranzen und der Gesamtkonstruktion der Kolbenpumpe läuft die Nockenwelle mit ihrem Nocken allerdings gegen die Anlaufscheiben innerhalb des gegebenen Axialspieles an. Das Axialspiel wird zum Ausrichten der Laufrolle auf der Nockenwelle benötigt. Je nach Kräftezustand im Rollentrieb reicht jedoch das Axialspiel zum Ausrichten der Laufrolle nicht aus, so dass die Laufrolle weiter gegen den Stößelkörper gedrückt wird. was in letzter Konsequenz zum Ausfall der Pumpe führen kann.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß sind zu beiden Seiten des Nockens Axialfederelemente angeordnet, die den Abstand zwischen der Nockenwelle und den Anschlagflächen (z. B. Bundbuchsen) erhalten und Axialkräfte aufnehmen können. Dadurch ist ein axialer Nockenwellenhub zur Vermeidung bzw. zur Dämpfung des harten Anlaufens der Laufrolle gegen den Stößelkörper sichergestellt. Weiter kann durch die Rückstellkräfte der Axialfederelemente stets ein Rückstellweg der Nockenwelle erzwungen werden, um dadurch dem Rollentrieb wieder ein Spiel zur Ausrichtung der Rolle zu gewinnen. bzw. die angelaufene Rolle wieder freizugeben.
Die Axialfederelemente sind vorteilhaft mit einer zweistufigen Federcharakteristik ausgelegt, so dass durch die Eigenschaft der Federung mit kleiner Federkraft (erste Federkonstante) die Nockenwelle ein Axialspiel nutzen kann, aber bei „Aufbrauch” des Axialspieles, also nach einem gewissen Hub der Nockenwelle, das Federelement aufgrund der zweiten Federkonstante so steif wird, dass die Nockenwelle diese nur unter normalen Bedingungen des Kräftegleichgewichtes nicht weiter verformen bzw. zusammendrücken kann, jedoch unter abnormalen Bedingungen des Kräftegleichgewichtes die Nockenwelle die Axialfederelemente doch noch weiter verformt, um so der Rolle das Anlaufen zu versagen bzw. um so die Anlaufkräfte der Rolle zu verringern.
Sofern zwischen Nocken und Axialfederelement noch eine Anlaufscheibe angeordnet ist, kann diese entweder separat oder gemeinsam mit dem Axialfederelement als ein Bauteil ausgeführt sein.
Bevorzugt sind die Axialfederelemente mit einer Gleitbeschichtung (z. B. PEEK etc.) versehen und dienen gleichzeitig als Anlaufscheibe, wodurch der Bund der Bundbuchse entfallen kann. Der Bund der Bundbuchse kann auch bei fehlender Beschichtung des Axialfederelements entfallen.
Vorzugsweise sind die Axialfederelemente als Federscheiben ausgeführt, und zwar insbesondere als gewellte Federscheiben, um so eine Leckageschmierung der Kolbenpumpe nicht zu beeinträchtigen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in einem Längsschnitt;
2 eine Detailansicht einer in 1 gezeigten Axialfederscheibe;
3 einen Längsschnitt durch eine einstückige Axialfeder- und Anlaufscheibe; und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in einer Darstellung analog zu 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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 in zwei als Lagerbuchsen ausgebildeten Axiallagern 4 um eine Achse 5 drehbar gelagert ist. Zwischen den beiden Axiallagern 4 weist die Antriebswelle 3 zwei einander gegenüberliegende Nocken (Doppelnocken) 6 auf, die einen Pumpenkolben 7 in einer Hubbewegung antreiben. Der Doppelnocken 6 ist mit axialem Spiel zwischen Seitenwänden 8 des Pumpengehäuses 2 angeordnet, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel nicht die Seitenwände 8, sondern die Lagerbuchsen 4 mit einem axial über die Seitenwände 8 vorstehenden Bund 9 gehäuseseitige Axialanschlagflächen 10 für den Doppelnocken 6 bilden. Ausgehend vom Doppelnocken 6 ist zwischen den gehäuseseitigen Axialanschlagflächen 10 und dem Doppelnocken 6 jeweils eine Anlaufscheiben 11 und ein als Axialfederscheibe ausgebildetes Axialfederelement 12 vorgesehen, die auf der Antriebswelle 3 frei drehbar gelagert sind. Die beiden Lagerbuchsen 4 bestimmen mit den zwischen ihnen und dem Doppelnocken 6 befindlichen Anlauf- und Axialfederscheiben 11, 12 das maximale Axialspiel der Antriebswelle 3.
Wie in 2 gezeigt, ist die Axialfederscheibe 12 bevorzugt als gewellte Federscheibe mit einer einstufigen Federcharakteristik, d. h. mit einer einzigen Federkonstante, ausgeführt.
Der Pumpenkolben 7 ist im Pumpengehäuse 2 in einer radial zur Drehachse 5 der Antriebswelle 3 verlaufenden Zylinderbohrung 13 verschiebbar dicht geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß 14 über eine in einem Rollenschuh 15 drehbar gelagerte Laufrolle 16 an der Antriebswelle 3 bzw. am Doppelnocken 6 ab. Der Rollenschuh 15 ist wiederum innerhalb eines Stößelkörpers 17 angeordnet, der in einer Zylinderbohrung 18 des Pumpengehäuses 2 hubbeweglich geführt ist, wobei die Laufrolle 16 in dem Stößelkörper 17 axial unverschiebbar angeordnet ist. Über eine Feder 19, die sich einerseits am Pumpengehäuse 2 und andererseits über einen Federteller 20 am Stößelkörper 17 sowie am Kolbenfuß 14 und damit am Rollenschuh 15 abstützt, ist die Laufrolle 16 in Anlage an der Antriebswelle 3 bzw. am Doppelnocken 6 gehalten.
Die beiden Axialfederscheiben 12 können auch mit einer zweistufigen Federcharakteristik ausgelegt sein, so dass durch die Eigenschaft der Federung mit kleiner Federkraft (erste Federkonstante) die Antriebswelle 3 ein Axialspiel nutzen kann, aber bei „Aufbrauch” des Axialspieles, also nach einem gewissen Hub der Antriebswelle 3, die Axialfederscheiben 12 aufgrund der zweiten Federkonstante so steif werden, dass die Antriebswelle 3 diese nur unter normalen Bedingungen des Kräftegleichgewichtes nicht weiter verformen bzw. zusammendrücken kann, jedoch unter abnormalen Bedingungen des Kräftegleichgewichtes die Antriebswelle 3 die Axialfederscheiben 12 doch noch weiter verformt, um so der Laufrolle 16 das Anlaufen gegen den Stößelkörper 17 zu versagen bzw. um so die Anlaufkräfte der Laufrolle 16 zu verringern. Weiter soll durch die Rückstellkräfte der Axialfederscheiben 12 stets ein Rückstellweg der Antriebswelle 3 erzwungen werden, um dadurch dem Rollentrieb wieder ein Spiel zur Ausrichtung der Laufrolle 16 zu gewinnen bzw. die angelaufene Laufrolle 16 wieder freizugeben.
Wie in 2 gezeigt, sind die Axialfederscheiben 12 als gewellte Federscheiben ausgeführt, wodurch die Leckageschmierung der Kolbenpumpe 1 weiterhin sichergestellt ist.
Anstatt wie in 1 als separate Bauteile sind in 3 die Axialfederscheibe 12 und die Anlaufscheibe 11 zu einem einstückigen Bauteil 30 zusammengefasst.
Von der Kolbenpumpe der 1 unterscheidet sich die in 4 gezeigte Kolbenpumpe 1 lediglich dadurch, dass hier die Axialfederscheiben 12 unmittelbar am Doppelnocken 6 und an den Seitenwänden 8 des Pumpengehäuses 2 anliegen und beidseitig mit einer Gleitbeschichtung (z. B. PEEK etc.) 40 versehen sind. Die Axialfederscheiben 12 dienen somit gleichzeitig als Anlaufscheiben und ersetzen den Bund der Lagerbuchsen 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006051204 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 (7), der in einer Hubbewegung durch mindestens einen Nocken (6) der Antriebswelle (3) angetrieben wird, welcher mit Axialspiel zwischen zwei gehäuseseitig fixierten Anschlagflächen (8; 10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen einer der beiden Axialanschlagflächen (8; 10) und dem Nocken (6) ein auf der Antriebswelle (3) angeordnetes Axialfederelement (12) vorgesehen ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Axialanschlagflächen (8; 10) und dem Nocken (6) jeweils ein auf der Antriebswelle (3) angeordnetes Axialfederelement (12) vorgesehen ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfederelement (12) unmittelbar an dem Nocken (6) anliegt.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlaufscheibe (11) zwischen dem Axialfederelement (12) und dem Nocken (6) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfederelement (12) und die Anlaufscheibe (11) zu einem Bauteil (30) zusammengefasst sind.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfederelement (12) als Federscheibe ausgeführt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (12) gewellt ausgebildet ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfederelement (12) ein- oder beidseitig mit einer Gleitbeschichtung (40) versehen ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialfederelement (12) eine ein- oder zweistufige Federcharakteristik aufweist.