DE102008043432A1

DE102008043432A1 - Kolbenpumpe mit einer Antriebswelle mit optimiertem Dreifachnocken

Info

Publication number: DE102008043432A1
Application number: DE200810043432
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
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
Also published as: WO2010052054A1

Abstract

Bei einer Kolbenpumpe (1) mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (3) verschiebbar geführten Pumpenkolben (8), der über eine drehbar gelagerte Laufrolle (12) auf einer drei Nocken (17) aufweisenden Nockenbahn (7) der Antriebswelle (3) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird, weist erfindungsgemäß die Nockenbahn (7) zwischen zwei Nocken (17) jeweils im Bereich des unteren Totpunkts (19) eine nach innen gewölbte Hohlkehle (20) und/oder an den in Drehrichtung (21) der Antriebswelle (3) vorderen Nockenflanken (17a) der Nocken (17) jeweils eine nach außen gewölbte Überhöhung (22) auf.

Description

Stand der Technik
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 Nockenbahn, Laufrolle, Rollenschuh und Stößelkörper in eine axiale Bewegung zum Antrieb des Pumpenkolbens umgewandelt.
Vorteile der Erfindung
Um die z. B. bei Dreifachnocken auftretenden hohen Geschwindigkeiten und Drehmomente zu optimieren, sind erfindungsgemäß im Bereich der unteren Totpunkten der Nockenbahn jeweils eine nach innen gewölbte Hohlkehle (Hinterschnitt) und/oder auf der druckseitigen Nockenflanke eine nach außen gewölbte Überhöhung vorgesehen, die dann bei hohem auf den Pumpkolben wirkenden Druck vor dem oberen Totpunkt die Geschwindigkeit und den Momentenanstieg reduziert. Mit der nach innen gewölbten Hohlkehle kann der Hub der Nockenbahn leicht erhöht werden, und mit der nach außen gewölbten Überhöhung vor dem oberen Totpunkt kann die Hubgeschwindigkeit vom unteren Totpunkt bis zur Hälfte vor dem oberen Totpunkt gesteigert und danach bei hohem Druck im Kolbenraum reduziert werden. Dadurch wird die Belastung auf Rolle und Nocken reduziert. Die Lage von Hohlkehle und Überhöhung kann je nach Anwendung optimiert und mit einem Vorlauf der Rolle kombiniert werden.
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;
2 eine Detailansicht eines Dreifachnockens einer Antriebswelle gemäß II in 1;
3 eine Detailansicht des Dreifachnockens gemäß III in 2; und
4 die Hubgeschwindigkeit eines Pumpkolbens der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Antriebswelle.
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 in zwei als Lagerbuchsen ausgebildeten Axiallagern 5 drehbar gelagert ist. Zwischen den in den Axiallagern 5 gelagerten Wellenabschnitten 6a, 6b weist die Antriebswelle 3 eine Nockenbahn 7 auf, die einen Pumpenkolben 8 in einer Hubbewegung antreibt. Der Pumpkolben 8 ist im Pumpengehäuse 2 in einer radial zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 verlaufenden Zylinderbohrung 9 verschiebbar dicht geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß 10 über eine in einem Rollenschuh 11 drehbar gelagerte Laufrolle 12 an der Nockenbahn 7 ab. Der Rollenschuh 11 ist wiederum in einen Stößelkörper 13 eingepresst, der in einer Stößelführungsbohrung 14 des Pumpengehäuses 2 hubbeweglich geführt und um seine Längsachse frei drehbar gelagert ist. Eine Druckfeder 15 drückt über den Stößelkörper 13 sowie den Rollenschuh 11 die Laufrolle 12 gegen die Antriebswelle 3, wodurch die Laufrolle 12 in Anlage an der Nockenbahn 7 gehalten ist. Der durch die Nockenbahn 7, die Laufrolle 12, den Rollenschuh 11 und den Stößelkörper 13 gebildete Nockentrieb ist insgesamt mit 16 bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt, ist die Nockenbahn 7 mit drei Nocken 17, also als Dreifachnocken, ausgebildet und weist folglich drei obere Totpunkte 18, die durch die Scheitel der Nocken 17 gebildet sind, und drei untere Totpunkte 19, die jeweils durch die Täler zwischen zwei Nocken 17 gebildet sind, auf. Der Abstand der Nockenbahn 7 zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 ist in den oberen Totpunkten 18 maximal und in den unteren Totpunkten 19 minimal. Die Nockenbahn 7 weist zwischen zwei Nocken 17 jeweils im Bereich des unteren Totpunkts 19 eine nach innen gewölbte (konkave) Hohlkehle 20 und an den in Drehrichtung 21 der Antriebswelle 3 vorderen Nockenflanken 17a der Nocken 17 jeweils eine nach außen gewölbte (konvexe) Überhöhung 22 auf. Die nach außen gewölbte Überhöhung 22 ist in Drehrichtung 21 der Antriebswelle 3 unmittelbar vor dem oberen Totpunkt 18 des Nockens 17 angeordnet, und die nach innen gewölbte Hohlkehle 20 ist in Drehrichtung 21 der Antriebswelle 3 unmittelbar vor der nach außen gewölbten Überhöhung 22 angeordnet. Insgesamt steigt die Nockenbahn 7 also vom unteren Totpunkt 19 in den oberen Totpunkt 18 über die nach innen gewölbte Hohlkehle 20 und die nach außen gewölbte Überhöhung 22 S-förmig an. Die Lage von Hohlkehle 20 und Überhöhung 22 kann je nach Anwendung optimiert und mit einem Vorlauf x der Rolle 12 kombiniert werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abstand der Hohlkehle 20 zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 größer als der Radius der Antriebswelle 3.
Wie in 3 gestrichelt angedeutet, weist herkömmlicherweise die Nockenbahn zwischen zwei Nocken 17 einen geradlinigen Nockenbahnabschnitt 30 ohne eine nach innen gewölbte Hohlkehle und ohne eine nach außen gewölbte Überhöhung auf. Gegenüber diesem herkömmlichen geradlinigen Nockenbahnabschnitt 30 ist die nach innen gewölbte Hohlkehle 20 radial nach innen zurückversetzt und steht die nach außen gewölbte Überhöhung 22 radial nach außen vor.
4 zeigt die Hubgeschwindigkeit v des Pumpkolbens 8 in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der Antriebswelle 3. Die Kurve a zeigt die Hubgeschwindigkeit einer herkömmlichen Nockenbahn mit einem geradlinigen Nockenbahnabschnitt 30. Die Kurve b zeigt im Vergleich die Hubgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Nockenbahn 7 mit der nach innen gewölbten Hohlkehle 20 und mit der nach außen gewölbten Überhöhung 22. Mit der nach innen gewölbten Hohlkehle 20 kann bei 0° und 120° der Hub der Nockenbahn 7 leicht erhöht werden, und mit der nach außen gewölbten Überhöhung 22 vor dem oberen Totpunkt 18 kann bei 60° und 180° die Hubgeschwindigkeit vor unteren Totpunkt bis zur Hälfte von dem oberen Totpunkt 18 gesteigert und danach bei hohem Druck im Kolbenraum des Pumpkolbens 8 reduziert werden. Dadurch wird die Belastung auf die Rolle 12 und die Nocken 17 reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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 (8), der über eine drehbar gelagerte Laufrolle (12) auf einer mindestens zwei Nocken (17) aufweisenden Nockenbahn (7) der Antriebswelle (3) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn (7) zwischen zwei Nocken (17) jeweils im Bereich des unteren Totpunkts (19) eine nach innen gewölbte Hohlkehle (20) und/oder an den in Drehrichtung (21) der Antriebswelle (3) vorderen Nockenflanken (17a) der Nocken (17) jeweils eine nach außen gewölbte Überhöhung (22) aufweist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen gewölbte Überhöhung (22) in Drehrichtung (21) der Antriebswelle (3) unmittelbar vor dem oberen Totpunkt (18) des Nockens (17) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gewölbte Hohlkehle (20) in Drehrichtung (21) der Antriebswelle (3) unmittelbar vor der nach außen gewölbten Überhöhung (22) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn (7) vom unteren Totpunkt (19) über die nach innen gewölbte Hohlkehle (20) und die nach außen gewölbte Überhöhung (22) S-förmig in den oberen Totpunkt (18) ansteigt.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gewölbte Hohlkehle (20) gegenüber einer Nockenbahn, welche zwischen zwei Nocken (17) einen geradlinigen Nockenbahnabschnitt (30) ohne eine nach innen gewölbte Hohlkehle (20) und ohne eine nach außen gewölb te Überhöhung (22) aufweist, radial nach innen zurückversetzt ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen gewölbte Überhöhung (22) gegenüber einer Nockenbahn, welche zwischen zwei Nocken (17) einen geradlinigen Nockenbahnabschnitt (30) ohne nach innen gewölbte Hohlkehle (20) und ohne eine nach außen gewölbte Überhöhung (22) aufweist, radial nach außen vorsteht.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn (7) drei oder mehr Nocken (17) aufweist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Hohlkehle (20) zur Drehachse (4) der Antriebswelle (3) größer als der Radius der Antriebswelle (3) ist.