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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial-
oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet
der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen.
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Aus
der
DE 10 2005
046 670 A1 ist eine Hochdruckpumpe für eine Brennstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist
ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, in dem wenigstens ein
Pumpenelement angeordnet ist. Das Pumpenelement umfasst einen durch
eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben,
der in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses
verschiebbar geführt ist und in dieser einen Pumpenarbeitsraum
begrenzt. Ferner ist eine Antriebswelle mit einem Nocken vorgesehen.
Zwischen dem Pumpenkolben und dem Nocken der Antriebswelle ist ein
Stößel angeordnet, über den sich der
Pumpenkolben mittelbar am Nocken der Antriebswelle abstützt.
Im Stößel ist in dessen der Antriebswelle zugewandtem Endbereich
ein Stützelement eingesetzt, in dem eine Rolle drehbar
gelagert ist, die auf dem Nocken der Antriebswelle abrollt. Die
Drehachse der Rolle ist dabei annähernd parallel zur Drehachse
der Antriebswelle, wobei das Stützelement auf seiner der
Antriebswelle zugewandten Seite eine Vertiefung aufweist, in der
die Rolle gelagert ist.
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Die
aus der
DE 10
2005 046 670 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil,
dass auf Grund einer Reibung beziehungsweise eines Rollen-Reibmoments
zwischen dem Stützelement und der Rolle eine lokale Ermüdung
und ein lokaler Verschleiß auftreten kann, der die Funktionsfähigkeit und
Zuverlässigkeit der Hochdruckpumpe reduziert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Reduktion der lokalen
Belastung und des lokalen Verschleißes ermöglicht
ist. Speziell kann eine Reibung beziehungsweise ein Rollen-Reibmoment
an der Gleitfläche des Gleitelements reduziert werden,
insbesondere durch eine Verminderung einer eventuellen Mischreibung.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
Hochdruckpumpe möglich.
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In
vorteilhafter Weise kann durch eine geeignet gewählte Kontur
der Gleitfläche des Gleitelements erreicht werden, dass
eine Stelle eines minimalen Schmierspalts nicht mehr direkt auf
der Achse und somit unter dem Kolben der Pumpenbaugruppe liegt.
Dabei ist eine Aufspaltung auf zumindest zwei Stellen möglich.
Dadurch wird die Reduktion einer lokalen Pressung erzielt. Ferner
kann eine lokale Belastung und ein lokaler Verschleiß reduziert
werden. Zur Konstruktion des Gleitelements wird in vorteilhafter
Weise eine kreisförmige Kontur so modifiziert, dass zumindest
zwei Stellen maximaler Konformität zwischen dem Gleitelement
und einer Rolle oder dergleichen vorgesehen sind. An diesen ergibt
sich der engste Schmierspalt, so dass höchstens dort eine Mischreibung
auftritt. Ferner ist die an den Stellen jeweils auftretende Kontaktkraft
geringer als die ursprüngliche Kolbenkraft. Auf Grund einer
Nichtlinearität zwischen Kontaktpressung und Reibung im
Kontaktgebiet kann insgesamt eine Abnahme des Reibmoments zwischen
der Gleitfläche des Gleitelements und einer Rolle oder
dergleichen erzielt werden. Hierbei ist anzumerken, dass eine verminderte
Pressung aufgrund der Hydrodynamik zu einer überproportionalen
Abnahme der Reibung führt.
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In
vorteilhafter Weise sind der erste Winkel für die erste
Stelle an der Gleitfläche des Gleitelements und der zweite
Winkel für die zweite Stelle an der Gleitfläche
des Gleitelements gleich groß vorgegeben. Ferner ist es
vorteilhaft, dass der erste Winkel für die erste Stelle
an der Gleitfläche des Gleitelements und/oder der zweite
Winkel für die zweite Stelle an der Gleitfläche
des Gleitelements jeweils aus einem Bereich von etwa 10° bis
etwa 45° vorgegeben sind. Hierdurch kann eine vorteilhafte
Kraftverteilung auf die beiden Stellen an der Gleitfläche
erzielt werden. Ferner wird durch die Wahl der Winkel aus einem
Bereich von etwa 10° bis etwa 45° zum einen ein gewisser
Abstand zwischen den Stellen an der Gleitfläche erzielt
und zum anderen ein ungünstiger übermäßiger
Kraftanstieg auf Grund der Kraftaufteilung einer Kolbenkraft entsprechend
einem Kräfteparallelogramm verhindert. Dabei ist es ferner
vorteilhaft, dass die beiden Winkel jeweils aus einem Bereich von
10° bis etwa 25° vorgegeben sind, da sich in diesem
Bereich auf Grund des Kräfteparallelogramms relativ niedrige
Kontaktkräfte an den Stellen der Gleitfläche ergeben.
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Vorteilhaft
ist es, dass das Gleitelement als Rollenschuh ausgebildet oder Teil
eines Rollenschuhs ist, dass eine auf dem Nocken der Antriebswelle
laufende Rolle vorgesehen ist, dass die Rolle an der Gleitfläche
des Gleitelements gelagert ist und dass der Kolben mittels der an
der Gleitfläche des Gleitelements gelagerten Rolle und
des Rollenschuhs von dem Nocken antreibbar ist. Dabei ist es ferner
vorteilhaft, dass der minimale Schmierspalt an der ersten Stelle
der Gleitfläche des Gleitelements und der minimale Schmierspalt
an der zweiten Stelle der Gleitfläche des Gleitelements
zwischen der Gleitfläche des Gleitelements und der Rolle
ausgebildet sind. Dabei ist durch die Aufteilung des Kontaktgebiets
auf zumindest die beiden Stellen an der Gleitfläche des
Gleitelements eine Reduktion der lokalen Belastung und des lokalen
Verschleißes zwischen dem Rollenschuh und der Rolle ermöglicht.
Hierbei kann außerdem das Rollen-Reibmoment reduziert werden.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass die Gleitfläche eine erste Teilfläche
mit einer teilkreisförmigen Kontur, an der die erste Stelle
vorgesehen ist, und zumindest eine zweite Teilfläche mit
einer teilkreisförmigen Kontur, an der die zweite Stelle
vorgesehen ist, aufweist, wobei ein Krümmungsradius der
ersten Teilfläche größer ist als ein
Radius der Rolle und wobei ein Krümmungsradius der zweiten
Teilfläche größer ist als der Radius
der Rolle. Dabei ist die Kontur der Gleitfläche in vorteilhafter
Weise ausgehend von einer einzigen teilkreisförmigen Kontur
mit einem dem Radius der Rolle entsprechenden Radius modifiziert. Hierdurch
ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Schmierspalts im Bereich
der ersten Teilfläche der Gleitfläche zu der Rolle
und eines Schmierspalts im Bereich der zweiten Teilfläche
der Gleitfläche zu der Rolle gegeben. Hierdurch ist es
ferner vorteilhaft, dass der Krümmungsradius der ersten
Teilfläche gleich dem Krümmungsradius der zweiten
Teilfläche ist. Außerdem ist es vorteilhaft, dass
die beiden Teilflächen der Gleitflächen im Bereich
der Achse der Pumpenbaugruppe aneinander gefügt sind, so
dass dort ein relativ großer Abstand der Rolle zu der Gleitfläche
vorgegeben ist. Hierdurch wird ein Kontakt der Rolle mit der Gleitfläche
an einer der Achse der Pumpenbaugruppe vorgesehenen Zentralstelle
verhindert, so dass die Kraftaufteilung auf die beiden Stellen an
der Gleitfläche gewährleistet ist.
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Entsprechend
einer weiteren Ausgestaltung ist es auch vorteilhaft, dass das Gleitelement
als Gleitschuh ausgebildet ist oder Teil eines Gleitschuhs ist und
dass der Gleitschuh mit der Gleitfläche des Gleitelements
an dem Nocken anliegt, wobei der minimale Schmierspalt an der ersten
Stelle der Gleitfläche des Gleitelements und der minimale Schmierspalt
an der zweiten Stelle der Gleitfläche des Gleitelements
zwischen der Gleitfläche des Gleitelements und dem Nocken
ausgebildet sind. Hierdurch ist eine Ausgestaltung als Radial-Gleitlager möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Element mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 einen
auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte
Hochdruckpumpe entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie entsprechend
einer herkömmlichen Ausgestaltung;
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3 den
in 2 dargestellten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe
entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 ein
Diagramm, das den Verlauf eines Reibwerts für verschiedene
Winkel bei einem ersten Betriebszustand der Hochdruckpumpe des Ausführungsbeispiels
veranschaulicht;
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5 ein
der 4 entsprechendes Diagramm bei einem zweiten Betriebszustand
der Hochdruckpumpe und
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6 ein
der 4 entsprechendes Diagramm bei einem dritten Betriebszustand
der Hochdruckpumpe.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann
insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen
dienen. Dabei kann die Hochdruckpumpe 1 für Brennstoffeinspritzanlagen
von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen
dienen. Hierbei eignet sich die Hochdruckpumpe 1 speziell
für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail,
das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die Hochdruckpumpe 1 eignet
sich allerdings auch für gemischverdichtende, fremdgezündete
Brennkraftmaschinen. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet
sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf,
das in diesem Ausführungsbeispiel aus den Gehäuseteilen 3, 4, 5 besteht.
Dabei stellt das Gehäuseteil 3 einen Grundkörper,
das Gehäuseteil 4 einen Zylinderkopf und das Gehäuseteil 5 einen
an dem Grundkörper 3 befestigten Flansch dar.
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Die
Hochdruckpumpe 1 umfasst eine Antriebswelle 6,
die an Lagerstellen 7, 8 einerseits in dem Gehäuseteil 5 und
andererseits in dem Gehäuseteil 3 gelagert ist.
Die Antriebswelle 6 weist zwischen den Lagerstellen 7, 8 einer
Nocken 9 auf, der auch als Mehrfachnocken ausgestaltet
sein kann. Ferner umfasst der Begriff eines Nockens auch eine Ausgestaltung
des Nockens, bei dem die Antriebswelle 6 einen exzentrischen
Abschnitt oder dergleichen aufweist.
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Das
Gehäuseteil 3 der Hochdruckpumpe 1 weist
eine Führungsbohrung 12 auf, in der eine Pumpenbaugruppe 13 angeordnet
ist. Der Nocken 9 ist der Pumpenbaugruppe 13 zugeordnet.
Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 können
auch mehrere der Pumpenbaugruppe 13 entsprechende Pumpenbaugruppen
vorgesehen sein. Solche Pumpenbaugruppen können ebenfalls
dem Nocken 9 zugeordnet sein und/oder einem oder mehreren
weiteren Nocken der Antriebswelle 6 zugeordnet sein. Je nach
Ausgestaltung kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe verwirklicht
werden.
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Das
als Zylinderkopf ausgestaltete Gehäuseteil 4 weist
einen Ansatz 14 auf. Der Ansatz 14 erstreckt sich
in die Führungsbohrung 12. Ferner weist der Ansatz 14 eine
Zylinderbohrung 15 auf, in der ein Kolben 16 in
Richtung einer Achse 17 der Pumpenbaugruppe 13 geführt
ist. Die Achse 17 stellt dabei in diesem Ausführungsbeispiel
zugleich die Achse 17 der Führungsbohrung 12 dar.
Die Verschiebbarkeit des Kolbens 16 entlang der Achse 17 ist
durch den Doppelpfeil 18 veranschaulicht. Der Kolben 16 begrenzt
einen Pumpenarbeitsraum 19 in der Zylinderbohrung 15. Über
ein Einlassventil 20 ist Brennstoff aus einem Brennstoffkanal 21 in
den Pumpenarbeitsraum 19 förderbar. Ferner ist
ein Auslassventil 22 vorgesehen, über das unter
hohem Druck stehender Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 19 zu
einem Brennstoffkanal 23 förderbar ist. Der Brennstoffkanal 23 kann
mit einem Common-Rail oder dergleichen verbunden sein.
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In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Pumpenbaugruppe 13 eine
Rolle 25 auf, die von einem Rollenschuh 26 aufgenommen
und in diesem gelagert ist. Der Rollenschuh 26 ist in einen
im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 27 eingesetzt.
Der Stößelkörper 27 ist mit
einem scheibenförmigen Mitnahmeelement 28 verbunden,
das den Kolben 16 oberhalb eines Bundes 29 des
Kolbens 16 umgreift. Dadurch wird der Kolben 16 über
seinen Bund 29 in Anlage mit dem Rollenschuh 26 gehalten. Hierfür
ist eine Kolbenfeder 30 vorgesehen die auf den Stößelkörper 27 einwirkt
und somit den Stößelkörper 27 zusammen
mit dem Kolben 16 in Richtung auf die Rolle 25 mit
einer gewissen Federkraft beaufschlagt. Dadurch liegen der Kolben 16 mit
seinem Bund 29, der Rollenschuh 26, die Rolle 25 und
eine Lauffläche des Nockens 9 jeweils aneinander
an, wobei diese gegenseitige Anlage auch bei hohen Drehzahlen der
Hochdruckpumpe 1 gewährleistet ist.
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Im
Betrieb der Hochdruckpumpe 1 rotiert die Antriebswelle 6 um
ihre Drehachse 35. Dabei kann die Antriebswelle 6 beispielsweise
in einer Drehrichtung 36 rotieren. Sofern die Hochdruckpumpe 1 als Hochdruckpumpe 1 mit
wechselnder Drehrichtung ausgestaltet ist, kann die Antriebswelle 6 auch
entgegen der Drehrichtung 36 rotieren. Eine Drehachse 37 der
Rolle 25 ist zumindest näherungsweise koaxial zu
der Drehachse 35 der Antriebswelle 6 orientiert.
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Die
Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels der
Erfindung ist im Folgenden auch anhand der 2 bis 6 im
weiteren Detail beschrieben.
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2 zeigt
einen Schnitt entlang der in 1 mit II
bezeichneten Schnittlinie durch eine Hochdruckpumpe 1 entsprechend
einer herkömmlichen Ausgestaltung. Hierbei weist der Rollenschuh 26 ein
Gleitelement 40 auf. Das Gleitelement 40 umfasst
eine der Rolle 25 zugewandte Gleitfläche 41,
an der die Rolle 25 gelagert ist. Die Gleitfläche 41 weist eine
teilkreisförmige, insbesondere halbkreisförmige, Kontur
auf. Im Betrieb wird die Rolle 25 mit einer Kraft FZ gegen die Gleitfläche 41 gepresst.
Die Kraft FZ ist dabei im Wesentlichen entlang
der Achse 17 des Kolbens 16 orientiert. Bei einem
Förderhub des Kolbens 16 zum Fördern
von Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 19 über
das Auslassventil 22 in den Brennstoffkanal 23 ergibt
sich eine relativ große Anpresskraft FZ,
die gegen die Kraft der Kolbenfeder 30 wirkt und außerdem
zum Verstellen des Kolbens 16 aufgebracht werden muss.
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Bei
der in der 2 dargestellten Situation ergibt
sich ein minimaler Schmierspalt an einer Zentralstelle 42 der
Gleitfläche 41. Die Zentralstelle 42 ergibt
sich dabei in Bezug auf die Drehrichtung 36 näherungsweise
an der Achse 17. Der minimale Schmierspalt ist dabei in
Richtung der Drehachse 37 der Rolle 25 zumindest
im Wesentlichen linienförmig ausgestaltet. Somit ist die
maximale Pressung im Bereich unter der Gleitfläche 41 des
Gleitelements 40 im Wesentlichen auf den minimalen Schmierspalt
an der Zentralstelle 42 konzentriert. Dadurch ergibt sich eine
relativ große Gegenkraft – FZ an
der Zentralstelle 42, um die Rolle 25 mit ihrer
Anpresskraft FZ abzustützen.
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3 zeigt
den in 2 dargestellten Ausschnitt der Hochdruckpumpe 1 entsprechend
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Gleitfläche 41 eine erste
Teilfläche 43 und eine zweite Teilfläche 44 auf.
Die erste Teilfläche 43 und die zweite Teilfläche 44 weisen
jeweils eine teilkreisförmige Kontur auf. Die Rolle 25 ist
im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und weist einen
Radius r auf. Ein Krümmungsradius 46 der ersten
Teilfläche 43 der Gleitfläche 41 ist
größer vorgegeben als der Radius r der Rolle 25.
Entsprechend ist ein Krümmungsradius 47 der zweiten
Teilfläche 44 der Gleitfläche 41 größer vorgegeben
als der Radius r der Rolle 25. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die beiden Krümmungsradien 46, 47 gleich
groß vorgegeben. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die in der Drehrichtung 36 an der Achse 17 der
Pumpenbaugruppe 13 vorgesehene Zentralstelle 42 beabstandet
zu der an der Gleitfläche 41 des Gleitelements 40 gelagerten
Rolle 25. Dabei sind die teilkreisförmige Kontur
der ersten Teilfläche 43 und die teilkreisförmige
Kontur der zweiten Teilfläche 44 an der Zentralstelle 42 der
Gleitfläche 41 aneinander gefügt.
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Die
erste Teilfläche 43 der Gleitfläche 41 berührt
die Rolle 25 an einer ersten Stelle 48. Für
die erste Stelle 48 an der ersten Teilfläche 43 ist
dabei in der Drehrichtung 36 der Antriebswelle 6 ein
nicht verschwindender erster Winkel φ1 zu
der Achse 17 der Pumpenbaugruppe 13 vorgegeben.
An der ersten Stelle 48 ist ein minimaler Schmierspalt
zwischen der Gleitfläche 41 des Gleitelements 40 und
der Rolle 25 gebildet.
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Außerdem
ist an der zweiten Teilfläche 44 eine zweite Stelle 49 vorgegeben.
Die zweite Stelle 49 ist dabei entgegen der Drehrichtung 36 der
Antriebswelle 6 mit einem zweiten Winkel φ2 entgegen der Drehrichtung 36 an
der Gleitfläche 41 angeordnet. An der zweiten
Stelle 49 ist ein minimaler Schmierspalt zwischen der zweiten
Teilfläche 44 der Gleitfläche 41 und
der Rolle 25 gebildet.
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Im
Betrieb der Hochdruckpumpe 1 stützt sich die Rolle 25 im
Wesentlichen an den beiden Stellen 48, 49 an dem
Gleitelement 40 ab. Von dem Nocken 9 wird dabei
eine Kraft FZ auf die Rolle 25 ausgeübt, mit
der die Rolle 25 in Richtung auf das Gleitelement 40 des
Rollenschuhs 26 zur Betätigung der Pumpenbaugruppe 13 beaufschlagt
ist. Entsprechend einem Kräfteparallelogramm teilt sich
die Kraft FZ auf die beiden Kräfte
F1, F2 an den Stellen 48, 49 auf.
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In
diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Winkel φ1 für die erste Stelle 48 gleich
groß vorgegeben wie der zweite Winkel φ2 für die zweite Stelle 49. Dadurch
ist auch die erste Kraft F1 an der ersten
Stelle 48 zumindest näherungsweise gleich groß wie
die zweite Kraft F2 an der zweiten Stelle 49.
Für die erste Kraft F1 und die
zweite Kraft F2 an den Stellen 48, 49 gilt
somit: F1/2 =
FZ/(2·cosφ) (1),wobei der
erste Winkel φ1 gleich dem zweiten
Winkel φ2 ist und in der Formel
(1) als Winkel φ bezeichnet ist.
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Bei
einem Reibwert μ in der Kontaktstelle lautet das Reibmoment
M auf die Rolle 25 mit dem Radius r: M = 2·μ·F1/2·r( 2).
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Der
effektive Reibkoeffizient μeff ist
definiert durch: μeff := M/(FZ·r) (3).
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Aus
den Formeln (1), (2) und (3) ergibt sich somit für den
effektiven Reibkoeffizienten μeff: μeff = μ/cosφ (4).
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Aus
der Formel (4) ist ersichtlich, dass bei einem konstanten Reibwert μ kein
Vorteil gegenüber der anhand der 2 beschriebenen
herkömmlichen Ausgestaltung bestehen würde, da
das Reibmoment M sogar um den Faktor 1/cos φ größer
wäre als ohne Aufteilung des Kontaktgebiets. Allerdings
hängt die Mischreibung wegen der Hydrodynamik nicht linear von
der Kontaktpressung ab, das heißt, es gilt: μ = μ(F1/2) (5).
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Die
Gleichung (5) steht dabei im Zusammenhang mit der aus der Tribologie
bekannten, für den Fall hydrodynamischer Reibung geltenden
Stribeckkurve.
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Auf
Grund der starken Nichtlinearität der Abhängigkeit
der Mischreibung von der Kontaktpressung, wie es durch die Formel
(5) zum Ausdruck kommt, kann jedoch ein günstiger Effekt
auf die effektive Reibung ermöglicht werden. Hierbei ist
die Winkelabhängigkeit der Aufspaltung für verschiedene Rollendrehzahlen
und Kolbenkräfte FZ bei der Bestimmung
des effektiven Reibmoments relevant. Durch eine geeignete Vorgabe
des Winkels φ beziehungsweise des ersten Winkels φ1 und des zweiten Winkels φ2 kann das Reibmoment M gegenüber
dem anhand der 2 beschriebenen herkömmlichen Fall
reduziert werden. Dies ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf
die 4 bis 6 in weiterem Detail beschrieben.
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Die 4, 5 und 6 zeigen
Diagramme zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Hierbei sind
exemplarisch mögliche Werte vorgegeben, die eine Bestimmung
des Winkels φ beziehungsweise des ersten Winkels φ1 und des zweiten Winkels φ2 illustrieren. Allerdings ist die Erfindung
nicht auf die angegebenen Werte beschränkt.
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In
den 4 bis 6 ist an der Abszisse der Winkel φ angetragen,
während an der Ordinate der Reibwert μ sowie der
effektive Reibwert μeff angetragen
sind.
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Die 4 illustriert
eine Situation, bei der eine Kraft FZ von
600 N als Stößelkraft sowie 300 Umdrehungen/min.
für die Rolle 25 vorgegeben sind. Die Stößelkraft
kann sich dabei aus einer Kolbenkraft und einer Federkraft zusammensetzen.
Hierbei ergibt sich ein Anstieg des effektiven Reibwerts μeff für einen Winkel φ von
etwa 10° bis etwa 45°, der über den gesamten
Bereich kleiner ist als ein als konstant angenommener Reibwert μ.
Speziell ergibt sich eine erhebliche Reduktion zwischen 10° und
25°. Der zur Illustration angegebene Reibwert μ beschreibt
hierbei die Situation, wie sie dem anhand der 2 beschriebenen,
herkömmlichen Fall entspricht. Der Wert μ ist
dabei auf 0° bezogen und nur zur Illustration und zur Ermöglichung
des Vergleichs auf den Bereich von 10° bis 45° ausgedehnt
dargestellt.
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5 zeigt
ein der 4 entsprechendes Diagramm, wobei
eine Stößelkraft FZ von
600 N und 100 Umdrehungen/min. der Rolle 25 vorgegeben sind.
Auf Grund der geringeren Drehzahl ergeben sich größere
Werte sowohl für den konstanten Reibwert μ des
herkömmlichen Falls als auch für den effektiven
Reibwert μeff des Ausführungsbeispiels.
Dabei steigt der effektive Reibwert μeff von
10° bis 45° an, wobei bis etwa 35° eine
Reduktion gegenüber dem herkömmlichen Fall erreicht
werden kann. Speziell ist eine erhebliche Reduktion zwischen etwa
10° und etwa 20° möglich.
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6 zeigt
ein der 4 entsprechendes Diagramm, wobei
eine Stößelkraft FZ von
2000 N und 1000 Umdrehungen/min. der Rolle 25 vorgegeben sind.
Hierbei ergibt sich wiederum ein Anstieg des effektiven Reibwerts μeff von 10° bis 45°, wobei über den
gesamten Bereich eine Reduktion erzielt ist. Speziell ist der effektive
Reibwert μeff für den
Bereich von 10° bis etwa 25° deutlich reduziert
in Bezug auf den konstanten Reibwert μ, der den anhand
der 2 beschriebenen herkömmlichen Fall angibt.
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Es
ist anzumerken, dass das Gleitelement 40 auch als Gleitschuh
ausgebildet sein kann, das an einem Nocken, insbesondere einem Exzenter,
der Antriebswelle 6 anliegt. Hierbei ist eine entsprechende Ausgestaltung
des Gleitelements 40 möglich, indem die Krümmungsradien 46, 47 größer
vorgegeben sind als ein Radius beziehungsweise ein maximaler Krümmungsradius
des Nockens 9.
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Es
ist anzumerken, dass die Gleitfläche 41 vorzugsweise
ausgehend von einer teilkreisförmigen, insbesondere halbkreisförmigen,
Kontur modifiziert ist. Dabei können auch Teilflächen 43, 44 vorgesehen sein,
die von einer kreisförmigen Kontur abweichende Konturen
aufweisen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005046670
A1 [0002, 0003]