DE102009001116A1

DE102009001116A1 - Kolbenpumpe nach dem Boxerprinzip

Info

Publication number: DE102009001116A1
Application number: DE200910001116
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-26

Abstract

Bei einer Kolbenpumpe (1) mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (2) verschiebbar geführten ersten Pumpenkolben (7a), der über eine in einem verschiebbar geführten ersten Rollenschuh (11a) drehbar gelagerte erste Laufrolle (12a) auf einer Nockenbahn (5) der Antriebswelle (2) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf der dem ersten Pumpenkolben (7a) gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle (2) eine in einem verschiebbar geführten zweiten Rollenschuh (11b) drehbar gelagerte zweite Laufrolle (12b) auf der Nockenbahn (5) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung antrieben wird und dass der erste Verbund (16a) aus dem ersten Pumpenkolben (7a), dem ersten Rollenschuh (9a) und der ersten Laufrolle (10a) und der zweite Verbund (16b) aus dem zweiten Rollenschuh (9a) und der zweiten Laufrolle (10a) in Anlage an der Nockenbahn (5) durch einen Bügel (17) gehalten sind, der jeweils den ersten und den zweiten Verbund (16a, 16b) übergreift und radial nach innen gegen die Nockenbahn (5) vorspannt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe für Kraftstoff nach der Gattung des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 045 933 A1 ist eine Kolbenpumpe mit einem Nockenwellentrieb bekannt geworden. Diese bekannte Kolbenpumpe ist für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen und als Radialkolbenpumpe mit einer drehbar gelagerten Antriebswelle ausgeführt. Radial zur Antriebswelle sind im Pumpengehäuse zwei Pumpenkolben verschiebbar geführt, die in der gleichen Radialebene der Antriebswelle liegen und im 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Die Pumpenkolben stützen sich jeweils Über eine in einem Rollenschuh drehbar gelagerte Laufrolle auf einer als Doppelnocken ausgebildeten Nockenbahn der Antriebswelle ab und werden durch den Doppelnocken in einer Hubbewegung angetrieben. 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 Antriebswelle wird also mittels des aus Doppelnocken, Laufrolle, Rollenschuh und Stößelkörper bestehenden Nockenwellentriebs in eine axiale Bewegung zum Antrieb der Pumpenkolben umgewandelt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe arbeitet nach dem 180° Boxerprinzip und ermöglicht eine sehr kompakte Lösung.
In einer ersten Variante der Erfindung ist die Kolbenpumpe als 1-Stempel-Radialkolbenpumpe mit einem Dreifachnocken und mit einem Bügel ausgebildet, der auch bei hohen Drehzahlen eine stößelfederfreie Abhebesicherung der Laufrollen ermöglicht. Es werden wie bei einer 2Stempel-Dreifachnockenpumpe zwei um 180° verdrehte Rollen mit Rollenschuhen verwendet. Dabei hat die zweite Rolle nur die Aufgabe, den über die erste Rolle abgestützten Pumpkolben der Kolbenpumpe in der Saugphase zurückzuziehen.
In einer zweiten Variante der Erfindung ist die Kolbenpumpe als 2-Stempel-Radialkolbenpumpe mit einem Dreifachnocken und mit einem Bügel ausgebildet, der auch bei hohen Drehzahlen eine stößelfederfreie Abhebesicherung der Laufrollen ermöglicht. Die beiden Pumpkolben sind über den Bügel fest miteinander verbunden und damit bezüglich der Antriebswelle gegenläufig miteinander bewegungsgekoppelt. Der jeweils in seiner Kompressionsphase befindliche Pumpenkolben zieht über den Bügel den in seiner Saugphase befindlichen anderen Pumpkolben zurück.
In einer dritten Variante der Erfindung ist die Kolbenpumpe als 2-Stempel-Radialkolbenpumpe mit einem Doppelnocken und mit einem Bügel ausgebildet, der auch bei hohen Drehzahlen eine stößelfederfreie Abhebesicherung der Laufrollen ermöglicht. Der Doppelnocken weist dabei zwei um 90° winkelversetzte Nocken auf. Auch wenn jeder einzelne Pumpkolben nicht symmetrisch fördert, ergibt sich aufgrund der speziellen Doppelnockenform und der 180°-Winkelanordnung der Pumpenkolben dennoch eine gleich bleibende Förderung.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen 1-Stempel-Radialkolbenpumpe mit Dreifachnocken nach dem Boxerprinzip;
2 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen 2-Stempel-Radialkolbenpumpe mit Dreifachnocken nach dem Boxerprinzip;
3 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen 2-Stempel-Radialkolbenpumpe mit Doppelnocken nach dem Boxerprinzip; und
4 den zeitlichen Hubverlauf der in 3 gezeigten Kolbenpumpe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ausschnittweise 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 oder mehr gefördert, beispielsweise in einen Hochdruckspeicher, aus dem Kraftstoff zur Einspritzung an der Brennkraftmaschine entnommen wird.
Die Hochdruckpumpe 1 ist als Radialkolbenpumpe ausgebildet, deren Antriebswelle 2 um eine Achse 3 im Pumpengehäuse 4 drehbar gelagert ist. Das Pumpengehäuse 4 ist vorzugsweise aus Aluminium. Die Antriebswelle 2 weist eine Nockenbahn 5 in Form eines regelmäßigen Dreifachnockens 6 mit 120°-Symmetrie auf, der einen Pumpenkolben 7a in einer Hubbewegung antreibt. Der Pumpenkolben 7a ist in einer in einem Zylinderkopf 8a radial zur Drehachse 3 der Antriebswelle 2 verlaufenden Zylinderbohrung 9a verschiebbar dicht geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß 10a über eine in einem Rollenschuh 11a drehbar gelagerte Laufrolle 12a an dem Dreifachnocken 6 ab. Der Rollenschuh 11a ist wiederum in einen hülsenförmigen Stößelkörper („Tassenstößel”) 13a eingepresst, der in einer Stößelführungsbohrung 14a des Pumpengehäuses 4 sowohl um seine Längsachse 15a frei drehbar gelagert als auch hubbeweglich geführt ist. Die auf den Pumpenkolben 7a wirkenden Querkräfte werden durch den Stößelkörper 14a ins Pumpengehäuse 4 abgeleitet. Die Stößelführungsbohrung 14a ist durch den Zylinderkopf 8a verschlossen. Der Verbund aus Pumpenkolben 7a, Rollenschuh 11a, Laufrolle 12a und Stößelkörper 13a ist insgesamt mit 16a bezeichnet. Der Pumpenkolben 7a begrenzt mit seiner der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseite im Zylinderkopf 8a eine Pumpkammer 17a, die einen niederdruckseitigen Zulauf (nicht gezeigt) und einen hochdruckseitigen Ablauf (nicht gezeigt) aufweist.
Auf der dem ersten Pumpenkolben 78 gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle 2 ist eine in einem verschiebbar geführten zweiten Rollenschuh 11b drehbar gelagerte zweite Laufrolle 12b auf der Nockenbahn 5 abgestützt und wird dadurch in einer Hubbewegung angetrieben. Der zweite Rollenschuh 11b ist wiederum in einen zweiten hülsenförmigen Stößelkörper („Tassenstößel”) 13b eingepresst, der in einer zweiten Stößelführungsbohrung 14b des Pumpengehäuses 4 sowohl um seine Längsachse 15b frei drehbar gelagert als auch hubbeweglich geführt ist. Die zweite Stößelführungsbohrung 14b ist durch einen zweiten Zylinderkopf 8b verschlossen. Am zweiten Rollenschuh 11b ist kein Pumpenkolben, sondern lediglich ein Kolbenstumpf mit einem zweiten Kolbenfuß 10b vorgesehen. Dieser zweite Verbund aus zweitem Kolbenfuß 10b, zweitem Rollenschuh 11b, zweiter Laufrolle 12b und zweitem Stößelkörper 12b ist insgesamt mit 16b bezeichnet.
Der erste Verbund 16a und der zweite Verbund 16b sind in Anlage an der Nockenbahn 5 durch einen vorgespannten Bügel 18 gehalten, der den ersten und den zweiten Verbund 16a, 16b klammerartig umgreift und mit seiner Vorspannung radial nach innen gegen die Nockenbahn 5 drückt. Genauer gesagt übergreift der Bügel 18 mit seinem einen Bügelende den ersten Kolbenfuß 10a des Pumpenkolbens 7a und mit seinem anderen Bügelende den zweiten Kolbenfuß 10b, wobei die Bügelenden jeweils durch eine Aussparung 19a, 19b der Stößelkörper 13a, 13b hindurchgreifen. Der Bügel 18 weist leicht federnde Eigenschaften auf, um Toleranzen auszugleichen und die Vorspannung auf die Laufrollen 12a, 12b zu geben. Da der Bügel 18 steifer ist als jeweils auf die Stößelkörper 13a, 13b wirkende Stößelfedern, können auch bei sehr hohen Drehzahlen die Laufrollen 12a, 12b nicht von der Nockenbahn 5 abheben. Die 180° verdreht zur ersten Laufrolle 12a laufende zweite Laufrolle 12b zieht über den Bügel 18 den Pumpkolben 7a in seiner Saugphase zurück. Die in 1 gezeigte Kolbenpumpe 1 ist also eine 1-Stempel-Radialkolbenpumpe mit einem Dreifachnocken 6 und einer stößelfederfreien Abhebesicherung der Laufrollen 12a, 12b auch bei hohen Drehzahlen.
Von der Kolbenpumpe 1 der 1 unterscheidet sich die in 2 gezeigte Kolbenpumpe 20 lediglich dadurch, dass hier auch der zweite Verbund 16b einen radial zu der Antriebswelle 2 verschiebbar geführten zweiten Pumpenkolben 7b und eine zugehörige Pumpkammer 17b aufweist und dass hier keine Stößelkörper vorgesehen sind. Der zweite Pumpenkolben 7b ist über die im zweiten Rollenschuh 11b drehbar gelagerte zweite Laufrolle 12b auf der Nockenbahn 5 abgestützt und wird dadurch in einer Hubbewegung angetrieben. Die beiden Pumpenkolben 7a, 7b sind um 180° zueinander winkelversetzt angeordnet. Die Kolbenfüße 10a, 10b der beiden Pumpenkolben 7a, 7b sind vom Bügel 18 klammerartig übergriffen, wodurch der erste und der zweite Verbund 16a, 16b mit der Vorspannung des Bügels 18 jeweils radial nach innen gegen die Nockenbahn 5 gedrückt werden. Die beiden Pumpenkolben 7a, 7b sind über den Bügel 18 fest miteinander verbunden und damit bezüglich der Antriebswelle 2 gegenläufig miteinander bewegungsgekoppelt. Der jeweils in seiner Kompressionsphase befindliche Pumpenkolben zieht über den Bügel 18 den in seiner Saugphase befindlichen anderen Pumpkolben zurück. Die beiden Pumpenkolben 7a, 7b sind über den Bügel 18 direkt fest verbunden, der eine so hohe Vorspannung erzeugt, dass die Laufrollen 12a, 12b auch bei hohen Drehzahlen nicht von der Nockenbahn 5 abheben können. Die in 2 gezeigte Kolbenpumpe 20 ist also eine 2-Stempel-Radialkolbenpumpe nach dem Boxerprinzip mit einem Dreifachnocken 6 und einer stößelfederfreien Abhebesicherung der Laufrollen 12a, 12b auch bei hohen Drehzahlen. Haben die Zylinderköpfe 8a, 8b zusätzlich noch einen Vorlauf zur Kolbenachse 15a, 15b, werden auch noch die Kräfte an den Pumpenkolben 7a, 7b reduziert.
Von der Kolbenpumpe 20 der 2 unterscheidet sich die in 3 gezeigte Kolbenpumpe 30 lediglich dadurch, dass hier die beiden Rollenschuhe 11a, 11b in Stößelkörpern 13a, 13b eingepresst sind und dass die Nockenbahn 5 in Form eines Doppelnockens 6' mit zwei um 90° winkelversetzten Nocken ausgebildet ist. Die in 3 gezeigte Kolbenpumpe 30 ist also eine 2-Stempel- Radialkolbenpumpe nach dem Boxerprinzip mit einem Doppelnocken 6' und einer stößelfederfreien Abhebesicherung der Laufrollen 12a, 12b auch bei hohen Drehzahlen. In 3 ist gestrichelt noch eine optimierte Kontur der Nockenbahn 5 dargestellt.
In 4 ist bezogen auf den Drehwinkel α(t) der Antriebswelle 2 der zeitliche Hubverlauf des ersten Pumpkolbens 7a mit einer durchgezogenen Linie und der zeitliche Hubverlauf des zweiten Pumpkolbens 7b mit einer gestrichelten Linie dargestellt, und zwar zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT der Pumpkolben 7a, 7b. Der Hubverlauf H(t) der beiden Pumpkolben 7a, 7b für sich ist zwar nicht gleichförmig bzw. symmetrisch, aber die Hubverläufe der beiden Pumpkolben 7a, 7b zusammen ergänzen sich zu einem gleichförmigen bzw. symmetrischen Hubverlauf der Kolbenpumpe 30.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006045933 A1 [0002]

Claims

Kolbenpumpe (1; 20; 30), insbesondere Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem zumindest annähernd radial zu einer Antriebswelle (2) verschiebbar geführten ersten Pumpenkolben (7a), der über eine in einem verschiebbar geführten ersten Rollenschuh (11a) drehbar gelagerte erste Laufrolle (12a) auf einer Nockenbahn (5) der Antriebswelle (2) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem ersten Pumpenkolben (7a) gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle (2) eine in einem verschiebbar geführten zweiten Rollenschuh (11b) drehbar gelagerte zweite Laufrolle (12b) auf der Nockenbahn (5) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird, und dass der erste Verbund (16a) aus dem ersten Pumpenkolben (7a), dem ersten Rollenschuh (9a) und der ersten Laufrolle (10a) und der zweite Verbund (16b) aus dem zweiten Rollenschuh (9a) und der zweiten Laufrolle (10a) in Anlage an der Nockenbahn (5) durch einen Bügel (18) gehalten sind, der jeweils den ersten und den zweiten Verbund (16a, 16b) übergreift und radial nach innen gegen die Nockenbahn (5) vorspannt.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn (5) als ein regelmäßiger Dreifachnocken (6) ausgebildet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn (5) als ein Doppelnocken (6') mit zwei um 90° winkelversetzten Nocken ausgebildet ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbund (16b) einen zumindest annähernd radial zu der Antriebswelle (2) verschiebbar geführten zweiten Pumpenkolben (7b) aufweist, der über die im zweiten Rollenschuh (11b) drehbar gelagerte zweite Laufrolle (12b) auf der Nockenbahn (5) abgestützt ist und dadurch in einer Hubbewegung angetrieben wird.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Pumpkolben (7a, 7b) bezüglich der Antriebswelle (2) um 180° zueinander winkelversetzt angeordnet sind.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (11a, 11b) in einem Stößelkörper (13a, 13b) befestigt ist, der im Pumpengehäuse (4) sowohl um seine Längsachse (15a, 15b) frei drehbar gelagert als auch hubbeweglich geführt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (18) durch eine Aussparung (19) des Stößelkörpers (13a, 13b) hindurchgreift.