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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und eine Stößelbaugruppe
für eine Hochdruckpumpe
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 10.
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Stand der Technik
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Hochdruckpumpen
für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
von Brennkraftmaschinen sind im Stand der Technik bekannt, welche
eine Stößelbaugruppe aufweisen,
die durch eine rotierend angetriebene Antriebswelle der Hochdruckpumpe
beispielsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einer Hubbewegung
angetrieben wird. Die Stößelbaugruppe
besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Stößelkörper und
einem Rollenschuh, wobei in der Regel der Rollenschuh in den Stößelkörper eingepresst ist.
Die im Stand der Technik bekannten Stößelbaugruppen sind daher üblicherweise
mit teilrundem Pressübermaß hergestellt.
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Nachteilig
bei einer derartigen Ausführung einer
Stößelbaugruppe
ist jedoch die dabei erforderliche und sehr aufwändige Teilrundheit zwischen
dem Rollenschuh und dem Stößelkörper, was
mit einem großen
Fertigungsaufwand und daher hohen Kosten verbunden ist. Nachteilig
ist bei den mit teilrundem Pressübermaß hergestellten
Stößelbaugruppen
darüber
hinaus die geringe Pressungsverteilung sowie eine hohe Ausfallrate
bei den eine derartig hergestellte Stößelbaugruppe aufweisenden Hochdruckpumpen
dadurch, dass durch Kantenträger
zwischen der Rolle und dem Nocken der Hochdruckpumpe die Rechtwinkligkeit
im Betrieb geändert
werden kann, was wiederum zu einem Ausfall des Triebwerks führt.
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Dies
kann auch schon bei einem minimalen Pressübermaß dazu führen, dass sich der Rollenschuh
im Stößelkörper verdrehen
kann.
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Auch
müssen,
da die Stößelgruppe
vor allem senkrecht zur Drehachse der Rolle und der Antriebswelle
wirkende seitliche Kräfte
sicher aufnehmen muss, sämtliche
Bauteile mit sehr geringen Fertigungstoleranzen ausgeführt werden.
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Daher
ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe mit einer Stößelbaugruppe
vorzusehen, welche einen robusten Stößelbaugruppen-Pressverband
aufweist, und welche mit geringerem Fertigungsaufwand und daher
bei geringeren Kosten hergestellt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine
Hochdruckpumpe für
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen,
welche mindestens ein Pumpenelement mit einem einen Pumpenarbeitsraum
begrenzenden Pumpenkolben aufweist, wobei zwischen dem Pumpenkolben
und einer rotierend angetriebenen Antriebswelle der Hochdruckpumpe eine
Stößelbaugruppe
mit einem Stößelkörper und einem
in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten
Rollenschuh vorgesehen ist, wobei der Rollenschuh ein zylindrisches
Pressübermaß an zumindest
einem Abschnitt einer äußeren Umfangsoberfläche des
Rollenschuhs aufweist. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration, gemäß welcher
statt der aus dem Stand der Technik bekannten Teilrundheit ein zylindrisches
Pressübermaß an zumindest einem
Abschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des
Rollenschuhs vorgesehen ist, kann die Herstellung aufgrund des Wegfalls
der oben erwähnten
aufwändigen
Bearbeitung vereinfacht werden und die Herstellungskosten können gesenkt
werden. Auch wird dadurch ein robuster Triebwerk-Pressverband bzw. Stößelbaugruppen-Pressverband
hergestellt, bei dem es zu deutlich geringeren Ausfallraten als
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen kommt.
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Darüber hinaus
haben die Fertigungstoleranzen einen geringeren Einfluss, es kommt
zu einer höheren
Pressungsverteilung und einer größeren Kontaktfläche zwischen
Rollenschuh und Stößelkörper sowie
zu höheren
Einpress-/Haltekräften am
Stößelbaugruppen-Pressverband.
Ferner bietet die erfindungsgemäße Konfiguration
eine höhere
Sicherheit gegenüber
Kantenträgern
zwischen der Rolle und dem Nocken, was die Ausfallrate deutlich
reduziert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
das zylindrische Pressübermaß Pü,nenn einen Wert
auf, der in dem Bereich von Pü,nenn von 5 μm bis 15 μm liegt,
und weist insbesondere einen Wert von Pü,nenn von
9 μm auf.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
weist der Stößelkörper in
dem Bereich der Aufnahme vorzugsweise einen Innendurchmesser von
25,015 mm ± 5 μm auf, und
der Rollenschuh weist vorzugsweise an dem zumindest einen Abschnitt
einen Außendurchmesser
von 25,024 mm ± 3,5 μm auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
liegt das zylindrische Pressübermaß Pü,nenn von
9 μm in
einem Toleranzbereich von einem minimalen Pressübermaß Pü,min von
2 μm und
einem maximalen Pressübermaß Pü,max von
25 μm, insbesondere
in einem Bereich von einem minimalen Pressübermaß Pü,min von
5 μm und
einem maximalen Pressübermaß Pü,max von
18 μm.
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Vorzugsweise
grenzt der Rollenschuh mit einem oberen ersten Abschnitt an einen
die Aufnahme begrenzenden Anschlag an, wobei der Rollenschuh an
dem ersten Abschnitt mit dem zylindrischen Pressübermaß versehen ist.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführungsform
weist der Rollenschuh einen unteren zweiten Abschnitt auf, der an
dem dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden
Ende des Rollenschuhs ausgebildet ist, wobei an dem zweiten Abschnitt
ein Absatz ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
ist der Absatz an einem äußeren Umfang
des zweiten Abschnitts des Rollenschuhs über eine Höhe ausgebildet, welche in einem Bereich
von 2,00 bis 7,00 mm, insbesondere in einem Bereich von 2,7 bis
6,00 mm, liegt.
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Besonders
bevorzugt ist der Absatz an dem äußeren Umfang
des zweiten Abschnitts des Rollenschuhs über eine Höhe von 4,5 mm, insbesondere über eine
Höhe von
4,0 mm ausgebildet. Durch die Absatzhöhe von 4,0 mm werden nach teilige
Verformungen, z. B. Einschnürungen,
der Rollenschuh-Rollbahn vermieden.
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Es
ist auch bevorzugt, wenn der Stößelkörper mit
einer Phosphatschicht versehen ist.
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Vorzugsweise
weist der Rollenschuh keine Beschichtung auf.
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Erfindungsgemäß wird darüber hinaus
eine Stößelbaugruppe
für eine
Hochdruckpumpe für
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit
einem Stößelkörper und
einem in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten
Rollenschuh vorgesehen, wobei der Rollenschuh ein zylindrisches
Pressübermaß an zumindest
einem Abschnitt einer äußeren Umfangsoberfläche des
Rollenschuhs aufweist. Die Stößelbaugruppe
ist durch Vorsehen des zylindrischen Pressübermaßes an dem zumindest einen
Abschnitt des Rollenschuhs robust und weist die oben bereits beschriebenen
Vorteile auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand
der Technik;
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2 einen
Ausschnitt II aus der Stößelbaugruppe
der Hochdruckpumpe von 1;
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3 einen
Abschnitt einer Stößelbaugruppe
gemäß einer
Ausführungsform;
und
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4A, 4B, 4C jeweils
einen Abschnitt eines Rollenschuhs gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist
eine Hochdruckpumpe 1 für
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mehrteilig
ausgebildet ist und in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet
ist. Die Antriebswelle 3 ist im Gehäuse 2 über zwei
in Richtung der Drehachse 4 der Antriebswelle 3 voneinander
beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Die Lagerstellen können in
verschiedenen Gehäuseteilen 5, 6 des
Gehäuses 2 angeordnet sein.
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In
einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die
Antriebswelle 3 wenigstens einen Nocken 7 oder
Exzenter auf, wobei der Nocken 7 auch als Mehrfachnocken
ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe 1 weist wenigstens
ein oder mehrere in jeweils einem Gehäuseteil 8 angeordnete
Pumpenelemente 9 mit jeweils einem Pumpenkolben 10 auf,
der durch den Nocken 7 der Antriebswelle 3 mittelbar
in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur
Drehachse 4 der Antriebswelle 3 angetrieben wird.
Der Pumpenkolben 10 ist in einer Zylinderbohrung 11 im
Gehäuseteil 8 dicht
verschiebbar geführt
und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten
Stirnseite in der Zylinderbohrung 11 einen Pumpenarbeitsraum 12.
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Der
Pumpenarbeitsraum 12 weist über einen im Gehäuse 2 verlaufenden
Kraftstoffzulaufkanal 13 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf
beispielsweise einer Förderpumpe
auf. An der Mündung
des Kraftstoffzulaufkanals 13 in den Pumpenarbeitsraum 12 ist
ein in den Pumpenarbeitsraum 12 öffnendes Einlassventil 14 angeordnet,
das ein federbelastetes Ventilglied 15 aufweist. Der Pumpenarbeitsraum 12 weist
außerdem über einen
im Gehäuseteil 8 verlaufenden
Kraftstoffablaufkanal 16 eine Verbindung mit einem Auslass
auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 17 verbunden
ist. Mit dem Hochdruckspeicher 17 sind ein oder vorzugsweise
mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 18 verbunden,
durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
An der Mündung
des Kraftstoffablaufkanals 16 in den Pumpenarbeitsraum 12 ist
ein aus dem Pumpenarbeitsraum 12 öffnendes Auslassventil 19 angeordnet,
das ebenfalls ein federbelastetes Ventilglied 20 aufweist.
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Dem
Pumpenelement 9 ist eine Stößelbaugruppe 21 zugeordnet, über die
sich der Pumpenkolben 10 am Nocken 7 der Antriebswelle 3 abstützt. Die Stößelbaugruppe 21 umfasst
einen hohlzylindrischen Stößelkörper 22,
der in einer Bohrung 23 eines Teils 5 des Gehäuses 2 der
Hochdruckpumpe 1 verschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben 10 weist
einen kleineren Durchmesser auf als der Stößelkörper 22 und ragt mit
seinem dem Pumpenarbeitsraum 12 abgewandten Endbereich
aus der Zylinderbohrung 11 heraus und in den Stößelkörper 22 hinein.
An seinem dem Pumpenarbeitsraum 12 abgewandten Ende kann
der Pumpenkolben 10 einen im Durchmesser gegenüber seinem übrigen Bereich
vergrößerten Kolbenfuß 24 aufweisen.
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Die
Stößelbaugruppe 21 und
der Pumpenkolben 10 werden durch eine vorgespannte Feder 27 zum
Nocken 7 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die Feder 27 ist
als den Pumpenkolben 10 umgebende und in den Stößelkörper 22 hineinragende
Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Feder 27 stützt sich einerseits
am Pumpengehäuseteil 8 und
andererseits an einem Federteller 28 ab.
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2 zeigt
einen in 1 mit II gekennzeichneten Ausschnitt
II aus der Stößelbaugruppe 21 der
Hochdruckpumpe 1 von 1 gemäß dem Stand der
Technik. Wie in der Figur erkannt werden kann, ist der Federteller 28 mit
dem Pumpenkolben 10 verbunden und liegt auf der dem Rollenschuh 26 abgewandten
Seite des Ringstegs 29 an. Die Feder 27 wirkt
somit über
den Federteller 28 sowohl auf den Pumpenkolben 10 als
auch auf den Stößelkörper 22.
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In
den Stößelkörper 22 ist
von dessen der Antriebswelle 3 zugewandter Seite her in
Richtung einer Längsachse 25 des
Stößelkörpers 22 ein
Rollenschuh 26 eingefügt.
Im Rollenschuh 26 ist in einer zylinderabschnittförmigen Aufnahme 30 auf
der dem Nocken 7 der Antriebswelle 3 zugewandten
Seite des Rollenschuhs 26 eine zylindrische Rolle 31 drehbar gelagert.
Der Rollenschuh 26 kommt im Stößelkörper 22 in Richtung
der Längsachse 25 an
einem Anschlag 32 zur Anlage, der beispielsweise durch
einen vom Stößelkörper 22 radial
nach innen hervorstehenden Ringsteg 29 gebildet ist.
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3 zeigt
einen Ausschnitt einer Stößelbaugruppe 21 mit
einem Stößelkörper 22 und
einem darin eingepressten Rollenschuh 26. Der Stößelkörper 22,
welcher in der Ausführungsform
mit einer Phosphatschicht beschichtet ist, ist mit einer Aufnahme 30 versehen,
welche durch den Anschlag 32, welcher radial nach innen
von einem inneren Umfang 33 des Stößelkörpers 22 abragt, begrenzt
wird. An dem Anschlag 32 liegt bzw. grenzt der Rollenschuh 26 mit einem
oberen ersten Abschnitt 34 an. Weiterhin weist der Rollenschuh 26 eine
Bohrung 35 auf, die eine Befüllung oder Entleerung der Zylinderbohrung 11 bei der
Hubbewegung des Stößelkörpers 22 mit
Kraftstoff ermöglicht.
Der in die Aufnahme 30 eingepresste Rollenschuh 26 ist
an dem ersten Abschnitt 36 mit einem zylindrischen Übermaß versehen.
In der hier dargestellten Ausführungsform
beträgt
der innere Durchmesser des Stößelkörpers 22 inklusive
der Phosphatschicht 25,015 mm ± 5 μm, wohingegen
der nicht beschichtete Rollenschuh 26 an dem ersten Abschnitt 34 einen äußeren Durchmesser
von 25,024 mm ± 3,5 μm aufweist.
Daher beträgt
das zylindrische Pressübermaß gemäß der Ausführungsform Pü,nenn 9 μm mit einem
Toleranzbereich von Pü,min = 5 μm und Pü,max =
18 μm. Die
Reibung zwischen dem Rollenschuh 26 und dem Stößelkörper 22 beträgt bezüglich eines
radialen Kontakts μ =
0,365 und bezüglich
eines axialen Kontakts μ =
0,1. Die später
noch im Zusammenhang mit den 4A bis 4C beschriebene
Höhe h
des hier in der Figur nicht sichtbaren Absatzes beträgt in der
Ausführungsform
4,0 mm, kann aber jedoch in weiteren Ausführungsformen 2,7, 4,5 oder
6,0 mm betragen.
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4A, 4B und 4C zeigen
jeweils einen Abschnitt eines Rollenschuhs 26 gemäß weiterer
Ausführungsformen.
In 4A ist dabei gemäß einer Ausführungsform
der Rollenschuh 26 mit einem oberen ersten Abschnitt 34 versehen,
der das bereits in Zusammenhang mit 3 beschriebene
zylindrische Übermaß von Pü,nenn =
9 μm aufweist.
Ein zweiter Abschnitt 36, welcher an dem dem ersten Abschnitt 34 gegenüberliegenden
Ende des Rollenschuhs 26 ausgebildet ist, weist dagegen
einen Absatz 37 mit gegenüber dem ersten Abschnitt 34 um das
zylindrische Übermaß verringertem
Durchmesser auf. Der Absatz 37, welcher an einem äußeren Umfang 38 des
zweiten Abschnitts 36 vorgesehen ist, erstreckt sich dabei
in der Ausführungsform
von 4A über
eine Höhe
h von 2,7 mm, wobei der erste Abschnitt 34 deutlich größer ausgebildet
ist als der zweite Abschnitt 36. Gemäß einer weiteren Ausführungsform,
welche in 4B dargestellt ist, erstreckt sich
der Absatz 37 an dem zweiten Abschnitt 36 dagegen über eine
Höhe h
von 4,0 mm und in einer noch weiteren Ausführungsform, welche in 4C dargestellt
ist, erstreckt sich der Absatz 37 an dem zweiten Abschnitt 36 über eine
Höhe h
von 6,0 mm.
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Insgesamt
betrachtet kann durch das Vorsehen eines zylindrischen Übermaßes an dem
Rollenschuh 26 eine robuste Stößelbaugruppe 21 bzw.
eine robuste Hochdruckpumpe 1 geschaffen werden. Durch
Variieren der Höhe
des Absatzes 37 in Abhängigkeit
von den Materialien und Abmessungen der Stößelbaugruppe 21 können die
Eigenschaften der Stößelbaugruppe 21 noch
weiter optimiert werden. Der Stößelkörper-Rollenschuh-Pressverband
gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
weist insbesondere verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der radialen
Verformung des Rollenschuhs, der Haltekraft zwischen dem Rollenschuh
und dem Stößelkörper sowie
der radialen Verformung des Stößelkörpers auf.