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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe, mit einem Antriebs-Nocken dessen Seitenfläche mit einer Lagerscheibe verbunden ist. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus der
DE 32 31 878 C1 ist eine Hochdruckpumpe für hydraulische Anlagen bekannt. Die Hochdruckpumpe weist ein Gehäuse auf, in der eine Pumpenbaugruppe angeordnet ist. Im Gehäuse ist außerdem eine Antriebswelle angeordnet, die einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken aufweist. Die Pumpenbaugruppe weist einen Stößelkörper auf, der sich am Nocken abstützt. An einer Seitenfläche des Nockens ist eine Lagerscheibe angeordnet, mittels der die Antriebswelle in dem Gehäuse axial gelagert ist.
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Bei der aus der
DE 32 31 878 C1 bekannten Hochdruckpumpe ist der Stößelkörper mit kleinerer Breite ausgeführt als die Breite des Nockens, so dass die Bewegung des Stößelkörpers durch die Lagerscheibe nicht beeinträchtigt wird. Wenn der Stößelkörper mit größerer Breite ausgeführt wird, was eine höhere Belastung der Hochdruckpumpe ermöglicht, so besteht die Gefahr einer Beeinträchtigung der Bewegung des Stößelkörpers durch die Lagerscheibe.
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Durch die
EP 0 088 677 B1 ist eine Pumpe bekannt die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Pumpenbaugruppe angeordnet ist und in dem eine Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle weist einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken auf und die Pumpenbaugruppe weist einen Stößelkörper auf. An den Seitenflächen des Nockens der Antriebswelle sind Lagerscheiben angeordnet mittels der die Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist. Die Lagerscheiben erstrecken sich radial außerhalb des Querschnitts des No-ckens. Der Stößelkörper ist auch bei dieser Pumpe mit geringerer Breite ausgeführt als der Nocken.
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Durch die
DE 199 53 248 A1 ist eine Hochdruckpumpe bekannt die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Pumpenbaugruppe angeordnet ist und in dem eine Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle weist einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken auf und die Pumpenbaugruppe weist einen Stößelkörper auf. An einer Seitenfläche des Nockens der Antriebswelle ist eine Lagerscheibe angeordnet mittels der die Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist. Die Lagerscheibe ist dabei als Unwuchtausgleichselement ausgebildet und weist entsprechend der auszugleichenden Unwucht auf ihrer dem Nocken zugewandten Seite eine Aussparung auf.
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Durch die
GB 635 718 A ist eine Pumpe bekannt die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Pumpenbaugruppe angeordnet ist und in dem eine Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle weist einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken auf. An den Seitenflächen des Nockens der Antriebswelle sind Lagerscheiben angeordnet mittels der die Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist.
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Durch die
US 2 288 963 A ist eine Pumpe bekannt die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Pumpenbaugruppe angeordnet ist und in dem eine Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle weist einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken auf. An den Seitenflächen des Nockens der Antriebswelle sind Lagerscheiben angeordnet mittels der die Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Stößelkörper mit großer Breite verwendet werden kann ohne dass dessen Bewegung durch die Lagerscheibe beeinträchtigt wird, was durch die Aussparung der Lagerscheibe verhindert wird.
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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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Vorteilhaft ist es, dass die Lagerscheibe zumindest mittelbar mit einer Seitenfläche des Nockens verbunden ist. Dadurch wird die Montage der Hochdruckpumpe erleichtert. Außerdem kann eine aufwändige Befestigung einer Axiallagerscheibe oder dergleichen im Gehäuse beziehungsweise einem Gehäuselager entfallen.
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Vorteilhaft ist es hierbei ferner, dass die Lagerscheibe durch Aufpressen, Kleben, Laminieren und/oder Schweißen mit der Seitenfläche des Nockens verbunden ist. Dadurch ist eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit der Befestigung der Lagerscheibe an der Seitenfläche des Nockens gegeben.
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In vorteilhafter Weise umfasst die Lagerscheibe eine Durchgangsöffnung, wobei sich die Antriebswelle durch die Durchgangsöffnung erstreckt und wobei die Durchgangsöffnung der Lagerscheibe an einen Querschnitt der Antriebswelle im Bereich der an der Antriebswelle angebrachten Lagerscheibe angepasst ist. Hierdurch kann die Lagerscheibe die Antriebswelle eng umschließen, so dass eine große Lagerfläche an der Lagerscheibe ausgebildet ist. Ferner wird in radialer Richtung eine formschlüssige Verbindung gewährleistet, so dass eine hohe mechanische Belastbarkeit auch bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle besteht.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine weitere Lagerscheibe vorgesehen ist und dass die Antriebswelle mittels der Lagerscheibe und der weiteren Lagerscheibe in dem Gehäuse beidseitig axial gelagert ist. Auf diese Weise kann die axiale Lagerung der Antriebswelle komplett über die Lagerscheiben erfolgen. Die weitere Lagerscheibe kann dabei entsprechend der Lagerscheibe ausgestaltet und mit der Antriebswelle verbunden sein. Speziell ist es vorteilhaft, dass die weitere Lagerscheibe an einer weiteren Seitenfläche des Nockens oder eines weiteren Nockens angeordnet ist, wobei die Seitenfläche und die weitere Seitenfläche bezüglich einer Drehachse der Antriebswelle entgegengesetzt zueinander orientiert sind. Die weitere Lagerscheibe ist dabei vorzugsweise mit der weiteren Seitenfläche des Nockens beziehungsweise des weiteren Nockens verbunden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 2 einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte Hochdruckpumpe entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
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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 ausgestaltet sein. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgestaltet ist. Hierbei besteht das Gehäuse 2 aus den Gehäuseteilen 3, 4, 5, wobei das Gehäuseteil 3 einen Grundkörper 3, das Gehäuseteil 4 einen Zylinderkopf 4 und das Gehäuseteil 5 einen an dem Grundkörper 3 befestigten Flansch 5 darstellt.
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In dem Gehäuse 2 ist eine Antriebswelle 6 gelagert. Hierbei ist die Antriebswelle 6 einerseits an einer Lagerstelle 7 in dem Gehäuseteil 5 und andererseits an einer Lagerstelle 8 in dem Gehäuseteil 3 gelagert. Zwischen den Lagerstellen 7, 8 weist die Antriebswelle 6 einen Nocken 9 auf. Der Nocken 9 kann als Einfach- oder Mehrfachnocken ausgestaltet sein. Ferner fällt unter den Begriff des Nockens auch eine Ausgestaltung des Nockens 9, bei der 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 Pumpenbaugruppe vorgesehen sein, die entsprechend der Pumpenbaugruppe 13 ausgestaltet sind. Solche Pumpenbaugruppen können entsprechend der Pumpenbaugruppe 13 dem Nocken 9 zugeordnet sein und/oder einem oder mehreren weiteren, dem Nocken 9 entsprechenden Nocken zugeordnet sein. Je nach Ausgestaltung kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe verwirklicht werden.
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Der Zylinderkopf 4 weist einen Ansatz 14 auf, der sich in die Führungsbohrung 12 erstreckt. Der Ansatz 14 weist eine Zylinderbohrung 15 auf, in der ein Kolben 16 entlang einer Achse 17 der Führungsbohrung 12 verschiebbar geführt ist. Diese Verschiebbarkeit ist durch einen Doppelpfeil 18 veranschaulicht. Der Kolben 16 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 19 in der Zylinderbohrung 15. Dabei ist ein Einlassventil 20 vorgesehen, über das Brennstoff aus einem Brennstoffkanal 21 in den Pumpenarbeitsraum 19 einleitbar ist. Ferner ist ein Auslassventil 22 vorgesehen, über das unter hohem Druck stehender Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 19 zu einem Brennstoffkanal 23 führbar ist. Der Brennstoffkanal 23 kann mit einer Brennstoffverteilerleiste oder dergleichen verbunden sein, so dass unter hohem Druck stehender Brennstoff solch einer Brennstoffverteilerleiste zugeführt werden kann.
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Die Pumpenbaugruppe 13 weist eine Rolle 25 auf, die in einem Rollenschuh 26 gelagert ist. Der Rollenschuh 26 ist dabei in einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 27 eingesetzt. Ferner ist der Stößelkörper 27 mit einem scheibenförmigen Mitnahmeelement 28 verbunden, das den Kolben 16 oberhalb eines Bundes 29 des Kolbens 16 umgreift. Dadurch ist der Kolben 16 über seinen Bund 29 in Anlage mit dem Rollenschuh 26 gehalten. Außerdem ist eine Stößelfeder 30 vorgesehen, die auf den Stößelkörper 27 und/oder das Mitnahmeelement 28 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 31 des Nockens 9 jeweils aneinander an. Diese gegenseitige Anlage ist auch bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle 6 der Hochdruckpumpe 1 gewährleistet.
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Im Betrieb der Hochdruckpumpe rotiert die Antriebswelle 6 um ihre Achse 32. Dabei läuft die Rolle 25 an der Lauffläche 31 des Nockens 9 ab. Hierdurch wird die durch den Doppelpfeil 18 veranschaulichte Hin- und Herbewegung des Kolbens 16 erzielt, so dass die Förderung von unter hohem Druck stehenden Brennstoff zu der Brennstoffverteilerleiste oder dergleichen über den Brennstoffkanal 23 erfolgt.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Lagerscheibe 33 und eine weitere Lagerscheibe 34 auf. Die Lagerscheiben 33, 34 sind an der Antriebswelle 6 angebracht. Hierbei ist die Antriebswelle 6 mittels der Lagerscheiben 33, 34 in dem Gehäuse 2 beidseitig gelagert. Über die Lagerscheibe 34 ist die Antriebswelle 6 in einer axialen Richtung 35 an dem Grundkörper 3 des Gehäuses 2 axial gelagert und somit abgestützt. Ferner ist die Antriebswelle 6 über die Lagerscheibe 33 entgegen der axialen Richtung 35 an dem Flansch 5 des Gehäuses 2 axial gelagert und somit abgestützt.
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Die Lagerscheibe 33 ist an einer Seitenfläche 36 des Nockens 9 angeordnet und mit der Seitenfläche 36 des Nockens 9 verbunden. Ferner ist die Lagerscheibe 34 an einer weiteren Seitenfläche 37 des Nockens 9 angeordnet und mit der Seitenfläche 37 verbunden. Die Verbindung der Lagerscheiben 33, 34 mit dem Nocken 9 kann durch Aufpressen, Kleben, Laminieren und/oder Schweißen erfolgen. Hierdurch ist eine zuverlässige Verbindung der Lagerscheiben 33, 34 mit der Antriebswelle 6 ausgebildet. Eine Hartbearbeitung der Antriebswelle 6 in Bezug auf die axiale Lagerung kann hierbei entfallen. Speziell ist eine Hartbearbeitung der Seitenflächen 36, 37 nicht erforderlich.
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Die Lagerscheibe 33 weist eine Durchgangsöffnung 38 auf. Die Lagerscheibe 34 weist ebenfalls eine Durchgangsöffnung 39 auf. Die Lagerscheiben 33, 34 umschließen die Antriebswelle 6 umfänglich, wobei sich die Antriebswelle 6 durch die Durchgangsöffnung 38 der Lagerscheibe 33 und durch die Durchgangsöffnung 39 der Lagerscheibe 34 erstreckt. Die Durchgangsöffnungen 38, 39 der Lagerscheiben 33, 34 sind dabei an den Querschnitt, insbesondere den Durchmesser, der Antriebswelle 6 im Bereich der an die Antriebswelle 6 angebrachten Lagerscheiben 33, 34 angepasst. Somit liegen die Lagerscheiben 33, 34 umfänglich eng an der Antriebswelle 6 an. Hierbei kann eine gewisse Presspassung vorgegeben sein. Dadurch ist eine formschlüssige Verbindung in einer radialen Richtung, das heißt senkrecht zu der Achse 32, gewährleistet. Somit sitzen die Lagerscheiben 33, 34 auch bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle 6 fest auf der Antriebswelle 6. Unerwünschte Schwingungen oder andere Einflüsse sind dadurch verhindert.
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Außerdem weisen die Lagerscheiben 33, 34 kreisförmige Außenkonturen 40, 41 auf. Dadurch wird eine gleichmäßige Gewichtsverteilung erzielt und somit eine Unwucht an der Antriebswelle 6 vermieden. Somit gleichen sich die jeweils radial auf eine der Lagerscheiben 33, 34 wirkenden Kräfte zumindest weitgehend aus, so dass die mechanische Belastung der Lagerscheiben 33, 34 jeweils optimiert ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lagerscheiben 33, 34 an dem Nocken 9 angeordnet. Die Seitenfläche 36 und die weitere Seitenfläche 37, an denen die Lagerscheiben 33, 34 angeordnet sind, sind hierbei entgegengesetzt zueinander orientiert. Dies gewährleistet die beidseitig axiale Lagerung der Antriebswelle 6 in dem Gehäuse 2. Allerdings können die Lagerscheiben 33, 34 gegebenenfalls auch an unterschiedlichen Nocken der Antriebswelle 6 angeordnet sein. Hierbei sind die Lagerscheiben 33, 34 an einer Seitenfläche und einer weiteren Seitenfläche angeordnet, die bezüglich der Achse (Drehachse) 32 der Antriebswelle 6 entgegengesetzt zueinander orientiert sind. Hierbei ist es auch möglich, dass bei einer Antriebswelle 6, die mehrere Nocken aufweist, die dem Nocken 9 entsprechen, mehr als zwei Lagerscheiben 33, 34 angeordnet sind.
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2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte Hochdruckpumpe 1 entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Hierbei sind zur Vereinfachung der Darstellung die Antriebswelle 6 und die Lagerscheibe 33 dargestellt. Die Lagerscheibe 33 erstreckt sich radial in Bereichen 42, 43 innerhalb eines in der 2 dargestellten Querschnitts des Nockens 9. Ferner erstreckt sich die Lagerscheibe 33 in Bereichen 44, 45 außerhalb des Querschnitts des Nockens 9. Die kreisförmige Außenkontur 40 gibt zusammen mit dem kreisförmigen Querschnitt der Antriebswelle 6 eine kreisringförmige Ausgestaltung der Lagerscheibe 33 vor. Entsprechend ist auch die Lagerscheibe 34 kreisringförmig ausgestaltet. Somit ergibt sich im Hinblick auf eine optimierte Gewichtsverteilung eine größtmögliche Fläche der Lagerscheibe 33. Dadurch kann zum einen eine zuverlässige Verbindung der Lagerscheibe 33 mit der Seitenfläche 36 des Nockens 9 und zum anderen eine vorteilhafte Lagerung in Bezug auf das Gehäuse 2 der Hochdruckpumpe 1 erzielt werden. Hierdurch wird auch eine günstige Schmierfilmbildung zwischen der Lagerscheibe 33 und dem Gehäuse 2 erzielt. Entsprechendes ergibt sich für die Lagerscheibe 34.
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Die Lagerscheibe 33 weist außerdem Aussparungen 50, 51 auf, die dem Nocken 9 und somit der Seitenfläche 36 zugewandt sind. Die Aussparungen 50, 51 sind dadurch von dem Gehäuseteil 5 des Gehäuses 2 abgewandt. Die Aussparungen 50, 51 sind in den Bereichen 44, 45 vorgesehen, in denen sich die Lagerscheibe 33 radial über den Querschnitt und somit die Lauffläche 31 des Nockens 9 erstreckt. Die Außenkontur der Aussparungen 50, 51 wird im Wesentlichen durch eine Kreissehne gebildet. Durch die Aussparungen 50, 51 wird während des Drehens der Antriebswelle 6, bei der die Rolle 25 entlang der Lauffläche 31 abläuft, ein möglicher Kontakt des Stößelkörpers 27 oder anderer Bauteile der Pumpenbaugruppe 13 mit der Lagerscheibe 33 verhindert.
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Entsprechend der Lagerscheibe 33 weist auch die Lagerscheibe 34 Aussparungen auf, um einen Kontakt mit dem Stößelkörper 27 oder einem anderen Element der Pumpenbaugruppe 13 zu verhindern. Diese Aussparungen sind ebenfalls dem Nocken 9 und somit der Seitenfläche 37 des Nockens 9 zugewandt. Im Hinblick auf das Gehäuse 2 steht somit jeweils eine kreisringförmige Fläche der Lagerscheiben 33, 34 zur axialen Abstützung zur Verfügung, während durch die Aussparungen 50, 51 der Lagerscheibe 33 und entsprechende Aussparungen in der Lagerscheibe 34 ein Kontakt mit dem Stößelkörper 27 verhindert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
