DE102009014833A1

DE102009014833A1 - Antriebseinrichtung und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009014833A1
Application number: DE102009014833A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Schöllkopf (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (7) für eine Hochdruckpumpe (3), insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage (2) für eine Brennkraftmaschine (1), mit einer Nockenwelle (4), die um eine Drehachse (6) drehend antreibbar ist, mit einem Pumpennocken (8), der mit der Nockenwelle (4) drehfest verbunden ist, und mit einem ersten Rollenstößel (9) zum Übertragen einer bidirektionalen Antriebsbewegung auf ein Antriebsglied (11) der Hochdruckpumpe (3). Eine Bauraumoptimierung lässt sich vereinfacht durchführen, wenn ein zweiter Rollenstößel (12) vorgesehen ist, dessen Rolle (13) mit dem Pumpennocken (8) zusammenwirkt und der an einer von seiner Rolle (13) abgewandten Seite eine Steuerkontur (14) aufweist, mit der die Rolle (15) des ersten Rollenstößels (9) zusammenwirkt, wobei die Hubrichtung (19) des ersten Rollenstößels (9) geneigt zur Hubrichtung (18) des zweiten Rollenstößels (12) verläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Hochdruckpumpe, insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgestattete Brennkraftmaschine.
Aus der DE 195 15 191 A1 ist eine Antriebseinrichtung für eine Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt. Sie umfasst eine Nockenwelle, die um eine Drehachse drehend antreibbar ist, und einen Pumpennocken, der mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist. Mit diesem Pumpennocken wirkt ein Stößel zusammen, um bidirektionale Antriebsbewegungen auf ein Antriebsglied der Hochdruckpumpe zu übertragen. Bei der bekannten Antriebseinrichtung treibt der Stößel einen Plungerkolben zum Fördern des Kraftstoffs an.
Aus der DE 4212255 C2 ist eine weitere Antriebseinrichtung dieser Art bekannt, wobei der mit dem Pumpennocken zusammenwirkende Stößel als Rollenstößel ausgestaltet ist und eine an einer Steuerkontur des Pumpennocken ablaufende Rolle trägt.
Aus der DE 10 2005 023 846 A1 ist eine weitere Antriebseinrichtung dieser Art bekannt, wobei als Pumpennocken ein Ventilnocken verwendet wird, der ein Gaswechselventil steuert. Außerdem ist bei dieser Antriebseinrichtung der Stößel in einer Trennebene zwischen Zylinderkopfhaube und Zylinderkopf angeordnet, wodurch die Antriebseinrichtung seitlich an den Motorblock angebaut werden kann.
Üblicherweise wird als Nockenwelle, die den Pumpennocken der Antriebseinrichtung trägt, eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine verwendet, die Ventilnocken zum Steuern von Gaswechselventilen trägt. Die Antriebseinrichtung ist dann im Bereich einer Zylinderkopfhaube angeordnet. Dabei ist sie bezüglich der Drehachse der Nockenwelle entsprechend der Antriebsbewegung des Stößels radial angeordnet. Zur Bauraumoptimierung ist es dabei möglich, die Relativlage der Antriebseinrichtung bezüglich der Nockenwelle durch Drehen um die Drehachse zu verändern. Da somit nur ein einziger Freiheitsgrad für die Positionierung der Antriebseinrichtung relativ zur Nockenwelle zur Verfügung steht, sind die Möglichkeiten zur Optimierung des für die Antriebseinrichtung benötigten Bauraums reduziert.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Antriebseinrichtung einer Hochdruckpumpe bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Möglichkeiten zur Optimierung des erforderlichen Einbauraums vergrößert sind, so dass insbesondere die gestalterische Freiheit für die Unterbringung der Antriebseinrichtung an der Brennkraftmaschine vergrößert ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei Rollenstößel verwendet werden, um die Antriebsbewegung vom Pumpennocken auf das Antriebsglied zu übertragen. Dabei treibt der erste Rollenstößel das Antriebsglied an, während der zweite Rollenstößel über seine Rolle mit dem Pumpennocken zusammenwirkt. Ferner ist der zweite Rollenstößel mit einer Steuerkontur ausgestattet. Die Rolle des ersten Rollenstößels wirkt nun mit dieser Steuerkontur zusammen. Auf diese Weise wird eine Antriebskette gebildet, die vom Pumpennocken über den zweiten Rollenstößel und über den ersten Rollenstößel mit dem Antriebsglied zusammenwirkt. Während die Hubrichtung des zweiten Rollenstößels wie bei einer herkömmlichen Bauweise radial zur Drehachse der Nockenwelle verläuft, ist die Hubrichtung des ersten Rollenstößels gegenüber der Hubrichtung des zweiten Rollenstößels geneigt. Dementsprechend kann auch die bidirektionale Antriebsbewegung des Antriebsglieds eine von einer radialen Orientierung bezüglich der Drehachse der Nockenwelle abweichende Ausrichtung aufweisen. Da die Neigung zwischen den Hubrichtungen der beiden Rollenstößel konstruktiv einstellbar ist, ergibt sich für die Positionierung und räumliche Anordnung der Antriebseinrichtung ein zusätzlicher Freiheitsgrad, so dass die Antriebseinrichtung bezüglich der Nockenwelle bzw. bezüglich des Pumpennockens entlang eines Kugelschalensegments positionierbar ist. Es stehen somit erheblich mehr Möglichkeiten zur Unterbringung der Antriebseinrichtung an der Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich einer Zylinderkopfhaube, zur Verfügung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der erste Rollenstößel mit einer Rückstellfeder gegen die Steuerkontur des zweiten Rollenstößels vorgespannt sein. Auf diese Weise kann der erste Rollenstößel der Steuerkontur besser folgen. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Rollenstößel mit einer Rückstellfeder gegen den Pumpennocken vorgespannt sein, um einer entsprechenden Steuerkontur des Pumpennockens besser folgen zu können.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann eine Antriebskonsole vorgesehen sein, die eine erste Stößelführung zum bidirektionalen Hubverstellen des ersten Rollenstößels sowie eine zweite Stößelführung zum bidirektionalen Hubverstellen des zweiten Rollenstößels aufweist. Darüber hinaus kann diese Antriebskonsole eine Halterung zum Anbauen der Hochdruckpumpe aufweisen. Auf diese Weise kann in der Antriebskonsole der Kraftübertragungspfad vom Pumpennocken zum Antriebsglied untergebracht werden, wobei insbesondere ein funktionssicheres Zusammenwirken zwischen den beiden Rollenstößels gewährleistet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann nun diese Antriebskonsole integral an einer Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine ausgeformt sein. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 eine stark vereinfachte Seitenansicht einer Antriebseinrichtung,
2 eine vereinfachte Schnittansicht der Antriebseinrichtung,
3 eine perspektivische Ansicht einer Zylinderkopfhaube im Bereich der Antriebseinrichtung.
Entsprechend den 1–3 umfasst eine nur teilweise dargestellte Brennkraftmaschine 1, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine Kraftstoffeinspritzanlage 2, von der lediglich eine Hochdruckpumpe 3 dargestellt ist. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine 1 zumindest eine Nockenwelle 4. Die Nockenwelle 4 trägt Ventilnocken 5 zum Betätigen hier nicht gezeigter Gaswechselventile. Hierzu dreht die Nockenwelle 4 um eine Drehachse 6. Eine Rotationsbewegung der Nockenwelle 4 um ihre Drehachse 6 ist durch einen Drehpfeil 30 angedeutet.
Zum Antreiben der Hochdruckpumpe 3 ist eine Antriebseinrichtung 7 vorgesehen. Diese Antriebseinrichtung 7 umfasst eine Nockenwelle. Bevorzugt handelt es sich hierbei um die Nockenwelle 4, welche mit den Ventilnocken 5 ausgestattet ist. Grundsätzlich kann der Antriebseinrichtung 7 auch eine separate Nockenwelle zugeordnet sein. Jedenfalls trägt die der Antriebseinrichtung 7 zugeordnete Nockenwelle 4 einen Pumpennocken 8, der mit der Nockenwelle 4 drehfest verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 7 weist außerdem einen ersten Rollenstößel 9 auf, der eine bidirektionale Hubbewegung 10 durchführen kann, um eine bidirektionale Antriebsbewegung auf ein Antriebsglied 11 der Hochdruckpumpe 3 zu übertragen. Darüber hinaus ist die Antriebseinrichtung 7 mit einem zweiten Rollenstößel 12 ausgestattet, der über seine Rolle 13 mit dem Pumpennocken 8 zusammenwirkt. Außerdem weist der zweite Rollenstößel 12 an einer von seiner Rolle 13 abgewandten Seite eine Steuerkontur 14 auf. Der erste Rollenstößel 9 wirkt nun mit seiner Rolle 15 mit der Steuerkontur 14 des zweiten Rollenstößels 12 zusammen.
Wenn der zweite Rollenstößel 12 einer Steuerkontur oder Außenkontur 16 des Pumpennockens 8 folgt, führt er eine bidirektionale Hubbewegung 17 aus, die radial zur Drehachse 6 der Nockenwelle 4 orientiert ist. Dementsprechend steht eine Hubrichtung 18 des zweiten Rollenstößels 12 senkrecht auf der Drehachse 6. Eine Hubrichtung 19 des ersten Rollenstößels 9 kann nun gegenüber der Hubrichtung 18 des zweiten Rollenstößels 12 geneigt verlaufen. Im Beispiel der 1 liegt die Hubrichtung 19 des ersten Rollenstößels 9 zusammen mit der Drehachse 6 der Nockenwelle 4 und der Hubrichtung 18 des zweiten Rollenstößels 12 in einer gemeinsamen Ebene. Je nach Ausrichtung der Steuerkontur 14 kann jedoch eine Ebene, in der die beiden Hubrichtungen 18, 19 liegen, um die Längsmittelachse bzw. Hubrichtung 18 des zweiten Rollenstößels 12 gegenüber einer Ebene verdreht werden, in welcher die Drehachse 6 und die Hubrichtung 18 des zweiten Rollenstößels 12 liegen. Hierdurch ergeben sich Möglichkeiten zum Variieren der räumlichen Anordnung der Hochdruckpumpe 3 bezüglich der Nockenwelle 4, was das Auffinden einer hinsichtlich Bauraum optimalen Relativlage vereinfacht.
Der erste Rollenstößel 9 kann mit Hilfe einer Rückstellfeder 20 gegen die Steuerkontur 14 des zweiten Rollenstößels 12 vorgespannt sein. Hierdurch kann der erste Rollenstößel 9 einer in Richtung zur Nockenwelle 4 orientierten, durch einen Pfeil angedeuteten Bewegung 21 des zweiten Rollenstößels 12 besser folgen. Des Weiteren kann auch der zweite Rollenstößel 12 mit einer hier nur symbolisch dargestellten Rückstellfeder 22 gegen den Pumpennocken 8 bzw. gegen dessen Außenkontur 16 vorgespannt sein. Auf diese Weise kann auch der zweite Rollenstößel 12 der Außenkontur 16 besser folgen, wenn er sich hierzu entsprechend der Bewegungsrichtung 21 in Richtung zur Drehachse 6 bewegen muss.
Im gezeigten Beispiel sind die beiden Hubrichtungen 18, 19 in einem Neigungswinkel 23 gegeneinander geneigt, der bei etwa 45° liegt. Besagter Neigungswinkel 23 kann bei anderen Ausführungsformen in einem Bereich von einschließlich 30° bis einschließlich 60° liegen. Grundsätzlich sind jedoch auch Neigungswinkel 23 möglich, die kleiner als 30° sind.
Zur Realisierung einer besonders kompakten Bauweise der Antriebseinrichtung 7 ist der Pumpennocken 8 an der gleichen Nockenwelle 4 angeordnet, an der auch die Ventilnocken 5 angeordnet sind. Des Weiteren kann entsprechend den 2 und 3 eine Antriebskonsole 24 vorgesehen sein. Diese Antriebskonsole 24 enthält eine erste Stößelführung 25, in welcher der erste Rollenstößel 9 in der ersten Hubrichtung 19 geführt verstellbar gelagert ist. Des Weiteren enthält die Antriebskonsole 24 eine zweite Stößelführung 26 zur Realisierung einer geführten Hubverstellung des zweiten Rollenstößels 12 in der zweiten Hubrichtung 18. Des Weiteren ist die Antriebskonsole 24 mit einer Halterung 27 ausgestattet, mit deren Hilfe die Hochdruckpumpe 3 an die Antriebskonsole 24 angebaut werden kann. Beispielsweise ist besagte Halterung 27 komplementär zu einem Flansch 28 der Hochdruckpumpe 3 gestaltet.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Zylinderkopfhaube 29, die an einem hier nicht gezeigten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 befestigt werden kann, um einen Nockenwellenraum zu verschließen, in dem die Nockenwelle 4 angeordnet ist. Die Antriebskonsole 24 ist vorzugsweise an dieser Zylinderkopfhaube 29 angeordnet. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Antriebskonsole 24 integral an der Zylinderkopfhaube 29 ausgeformt ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Zylinderkopfhaube 29 um ein Gussteil, insbesondere aus Leichtmetall, das integral auch die Antriebskonsole 24 besitzt. Entsprechend den 2 und 3 lässt sich die Antriebskonsole 24 an der Zylinderkopfhaube 29 besonders einfach so anformen bzw. anordnen, dass sich die Hochdruckpumpe 3 im montierten Zustand innerhalb einer Projektion der Zylinderkopfhaube 29 befindet, die senkrecht zu einer Kontaktebene orientiert ist, in welcher die Zylinderkopfhaube 29 am Zylinderkopf zur Anlage kommt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19515191 A1 [0002]
- DE 4212255 C2 [0003]
- DE 102005023846 A1 [0004]

Claims

Antriebseinrichtung für eine Hochdruckpumpe (3), insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage (2) für eine Brennkraftmaschine (1), – mit einer Nockenwelle (4), die um eine Drehachse (6) drehend antreibbar ist, – mit einem Pumpennocken (8), der mit der Nockenwelle (4) drehfest verbunden ist, – mit einem ersten Rollenstößel (9) zum Übertragen einer bidirektionalen Antriebsbewegung auf ein Antriebsglied (11) der Hochdruckpumpe (3), gekennzeichnet durch einen zweiten Rollenstößel (12), dessen Rolle (13) mit dem Pumpennocken (8) zusammenwirkt und der an einer von seiner Rolle (13) abgewandten Seite eine Steuerkontur (14) aufweist, mit der die Rolle (15) des ersten Rollenstößels (9) zusammenwirkt, wobei die Hubrichtung (19) des ersten Rollenstößels (9) geneigt zur Hubrichtung (18) des zweiten Rollenstößels (12) verläuft.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rollenstößel (9) mit einer Rückstellfeder (20) gegen die Steuerkontur (14) des zweiten Rollenstößels (12) vorgespannt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rollenstößel (12) mit einer Rückstellfeder (22) gegen den Pumpennocken (8) vorgespannt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubrichtungen (18, 19) der Rollenstößel (9, 12) mit einem Neigungswinkel (23) gegeneinander geneigt sind, der in einem Bereich von einschließlich 30° bis einschließlich 60° oder etwa bei 45° liegt.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebskonsole (24) vorgesehen ist, die eine erste Stößelführung (25) zum bidirektionalen Hubverstellen des ersten Rollenstößels (9), eine zweite Stößelführung (26) zum bidirektionalen Hubverstellen des zweiten Rollenstößels (12) und eine Halterung (27) zum Anbauen der Hochdruckpumpe (3) aufweist.
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einer Kraftstoffeinspritzanlage (2), die zumindest eine Hochdruckpumpe (3) aufweist, – mit wenigstens einer Nockenwelle (4), die Ventilnocken (5) zum Betätigen von Gaswechselventilen trägt, – mit mindestens einer Antriebseinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpennocken (8) und die Ventilnocken (5) an derselben Nockenwelle (4) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zylinderkopfhaube (29) vorgesehen ist, welche zum Verschließen eines die wenigstens eine Nockenwelle (4) enthaltenden Nockenwellenraums an einer Zylinderkopf befestigbar ist und welche die Antriebskonsole (24) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskonsole (24) integral an der Zylinderkopfhaube (29) ausgeformt ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (3) innerhalb einer Projektion der Zylinderkopfhaube (29) angeordnet ist, die senkrecht zu einer Kontaktebene zwischen Zylinderkopfhaube (29) und Zylinderkopf orientiert ist.