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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, in Common Rail Systemen für Personenkraftwagen
für die Druckerzeugung
in einem Hochdruckspeicher kraftstoffgeschmierte 3-, 2- und 1-Stempel-Radialkolbenpumpen
einzusetzen, wohingegen im Nutzkraftfahrzeugsektor auch ölgeschmierte
2-Stempel-Reihenpumpen zum Aufbau des Hochdrucks in dem Hochdruckspeicher
eingesetzt werden. Bei den 2-Stempel-Reihenpumpen sind die Pumpenelemente
nebeneinander in einer Reihenanordnung vorgesehen, und die Rotationsbewegung
der Nockenwelle wird über
einen Nocken in eine Hubbewegung der Pumpenkolben umgesetzt.
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Radialkolbenpumpen
sind ebenfalls in 1- bzw. 2-Stempel-Ausführung bekannt und weisen zumindest
einen, vorzugsweise jedoch mehrere Pumpenkolben auf, welche von
einer Antriebswelle ebenfalls mittelbar beispielsweise über einen
Nocken oder einen Exzenter in eine Hubbewegung versetzt werden.
Radialkolbenpumpen weisen gegenüber
den bekannten Reihenpumpen Vorteile beispielsweise in ihrem konstruktiv
einfacheren Aufbau auf. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Radialkolbenpumpen kann jedoch nicht die erforderliche Mengenabdeckung
von Reihenpumpen bereitgestellt werden.
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Daher
ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, bei welcher
auf eine konstruktiv einfache Art und Weise eine hohe Mengenabdeckung
erzielt 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, insbesondere
für ein
Common-Rail-System, vorgesehen, welche ein Nockentriebwerk aufweist,
bei welchem die Drehbewegung einer Antriebswelle über zumindest
einen Nocken in eine Hubbewegung eines Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe
umgesetzt wird, wobei der Nocken als Dreifachnocken ausgebildet
ist. Mittels der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe
wird die Mengenabdeckung einer Hochdruckpumpe mit Reihenkonfiguration
auf konstruktiv einfachere und somit kostengünstige Art und Weise erzielt.
Insbesondere können
für die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe Komponenten
von Radialkolbenpumpen verwendet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Dreifachnocken drei Vorsprünge
auf, welche um eine Drehachse der Antriebswelle herum jeweils in
einem Winkel von 120° zueinander
beabstandet angeordnet sind.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die Hochdruckpumpe als Radialkolbenpumpe ausgebildet.
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Noch
bevorzugter ist es, wenn die Radialkolbenpumpe als 3-Stempel-Radialkolbenpumpe
ausgebildet ist. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe ist so gewählt, dass
Zylinderköpfe einer
Radialkolbenpumpe verwendet werden können, so dass drei Hochdruckleitungen
zum Hochdruckspeicher des Common Rail Systems führen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Hochdruckpumpe zumindest drei Pumpenelemente auf, wobei
jedes Pumpenelement einen Pumpenkolben umfasst, welcher durch den
auf der drehbar gelagerten Antriebswelle vorgesehenen Nocken mittelbar
in einer Hubbewegung in im Wesentlichen radialer Richtung zu einer
Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
schließen
zumindest zwei der Pumpenkolben bezüglich ihrer Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
einer ersten Querachse des Nockens ein, welche einen ersten Vorsprung
des Nockens in zwei im Wesentlichen symmetrische Hälften unterteilt.
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Vorzugsweise
schließt
zumindest einer der Pumpenkolben bezüglich seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
60° mit
einer zweiten Querachse des Nockens ein, welche einen zweiten Vorsprung des
Nockens in zwei im Wesentlichen symmetrische Hälften unterteilt.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
schließt
zumindest einer der Pumpenkolben bezüglich seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
der ersten Querachse des Nockens ein, und zumindest ein weiterer
der Pumpenkolben schließt
bezüglich
seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
einer dritten Querachse des Nockens ein, welche einen dritten Vorsprung
des Nockens in zwei im Wesentlichen symmetrische Hälften unterteilt.
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Gemäß noch einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
schließt
zumindest einer der Pumpenkolben bezüglich seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
der ersten Querachse des Nockens ein, und zumindest ein weiterer
der Pumpenkolben schließt
bezüglich
seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
der zweiten Querachse des Nockens ein.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
schießt
zumindest einer der Pumpenkolben bezüglich seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
der zweiten Querachse des Nockens ein, und zumindest ein weiterer
der Pumpenkolben schließt
bezüglich
seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
40° mit
der dritten Querachse des Nockens ein.
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Die
Anordnung der Pumpenkolben bezüglich ihrer
Winkellage im Hinblick auf den Nocken ermöglicht somit eine Vielzahl
von geometrischen Stellungen der Zylinder, um eine gleichmäßige Förderung des
Kraftstoffs zu erzeugen. Insbesondere werden gemäß den obigen Ausführungsformen
drei unterschiedliche geometrische Stellungen der Zylinder ermöglicht.
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Vorzugsweise
liegt der Hub des Nockens in einem Bereich von 4 bis 8 mm.
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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 eine
Schnittansicht durch eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform;
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2 eine
schematische Darstellung einer Pumpenkolbenanordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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3 eine
schematische Darstellung einer Pumpenkolbenanordnung gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist
eine Schnittansicht durch eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform
gezeigt. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf,
in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet
ist, welche in dem Gehäuse 2 über zwei
in Richtung der Drehachse 4 der Antriebswelle 3 voneinander
beabstandete Lagerstellen (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist.
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In
einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die
Antriebswelle 3 wenigstens einen Nocken 5 auf,
wobei der Nocken 5 als Dreifachnocken ausgebildet ist.
Der Nocken 5 weist im Wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Dreiecks
mit abgerundeten Ecken auf ist mit drei gleichmäßig um 120° voneinander beabstandeten Vorsprüngen 6, 6', 6'' versehen. Der Hub des Nockens
ist in der Zeichnung stark überzeichnet
und liegt in der Ausfüh rungsform
bei 5 mm, kann jedoch in weiteren Ausführungsformen in einem Bereich
von 4 bis 8 mm liegen.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist darüber hinaus drei in dem Gehäuse 2 angeordnete
Pumpenelemente 7 mit jeweils einem Pumpenkolben 8 auf,
der durch den Nocken 5 der Antriebswelle 3 mittelbar
in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur
Drehachse 4 der Antriebswelle 3 angetrieben wird.
Die drei Pumpenelemente 7 sind in der Ausführungsform
im Wesentlichen gleich aufgebaut.
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Der
Pumpenkolben 8 ist in einer in einem Zylinderkopf 10 ausgebildeten
Zylinderbohrung 9 dicht verschiebbar geführt und
begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten Stirnseite
in der Zylinderbohrung 9 einen Pumpenarbeitsraum 11.
Wie in der Figur erkannt werden kann, ist das den Zylinderkopf 10 bildende
Gehäuseteil
mit einem Schaftabschnitt 12 versehen, in welchem die den
Pumpenkolben 8 aufnehmende Zylinderbohrung 9 vorgesehen
ist.
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Der
Pumpenarbeitsraum 11 ist über einen im Zylinderkopf 10 verlaufenden
Kraftstoffzulaufkanal 13 mit einem Kraftstofftank (nicht
dargestellt) verbunden. An der Mündung
des Kraftstoffzulaufkanals 13 in den Pumpenarbeitsraum 11 ist
ein in den Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Saugventil 14 angeordnet. Der
Pumpenarbeitsraum 11 weist außerdem über einen ebenfalls in dem
Zylinderkopf 10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 15 eine
Verbindung mit einem Auslass auf, der mit einem Hochdruckspeicher
(nicht dargestellt) eines Common Rail Systems verbunden ist. Mit
dem Hochdruckspeicher sind ein oder vorzugsweise mehrere an den
Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (nicht dargestellt) verbunden,
durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt
wird. An der Mündung
des Kraftstoffablaufkanals 15 in den Pumpenarbeitsraum 11 ist
ein aus dem Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Auslassventil 16 angeordnet.
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Jedem
Pumpenelement 7 ist eine Stößelbaugruppe 17 zugeordnet, über die
sich der Pumpenkolben 8 am Nocken 5 der Antriebswelle 3 abstützt. Die
Stößelbaugruppe 17 umfasst
einen hohlzylindrischen Stößelkörper 18.
An seinem dem Pumpenarbeitsraum 11 abgewandten Ende weist
der Pumpenkolben 8 einen im Durchmesser gegenüber seinem übrigen Bereich
vergrößerten Kolbenfuß 19 auf.
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Die
Stößelbaugruppe 17 und
der Pumpenkolben 8 werden durch eine nicht dargestellte
vorgespannte Feder zum Nocken 5 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die
Feder ist als den Pumpenkolben 8 umgebende und in den Stößelkörper 18 hineinragende Schraubendruckfeder
ausgebildet.
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An
den Stößelkörper 18 ist
von dessen der Antriebswelle 3 zugewandter Seite her ein
Rollenschuh 20 angefügt.
Im Rollenschuh 20 ist in einer zylinderabschnittförmigen Aufnahme 21 auf
der dem Nocken 5 der Antriebswelle 3 zugewandten
Seite des Rollenschuhs 20 eine zylindrische Rolle 22 drehbar gelagert.
Die Antriebswelle 3 treibt den als Dreifachnocken ausgebildeten
Nocken 5 an, welcher die Kraft über die jeweiligen Rollen 22 und
Rollenschuhe 21 auf die Pumpenkolben 8 überträgt.
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Die
Anordnung der drei Pumpenelemente 7 bzw. der drei Pumpenkolben 8 ist
in der Ausführungsform
derartig, dass zwei der drei Pumpenelemente 7 bzw. Pumpkolben 8 bezüglich ihrer
jeweiligen Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
40° mit
einer ersten Querachse Q1 des Nockens 5 einschließen, welche
einen ersten Vorsprung 6 des Nockens 5 in zwei im
Wesentlichen symmetrische Hälften
unterteilt. Der dritte der drei Pumpenkolben 8 ist dagegen
derartig angeordnet, dass seine Längsachse L mit der ersten Querachse
Q1 übereinstimmt,
bzw. dass er bezüglich seiner
Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
60° mit
einer zweiten Querachse Q2 des Nockens 5 einschließt, welche
einen zweiten Vorsprung 6' des
Nockens 5 in zwei im Wesentlichen symmetrische Hälften unterteilt.
Gleichzeitig schließt
der dritte der drei Pumpenkolben 8 bezüglich seiner Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
60° mit
einer dritten Querachse Q3 des Nockens 5 ein,
welche einen dritten Vorsprung 6'' des
Nockens 5 in zwei im Wesentlichen symmetrische Hälften unterteilt.
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2 zeigt
eine schematische Pumpenkolbenanordnung der drei Pumpenkolben 8 einer
Hochdruckpumpe 1 gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der bezüglich
der 1 bereits beschriebenen Ausführungsform lediglich durch
die Anordnung der Pumpenelemente 7 bzw. der Pumpenkolben 8 hinsichtlich
des als Dreifachnocken ausgebildeten Nockens 5. In dieser
Ausführungsform schließt dabei
einer der drei Pumpenkolben 8 bezüglich seiner Längsachse
L einen Winkel von ungefähr 40° mit der
zweiten Querachse Q2 des Nockens 5 ein, ein
weiterer der Pumpenkolben 8 schließt bezüglich seiner Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
40° mit
der dritten Querachse Q3 des Nockens 5 ein,
und der dritte der drei Pumpenkolben 8 schließt bezüglich seiner
Längsachse
L mit der zweiten Querachse Q2 sowie mit
der dritten Querachse Q3 jeweils einen Winkel
von ungefähr
60° ein.
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3 zeigt
eine schematische Pumpenkolbenanordnung der drei Pumpenkolben 8 einer
Hochdruckpumpe 1 gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform.
Hier schließt
einer der drei Pumpenkolben 8 bezüglich seiner Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
40° mit
der ersten Querachse Q1 des Nockens 5 ein,
ein zweiter der drei Pumpenkolben 8 schließt bezüglich seiner
Längsachse
L einen Winkel von ungefähr
40° mit
der zweiten Querachse Q2 des Nockens 5 ein,
und der dritte der drei Pumpenkolben 8 schließt bezüglich seiner
Längsachse
L mit der zweiten Querachse Q2 sowie mit
der dritten Querachse Q3 jeweils einen Winkel
von ungefähr
60° ein.
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Durch
jede der oben beschriebenen Pumpenkolbenanordnungen bzw. geometrischen
Stellungen der Pumpenelemente 8 wird eine hohe Mengenabdeckung
der Hochdruckpumpe 1 bei gleichmäßiger Kraftstoffförderung
erzielt.