-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem hin und her bewegbaren Rollenschuh, der eine Führungsausnehmung für eine Rolle aufweist, die mit einem Nocken einer Antriebswelle zusammenwirkt, durch welche die Kraftstoffhochdruckpumpe mechanisch angetrieben ist.
-
Eine derartige Kraftstoffhochdruckpumpe ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 015 548 A1 bekannt. Die bekannte Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst einen Verdrehsicherungsstift, der ein übermäßiges Verdrehen der Rolle verhindert.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf Verschleiß und Lebensdauer weiter zu optimieren.
-
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem hin und her bewegbaren Rollenschuh, der eine Führungsausnehmung für eine Rolle aufweist, die mit einem Nocken einer Antriebswelle zusammenwirkt, durch welche die Kraftstoffhochdruckpumpe mechanisch angetrieben ist, dadurch gelöst, dass die Führungsausnehmung im Querschnitt durch die Rolle asymmetrisch ist. Bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen hat die Führungsausnehmung im Querschnitt im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisbogens und ist bezogen auf eine Längsbewegungsachse des Rollenschuhs symmetrisch. Durch die asymmetrische Gestaltung der Führungsausnehmung kann die Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen der Rolle und dem Rollenschuh im Betrieb verbessert werden. Dadurch wird der Verschleiß im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe verringert und deren Lebensdauer verlängert.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung im Querschnitt durch die Rolle zwei unterschiedlich große Hälften umfasst. Bei der symmetrischen Gestaltung der Führungsausnehmung sind die beiden Hälften gleich groß. Bei der asymmetrischen Gestaltung der Führungsausnehmung wird eine der Hälften bewusst größer gestaltet, um die Schmiermittelzufuhr und damit die Schmierfilmbildung zwischen der Rolle und dem Rollenschuh zu verbessern.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Hälften im Querschnitt durch die Rolle die Gestalt eines Kreisbogens aufweist. Der Kreisbogen ist vorzugsweise etwas größer als ein Viertelkreisbogen ausgeführt und/oder hat einen etwas größeren Radius als die Rolle. Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe schmiegt sich die Rolle an den Kreisbogen an, wobei zwischen der Rolle und dem Rollenschuh ein Schmierfilm ausgebildet wird.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die andere Hälfte im Querschnitt durch die Rolle die Gestalt eines Ellipsenbogens aufweist. Dabei ist der Ellipsenbogen so gestaltet, dass der seitliche Abstand, also der Abstand quer zu der Längsbewegungsachse des Rollenschuhs, an einem freien Ende des Ellipsenbogens und der Rolle deutlich größer als der Abstand zwischen einem freien Ende des Kreisbogens und der Rolle ist.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung im Querschnitt durch die Rolle die Gestalt eines Abschnitts einer Pascalschen Schnecke aufweist. Die Pascalsche Schnecke geht von einem Ende des Kreisbogens aus und erweitert sich zur Antriebswelle hin.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung im Querschnitt durch die Rolle einen vergrößerten Spalt aufweist, der gekrümmt ist und spitz zuläuft. Dadurch wird die Ausbildung eines Schmierfilmkeils zwischen der Rolle und dem Rollenschuh im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe verbessert.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung im Querschnitt durch die Rolle drehrichtungsabhängig auf der einen Seite einen größeren Abstand zu der Rolle aufweist als auf der anderen Seite. Der größere Abstand ist insbesondere auch im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe ohne Last gegeben. Bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen mit symmetrischer Führungsausnehmung sind die Abstände im Betrieb ohne Last etwa gleich groß.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh teilweise in einem hin und her bewegbaren Stößelkörper angeordnet ist. Der Rollenschuh ist vorzugsweise in den Stößelkörper eingepresst. Dabei wirken seitlich auf den Rollenschuh Presskräfte, durch welche die seitlichen Abstände zwischen Rollenschuh und Rolle verringert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bleibt der Abstand zwischen Rollenschuh und Rolle auf der einen Seite auch im eingepressten Zustand des Rollenschuhs deutlich größer als bei herkömmlichen Kraftstoffhochdruckpumpen.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Es zeigen:
-
1 eine herkömmliche Kraftstoffhochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung;
-
2 einen herkömmlichen Rollenschuh mit einer Rolle im Querschnitt im Betrieb ohne Last;
-
3 den Rollenschuh mit der Rolle aus 2 im Betrieb unter Last;
-
4 einen erfindungsgemäßen Rollenschuh mit einer Rolle im Querschnitt im Betrieb ohne Last und
-
5 den Rollenschuh mit der Rolle aus 4 im Betrieb unter Last.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt eine Kraftstoffhochdruckpumpe
1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend dem Stand der Technik, wie er in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 015 548 A2 offenbart ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe
1 kann insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz der Kraftstoffhochdruckpumpe
1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, einem so genannten Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpe
1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
-
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf. Dabei sind in der 1 die Gehäuseteile 3, 4, 5 dargestellt. Das Gehäuseteil 3 dient als Grundkörper, das Gehäuseteil 4 stellt einen Zylinderkopf dar und das Gehäuseteil 5 ist als Flansch ausgestaltet. Dabei sind die Gehäuseteile 4, 5 mit dem Gehäuseteil 3 verbunden.
-
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist außerdem eine Antriebswelle 6 auf, die in dem Gehäuse 2 an zwei in Richtung einer Achse 7 der Antriebswelle 6 beabstandeten Lagerstellen 8, 9 gelagert ist. Zwischen den beiden Lagerstellen 8, 9 weist die Antriebswelle 6 einen Nocken 10 auf. Der Nocken 10 kann auch durch einen exzentrisch zu der Achse 7 ausgebildeten Abschnitt auf der Antriebswelle 6 gebildet sein. Ferner kann der Nocken 10 auch als Mehrfachnocken ausgestaltet sein.
-
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist außerdem eine Pumpenbaugruppe 11 auf, wobei der Nocken 10 der Antriebswelle 6 der Pumpenbaugruppe 11 zugeordnet ist und zum Antreiben der Pumpenbaugruppe 11 im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 dient. Dabei kann die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weitere Pumpenbaugruppen aufweisen, die entsprechend der Pumpenbaugruppe 11 ausgestaltet sind.
-
Das Gehäuseteil 3 weist eine Bohrung 12 auf, in der die Pumpenbaugruppe 11 angeordnet ist. Ferner weist das Gehäuseteil 4 einen Ansatz 13 auf, der in die Bohrung 12 ragt. Der Ansatz 13 ist zumindest im Wesentlichen radialsymmetrisch zu einer Achse 14 des Ansatzes 13 ausgebildet, die senkrecht zu der Achse 7 der Antriebswelle 6, das heißt in radialer Richtung, orientiert ist. Der Ansatz 13 weist eine in Richtung der Achse 14 des Ansatzes 13 verlaufende Zylinderbohrung 15 auf, in der ein Kolben 16 in Richtung der Achse 14 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 16 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 17 der Zylinderbohrung 15. Der Pumpenarbeitsraum 17 ist mit einem Brennstoffkanal 18 verbunden, in dem ein Einlassventil 19 angeordnet ist, das in Richtung zu dem Pumpenarbeitsraum 17 öffnet. Ferner ist der Pumpenarbeitsraum 17 mit einem Brennstoffkanal 20 verbunden, in dem ein Auslassventil 21 angeordnet ist, das von dem Pumpenarbeitsraum 17 weg öffnet. Über dem Brennstoffkanal 20 kann die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 einen Brennstoff zu einem Common-Rail oder dergleichen fördern.
-
Die Pumpenbaugruppe 11 weist einen Stößelkörper 25 auf, der zumindest im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet ist. Dabei ist der Stößelkörper 25 in der Bohrung 12 des Gehäuseteils 3 geführt. Der Stößelkörper 25 nimmt einen Rollenschuh 26 auf, der mit dem Stößelkörper 25 verbunden ist. Ferner ist eine Rolle 27 vorgesehen, die von dem Rollenschuh 26 aufgenommen ist. Die Rolle 27 liegt an dem Nocken 10 an und läuft im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 an einer Außenfläche des Nockens ab. Dabei wird der Rollenschuh 26 über den Stößelkörper 25 von einer Rückstellfeder 28 beaufschlagt, die auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten ein Anliegen des Rollenschuhs 26 an der Rolle 27 und ein Anliegen der Rolle 27 an dem Nocken 10 gewährleistet.
-
Ferner ist in den Stößelkörper 25 ein Mitnahmeelement 29 eingesetzt, das den Kolben 16 oberhalb eines Bundes 30 umschließt und somit den Kolben 16 an dem Bund 30 festhält und gegen den Rollenschuh 26 hält. Dadurch wird der Kolben 16 zusammen mit dem Stößelkörper 25 und somit dem Rollenschuh 26 und der Rolle 27 beim Laufen der Rolle 27 an dem Nocken 10 mitgenommen, wodurch eine periodische Hin- und Herbewegung des Kolbens 16 im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 erreicht ist, wie es durch den Doppelpfeil 31 veranschaulicht ist. Bei dieser Bewegung des Kolbens 16 erfolgt abwechselnd eine Förderung von Brennstoff über den Brennstoffkanal 18 von einer Förderpumpe in den Pumpenarbeitsraum 17, dann eine Komprimierung des Brennstoffs im Pumpenarbeitsraum 17 und eine Förderung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs aus dem Pumpenarbeitsraum 17 über den Brennstoffkanal 20 zu einem Common-Rail.
-
In der 1 ist eine Ausgangsstellung gezeigt, in der eine Achse 32 der Rolle 27 koaxial zu der Achse 7 der Antriebswelle 6 ist. Bereits bei der Inbetriebnahme und während des Betriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 kann die Rolle 27 allerdings aus der in der 1 gezeigten Ausgangsstellung verkippt sein, so dass die Achse 32 der Rolle 27 nicht mehr koaxial zu der Achse 7 der Antriebswelle 6 ist. Innerhalb gewisser Grenzen ist eine solche Verkippung ohne Einfluss auf den Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 und ein gewisser Spielraum kann auch für einen zuverlässigen Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 erforderlich sein. Allerdings besteht bei übermäßigen Verdrehungen der Achse 32 der Rolle 27 aus ihrer koaxialen Grundstellung die Gefahr, dass die Funktionsweise der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 beeinträchtigt ist oder die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 sogar ausfällt. Dies kann bereits bei der ersten Inbetriebnahme der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 als Problem auftreten.
-
In den 2 und 3 ist der Rollenschuh 26 aus 1 im Querschnitt durch die Rolle 27 ohne Last und unter Last dargestellt. Der Rollenschuh 26 weist an einem Ende eine Führungsausnehmung 34 auf, in der die Rolle 27 drehbar geführt ist. Die Drehrichtung der Rolle ist durch einen Pfeil 35 angedeutet.
-
Die Führungsausnehmung 34 hat im Querschnitt durch die Rolle 27 betrachtet die Gestalt eines Kreisbogens und ist, bezogen auf eine Längsbewegungsachse 36 des Rollenschuhs 26, symmetrisch. In 2 sieht man, dass die seitlichen Abstände 38, 39 zwischen der Rolle 27 und der Führungsausnehmung 34 des Rollenschuhs 26 im Betrieb ohne Last gleich groß sind. In 3 sieht man, dass sich die Rolle 27 unter Last nach rechts verschiebt, so dass sie sich unter Ausbildung eines Schmierfilms an die Führungsausnehmung 34 anschmiegt.
-
In den 4 und 5 ist ein Rollenschuh 46 im Querschnitt durch eine Rolle 47 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb in 4 ohne Last und in 5 unter Last dargestellt. Der Rollenschuh 46 ist im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe in Richtung seiner Längsbewegungsachse 36 hin und her bewegbar. Die Rolle 47 ist in einer Führungsausnehmung 54 in Richtung eines Pfeils 55 drehbar so angeordnet, dass ein Teil der Rolle 47 aus der Führungsausnehmung 54 herausragt.
-
Die Führungsausnehmung 54 ist im Querschnitt asymmetrisch gestaltet. Durch die asymmetrische Gestaltung wird die Führungsausnehmung 54 in zwei unterschiedlich große und unterschiedlich gestaltete Hälften unterteilt. Die eine Hälfte hat im Querschnitt die Gestalt eines Kreisbogens 56, der etwas größer als ein Viertelkreisbogen ausgeführt ist. Die andere Hälfte der Führungsausnehmung 54 hat im Querschnitt die Gestalt eines Ellipsenbogens 57, der von einem Ende des Kreisbogens 56 ausgeht. Die freien Enden des Kreisbogens 56 und des Ellipsenbogens 57 sind an dem der Antriebswelle zugewandten Ende des Rollenschuhs 46 unterschiedlich weit von der Rolle 47 beabstandet. Ein seitlicher Abstand 58 zwischen dem Ellipsenbogen 57 und der Rolle 47 ist deutlich größer als ein Abstand 59 zwischen dem Kreisbogen 56 und der Rolle 57, wie man in 4 sieht.
-
Unter Last verschiebt sich die Rolle 47, wie man in 5 sieht, weiter nach rechts, so dass sich die Rolle 47, deren Drehrichtung durch den Pfeil 55 angedeutet ist, unter Ausbildung eines Schmierfilms an den Kreisbogen 56 der Führungsausnehmung 54 anschmiegt. Im Betrieb unter Last vergrößert sich der Abstand zwischen dem Ellipsenbogen 57 und der Rolle 47, so dass die Zufuhr von Schmiermedium oder Schmiermittel zwischen die Rolle 47 und die Führungsausnehmung 54 verbessert wird. In Abhängigkeit von der Drehrichtung 55 ergibt sich auf der Seite mit dem Ellipsenbogen 57 ein relativ großer Spalt 65 zwischen der Führungsausnehmung 54 des Rollenschuhs 46 und der Rolle 47. Der Spalt 65 ist aufgrund der Gestalt des Ellipsenbogens 57 und der Gestalt der Rolle 47 im Querschnitt gekrümmt und spitz zulaufend. Dadurch wird die Ausbildung eines Schmierfilmkeils zwischen dem Rollenschuh 46 und der Rolle 47 begünstigt.
-
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 102008015548 A1 [0002]
- DE 102008015548 A2 [0019]
