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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus der
DE 10 2005 046 670 A1 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, in dem ein Pumpenelement angeordnet ist, das einen durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben umfasst. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses verschiebbar geführt und begrenzt in dieser einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben stützt sich mittelbar über einen hohlzylinderförmigen Stößel an der Antriebswelle ab, wobei der Stößel in einer Bohrung eines Teils des Pumpengehäuses in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens verschiebbar geführt ist. Ferner weist der Stößel in seinem Außenmantel eine in Richtung einer Längsachse verlaufende Nut auf, in die radial zur Längsachse des Stößels eine in einem Teil des Pumpengehäuses in tangentialer Richtung zum Stößel fixierte Kugel zur Verdrehsicherung des Stößels eingreift.
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Die aus der
DE 10 2005 046 670 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass die Einrichtung zur Verdrehsicherung einen gewissen konstruktiven Aufwand erfordert und eine entsprechende Ausgestaltung des Pumpengehäuses zur Aufnahme der Einrichtung der Verdrehsicherung benötigt. Außerdem werden durch die Zusammenwirkung der Kugel und des Außenmantels des Stößels punktuell Anpress- und Reibungskräfte erzeugt, die einen örtlichen Verschleiß und eine ungünstige seitliche Beaufschlagung des Stößels bewirken.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Ausgestaltung der Hochdruckpumpe verbessert und eine zuverlässige Ausrichtung des Stößelkörpers zur Aufrechterhaltung der Funktionsweise erzielt sind.
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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 der Stößelkörper eine im Querschnitt zumindest näherungsweise elliptische Außenseite aufweist. Dadurch ist eine vorteilhafte Anpassung an den elliptischen Querschnitt der Stößelbohrung möglich. Durch die Zusammenwirkung der Stößelbohrung mit dem in der Stößelbohrung geführten Stößel wird in zuverlässiger Weise eine Verdrehsicherung für den Stößel gewährleistet. Hierbei ist eine kompakte Ausgestaltung des Gehäuses der Hochdruckpumpe möglich. Außerdem kann auch bei schlecht schmierenden Brennstoffen das Auftreten von Triebwerksschäden verhindert werden.
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In vorteilhafter Weise ist zwischen der Außenseite des Stößelkörpers und der Stößelbohrung ein Spaltspiel vorgegeben. Durch das Spaltspiel kann ein für die Funktionsweise der Hochdruckpumpe vorteilhaftes Spiel gewährleistet werden. Ferner kann eine kontrollierte Abfuhr einer Leckage erzielt werden, da über das Spaltspiel zwischen der Außenseite des Stößelkörpers und der Stößelbohrung ein Leckagespalt gebildet sein kann.
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Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass das Spaltspiel im Bereich einer langen Hauptachse des elliptischen Querschnitts der Stößelbohrung größer ist als das Spaltspiel im Bereich einer kurzen Hauptachse des elliptischen Querschnitts der Stößelbohrung. Hierdurch wird eine gewisse Verschiebbarkeit speziell entlang der langen Hauptachse des elliptischen Querschnitts ermöglicht. Hierbei kann auch ein gewisses Drehspiel gewährleistet werden.
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Vorteilhaft ist es hierbei ferner, dass eine Differenz zwischen dem Spaltspiel an der langen Hauptachse und dem Spaltspiel an der kurzen Hauptachse zumindest 70 μm groß ist. Hierbei kann das Spaltspiel auch mehr als 70 μm betragen.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass das vorgegebene Spaltspiel von der langen Hauptachse zu der kurzen Hauptachse umfänglich abnimmt. Hierdurch kann auch in vorteilhafter Weise eine gewisse Beweglichkeit entlang der langen Hauptachse mit einer vorteihaften Drehbeweglichkeit um eine Achse des Stößelkörpers erzielt werden. Vorteilhaft ist es ferner, dass ein Rollenschuh vorgesehen ist, der in den Stößelkörper eingesetzt ist, dass in dem Rollenschuh eine Laufrolle gelagert ist und dass durch das Spaltspiel zwischen der Außenseite des Stößelkörpers und der Stößelbohrung eine Drehbeweglichkeit der Laufrolle ermöglicht ist. Solch eine Drehbeweglichkeit kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 1° bis etwa 3° ermöglicht sein. Hierdurch kann ein vorteilhaftes Laufverhalten der Laufrolle auf dem Nocken der Antriebswelle erzielt werden. Durch das gegebene Spiel ist eine vorteilhafte Funktionsweise gewährleistet, bei der das Auftreten von Reibungen, insbesondere bei einem Kantenlauf, vermieden ist. Andererseits werden zu große Verdrehungen der Laufrolle verhindert, so dass ein Blockieren der Hochdruckpumpe zuverlässig verhindert ist.
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Vorteilhaft ist es ferner, dass eine lange Hauptachse des elliptischen Querschnitts der Stößelbohrung zumindest näherungsweise parallel zu einer Drehachse der Antriebswelle orientiert ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Beweglichkeit der Laufrolle oder dergleichen parallel zu der Drehachse der Antriebswelle und/oder entsprechend einer begrenzten Drehbewegung des Stößelkörpers in der Stößelbohrung erzielt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiel 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:
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1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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2 einen auszugsweisen, schematischen Schnitt durch die in 1 dargestellte Hochdruckpumpe entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, 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 mehrteiliges Gehäuse 2 mit einem Zylinderkopf 3 auf. In dem Gehäuse 2 ist eine Antriebswelle 4 mit einem Nocken 5 gelagert. Die Antriebswelle 4 kann durch eine Brennkraftmaschine angetrieben werden, wobei diese um ihre Drehachse 6 rotiert.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist die Antriebswelle 4 einen als Zweifachnocken ausgestalteten Nocken 5 auf. Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 können an der Antriebswelle 4 auch mehrere Nocken vorgesehen sein. Der Nocken 5 ist einer Pumpenbaugruppe 7 zugeordnet. Hierbei dient der Nocken 5 zum Antreiben der Pumpenbaugruppe 7. Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 können auch weitere Pumpenbaugruppen vorgesehen sein, die dem Nocken 5 oder einem anderen Nocken der Antriebswelle 4 zugeordnet sind. Je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe verwirklicht werden.
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Das Gehäuse 2 weist eine Stößelbohrung 8 auf. Der Zylinderkopf 3 weist einen Ansatz 9 auf, der in die Stößelbohrung 8 ragt. Ferner weist der Zylinderkopf 3 eine Zylinderbohrung 10 auf, die sich durch den Ansatz 9 erstreckt. Eine Achse 11 der Zylinderbohrung 10 ist hierbei radial orientiert und zeigt auf die Drehachse 6 der Antriebswelle 4. In der Zylinderbohrung 10 ist ein Pumpenkolben 12 angeordnet. Hierbei ist der Pumpenkolben 12 entlang der Achse 11 verschiebbar in der Zylinderbohrung 10 geführt. Der Pumpenkolben 12 begrenzt in der Zylinderbohrung 10 einen Pumpenarbeitsraum 13. Hierbei ist ein Einlassventil 14 vorgesehen, über das Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 13 führbar ist. Ferner ist ein Brennstoffkanal 15 mit einem Auslassventil 16 vorgesehen. Der Brennstoffkanal 15 führt beispielsweise zu einer Brennstoffverteilerleiste. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 12 wird Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 13 über das Einlassventil 14 geführt. Bei einem anschließenden Förderhub des Pumpenkolbens 12 wird der Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 über das Auslassventil 16 gefördert.
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In der Stößelbohrung 8 ist ein Stößelkörper 20 angeordnet. Hierbei ist der Stößelkörper 20 an seiner Außenseite 21 in der Stößelbohrung 8 geführt. In den Stößelkörper 20 ist ein Rollenschuh 22 eingesetzt, in dem eine Laufrolle 23 gelagert ist. Die Laufrolle 23 läuft im Betrieb an einer Lauffläche 24 des Nockens 5.
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Ferner ist in den Stößelkörper 20 ein Mitnahmeelement 25 eingesetzt, das scheibenförmig ausgestaltet ist. Das Mitnahmeelement 25 hintergreift einen Bund 26 des Pumpenkolbens 12. Ferner wird das Mitnahmeelement 25 von einer Stößelfeder 27 beaufschlagt. Die Stößelfeder 27 umschließt hierbei den Ansatz 9 des Zylinderkopfes 3 abschnittsweise.
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Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 12 wird durch die Stößelfeder 27 eine Anlage der Laufrolle 23 an der Lauffläche 24 und hierbei eine entsprechende Verstellung des Pumpenkolbens 12 ermöglicht. Bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 12 wird der Hub des Nockens 5 in einen Arbeitshub des Pumpenkolbens 12 übersetzt.
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Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 ist eine gewisse Führung der Laufrolle 23 erforderlich. Eine Drehachse 28 der Laufrolle 23 ist hierbei zumindest näherungsweise parallel zu der Drehachse 6 der Antriebswelle 4 orientiert. Wenn sich die Drehachse 28 zu weit aus ihrer vorgegebenen parallelen Lage zur Drehachse 6 der Antriebswelle 4 verkappt, dann wird der Betrieb der Hochdruckpumpe 1 beeinträchtigt. Im Extremfall kann es zum Blockieren der Hochdruckpumpe 1 und somit zu einem Triebwerksschaden kommen. Allerdings ist ein gewisses Spiel für die Drehachse 28 der Laufrolle 23 für einen zuverlässigen Betrieb von Vorteil. Hierdurch können insbesondere gewisse Toleranzen ausgeglichen und ein Reibverschleiß verringert werden. Die Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 1 im weiteren Detail beschrieben.
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2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellten Hochdruckpumpe 1 entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Die Stößelbohrung 8 weist einen elliptischen Querschnitt auf. Hierbei sind Hauptachsen 30, 31 des elliptischen Querschnitts der Stößelbohrung 8 auf geeignete Weise bezüglich der Antriebswelle 4 beziehungsweise der Drehachse 6 der Antriebswelle 4 orientiert. Die lange Hauptachse 30 ist parallel zu der Drehachse 6 der Antriebswelle 4 orientiert. Die kurze Hauptachse 31 ist senkrecht bezüglich der langen Hauptachse 30 und auch senkrecht bezüglich der Achse 11 der Pumpenbaugruppe 7 orientiert. Ferner ist auch die lange Hauptachse 30 senkrecht zu der Achse 11 der Pumpenbaugruppe 7 orientiert.
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Die Außenseite 21 des Stößelkörpers 20 ist näherungsweise elliptisch ausgestaltet. Hierbei ist die Ausgestaltung der Außenseite 21 des Stößelkörpers 20 an die Ausgestaltung der Stößelbohrung 8 angepasst.
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Zwischen der Außenseite 21 des Stößelkörpers 20 und der Stößelbohrung 8 ist ein Spaltspiel 32 vorgegeben. Hierbei ist das Spaltspiel 32 in einem Bereich 33 der langen Hauptachse 30 größer als in einem Bereich 34 der kurzen Hauptachse 31. Hierbei kann eine Differenz zwischen dem Spaltspiel 32 an der langen Hauptachse 30 und dem Spaltspiel an der kurzen Hauptachse 31 70 μm oder mehr betragen. Das vorgegebene Spaltspiel 32 nimmt hierbei in der dargestellten Grundstellung des Stößelkörpers 20 von dem Bereich 33 der langen Hauptachse 30 bis zu dem Bereich 34 an der kurzen Hauptachse 31 umfänglich ab.
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Somit wird eine gewisse axiale Beweglichkeit des Stößelkörpers 20 parallel zu der Drehachse 6 der Antriebswelle 4 ermöglicht. Außerdem wird ein gewisses Verdrehen des Stößelkörpers 20 um die Achse 11 der Pumpenbaugruppe 7 erreicht. Diese Drehbeweglichkeit kann in einem Bereich 35 von etwa 1° bis etwa 3° ermöglicht sein.
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Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 wird somit ein gewisses Spiel für die Laufrolle 23, die in dem Rollenschuh 22 gelagert ist, ermöglicht. Hierdurch ist ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckpumpe 1 und eine Reduzierung der auftretenden Reibungskräfte möglich. Allerdings wird ein zu starkes Verkippen der Laufrolle 23 verhindert. Die vorteilhafte Führung des Stößelkörpers 20 in der Stößelbohrung 8 wirkt sich somit in einer vorteilhaften Führung der Laufrolle 23 aus.
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Außerdem wird über das Spaltspiel 32 zwischen der Außenseite 21 des Stößelkörpers 20 und der Stößelbohrung 8 ein Leckagespalt 32 gebildet.
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Somit kann in vorteilhafter Weise die Wahrscheinlichkeit von Triebwerksschäden verringert werden. Außerdem ist eine größere Sicherheit gegenüber dem Auftreten von Triebwerksschäden auch bei schlecht schmierenden Brennstoffen gegeben. Ferner kann eine kontrollierte Abfuhr von Leckageölmengen oder anderen Brennstoffleckagen erzielt werden. Ferner kann eine definierte Drehbeweglichkeit von beispielsweise 1° bis 3° erzielt werden. Hierdurch kann eine Ausrichtung der Laufrolle 23 verbessert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005046670 A1 [0002, 0003]
