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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 weist ein Pumpengehäuse auf, 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. Die Längsachse des Stößels ist im Wesentlichen identisch mit der Längsachse des Pumpenkolbens. Im Stößel ist indessen der Antriebswelle zugewandtem Endbereich ein Stützelement eingesetzt, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist, die auf dem Nocken der Antriebswelle abrollt. Die Drehachse der Rolle ist zumindest annähernd parallel zur Drehachse der Antriebswelle. Das Stützelement weist auf seiner der Antriebswelle zugewandten Seite eine Vertiefung auf, in der die Rolle gelagert ist.
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Die aus der
DE 10 2005 046 670 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass die Rolle eng im Stößel geführt ist, so dass sich ein ungünstiges Laufverhalten der Rolle ergibt und Reibungskräfte und Verschleiß auftreten.
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Um das Laufverhalten der Rolle zu verbessern, ist es denkbar, dass eine gewisse Verschiebbarkeit der Rolle entlang ihrer Drehachse ermöglicht wird und außerdem eine von einer zylinderförmigen Form abweichende Ausgestaltung der Rolle gewählt ist. Hierdurch kann ein Kantenlauf der Rolle am Rollenschuh beziehungsweise an dem Nocken der Antriebswelle unter Belastung vermieden werden. Allerdings ergibt sich dadurch der Nachteil, dass auf Grund der von der zylinderförmigen Form abweichenden Ausgestaltung der Rolle die Reibung zwischen der Rolle und dem Rollenschuh zunimmt, weil auf Grund des größeren Spalts zwischen der Rolle und dem Rollenschuh die hydrodynamischen Eigenschaften verschlechtert sind. Hierdurch wird der Lauf der Rolle schwergängiger, was gegebenenfalls auch zu Triebwerksschäden führen kann.
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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 Laufverhalten der Rolle an der Lauffläche des Nockens verbessert ist. Speziell kann die Hydrodynamik zwischen der Rolle und einem Rollenschuh verbessert und gleichzeitig ein vorteilhaftes Laufverhalten der Rolle an der Lauffläche des Nockens erzielt werden.
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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 Abschlappung der Lauffläche und die Rolle so ausgestaltet sind, dass in einer zentrierten Grundstellung der Rolle zwischen einem Endabschnitt der Rolle und der Lauffläche ein Spalt gebildet ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Lauffläche im Bereich der Abschlappung konvex ausgestaltet ist. Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Abschlappung der Lauffläche so ausgestaltet ist, dass auch in einer dezentrierten Stellung der Rolle zwischen dem Endabschnitt der Rolle und der Lauffläche ein Spalt gebildet ist. Hierdurch kann in Bezug auf einen Rollenschuh oder dergleichen, in dem die Rolle gelagert ist, ein konstant kleiner Spalt gewährleistet werden. Hierdurch kann durch die Abschlappung an der Nockenwelle die Rolle auf ihrer Bahn zentriert werden. Bei einem auftretenden Winkelfehler zwischen der Rolle und dem Nocken der Antriebswelle wird die Rolle durch die von der Anpresskraft aus der Druckerzeugung hervorgerufene Biegung der Rolle um den Nocken durch die Abschlappung geführt. Somit wird einem schrägen Nockenhochlauf der Rolle durch die Abschlappung entgegen gewirkt. Speziell kann somit ein Seitenanlauf der Rolle verhindert oder zumindest vermieden werden.
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Ferner ist es hierbei vorteilhaft, dass der zwischen dem Endabschnitt der Rolle und der Lauffläche gebildete Spalt in einer dezentrierten Stellung der Rolle, in der die Rolle aus der zentrierten Grundstellung in Richtung der Abschlappung der Lauffläche verstellt ist, zumindest näherungsweise gleich groß ausgebildet ist wie in der zentrierten Grundstellung.
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Hierdurch kann bei einem gegebenen Winkelfehler zwischen dem Rollenschuh und dem Nocken stets eine rückstellende Kraft auf die Rolle ausgeübt werden, die die Rolle in die zentrierte Grundstellung zurückführt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Abschlappung der Lauffläche bis zu einer Stirnseite des Nockens ausgebildet ist.
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Vorteilhaft ist es ferner, dass die Lauffläche einen mittleren Laufstreifen aufweist, der zumindest näherungsweise zylindermantelförmig ausgestaltet ist und dass die Abschlappung an den mittleren Laufstreifen angrenzt. Hierdurch wird in der zentrierten Grundstellung ein vorteilhaftes Laufverhalten zwischen der Rolle und dem Nocken erzielt. Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Rollenschuh vorgesehen ist, in dem die Rolle gelagert ist, und dass der Rollenschuh eine gewisse Verschiebbarkeit der Rolle senkrecht zu einer Laufrichtung der Rolle an der Lauffläche ermöglicht. Die Rolle ist hierbei vorzugsweise im Wesentlichen als zylinderförmige Rolle ausgestaltet. Hierdurch kann zwischen dem Rollenschuh und der Rolle ein konstanter, kleiner Spalt auch bei einer Verschiebung der Rolle senkrecht zu der Laufrichtung gewährleistet werden. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Hydrodynamik zwischen der Rolle und dem Rollenschuh. Somit ergibt sich insgesamt ein günstiges Laufverhalten der Rolle.
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Vorteilhaft ist es auch, dass der Nocken an seiner Lauffläche eine weitere Abschlappung aufweist und dass die Abschlappung und die weitere Abschlappung bezüglich einer zentrierten Grundstellung der Rolle symmetrisch ausgestaltet sind. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Abschlappung und die weitere Abschlappung so ausgestaltet sind, dass die Rolle in einer zentrierten Grundstellung geführt ist. Durch die Abschlappungen an dem Nocken wird somit die Rolle auf ihrer Bahn zentriert. Einem schrägen Nockenhochlauf der Rolle wird somit entgegen gewirkt. Dadurch ist zu beiden Seiten ein Seitenanlauf der Laufrolle verhindert oder zumindest vermieden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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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:
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1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe des Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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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, einem sogenannten Common-Rail, das 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 Pumpengehäuse 2 auf. Hierbei umfasst das Pumpengehäuse 2 ein Gehäuseteil 3 und einen mit dem Gehäuseteil 3 verbundenen Flansch 4. Ferner ist ein Zylinderkopf 5 vorgesehen, der mit dem Gehäuseteil 3 verbunden ist.
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In dem Pumpengehäuse 2 ist eine Antriebswelle 6 angeordnet. Die Antriebswelle 6 umfasst einen Nocken 7. Der Nocken 7 kann auch als Mehrfachnocken ausgestaltet sein. Ferner kann der Nocken 7 auch als exzentrischer Abschnitt der Antriebswelle 6 ausgestaltet sein. In dem Gehäuseteil 3 ist eine Lagerstelle 8 ausgebildet. Ferner ist an dem Flansch 4 eine weitere Lagerstelle 9 vorgesehen. Die Antriebswelle 6 ist an den Lagerstellen 8, 9 gelagert.
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Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 rotiert die Antriebswelle 6 um ihre Drehachse 10. Die Lagerstellen 8, 9 sind bezüglich der Drehachse 10 voneinander beabstandet und an verschiedenen Seiten des Nockens 7 angeordnet.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Pumpenbaugruppe 15 auf. Die Hochdruckpumpe 1 kann auch mehrere Pumpenbaugruppen aufweisen. Die Pumpenbaugruppe 15 ist mittels des Nockens 7 der Antriebswelle 6 antreibbar. Sofern die Hochdruckpumpe 1 weitere Pumpenbaugruppen aufweist, können diese zusammen mit der Pumpenbaugruppe 15 von dem Nocken 7 angetrieben sein. Möglich ist es auch, dass an der Antriebswelle 6 zumindest ein weiterer Nocken vorgesehen ist, der entsprechend dem Nocken 7 zum Antreiben zumindest einer Pumpenbaugruppe dient. Je nach Ausgestaltung kann dadurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe realisiert werden.
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Das Gehäuseteil 3 des Pumpengehäuses 2 weist eine Bohrung 16 auf. An dem Zylinderkopf 5 ist ein Ansatz 17 ausgebildet, der in die Bohrung 16 des Gehäuseteils 3 ragt. Die Pumpenbaugruppe 15 ist im Bereich des Ansatzes 17 und der Bohrung 16 vorgesehen. Hierfür weist der Ansatz 17 eine Zylinderbohrung 18 auf, in der ein Pumpenkolben 19 geführt ist. Der Pumpenkolben 19 begrenzt hierbei einen Pumpenarbeitsraum 20 in der Zylinderbohrung 18. Über ein Einlassventil 21 kann Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 20 gelangen. Ferner ist ein Auslassventil 22 vorgesehen, über das Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 20 in eine Verbindungsleitung 23 gefördert werden kann. Die Verbindungsleitung 23 führt beispielsweise zu einem Common-Rail.
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Die Zylinderbohrung 18 weist eine Achse 24 auf, die zumindest näherungsweise auf die Drehachse 10 zeigt und senkrecht zu der Drehachse 10 orientiert ist. Der Pumpenkolben 19 ist entlang der Achse 24 verschiebbar, wie es durch den Doppelpfeil 25 veranschaulicht ist.
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Die Pumpenbaugruppe 15 weist außerdem einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 26 auf, der in der Bohrung 16 geführt ist. Ein in den Stößelkörper 26 eingesetztes Mitnahmeelement 27 hintergreift einen Bund 28 des Pumpenkolbens 19. Hierbei wird das Mitnahmeelement 27 von einer Stößelfeder 29 in Richtung auf den Nocken 7 beaufschlagt. Bei einer Bewegung des Stößelkörpers 26 wird somit der Pumpenkolben 19 mitgenommen.
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In den Stößelkörper 26 ist außerdem ein Rollenschuh 30 eingesetzt. Der Bund 28 des Pumpenkolbens 19 liegt an dem Rollenschuh 30 an. In dem Rollenschuh 30 ist eine Rolle 31 gelagert, die als Laufrolle 31 ausgestaltet ist. Die Rolle 31 ist hierbei zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Führung der Rolle 31 in dem Rollenschuh 30. Insbesondere ergibt sich eine vorteilhafte Hydrodynamik zwischen der Rolle 31 und dem Rollenschuh 30. Es besteht nämlich einer großer Bereich mit einem konstanten kleinen Spalt zwischen der Rolle 31 und dem Rollenschuh 30. Somit ist eine vorteilhafte Lagerung der Rolle 31 in dem Rollenschuh 30 gewährleistet.
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Der Nocken 7 weist eine Stirnseite 32, die der Lagerstelle 9 zugewandt ist und eine weitere Stirnseite 33 auf, die der Lagerstelle 8 zugewandt ist. Die Stirnseiten 32, 33 sind voneinander abgewandt. Außerdem weist der Nocken 7 eine Lauffläche 34 auf. Im Betrieb läuft die Rolle 31 beispielsweise in einer Laufrichtung 35 entlang der Lauffläche 34. Hierbei weist die Lauffläche 34 einen mittleren Laufstreifen 36 auf, an dem die Lauffläche 34 zumindest näherungsweise zylindermantelförmig ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine zentrierte Grundstellung der Rolle 31 an der Lauffläche 34 gegeben, die in der 1 gezeigt ist. Die Rolle 31 rotiert hierbei um ihre Achse 37.
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Wenn die Antriebswelle 6 um ihre Drehachse 10 rotiert, dann läuft die Rolle 31 entlang der Lauffläche 34, so dass entsprechend dem Nockenhub des Nockens 7 eine Betätigung des Pumpenkolbens 19 der Pumpenbaugruppe 15 erfolgt. Hierdurch wird abwechselnd Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 20 angesaugt und anschließend unter hohem Druck über die Verbindungsleitung 23 gefördert.
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Die Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 im weiteren Detail beschrieben.
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2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels, wobei der Rollenschuh 30, die Rolle 31 und ausschnittsweise der Nocken 7 dargestellt sind. Der Nocken 7 weist an seiner Lauffläche 34 eine Abschlappung 40 und eine weitere Abschlappung 41 auf. Hierbei erstreckt sich die Abschlappung 40 bis zu der Stirnseite 32. Die weitere Abschlappung 41 erstreckt sich bis zu der weiteren Stirnseite 33. Ferner grenzen die Abschlappungen 40, 41 zu beiden Seiten an den mittleren Laufstreifen 36 der Lauffläche 34 an. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich somit der mittlere Laufstreifen 36 zusammen mit den beiden Abschlappungen 40, 41 über die gesamte Lauffläche 34 des Nockens 7.
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Die Abschlappungen 40, 41 sind als konvexe Abschlappungen 40, 41 ausgestaltet. In Bezug auf die zumindest näherungsweise zylinderförmig ausgestattete Rolle 31 sind durch die Abschlappungen 40, 41 kleine Spalte 42, 43 zwischen der Rolle 31 und der Lauffläche 34 gebildet. Die Spalte 42, 43 betreffen hierbei einen Endabschnitt 44 und einen weiteren Endabschnitt 45 der Rolle 31. Ein Mittelstück 46 der Rolle 31 liegt hingegen an dem mittleren Laufstreifen 36 an.
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Somit ist in der in den 1 und 2 dargestellten zentrierten Grundstellung der Rolle 31 ein vorteilhaftes Abrollen der Rolle 31 an dem mittleren Laufstreifen 36 der Lauffläche 34 gewährleistet.
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Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 kann es zu einem Winkelfehler mit einem Winkel 47 kommen. Wenn ein Winkelfehler auftritt, dann ergibt sich zwischen dem Rollenschuh 30 mit der Rolle 31 und dem Nocken 7 beziehungsweise der Achse 24 ein nicht verschwindender Winkel 47. Für einen zuverlässigen Betrieb der Hochdruckpumpe 1 kann solch ein Spiel auch erforderlich sein.
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Durch die Ausgestaltung des Nockens 7 mit den Abschlappungen 40, 41 ist eine Rückstellung des Systems in die Grundstellung gewährleistet. Hierbei wirkt bei einem Winkelfehler eine rückstellende Kraft in die Grundstellung. Bei einem nicht verschwindenden Winkel 47 wird die Rolle 31 nämlich durch die von der Anpresskraft aus der Druckerzeugung hervorgerufene Biegung der Rolle 31 um den Nocken 7 durch die Abschlappungen 40, 41 geführt. Es wird somit bei einem schrägen Nockenhochlauf der Rolle 31 durch die Abschlappungen 40, 41 eine rückstellende Kraft auf die Rolle 31 und somit auch den Rollenschuh 30 ausgeübt. Hierdurch wird einem schrägen Nockenhochlauf der Rolle 31 entgegen gewirkt. Dies wirkt je nach Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 auch einem möglichen Seitenanlauf der Rolle 31 entgegen.
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Da bei dieser Ausgestaltung eine vorteilhafte Führung der Rolle 31 in dem Rollenschuh 30 gewährleistet ist, ergibt sich in Kombination mit der vorteilhaften Führung der Rolle 31 an der Lauffläche 34 ein optimiertes Laufverhalten der Rolle 31 im Betrieb.
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Im Unterschied zu einer denkbaren Ausgestaltung, bei der Abschlappungen an der Rolle 31 vorgesehen sind, werden Spalte zwischen dem Rollenschuh 30 und der Rolle 31 vermieden. Somit bleibt bei der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels die Hydrodynamik zwischen dem Rollenschuh 30 und der Rolle 31 erhalten. Eine schwergängige Laufrolle 31 wird von vornherein vermieden, so dass auch Triebwerksschäden oder dergleichen verhindert sind. Kantenträger in Bezug auf den Rollenschuh 30 beziehungsweise den Nocken 7 unter Belastung sind dabei vermieden.
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Die Abschlappungen 40, 41 sind notwendig, um Kantenträger zu vermeiden. Dadurch, dass die Abschlappungen an der Nockenwelle liegen und nicht an der Rolle 31, kann die Hydrodynamik zwischen der Rolle 31 und dem Rollenschuh 30 perfektioniert 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]
