DE102010031359A1

DE102010031359A1 - Hochdruckgeschmiertes hydrostatisches Gleitlager einer Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102010031359A1
Application number: DE201010031359
Authority: DE
Inventors: Andreas Dutt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer rotierend angetriebenen Pumpennockenwelle 6 und mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen durch die Pumpennockenwelle 6 zumindest bei einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben 4 aufweist, der in einer Zylinderbohrung 3 geführt ist und mit seinem der Pumpennockenwelle 6 abgewandten Ende einen Pumpenarbeitsraum 1 begrenzt, wobei sich der Pumpenkolben 4 über einen Rollenstößel, aufweisend einen Rollenschuh 9 und eine Laufrolle 8, an der Pumpennockenwelle 6 abstützt, wobei in den Pumpenkolben 4 ein Kanal 10 und in den Rollenschuh 9 ein anschließender Verbindungskanal 11 eingelassen sind, die zwischen dem pumpenarbeitsraumseitigen Bereich und dem gegenüberliegenden laufrollenseitigen Ende des Rollenschuhs 9 verlaufen. Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe bereitgestellt, bei der die hydrodynamisch hochbelasteten Gleitfläche der Laufrolle 8 in dem Rollenschuh 9 verschleißminimiert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Kanal 10 den pumpenarbeitsraumendseitigen Bereich durchdringend in den Pumpenarbeitsraum 1 mündet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer rotierend angetriebenen Pumpennockenwelle und mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen durch die Pumpennockenwelle zumindest bei einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung geführt ist und mit seinem der Pumpennockenwelle abgewandten Ende einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, wobei sich der Pumpenkolben über einen Rollenstößel, aufweisend einen Rollenschuh und eine Laufrolle, an der Pumpennockenwelle abstützt und wobei in den Pumpenkolben ein Kanal und in den Rollenschuh ein anschließender Verbindungskanal eingelassen sind, die zwischen dem pumpenarbeitsraumseitigen Bereich und dem gegenüberliegenden laufrollenseitigen Ende des Rollenschuhs verlaufen.
Eine derartige Hochdruckpumpe ist aus der DE 10 2004 023 541 A1 bekannt. Diese Pumpe weist zur Schmierungsversorgung des mit der Pumpennockenwelle zusammenwirkenden Rollenschuhs eine Bohrung in dem Pumpenkolben auf. Diese Bohrung erstreckt sich bis dicht benachbart zu dem arbeitsraumseitigen Endbereich des Pumpenkolbens und ist dort mit einer den Pumpenkolben quer durchdringenden Querbohrung verbunden. Durch diese Verbindung soll Kraftstoff zu der Laufrolle geführt werden und die Schmierung derselben verbessern. Die Abstimmung der in die Querbohrung von dem Pumpenarbeitsraum entlang der Zylinderbohrung eingeführten Kraftstoffmenge ist problematisch. Die Bohrung und die Querbohrung sind schwierig zu fertigen und es besteht die Gefahr, dass Bohrspäne in der Bohrung und der Querbohrung verbleiben. Durch beim Betrieb der Hochdruckpumpe zu der Laufrolle gespülte Bohrspäne kann die Lauffläche der Laufrolle in dem Rollenschuh beschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, bei der die hydrodynamisch hochbeanspruchten Gleitfläche der Laufrolle in dem Rollenschuh verschleißminimiert ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kanal den pumpenarbeitsraumendseitigen Bereich durchdringend in den Pumpenarbeitsraum mündet. Ein solcher durchgehender Kanal kann einfach gefertigt werden und die Reinigung beispielsweise nach dem Fertigungsvorgang beziehungsweise Bearbeitungsvorgang ist unproblematisch. Durch den Kanal und den weiterführenden Verbindungskanal wird eine genau definierte Kraftstoffmenge dem hydrodynamisch hochbeanspruchten Gleitlagerbereich der Laufrolle zugeführt. Insbesondere kann durch die direkte Mündung des Kanals in den Pumpenarbeitsraum die Menge des zu Schmierzwecken zugeführten Kraftstoffs genauer eingestellt werden.
In Weiterbildung der Erfindung mündet der von dem Kanal weiterführende Verbindungskanal in den Rollenschuh im Bereich des hydrodynamisch hochbeanspruchten Gleitlagerbereichs zwischen dem Rollenschuh und der Laufrolle. Dabei ist die Mündung so ausgebildet, dass keine Beeinträchtigung oder Schwächung der Lauffläche erfolgt. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Laufrolle achsenlos in dem Rollenschuh gelagert. Der Rollenschuh weist eine hohlzylinderförmige Ausnehmung auf, die dem Außendurchmesser der Laufrolle entspricht. Um die Laufrolle verliersicher in dieser Ausnehmung zu führen, ist der Umschlingungswinkel der Ausnehmung um die Laufrolle zumindest in einem Teilbereich größer als 180°.
In weiterer Ausgestaltung ist der Verbindungskanal als sich auffächernder Verteilschlitz ausgebildet. Dadurch kann der Kraftstoff beispielsweise über zumindest angenähert die gesamte Länge der Laufrolle der hochbelasteten Gleitlagerfläche zugeführt werden. Alternativ zu dem Verteilschlitz können auch mehrere Bohrungen vorgesehen sein, die von dem Verbindungskanal ausgehen und ebenfalls in der Gleitlagerfläche münden.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindungsstelle zwischen dem Kanal in dem Pumpenkolben und dem Verbindungskanal in dem Rollenschuh als eine selbstdichtende Dichtfläche ausgebildet. Insbesondere beim Betrieb der Hochdruckpumpe wird durch die übertragene Axialkraft an der Dichtstelle eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.
In weiterer Ausgestaltung ist der Kanal eine Bohrung. Eine Bohrung ist problemlos zu fertigen und der Bohrungsdurchmesser kann auf die durchzuführende Kraftstoffmenge abgestimmt werden. Denkbar ist aber auch, zur Abstimmung der durchzuführenden Kraftstoffmenge eine Drossel in den Kanal oder die Bohrung einzusetzen. Bevorzugt ist aber in die Bohrung ein Kolben eingesetzt. Dabei wird die durchzuführende Kraftstoffmenge durch die Leckage zwischen dem Kolben und der Bohrung bestimmt.
In weiterer Ausgestaltung ist der Kolben spielbehaftet in der Bohrung geführt. Durch diese Ausbildung ist ebenfalls die durchzuführende Kraftstoffmenge genau einstellbar.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Kolben ein Stufenkolben. Dabei ist die Bohrung dann entsprechend auch als Stufenbohrung ausgeführt, wobei der Bereich der Stufenbohrung mit dem geringeren Durchmesser in dem rollenschuhseitigen Bereich des Pumpenkolbens angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung ist zumindest in bestimmten Betriebszuständen eine Druckerhöhung für die hydrostatische Lagerung darstellbar, wodurch eine bessere Abstützung der Laufrolle in der Gleitlagerfläche des Rollenschuhs erreicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Teilbereich einer Hochdruckpumpe,
2 eine Draufsicht auf einen hydrodynamisch hoch beanspruchten Bereich eines Rollenschuhs,
3 einen Pumpenkolben mit einer durchgehenden Bohrung, in die ein Kolben spielbehaftet eingesetzt ist und
4 einen Pumpenkolben mit einer durchgehenden Stufenbohrung, in die ein Stufenkolben spielbehaftet eingesetzt ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Die in 1 teilweise dargestellte Hochdruckpumpe ist zur Verwendung bei Common-Rail-Einspritzsystemen ausgelegt. Solche Einspritzsysteme werden bei mit Dieselkraftstoff betriebenen selbstzündenden Brennkraftmaschinen zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine eingesetzt. Dabei wird einem Pumpenarbeitsraum 1 der Hochdruckpumpe über ein Saugventil 2 von einer Vordruckpumpe aus einem Kraftstofftank geförderter Kraftstoff über ein Zumessventil zugeführt. Der in den Pumpenarbeitsraum 1 eingebrachte Kraftstoff wird von einem in einer Zylinderbohrung 3 des Pumpengehäuses auf und ab bewegten Pumpenkolben 4 auf einen Druck von bis zu 3000 bar verdichtet und über ein Rückschlagventil 5 in einen Hochdruckspeicher (Rail) gefördert. Aus dem Hochdruckspeicher wird der Kraftstoff über Einspritzleitungen Kraftstoffinjektoren zugeführt, die den Kraftstoff gesteuert in die Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
Betätigt wird der Pumpenkolben 4 von einer Pumpennockenwelle 6, die drehbar in dem Pumpengehäuse gelagert ist und beispielsweise von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist. Die Pumpennockenwelle 6 weist zumindest einen Nocken 7 auf, der mit einer Laufrolle 8, die in einem Rollenschuh 9 drehbar gelagert ist, zusammenwirkt. Bei der Drehbewegung der Pumpennockenwelle 6 wird durch den Nocken 7 zusammenwirkend mit der Laufrolle 8 und dem Rollenschuh 9 die translatorische Bewegung des Pumpenkolbens 4 bewirkt.
Die Laufrolle 8 ist achsenlos in dem Rollenschuh 9 gelagert, wobei in den Rollenschuh 9 eine hohlzylinderförmige Ausnehmung zur Bildung einer Gleitlagerfläche, mit der die Laufrolle 8 zusammenwirkt, eingearbeitet ist.
Zur Schmierung der Gleitlagerfläche ist in den Pumpenkolben 4 ein Kanal 10 eingearbeitet, der sich in einen Verbindungskanal 11 in dem Rollenschuh 9 fortsetzt. Die Verbindungsstelle zwischen dem Pumpenkolben 4 und dem Rollenschuh 9 ist als selbstdichtende Dichtfläche 12 ausgebildet. Durch den Kanal 10 und den Verbindungskanal 11 wird dem hydrodynamisch hoch beanspruchten Gleitlagerbereich 13 gezielt Kraftstoff, der dem Pumpenarbeitsraum 1 entnommen wird, unter Hochdruck zur Schmierung zugeführt. Dabei wird sich die entnommene Kraftstoffmenge nicht nachteilig auf die Kraftstoffversorgung des Hochdruckspeichers aus. Zur Verdeutlichung sind der sich im Betrieb einstellende hydraulische Druck P_hydr. und der statische Druck P_stat. in dem hydrodynamisch hoch beanspruchten Gleitlagerbereich 13 dargestellt.
In 2 ist der hydrodynamisch hoch beanspruchte Gleitlagerbereich 13 des Rollenschuhs 9 dargestellt. Der Verbindungskanal 11 ist in dem Mündungsbereich als sich auffächernder Verteilschlitz 14 ausgebildet. Dadurch wird eine zuverlässige Kraftstoffversorgung des gesamten hydrodynamisch hochbeanspruchten Gleitlagerbereichs 13 erreicht.
3 zeigt den Pumpenkolben 4 mit dem eingelassenen Kanal 10, der als Bohrung ausgebildet ist. In den als Bohrung ausgebildeten Kanal 10 ist ein Kolben 15 eingesetzt, dessen Durchmesser d₁ angenähert dem Durchmesser d₂ des als Bohrung ausgebildeten Kanals 10 entspricht. Durch das verbleibende Spiel wird eine vorgegebene Kraftstoffmenge zur Schmierung des Gleitlagerbereichs 13 durch den Kanal 10 und den Verbindungskanal 11 geleitet.
In der Ausführung gemäß 4 ist der Kanal 10 als Stufenbohrung ausgebildet, in die ein entsprechend als Stufenkolben ausgebildeter Kolben eingesetzt ist. Die Durchmesser der Stufenbohrung sind mit d₁ und d₂ bezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004023541 A1 [0002]

Claims

Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer rotierend angetriebenen Pumpennockenwelle (6) und mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen durch die Pumpennockenwelle (6) zumindest bei einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (4) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (3) geführt ist und mit seinem der Pumpennockenwelle (6) abgewandten Ende einen Pumpenarbeitsraum (1) begrenzt, wobei sich der Pumpenkolben (4) über einen Rollenstößel, aufweisend einen Rollenschuh (9) und eine Laufrolle (8), an der Pumpennockenwelle (6) abstützt, und wobei in den Pumpenkolben (4) ein Kanal (10) und in den Rollenschuh (9) ein anschließender Verbindungskanal (11) eingelassen sind, die zwischen dem pumpenarbeitsraumendseitigen Bereich und dem gegenüberliegenden laufrollenseitigen Ende des Rollenschuhs (9) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) den pumpenarbeitsraumendseitigen Bereich durchdringend in den Pumpenarbeitsraum (1) mündet.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (11) im Bereich eines hydrodynamisch hochbelasteten Gleitlagerbereichs (13) einer Gleitfläche zwischen dem Rollenschuh (9) und der Laufrolle (8) mündet.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (8) achsenlos in dem Rollenschuh (9) gelagert ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (11) als sich auffächernder Verteilschlitz (14) ausgebildet ist. Hochdruckpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Kanal (10) in dem Pumpenkolben (4) und dem Verbindungskanal (11) in dem Rollenschuh (9) eine selbstdichtende Dichtfläche (12) ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) eine Bohrung ist.
Hochdruckpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kanal (10) ein Kolben (15) eingesetzt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) spielbehaftet in der Bohrung geführt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) ein Stufenkolben ist.