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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats, insbesondere einer Verdrängerpumpe, mit einer ersten Antriebswelle und einer mit der ersten Antriebswelle in Antriebsverbindung stehenden zweiten Antriebswelle einer Brennkraftmaschine, wobei die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle mittels einer Kupplung miteinander verbunden sind, wobei die Kupplung ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweist.
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Aus der
deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2010 020 578.8 ist eine Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregates, insbesondere einer Hochdruckpumpe, mit einer drehbar gelagerten Antriebswelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Antriebswelle und eine Aggregatewelle des Nebenaggregats über eine Kupplung miteinander in Wirkverbindung stehen und wobei die Aggregatewelle auf der der Kupplung abgewandten Seite eine erste Lagerung aufweist und die Kupplung eine zweite Lagerung für die Aggregatewelle ist, bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist eine kostengünstige, akustisch unauffällige, toleranzunempfindliche Kupplungslösung zur Anbindung beispielsweise einer Hochdruckpumpennockenwelle an eine vorhandene Einlass- oder Auslassnockenwelle oder beliebige andere Welle dargestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats bereit zu stellen, die einen akustisch unauffälligen Antrieb auch bei hohen Wechselmomenten ermöglicht, die toleranzunempfindlich, günstig und verschleißresistent ist und die einfach montierbar und demontierbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats, insbesondere einer Verdrängerpumpe, mit einer ersten Antriebswelle und einer mit der ersten Antriebswelle in Antriebsverbindung stehenden zweiten Antriebswelle einer Brennkraftmaschine, wobei die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle mittels einer Kupplung miteinander verbunden sind, wobei die Kupplung ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweist, bei der das erste Kupplungsteil ein Polygon-Außenprofil und ein mit diesem mittels eines elastischen Verbindungsteils verbundenes, mit dem Polygon-Außenprofil korrespondierendes Polygon-Ringprofil und das zweite Kupplungsteil ein mit den Polygonprofilen des ersten Kupplungsteils korrespondierendes Polygon-Innenprofil umfasst. Diese Einrichtung ist kostengünstig, im Betrieb akustisch unauffällig und toleranzunempfindlich. Sie ermöglicht eine Anbindung beispielsweise einer Pumpennockenwelle an eine Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Einlass- oder Auslassnockenwelle oder einer anderen Welle.
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Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Bevorzugt ist es, wenn das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil radial spielbehaftet und axial verschieblich ineinandergreifen. Damit kann ein Ausgleich von Lageabweichungen insbesondere in Achsrichtung und/oder von Lageabweichungen normal zur Achsrichtung erfolgen. Eine Montage und/oder Demontage kann vereinfacht sein.
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Als besonders vorteilhaft haben sich korrespondierende Polygonprofile mit einer der Anzahl von Pumpennockenerhebungen entsprechende Anzahl von Ecken, insbesondere zwei, drei oder vier Ecken, erwiesen. Dies ermöglicht eine sichere Kraft- und Bewegungsübertragung bei gleichzeitig einfacher Ausgestaltung.
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Sehr zweckmäßig ist es, wenn die korrespondierenden Polygonprofile zwei tangential aneinander anschließende Radien aufweisen. Zusätzlich können die Radien korrespondierender Polygonprofile krümmungsstetig aneinander anschließen.
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Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zufolge ist das Polygon-Ringprofil radial außenseitig ballig ausgeführt. Damit kann ein Ausgleich von Abweichungen insbesondere in Achsrichtung und/oder von Lageabweichungen normal zur Achsrichtung erfolgen.
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Von Vorteil ist es, wenn der äußere Durchmesser des Polygon-Ringprofils jeweils durch zwei einander gegenüberliegende Radien gebildet ist.
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Nachfolgend sind besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Es zeigen schematisch und beispielhaft
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1 eine elastische Kupplung mit einem ersten Kupplungsteil, das mit einer Hochdruck pumpe verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil, das mit einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, in Längsschnittdarstellung,
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2 eine elastische Kupplung mit einem ersten Kupplungsteil, das mit einer Hochdruck pumpe verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil, das mit einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, in Querschnittdarstellung entlang der in 1 mit B-B bezeichneten Schnittlinie,
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3 eine Nockenwelle mit einem zweiten Kupplungsteil einer elastischen Kupplung in dreidimensionaler Darstellung,
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4 eine Hochdruckpumpe mit einem ersten Kupplungsteil einer elastischen Kupplung in dreidimensionaler Darstellung,
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5 eine elastische Kupplung mit einem ersten Kupplungsteil, das mit einer Hochdruck pumpe verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil, das mit einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, in dreidimensionaler Darstellung,
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6 ein erstes Kupplungsteil einer elastischen Kupplung in dreidimensionaler Darstellung,
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7 ein zweites Kupplungsteil einer elastischen Kupplung in dreidimensionaler Darstellung und
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8 eine Kurbelwelle mit einem ersten Kupplungsteil einer elastischen Kupplung in drei dimensionaler Darstellung.
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1 zeigt eine elastische Kupplung 1 mit einem ersten Kupplungsteil 2, das mit einer Hochdruckpumpe 3 verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil 4, das mit einer Nockenwelle 5 einer Brennkraftmaschine verbunden ist, in Längsschnittdarstellung, eine Querschnittdarstellung entlang der in 1 mit B-B bezeichneten Schnittlinie ist in 2 dargestellt.
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Die Hochdruckpumpe 3 dient beispielsweise in einem Common Rail Einspritzsystem einer hier nicht näher gezeigten dieselbetriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines Einspritzsystemdrucks. Mit der Hochdruckpumpe 3 kann beispielsweise ein Druck von bis zu 1800 bar erzeugt werden. Die Hochdruckpumpe 3 weist ein Gehäuse 6 sowie eine darin drehbar gelagerte Welle 7 auf. Die Welle 7 bildet mit ihrem einen Ende einen Pumpenrotor oder ist mit einem Pumpenrotor verbunden. Der Pumpenrotor weist vorliegend drei Pumpennockenerhebungen auf. Der Pumpenrotor schließt mit dem Gehäuse 6 einen Arbeitsraum der Hochdruckpumpe 3 ein. Der Arbeitsraum weist einen Einlass und einen Auslass auf. Zum Betreiben der Hochdruckpumpe 3 wird die Welle 7 und damit der Pumpenrotor angetrieben. Beim Betrieb der Hochdruckpumpe 3 wird ein Medium, beispielsweise Dieselkraftstoff, durch den Einlass in den Arbeitsraum eingelassen, im Arbeitsraum unter Druck gesetzt und durch den Auslass ausgelassen.
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Die Nockenwelle 5 ist eine Einlass- oder eine Auslassnockenwelle der Brennkraftmaschine. Die Nockenwelle 5 dient zur Betätigung von Einlass- und Auslassventilen der Brennkraftmaschine. Dafür weist die Nockenwelle Nocken 8, 9 auf. Die Nockenwelle 5 ist, beispielsweise mittels einer Steuerkette, eines Riemens und/oder Zahnräder, ausgehend von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotatorisch angetrieben. Die Nockenwelle 5 ist vorliegend eine gebaute Nockenwelle mit einer rohrförmigen Welle und damit verbundenen Nocken 8, 9. Die Nockenwelle kann jedoch auch einstückig, beispielsweise gegossen oder geschmiedet, sein. Die Nockenwelle 5 und die Einlass und Auslassventile sind vorliegend in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet. Mittels der Einlass- und Auslassventile kann ein Gaswechsel in Zylindern der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Die Brennkraftmaschine umfasst ferner ein Kurbelgehäuse mit einer Kurbelwelle. Es kann ein Kühlmittelkreislauf, wie Wasserkreislauf, und/oder ein Schmiermittelkreislauf, wie Ölkreislauf, vorgesehen sein.
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Die Hochdruckpumpe 3 ist eine Verdrängerpume. Vorliegend ist die Hochdruckpumpe 3 als Rotationskolbenpumpe ausgeführt. Es kann jedoch auch eine Verdrängerpumpe anderer Bauart, beispielsweise eine Balgpumpe, Membranpumpe, Drehkolbenpumpe, Drehschieberpumpe, Kreiskolbenpumpe, Zahnradpumpe, Exzenterschneckenpumpe, Förderschneckenpumpe, hydraulischer Widder, Impellerpumpe, Kettenpumpe, Kolbenpumpe, Axialkolbenpumpe, Hubkolbenpumpe, Radialkolbenpumpe, Schlauchpumpe, Schraubenspindelpumpe, Sinuspumpen oder Zahnriemenpumpe unter Zwischenschaltung der elastischen Kupplung 1 angetrieben sein.
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Die Hochdruckpumpe 3 ist ein Nebenaggregat des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann auch andere oder weitere Nebenaggregate, wie Lichtmaschine, Schmierstoffpumpe, Hydraulikpumpe, Kühlmittelpumpe, Kraftstoffpumpe, Einspritzpumpe, Dosierpumpe, Ventilator, Kompressor und/oder Lenkhilfpumpe aufweisen. Die Nebenaggregate können mechanisch unmittelbar oder mittelbar ausgehend von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben sein. Auch derartige Nebenaggregate können unter Zwischenschaltung der elastischen Kupplung 1 angetrieben sein.
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An ihrem antriebsseitigen Ende ist die Welle 7 mit dem ersten Kupplungsteil 2 der elastischen Kupplung 1 drehfest verbunden. Gegebenenfalls kann das erste Kupplungsteil 2 auch an dem antriebsseitigen Ende der Welle 7 selbst ausgebildet sein. Vorliegend weist das erste Kupplungsteil 2 eine Ausnehmung auf, in die die Welle 7 eingreift. Alternativ kann jedoch auch die Welle eine Ausnehmung aufweisen, in die das erste Kupplungsteil eingreift. Die Verbindung zwischen der Welle 7 und dem ersten Kupplungsteil 2 ist vorzugsweise formschlüssig ausgeführt. Gegebenenfalls kann die Verbindung auch reibschlüssig oder stoffschlüssig ausgeführt sein.
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Das zweite Kupplungsteil 4 der elastischen Kupplung 1 ist mit der Nockenwelle 5 drehfest verbunden. Gegebenenfalls kann das zweite Kupplungsteil 4 auch an der Nockenwelle 5 selbst ausgebildet sein. Vorliegend weist das zweite Kupplungsteil 4 einen zapfenartigen Fortsatz auf, der in die Nockenwelle 5 eingreift. Alternativ kann jedoch auch die Nockenwelle in eine Ausnehmung des zweiten Kupplungsteils eingreifen. Die Verbindung zwischen der Nockenwelle 1 und dem zweitem Kupplungsteil 5 ist vorzugsweise formschlüssig ausgeführt. Gegebenenfalls kann die Verbindung auch reibschlüssig oder stoffschlüssig ausgeführt sein.
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3 zeigt eine Nockenwelle 10 mit einem zweiten Kupplungsteil 11 einer elastischen Kupplung in dreidimensionaler Darstellung, eine Hochdruckpumpe 12 mit einem ersten Kupplungsteil 13 einer elastischen Kupplung ist in dreidimensionaler Darstellung in 4 gezeigt.
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Die Nockenwelle 10 weist vier Nockenpaare 14, 15, 16, 17, 18, 19 und 20, 21 zur Betätigung von Ventilen von vier Zylindern auf. Die Nockenwelle 10 ist an ihrem dem zweiten Kupplungsteil 11 abgewandten Ende angetrieben. Die Nockenwelle 10 weist antriebsseitig einen Nockenwellenkopf 22 auf, an dem ein Nockenwellenversteller angeordnet werden kann, der eine rotatorische Verstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle ermöglicht. Der Nockenwellenkopf 22 weist mit dem Nockenwellenversteller zusammenwirkende Hydraulikkanäle und Dichtbereiche auf.
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Die Hochdruckpumpe 12 weist ein Gehäuse 23 mit Deckel 24 auf. Der Deckel 24 ist am Gehäuse 23 mittels Schrauben 25 befestigt. Das Gehäuse 23 weist eine Kontur 26, vorliegend einen zylindrischen Bereich, auf, der eine lagegenaue Festlegung der Hochdruckpumpe 12 am Zylinderkopf oder am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ermöglicht. Zur Befestigung der Hochdruckpumpe 12 am Zylinderkopf oder am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine weist das Gehäuse 23 Befestigungsbereiche 27, vorliegend mit Durchgangslöchern, auf. Die Hochdruckpumpe 12 weist einen Fluidanschluss 28 auf.
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5 zeigt eine elastische Kupplung 29 mit einem ersten Kupplungsteil, das mit einer Hochdruckpumpe 30 verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil 31, das mit einer Nockenwelle 32 einer Brennkraftmaschine verbunden ist, in dreidimensionaler Darstellung. In der Figur ist das erste Kupplungsteil nicht ersichtlich, da es in dem zweiten Kupplungsteil 31 aufgenommen ist.
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6 zeigt ein erstes Kupplungsteil 33 einer elastischen Kupplung. Das erste Kupplungsteil 33 weist ein inneres Polygon-Außenprofil 34 auf. Das Polygon-Außenprofil 34 weist eine Ausnehmung 35 zur Verbindung mit einer Welle auf. Die Ausnehmung 35 ist vorliegend als Durchgangsbohrung ausgeführt. Die Ausnehmung 35 weist axial außenseitig eine Fase auf, um eine Verbindung mit einer Welle zu erleichtern. Es ist eine Kontur 36 vorgesehen, die zur Herstellung einer formschlüssigen drehfesten Verbindung zwischen erstem Kupplungsteil 33 und Welle dient. Vorlegend ist die Kontur 36 zur Aufnahme eines Passstifts geeignet.
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Außerdem weist das erste Kupplungsteil 33 ein mit dem Polygon-Außenprofil 34 korrespondierendes äußeres Polygon-Ringprofil 37 auf. Das äußere Polygon-Ringprofil 37 umschließt beabstandet das Polygon-Außenprofil 34 radial außenseitig. Das innere Polygon-Außenprofil 34 und das äußere Polygon-Ringprofil 37 weisen geometrisch ähnliche Formen auf, die sich insbesondere durch einen Skalierungsfaktor unterscheiden. Das innere Polygon-Außenprofil 34 und das äußere Polygon-Ringprofil 37 sind mittels eines elastischen Verbindungsteils 38 miteinander verbunden. Vorliegend ist das elastische Verbindungsteil 38 eine vulkanisierte Elastomerschicht, die den Zwischenraum zwischen innerem Polygon-Außenprofil 34 und äußerem Polygon-Ringprofil 37 vollständig ausfüllt. Die Dicke des Verbindungsteils kann zumindest annähernd der Dicke des äußeren Polygon-Ringprofils 37 entsprechen. Die radiale Außenseite 39 des äußeren Polygon-Ringprofils 37 kann ballig ausgeführt sein.
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7 zeigt ein zweites Kupplungsteil 40 einer elastischen Kupplung. Das zweite Kupplungsteil 40 weist ein mit der radialen Außenseite des äußeren Polygon-Ringprofils des ersten Kupplungsteils korrespondierendes Polygon-Innenprofil 41 auf. Das zweite Kupplungsteil 40 weist einen zapfenartigen Fortsatz 42 zur drehfesten Verbindung mit einer Welle auf. Das zweite Kupplungsteil 40 weist radial außenseitig Ausnehmungen, wie 49, auf, die eine Drehlagenbestimmung der Nockenwelle ermöglichen.
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Die korrespondierenden Polygon-Profile 34, 37, 41 weisen vorliegend drei Ecken 43, 44 auf. Die Ecken der Polygon-Profile 34, 37, 41 sind jeweils mit einem Eckenradius 45, 46 gebildet. Die Eckenradien 45, 46 sind über Seitenradien 47, 48 miteinander verbunden. Die Eckenradien 45, 46 und die Seitenradien 47, 48 schließen jeweils tangential und krümmungsstetig aneinander an. Vorliegend liegend jeweils ein Eckenradius 45, 46 und ein Seitenradius 47, 48 einender radial gegenüber und bilden so einen Durchmesser des jeweiligen Polygon-Profils 34, 37, 41. Die Polygon-Profile 34, 37, 41 bestehen vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus Stahl.
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Wie 8 zeigt, kann eine elastische Kupplung auch mit der Kurbelwelle 50 einer Brennkraftmaschine verbunden sein. An ihrem einen Ende weist die Kurbelwelle 50 eine Antriebsscheibe 51 zum Antrieb von Nebenaggregaten mittels Riemen auf. Das andere Ende der Kurbelwelle 50 ist mit einem ersten Kupplungsteil 52 der elastischen Kupplung verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elastische Kupplung
- 2
- erstes Kupplungsteil
- 3
- Hochdruckpumpe
- 4
- zweites Kupplungsteil
- 5
- Nockenwelle
- 6
- Gehäuse
- 7
- Welle
- 8
- Nocken
- 9
- Nocken
- 10
- Nockenwelle
- 11
- zweites Kupplungsteil
- 12
- Hochdruckpumpe
- 13
- erstes Kupplungsteil
- 14
- Nocken
- 15
- Nocken
- 16
- Nocken
- 17
- Nocken
- 18
- Nocken
- 19
- Nocken
- 20
- Nocken
- 21
- Nocken
- 22
- Nockenwellenkopf
- 23
- Gehäuse
- 24
- Deckel
- 25
- Schraube
- 26
- Kontur
- 27
- Befestigungsbereich
- 28
- Fluidanschluss
- 29
- Elastische Kupplung
- 30
- Hochdruckpumpe
- 31
- zweites Kupplungsteil
- 32
- Nockenwelle
- 33
- erstes Kupplungsteil
- 34
- Polygon-Außenprofil
- 35
- Ausnehmung
- 36
- Kontur
- 37
- Polygon-Ringprofil
- 38
- elastisches Verbindungsteil
- 39
- radiale Außenseite
- 40
- zweites Kupplungsteil
- 41
- Polygon-Innenprofil
- 42
- zapfenartiger Fortsatz
- 43
- Ecke
- 44
- Ecke
- 45
- Eckenradius
- 46
- Eckenradius
- 47
- Seitenradius
- 48
- Seitenradius
- 49
- Ausnehmung
- 50
- Kurbelwelle
- 51
- Antriebsscheibe
- 52
- erstes Kupplungsteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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