DE102011003771A1

DE102011003771A1 - Nockentrieb für eine Hochdruckpumpe sowie Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102011003771A1
Application number: DE201110003771
Authority: DE
Inventors: Francesco Lucarelli; Thomas Koenig; Frank Scholz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockentrieb für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine zum Antrieb wenigstens eines Pumpenelementes, umfassend eine Antriebswelle g (3), über welche ein hubbeweglicher Pumpenkolben (4) des Pumpenelementes am Nocken (2) abstützbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Stößelanordnung (3) mehrere Wälzkörper (5), die jeweils kugelförmig ausgebildet und in einem Stützelement (6) der Stößelanordnung (3) drehbar gelagert sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Nockentrieb.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockentrieb für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine zum Antrieb wenigstens eines Pumpenelementes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Nockentrieb.
Stand der Technik
Eine Hochdruckpumpe mit einem Nockentrieb geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 041 673 A1 hervor. Die hierin beschriebene Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken und wenigstens einem Pumpenelement auf. Das Pumpenelement umfasst einen hubbeweglichen Pumpenkolben, der über eine Rolle außenumfangseitig am Nocken der Antriebswelle abgestützt ist, so dass eine Drehung der Antriebswelle eine Hubbewegung des Pumpenkolbens bewirkt. Um ein Ablaufen der Rolle an der Außenumfangseite des Nockens zu ermöglichen, ist die Rolle am Pumpenkolben drehbar gelagert. Der drehbaren Lagerung dient vorliegend ein Stützelement mit einer an die Außenkontur der Rolle angepassten teilzylinderförmigen Ausnehmung, in welcher die Rolle eingesetzt ist. Die Verbindung mit dem Pumpenkolben erfolgt über einen Tassenstößel, der am Kolbenfuß des Pumpenkolbens in axialer Richtung abgestützt ist und in dem das Stützelement einschließlich der Rolle aufgenommen ist. Aufgrund der axialen Abstützung am Pumpenkolben folgt der Tassenstößel im Betrieb der Hochdruckpumpe der Hubbewegung des Pumpenkolbens. Die axiale Abstützung vermag jedoch eine Rotationsbewegung des Tassenstößels um die Längsachse des Pumpenkolbens nicht zu verhindern, so dass es ggf. zu einer veränderten Ausrichtung der Rolle gegenüber dem Nocken der Antriebswelle kommt. Dies kann nicht nur zu einem erhöhten Verschleiß der Rolle und des Nockens im Bereich der jeweiligen Kontaktflächen führen, sondern auch zum Ausfall der Hochdruckpumpe und damit zu einem Triebwerkschaden.
Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Nockentrieb bzw. eine Hochdruckpumpe derart weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Probleme nicht mehr oder zumindest in deutlich verringertem Maße auftreten. Insbesondere soll eine Verdrehung der Stößelanordnung durch den Betrieb der Pumpe und/oder durch Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen verhindert werden.
Zur Lösung der Aufgabe werden ein Nockentrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Der vorgeschlagene Nockentrieb zum Antrieb wenigstens eines Pumpenelementes einer Hochdruckpumpe umfasst eine Antriebswelle mit einem Nocken sowie eine Stößelanordnung, über welche ein hubbeweglicher Pumpenkolben des Pumpenelementes am Nocken abstützbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Stößelanordnung mehrere Wälzkörper, die jeweils kugelförmig ausgebildet und in einem Stützelement der Stößelanordnung drehbar gelagert sind. Die Wälzkörper ersetzen die Rolle, die üblicherweise in einer Stößelanordnung zur Abstützung am Nocken eingesetzt wird. Der Vorteil in der Verwendung kugelförmiger Wälzkörper gegenüber einer Rolle ist insbesondere darin zu sehen, dass die Ausrichtung der Wälzkörper in Bezug auf die Laufrichtung unerheblich ist. Vorteilhaft ist ferner, dass im Betrieb des Nockentriebes jeder Wälzkörper über seine gesamte Kugeloberfläche gleichmäßig auf Verschleiß beansprucht wird. Der Verschleiß ist somit weniger punktuell als bei einer Laufrolle. Eine aufwendige Beschichtung zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit, wie sie beispielsweise häufig an den Rollenkuppen einer Laufrolle zu finden ist, ist somit entbehrlich. Zugleich wird durch die kugelförmigen Wälzkörper die Aufnahme von Querkräften verbessert, so dass einer unerwünschten Verdrehung der Stößelanordnung entgegen gewirkt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wälzkörper in einer Reihe nebeneinander im Stützelement angeordnet. Die Ausrichtung der gereihten Wälzkörper erfolgt quer zur Laufrichtung.
Weiterhin bevorzugt besitzt das Stützelement der Stößelanordnung zur drehbaren Lagerung der Wälzkörper mehrere Ausnehmungen, die zumindest teilweise teilkugelförmig ausgebildet und dem Außendurchmesser der Wälzkörper angepasst sind. Um die Ausbildung der zumindest teilweise teilkugelförmigen Sitze der Wälzkörper zu vereinfachen, sind diese bevorzugt in einem geringen Abstand zueinander angeordnet. Alternativ können mehrere kugelförmige Wälzkörper auch in einer teilzylinderförmigen Ausnehmung als Sitz aufgenommen sein. Die Wälzkörper liegen dann direkt aneinander.
Vorteilhafterweise besitzt der Nocken zur Aufnahme der Wälzkörper außenumfangseitig mehrere nebeneinander angeordnete Laufbahnen, die im Querschnitt zumindest teilweise teilkreisförmig ausgebildet und dem Außendurchmesser der Wälzkörper angepasst sind. Dadurch, dass die Wälzkörper auf definierten Laufbahnen abrollen, entstehen Rückstellmomente, die einem Verdrehen der Stößelanordnung entgegen wirken.
Die ferner zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgeschlagene Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist erfindungsgemäß einen Nockentrieb der vorstehend beschriebenen Art auf. Dadurch kann der Verschleiß der Hochdruckpumpe im Bereich der dynamisch beanspruchten Oberflächen der beweglichen Teile des Nockentriebes deutlich gesenkt werden. Eine Beschichtung der dynamisch beanspruchten Oberflächen ist somit entbehrlich, was sich wiederum günstig auf die Herstellungskosten der Hochdruckpumpe auswirkt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockentrieb einer Hochdruckpumpe und
2 eine perspektivische Ansicht des Nockentriebs der 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Nockentrieb einer Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle 1 mit einem Nocken 2 auf, an dessen Außenumfangsfläche ein hubbeweglicher Pumpenkolben 4 über eine Stößelanordnung 3 abgestützt ist. Die Stößelanordnung 3 umfasst einen hohlzylindrischen Stößelkörper 9 zur Aufnahme des nockenseitigen Endes des Pumpenkolbens 4 sowie zur Aufnahme eines Stützelementes 6, in welchem mehrere in Reihe angeordnete Wälzkörper 5 drehbar gelagert sind. Zur drehbaren Lagerung der Wälzkörper 5 sind im Stützelement 6 mehrere teilkugelförmige Ausnehmungen 7 ausgebildet. Der Durchmesser der teilkugelförmigen Ausnehmungen 7 ist dem Außendurchmesser der Wälzkörper 5 angepasst.
Zur Ausbildung von Laufbahnen 8 ist die Außenumfangsfläche des Nockens 2 profiliert ausgebildet. Vorliegend sind mehrere Laufbahnen nebeneinander angeordnet, die jeweils einen teilkreisförmigen Querschnitt besitzen. Die Profilierung der Außenumfangsfläche des Nockens 2 ist somit wellenförmig.
Dadurch, dass die kugelförmigen Wälzkörper in definierten Laufbahnen abrollen, werden Rückstellmomente bewirkt, die einer Verdrehung der Stößelanordnung entgegen wirken. Querkräfte werden über die kugelförmigen Wälzkörper aufgenommen. Dabei werden die Wälzkörper gleichmäßig über ihre gesamte Kugeloberfläche auf Verschleiß beansprucht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006041673 A1 [0003]

Claims

Nockentrieb für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine zum Antrieb wenigstens eines Pumpenelementes, umfassend eine Antriebswelle (1) mit einem Nocken (2) sowie eine Stößelanordnung (3), über welche ein hubbeweglicher Pumpenkolben (4) des Pumpenelementes am Nocken (2) abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelanordnung (3) mehrere Wälzkörper (5) umfasst, die jeweils kugelförmig ausgebildet und in einem Stützelement (6) der Stößelanordnung (3) drehbar gelagert sind.
Nockentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) in einer Reihe nebeneinander im Stützelement (6) angeordnet sind.
Nockentrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (6) der Stößelanordnung (3) mehrere Ausnehmungen (7) zur drehbaren Lagerung der Wälzkörper (5) besitzt, wobei die Ausnehmungen (7) zumindest teilweise teilkugelförmig ausgebildet und dem Außendurchmesser der Wälzkörper (5) angepasst sind.
Nockentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (2) außenumfangseitig mehrere nebeneinander angeordnete Laufbahnen (8) zur Aufnahme der Wälzkörper (5) besitzt, wobei die Laufbahnen (8) im Querschnitt zumindest teilweise teilkreisförmig ausgebildet und dem Außendurchmesser der Wälzkörper (5) angepasst sind.
Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Nockentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.