-
Stand der Technik
-
In Dieselmotoren wird Kraftstoff unter hohem Druck in die jeweiligen Verbrennungsräume eingespritzt. Der Einspritzdruck beträgt derzeit etwa 1600 bar bis 2000 bar und soll in Zukunft bis zu 2500 bar erhöht werden. Der hochverdichtete Kraftstoff wird heute zumeist über ein Speicher(Common-Rail)-System bereitgestellt. In dieses Speicher-System wird der mittels einer Hochdruckpumpe verdichtete Kraftstoff eingebracht. Die Hochdruckpumpe ist in der Regel ein Kolbenverdichter, dessen Pumpenkolben mittels Nocken in eine translatorische Richtung bewegt werden. Meist sind in derartigen Hochdruckpumpen zwischen dem Pumpenkolben und dem Nocken oder Exzenter ein Rollenschuh angeordnet, wobei der Rollenschuh wiederum in einem Stößel angeordnet ist. Zwischen Nocken und Rollenschuh ist eine Rolle angeordnet, die in einer teilzylindrischen Ausnehmung in dem Rollenschuh angeordnet ist und sich während des Betriebs über den Nocken abrollt. Der Nocken seinerseits ist fest an einer Antriebswelle verbunden, wobei die Antriebswelle direkt mit einer Abtriebswelle des Dieselmotors gekoppelt ist. Der Hochdruckpumpe ist eine Vorförderpumpe vorgeschaltet, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehältnis ansaugt und an seinem Ausgang einen Volumenstrom mit einem Druck bereitstellt, der sowohl einem Pumpenelement zur Verdichtung als auch einem die Pumpe umgebenden Pumpengehäuse zu Schmierzwecken zugeführt wird. Aufgrund der hohen zu erzeugenden Drücke sind die Hochdruckpumpen insbesondere in dem Kontaktbereich der Rolle an dem Rollenschuh hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Somit kann ein Bedürfnis bestehen, eine Hockdruckpumpe bereitzustellen, bei der in verbesserter Ausführung Kraftstoff der Kontaktstelle der Rolle an dem Rollenschuh zur Schmierung zugeführt wird.
-
Das Bedürfnis kann befriedigt werden durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
-
Gemäß einem ersten Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung wird eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Verbrennungsmaschine bereitgestellt. Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse mit einem mit Kraftstoff gefüllten Pumpengehäuseinnenraum auf, wobei in dem Pumpengehäuse wenigstens ein Pumpenelement mit einem Pumpenkolben angeordnet ist. Der Pumpenkolben ist mittelbar durch einen Stößelkörper und eine Rolle an einem Nocken oder einem Exzenter einer Antriebswelle abgestützt. Der Stößelkörper ist in Richtung einer Mittelachse über den Nocken oder den Exzenter in einer oszillierenden Bewegung antreibbar. Mit dem Stößelkörper ist ein Rollenschuh in Richtung der Mittelachse fest verbunden. Der Rollenschuh weist eine im Wesentlichen teilzylindrische Ausnehmung zur teilweisen Aufnahme der Rolle auf. Der Rollenschuh weist wenigstens eine Schmierkammer auf, wobei durch die wenigstens eine Schmierkammer während der oszillierenden Bewegung des Stößelkörpers der Rolle Kraftstoff aus dem Pumpengehäuseinnenraum zugeführt wird.
-
Aufgrund der oszillierenden Bewegung des Stößelkörpers kann Kraftstoff aus dem Pumpengehäuse zusätzlich gezielt der Rolle zugeführt werden, damit an den Kontaktflächen der Rolle an dem Rollenschuh vermehrt Kraftstoff als Schmiermittel zur Verfügung steht. Die Kraftstoffzufuhr kann hierbei ausschließlich während der Bewegung des Stößelkörpers erfolgen. Weiterhin können außer der gezielten Ausformung des Stößelkörpers keine weiteren zusätzlichen Bauelemente wie beispielsweise elektrisch betätigte Ventile oder Pumpen notwendig sein. Das Schmiermittel haftet an der Rolle an und wird durch die Relativbewegung der Kontaktflächen zueinander in den sich verengenden Schmierspalt gefördert oder geschleppt. Der durch die Verdichtung des Schmierstoffs oder Kraftstoffs aufgebaute Druck ist dabei so hoch, dass die Kontaktflächen zwischen Rolle und Stößelkörper voneinander etwa 1–2 μm abgehoben werden. Durch die vermehrte Kraftstoffzuführung kann zum einen die Schmierung an den Kontaktflächen verbessert werden. Zum anderen kann in die an den Kontaktflächen entstehende Wärme besser abgeführt und damit der Entstehung von sogenannten „Hot Spots”, also lokalen Überhitzungen des Schmierstoffs, vorgebeugt werden. Durch diese Ausgestaltung des Rollenschuhs in Verbindung mit der in dem Stößelkörper ausgebildeten Schmierkammer wird also eine Hochdruckpumpe bereitgestellt, bei der gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckpumpen aufgrund der vermehrten Zuführung von Schmierstoff auch die Belastung, respektive eine Flächenpressung an den Kontaktstellen zwischen der Rolle und dem Rollenschuh erhöht werden kann.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die wenigstens eine Schmierkammer im Wesentlichen parallel zu einer Längserstreckungsrichtung der Rolle.
-
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass der Rolle über ihre gesamte Länge Kraftstoff zugeführt wird. Dies kann beispielsweise durch eine schlitzförmige Öffnung erfolgen, die von der Schmierkammer vin zur rolle weist. Insbesondere kann die schlitzförmige Öffnung oder der Schlitz derart gestaltet sein, dass der Schmierstoff nach der Zuführung auf der Rolle einen gleichmäßig dicken Schmierfilm ausbildet Natürlich wird der Schlitz der Schmierkammer derart angeordnet sein, dass der durch den Schlitz bereitgestellte Kraftstoff von der Rolle in einen sich verengenden Schmierspalt zu der Kontaktfläche der Rolle an dem Rollenschuh gefördert wird.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung sind zwei zueinander spiegelbildlich ausgeformte Schmierkammern bezüglich der Rolle einander gegenüberliegend in dem Rollenschuh ausgebildet.
-
Durch die spiegelbildliche Ausformung der Schmierkammern in dem Rollenschuh wird die Einbaurichtung des Stößelkörpers mit dem Rollenschuh in das Pumpengehäuse nicht vorgegeben. Damit wird ein Montagefehler beim Zusammenbau der Hochdruckpumpe vermieden.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist der Pumpengehäuseinnenraum der Hochdruckpumpe mittels des Stößelkörpers in einen Stößelraum und einen Pumpeninnenraum geteilt. In dem Stößelraum ist der Pumpenkolben angeordnet und in dem Pumpeninnenraum ist der Nocken oder der Exzenter mit der Antriebswelle angeordnet. Die Schmierkammer ist mittels wenigstens einer ersten Öffnung mit einer ersten Querschnittsfläche mit dem Stößelraum fluidleitend verbunden. Die Schmierkammer ist mittels wenigstens einer zweiten Öffnung mit einer zweiten Querschnittsfläche mit dem Pumpeninnenraum fluidleitend verbunden. Eine Gesamtheit der ersten Querschnittsflächen bildet eine erste Gesamtquerschnittsfläche. Eine Gesamtheit der zweiten Querschnittsflächen bildet eine zweite Gesamtquerschnittsfläche. Die erste Gesamtquerschnittsfläche und die zweite Gesamtquerschnittsfläche sind voneinander verschieden.
-
Durch die mittels der Schmierkammer miteinander verbundene erste und zweite Öffnung kann bewirkt werden, dass bei einer oszillierenden Bewegung des Stößelkörpers ein Austausch von Kraftstoff zwischen dem Pumpeninnenraum und dem Stößelraum erfolgen kann. Somit wird zumindest weitestgehend eine Verdichtung des sich in dem Stößelraum befindenden Kraftstoffs vermieden. Dadurch, dass die erste Gesamtquerschnittsfläche der ersten Querschnittsflächen der ersten Öffnungen sich von der zweiten Gesamtquerschnittsfläche der zweiten Querschnittsflächen der zweiten Öffnungen unterscheidet, wirken die Öffnungen mit der kleineren Gesamtquerschnittsfläche als Drossel. Natürlich kann der Rollenkörper derart gestaltet sein, dass er nur jeweils eine erste und eine zweite Öffnung aufweist. Bedingt durch die Drossel kann sich in der Schmierkammer ein Druck aufbauen. Dieser in der Schmierkammer aufgebaute Druck kann dazu verwendet werden, Kraftstoff durch die schlitzförmigen Öffnung oder dem Schlitz der Schmierkammer unter Druck der Rolle zuzuführen. Die erste und die zweite Öffnung kann beispielsweise als Bohrung ausgestaltet sein. in der Regel wird die Schmierkammer derart ausgebildet sein, dass der zwischen der ersten und der zweiten Öffnung zirkulierende Kraftstoff durch die Schmierkammer zur Rolle hin umgelenkt wird. Hierbei kann die Schmierkammer derart ausgestaltet sein, dass der Kraftstoff senkrecht oder in einem Winkel auf die Rolle gelenkt wird. Auch kann der geringere Gesamtquerschnitt an einer Position in dem Stößelkörper derart gewählt sein, dass der Kraftstoff entweder bei einer Aufwärtsbewegung oder bei einer Abwärtsbewegung des Stößelkörpers der Rolle zugeführt wird.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung sind die erste und die zweite Gesamtquerschnittsfläche derart ausgelegt, dass in der wenigstens einen Schmierkammer ein Überdruck von maximal 2 bar erzeugt ist.
-
Durch den relativ geringen Druck wird bewirkt, dass nur ein geringer, praktisch vernachlässigbarer Widerstand dem oszillierend bewegten Stößelkörper entgegengesetzt wird. Jedoch ist der Druck ausreichend, um eine ausreichende Kraftstoffversorgung, respektive Schmierstoffversorgung, der Kontaktflächen von Rolle und Rollenschuh sicherzustellen.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist die zweite Gesamtquerschnittsfläche kleiner als die erste Gesamtquerschnittsfläche.
-
Hierdurch wird bewirkt, dass der durch die Schmierkammer bereitgestellte Kraftstoff bei der Aufwärtsbewegung des Stößelkörpers, wenn also der dem Pumpenelement zugeführte Kraftstoff mittels des Pumpenkolbens verdichtet wird, der Rolle zugeführt wird. Somit wird in vorteilhafter Weise der Kraftstoff der Kontaktfläche der Rolle an dem Rollenschuh dann zugeführt, wenn auf die Rolle die größte Kraft wirkt.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung weist der Rollenschuh der Hochdruckpumpe einen Rollenschuhkörper und eine Rollenschuhabdeckung auf. Der Rollenschuhkörper und die Rollenschuhabdeckung sind miteinander in rotatorischer und translatorischer Richtung fest verbunden. Der Rollenschuhkörper ist zwischen dem Pumpenkolben und der Rolle angeordnet. Der Rollenschuhkörper ist durch eine der Antriebswelle zugewandte Stirnfläche begrenzt. Die Stirnfläche und eine die teilkreiszylindrische Ausnehmung begrenzende Mantelfläche schneiden sich entlang einer Linie. Die Linie liegt in einer zu der Mantelfläche ausgebildeten Tangentialebene, wobei die Tangentialebene und die Mittelachse einen Winkel einschließen. Der Winkel ist zwischen 17° und 25°.
-
Durch den geringen Winkel ist es möglich, den Rollenschuhkörper dünn gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Rollenschuhkörpern auszuführen, bei denen dieser Winkel teilweise 90° erreicht. Aufgrund eines damit einhergehenden reduzierten Materialbedarfs des Rollenschuhs können auch die bewegten Massen reduziert werden. Reduzierte Massen fördern die Zeitstandsfestigkeit der Hochdruckpumpe. Auch lässt sich aufgrund der guten Zugänglichkeit der teilzylindrischen Ausnehmung, die sich aus dem geringen Winkel von 17° bis 25° ergibt, in hervorragender Weise die Oberfläche der teilzylindrischen Ausnehmung mittels Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung als Gleitschicht und/oder Verschleißschutzschicht im Plasma beschichten. Auch können Rollenschuhkörper und Rollenschuhabdeckung aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet sein. Insbesondere kann die Rollenschuhabdeckung aus einem Material hergestellt sein, dessen spezifisches Gewicht geringer als das des Rollenschuhkörpers ist.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist ein Schmierspalt zwischen der Linie und der Rolle ausgebildet. Der Kraftstoff wird dem Schmierspalt zugeführt.
-
In der Regel wird dieser Schmierspalt etwa 20 μm breit sein. Der durch die Rolle aus dem Pumpeninnenraum in den Schmierspalt geschleppte Kraftstofffilm ist etwa 3–6 μm dick. Somit bleiben etwa 14–17 μm von dem Schmierspalt übrig, in den der zusätzliche Kraftstoff eingebracht werden kann. Somit kann die durch die Schmierkammer in den Schmierspalt eingebrachte Kraftstoffmenge größer sein als die durch die Rolle als Kraftstofffilm mitgeschleppte Kraftstoffmenge.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist die Schmierkammer in der Rollenschuhabdeckung ausgebildet.
-
In vorteilhafter Weise ist die Schmierkammer in der mechanisch nahezu unbelasteten Rollenschuhabdeckung ausgebildet Somit kann die Fertigung des Rollenschuhkörpers entkoppelt von der Fertigung der Schmierkammer erfolgen. Auch kann die Schmierkammer erst durch ein Zusammenwirken von Rollenschuhabdeckung und Rollenschuhkörper beispielsweise nach einem Fügen der Rollenschuhabdeckung an den Rollenschuhkörper ausgebildet werden. Beispielsweise kann hierbei eine dem Rollenschuhkörper zugewandte Oberfläche der Rollenschuhabdeckung konturiert ausgebildet sein. Hierbei kann die schlitzförmige Öffnung der Schmierkammer in der Oberfläche ausgebildet sein. Weiterhin kann eine der Oberseite der Rollenschuhabdeckung zugewandte Unterseite des Rollenschuhkörpers plan ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung der Unterseite des Rollenschuhkörpers lässt sich dieser preisgünstig herstellen.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung bildet die Rollenschuhabdeckung an einer dem Rollenschuhkörper gegenüberliegenden Unterseite im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung der Rolle eine Kante aus. Die Kante ist derart von der Rolle beabstandet, dass die Kante ohne Beeinträchtigung eines Schmierfilms auf der Rolle Schmutz von der Rolle abweist.
-
Die Kante wird in bevorzugter Weise etwa 10 μm von der Rolle beabstandet sein. Somit wird der zwischen 3–6 μm dicke Schmierfilm auf der Rolle durch die Kante nicht beeinträchtigt. Jedoch können durch den Schmierfilm mitgezogene Partikel von der Rolle entfernt werden, so dass dieser nicht in den Schmierspalt, insbesondere nicht in die Kontaktfläche der Rolle an dem Rollenschuh, gezogen werden kann.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist die Rollenschuhabdeckung an dem Rollenschuhkörper mittels einer Schraub-, Klemm- oder Rastverbindung verbunden.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung hintergreift die Rollenschuhabdeckung der Hochdruckpumpe die Rolle im Querschnitt zumindest teilweise.
-
Durch eine derartige Ausgestaltung der Rollenschuhabdeckung fungiert die Rollenschuhabdeckung als Verliersicherung für die Rolle bei der Montage.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist die Rollenschuhabdeckung der Hochdruckpumpe einstückig ausgebildet.
-
Beispielsweise kann die Rollenschuhabdeckung als Spritzgussteil ausgebildet sein. Natürlich kann die Rollenschuhabdeckung auch mehrstückig ausgebildet sein. Dies kann jedoch zu höheren Herstell- und Montagekosten gegenüber der einstückig ausgebildeten Rollenschuhabdeckung führen.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist die Rollenschuhabdeckung aus Kunststoff ausgebildet.
-
Natürlich werden nur hochwertige Kunststoffe für diesen Einsatzzweck verwendet, die zum einen resistent gegenüber Dieselkraftstoff und zum anderen stabil gegenüber Temperaturen von –40°C bis etwa +150°C sind.
-
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung sind der Rollenschuh und der Stößelkörper der Hochdruckpumpe einstückig ausgebildet.
-
Es wird angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang mit einer Hochdruckpumpe beschrieben sind. Einem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu führen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
-
1 zeigt eine Hochdruckpumpe mit einer in einem Rollenschuh integrierten Schmierkammer im Längsschnitt;
-
2 zeigt einen Ausschnitt aus der aus 1 bekannten Hochdruckpumpe im Längsschnitt;
-
3 zeigt einen Rollenschuhkörper im Querschnitt; und
-
4 zeigt eine Rollenschuhabdeckung im Querschnitt.
-
Detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
-
1 zeigt eine Hochdruckpumpe 2 für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe 2 ein Pumpengehäuse 4 mit einem mit Kraftstoff 100 gefüllten Pumpengehäuseinnenraum 6 aufweist. In dem Pumpengehäuse 4 ist wenigstens ein hier nicht dargestelltes Pumpenelement mit einem Pumpenkolben 8 angeordnet. Der Pumpenkolben 8 stützt sich an einem Stößelkörper 10 über eine Rolle 12 an einem Nocken 14 einer Antriebswelle 16 ab. Durch eine Rotation der Antriebswelle 16 in Pfeilrichtung A werden sowohl der Stößelkörper 10 als auch der Pumpenkolben 8 in eine oszillierende Bewegung Z entlang einer Mittelachse I bewegt. Der Stößelkörper 10 besitzt einen Rollenschuh 18. Hierbei besitzt der Rollenschuh 18 eine teilzylindrische Ausnehmung 20, die hier als Bohrung ausgebildet ist. In dem Rollenschuh 18 sind zwei einander gegenüberliegende und zueinander spiegelbildlich ausgebildete Schmierkammern 22 ausgeformt. Der Stößelkörper 10 teilt den Pumpengehäuseinnenraum 6 in einen Stößelraum 24 und einen Pumpeninnenraum 26. Hierbei befindet sich in dem Stößelraum 24 der Pumpenkolben 8 und in dem Pumpeninnenraum 26 die Antriebswelle 16 mit dem Nocken 14. Der Stößelraum 24 ist mit dem Pumpeninnenraum 26 fluidleitend verbunden. Hierzu ist die Schmierkammer 22 mit dem Stößelraum 24 durch eine in dem Rollenschuh 18 ausgebildete erste Öffnung 28 Kraftstoff leitend verbunden. Weiterhin ist die Schmierkammer 22 mit dem Pumpeninnenraum 26 mittels einer in dem Rollenschuh 18 ausgebildeten zweiten Öffnung 30 Kraftstoff leitend verbunden. Sowohl der Stößelraum 24 als auch der Pumpeninnenraum 26 sind mit Kraftstoff 100 gefüllt. Während der oszillierenden Bewegung Z des Rollenschuhs 18 wird Kraftstoff 100 durch die erste Öffnung 28 über die Schmierkammer 22 und die zweite Öffnung 30 von dem Stößelraum 24 zum Pumpeninnenraum 26 geleitet und umgekehrt Damit wird sichergestellt, dass während der oszillierenden Bewegung Z zwischen dem Stößelraum 24 und dem Pumpeninnenraum 26 im Wesentlichen kein Druckunterschied vorhanden ist. Der Rollenschuh 18 umfasst einen zwischen der Rolle 12 und dem Pumpenkolben 8 angeordneten Rollenschuhkörper 32 und eine zum Pumpeninnenraum 26 weisende Rollenschuhabdeckung 34. Die Schmierkammer 22 ist in der aus Kunststoff gefertigten Rollenschuhabdeckung 34 ausgebildet. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schmierkammer 22 durch eine der Rollenschuhabdeckung 34 zugewandte Stirnfläche 44 des Rollenschuhkörpers 32, die als plane Unterseite ausgebildet ist, sowie eine konturierte dem Rollenschuhkörper 32 zugewandte Oberseite 46 der Rollenschuhabdeckung 34 begrenzt. Weiterhin bilden die plane Unterseite 44 und die konturierte Oberseite 46 einen in der Rollenschuhabdeckung 34 ausgebildeten und zu der Rolle 12 weisende schlitzartige Öffnung in Forme eines Schlitzes 36 aus. Über den Schlitz 36 ist Kraftstoff 100 einem zwischen der Rolle 12 und dem Rollenschuhkörper 32 ausgebildeten Schmierspalt 38 zuführbar. Der Schmierspalt 38 ist während der oszillierenden Bewegung Z des Rollenschuhs 18 etwa 20 μm breit. Dieser Schmierspalt 38 verengt sich kontinuierlich zu einer Kontaktfläche 40 zwischen der Rolle 12 und dem Rollenschuhkörper 32 hin. Während des Betriebes ist die Rolle 12 und der Rollenschuhkörper 32 im Bereich der Kontaktfläche 40 voneinander 1–2 μm beabstandet.
-
Besser ersichtlich in 2, die einen Ausschnitt aus der aus 1 bekannten Hochdruckpumpe 2 zeigt, ist, dass die Unterseite 44 des Rollenschuhkörpers 32 und eine die teilkreiszylindrische Ausnehmung 20 begrenzende Mantelfläche 42 sich entlang einer Linie L schneiden. Die Linie L liegt in einer zu der Mantelfläche 42 ausgebildeten Tangentialebene T. Die Tangentialebene F und die Mittelachse I schließen einen Winkel α ein. Der Winkel α liegt zwischen 17° und 25°. Weiterhin ist der zwischen der Unterseite 44 des Rollenschuhkörpers 32 und der Rollenschuhabdeckung 34 ausgebildete und der Rolle 12 zugewandte Schlitz 36 aus Übersichtlichkeitsgründen gestrichelt dargestellt. Der Schlitz 36 bildet die engste Stelle zwischen dem Rollenschuhkörper 32 und der Rollenschuhabdeckung 34. Weiterhin wird die Schmierkammer 22 durch diesen Schlitz 36 begrenzt. Der Oberseite 46 der Rollenschuhabdeckung 34 gegenüberliegend befindet sich eine Unterseite 48. Die Unterseite 48 bildet an ihrer Schnittlinie mit einer teilkreiszylindrischen Ausnehmung 49, in der die Rolle 12 teilweise aufgenommen ist, eine Kante 50 aus. Die Kante 50 ist etwa während des Betriebs etwa 10 μm von der Rolle 12 beabstandet und dient dazu, Partikel von einem an der während des Betriebs rotierenden Rolle 12 anhaftenden Schmierfilm zu entfernen.
-
3 zeigt den Rollenschuhkörper 32 im Querschnitt. Die hier nicht sichtbare Schmierkammer ist mittels zweier erster Öffnungen 28 mit dem Stößelraum 24 Kraftstoff leitend verbunden, Die beiden ersten Öffnungen 28 besitzen je eine erste Querschnittsfläche 52. Die Gesamtheit der beiden ersten Querschnittsflächen 52 ergibt eine erste Gesamtquerschnittsfläche.
-
4 zeigt die Rollenschuhabdeckung 34 im Querschnitt. Hierbei ist die hier nicht dargestellte Schmierkammer mit dem Pumpeninnenraum mittels der zweiten Öffnung 30 Kraftstoff leitend verbunden, wobei die zweite Öffnung 30 eine zweite Querschnittsfläche 54 besitzt, die zugleich auch die zweite Gesamtquerschnittsfläche darstellt. Im direkten Vergleich der ersten Gesamtquerschnittsfläche aus 3 mit der zweiten Gesamtquerschnittsfläche aus 4 ist ersichtlich, dass die erste Gesamtquerschnittsfläche größer ist als die zweite Gesamtquerschnittsfläche.
-
Anhand der 1 bis 4 soll nunmehr die Funktionsweise der vorliegenden Hochdruckpumpe 2 erklärt werden. Während einer Abwärtsbewegung des Stößelkörpers 10 in Richtung der Antriebswelle 16 gelangt Kraftstoff 100 von dem Pumpeninnenraum 26 durch die zweite Öffnung 30, die Schmierkammer 22 und die beiden ersten Öffnungen 28 in den Stößelraum 24. Natürlich kommt es auch während des Stillstands der Hochdruckpumpe 2 zu einem Füllen des Stößelraums 24 mit Kraftstoff 100 durch Druckausgleich. Während einer Aufwärtsbewegung des Stößelkörpers 10 in Richtung des Pumpenkolbens 8 gelangt Kraftstoff 100 von dem Stößelraum 24 über die beiden ersten Öffnungen 28, die Schmierkammer 22 und die zweite Öffnung 30 in den Pumpeninnenraum 26. Da jedoch die erste Gesamtquerschnittsfläche größer ist als die zweite Gesamtquerschnittsfläche, stellt die zweite Gesamtquerschnittsfläche, respektive in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel die Querschnittsfläche der zweiten Öffnung 30 eine Drossel dar. Die erste und die zweite Gesamtquerschnittsfläche sind derart bemessen, dass während der Aufwärtsbewegung des Stößelkörpers 10 sich in der Schmierkammer 22 ein Druck bis maximal 2 bar ausbildet. Insbesondere in 2 ist anhand eines Pfeils F ersichtlich, wie Kraftstoff 100 aus dem Stößelraum 24 der Schmierkammer 22 und weiter dem Schlitz 36 zugeführt wird, wobei hierbei der Kraftstoff 100 von anfangs im Wesentlichen parallel zur Mittelachse I hin zur Rolle 12 mittels der Schmierkammer 22 umgelenkt wird. Der sich drehenden Rolle 12 haftet ein Schmierfilm aus Kraftstoff 100 aus dem Pumpeninnenraum 26 in einer Dicke von etwa 3–6 μm an. Da der Schmierspalt 38 etwa 20 μm beträgt, wird der aus dem Stößelraum 24 stammende Kraftstoff 100 dem verbleibenden Schmierspalt von etwa 14–17 μm zugeführt. Somit ist die Kraftstoffmenge, die aus dem Stößelraum 24 dem Schmierspalt 38 zugeführt wird, größer als die Schmiermenge, die der Rolle 12 aus dem Pumpeninnenraum 26 anhaftet. Der aus dem Stößelraum 24 stammende Kraftstoff 100 wird von der Rolle 12 an dem Schmierspalt 38 aufgenommen und der Kontaktfläche 40 zwischen der Rolle 12 und dem Rollenschuhkörper 32 zugeführt. Hierbei ist die Rolle 12 und der Rollenschuhkörper 32 im Bereich der Kontaktfläche 40 während des Betriebes etwa 1–2 μm beabstandet. Durch den Winkel α von 17° bis 25° ist es in einfacher Art und Weise möglich, die Mantelfläche 42 der teilzylindrischen Ausnehmung 20 im Plasma mittels Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen zu beschichten. Da die in der Rollenschuhabdeckung 34 ausgebildete Kante 50 lediglich von der Rolle 12 etwa 10 μm beabstandet ist, wird der von der Rolle 12 aus dem Pumpeninnenraum 26 anhaftende Schmierfilm, der etwa 3–6 μm stark ist, nicht beeinträchtigt. Durch die zusätzliche Zuführung von Kraftstoff 100 aus dem Stößelraum 24 mittels der Schmierkammer 22 erfolgt eine verbesserte Schmierung an der Kontaktfläche 40. Insbesondere wird Ausbildung von sogenannten „Hot Spots”, also punktuelle Überhitzungen des Kraftstoffs 100 in der Kontaktfläche 40, vermieden. Hierdurch wird die Lebensdauer der Hochdruckpumpe 2 insgesamt verlängert.
