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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Eine gattungsgemäße Hochdruckpumpe geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 103 55 027 A1 hervor. Die hierin beschriebene Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das einen Pumpenkolben besitzt, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt und der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einer Hubbewegung antreibbar ist. Hierzu ist der Pumpenkolben zumindest mittelbar über einen hülsenförmigen Stößel an der Antriebswelle abgestützt. Die Rückstellfeder ist über einen Federteller mit dem Pumpenkolben und dem Stößel verbunden. Über die Federkraft der Rückstellfeder werden somit der Pumpenkolben in Anlage am Stößel und der Stößel in Anlage an der Antriebswelle gehalten. Die Federkraft der Rückstellfeder sollte demnach auf den Pumpenkolben und den Stößel wirken, was jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen der Bauteile erschwert ist.
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Konstruktionsbedingt gibt es zwischen dem Federteller und dem Kolbenfuß ein axiales Spiel von etwa 70 bis 180 µm. Das axiale Spiel wird bei einer Bewegungsumkehr des Pumpenkolbens durchlaufen, bis der Kolbenfuß am Federteller oder an einem im Stößel aufgenommenen Stützelement anschlägt. Das Anschlagen des Kolbenfußes am Federteller führt nicht nur zu einem erhöhten Verschleiß des Federtellers, sondern kann ggf. zum Federtellerbruch führen. Darüber hinaus erzeugt das Anschlagen am Stützelement ein hochfrequentes Geräusch, dass als unangenehm empfunden wird.
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Um die negativen Auswirkungen derartiger Fertigungstoleranzen zu mindern, wird in der angeführten Offenlegungsschrift vorgeschlagen, dass der Federteller, mittels dessen die Rückstellfeder am Pumpenkolben und am Stößel abgestützt ist, elastisch verformbar ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steifigkeit des Federtellers geringer als die der Rückstellfeder gewählt ist, so dass die Verformung mittels der Federkraft der Rückstellfeder bewirkt werden kann. Die an einem peripheren Bereich des Federtellers anliegende Rückstellfeder drückt diesen in Richtung einer am Stößel ausgebildeten Federtellerauflage, wobei der im Federteller aufgenommene Kolbenfuß des Pumpenkolbens als Matrize dient.
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Die elastische Verformung des Federtellers zum Ausgleich des axialen Spiels stellt jedoch eine zusätzliche Belastung des Federtellers dar, welche zu einem Federtellerbruch führen kann. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffhochdruckpumpe der vorstehend genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Belastung des Federtellers gemindert und einer unerwünschten Geräuschentwicklung entgegen gewirkt wird.
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Zur Lösung der Aufgabe wird die Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Hochdruckpumpe sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorgeschlagene Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem umfasst wenigstens ein Pumpenelement mit einem hubbeweglichen Pumpenkolben, welcher über eine Stößelbaugruppe an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle abgestützt ist, mittels welcher der Pumpenkolben entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder zu einer Hubbewegung antreibbar ist. Die Rückstellfeder ist dabei an einem Federteller der Stößelbaugruppe abgestützt, welcher einen Kolbenfuß des Pumpenkolbens formschlüssig hintergreift. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Federteller und dem Kolbenfuß des Pumpenkolbens ein Lagerelement aus einem elastisch verformbaren Material angeordnet. Das Lagerelement dient dem Ausgleich etwaiger Fertigungstoleranzen, insbesondere dem Ausgleich eines axialen Spiels, das zwischen dem Federteller und dem Kolbenfuß konstruktionsbedingt vorhanden ist. Hierzu ist das Lagerelement derart dimensioniert, dass es im eingebauten Zustand einer elastischen Verformung unterliegt. Die elastische Verformung des Lagerelementes führt zu einer Vorspannung des Federtellers und des Kolbenfußes in axialer Richtung und damit zum Ausgleich des axialen Spiels.
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Vorzugsweise ist das elastisch verformbare Material des Lagerelements ein Elastomer oder ein Vulkanisat. Weiterhin bevorzugt ist das elastisch verformbare Material ein Gummi. Das Material ist derart zu wählen, dass es den einsatzbedingten hohen Temperaturbelastungen standhält. Beispielsweise kann ein Gummimaterial Einsatz finden, dass bereits aus dem Motorenbau zur Motorlagerung bekannt ist.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lagerelement ein separates mit dem Federteller und/oder dem Kolbenfuß des Pumpenkolbens verbindbares Element. Die Verbindung mit dem Federteller und/oder dem Kolbenfuß kann beispielsweise mittels Auflegen, Aufschieben, Aufziehen und/oder Aufpressen erfolgen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Lagerelement Bestandteil des Federtellers oder des Pumpenkolbens. Das hat den Vorteil, dass das Lagerelement nicht erst mit dem Federteller oder dem Pumpenkolben verbunden werden muss. Vorzugsweise ist das Lagerelement an den Federteller oder den Pumpenkolben angespritzt.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Lagerelement ring- oder scheibenförmig ausgebildet ist und in entspanntem Zustand eine in axialer Richtung wirksame Höhe von 100 bis 200 µm besitzt. Die ring- oder scheibenförmige Ausbildung ermöglicht den Einsatz des Lagerelementes als Beilagscheibe, welche zwischen dem Federteller und dem Kolbenfuß angeordnet wird. Die zentrale Ausnehmung des ring- oder scheibenförmigen Körpers dient hierbei der Aufnahme des Pumpenkolbens. Die Höhe des ringoder scheibenförmigen Lagerelementes ist in Abhängigkeit vom vorhandenen axialen Spiel zu wählen, dass es auszugleichen gilt. Um eine Vorspannung von Federteller und Kolbenfuß in axialer Richtung zu bewirken, sollte die Höhe größer als das vorhandene axiale Spiel gewählt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzt das Lagerelement wenigstens einen den Federteller hintergreifenden Ringbund. Das Lagerelement kann demnach auch als Hülse mit wenigstens einem Ringbund ausgebildet sein. Die Hülse bewirkt vorzugsweise eine Zentrierung des Federtellers in Bezug auf die Längsachse des Pumpenkolbens. Das hülsenförmige Lagerelement kann auch an beiden Stirnseiten jeweils einen Ringbund aufweisen, welche den Federteller umgreifen. Der Federteller ist somit über das Lagerelement lagefixiert. Ferner ist vorgesehen, dass zum Ausgleich des axialen Spiels der wenigstens eine Ringbund in entspanntem Zustand eine in axialer Richtung wirksame Höhe von 100 bis 200 µm besitzt. Sofern das Lagerelement an beiden Stirnseiten einen Ringbund besitzt, weist zumindest der zwischen dem Federteller und dem Kolbenfuß zu liegen kommende Ringbund eine entsprechende Höhe auf.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckpumpe im Bereich der Pumpenkolbenabstützung,
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2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe im Bereich der Pumpenkolbenabstützung,
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3 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe im Bereich der Pumpenkolbenabstützung,
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4 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe im Bereich der Pumpenkolbenabstützung,
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5 eine Seitenansicht des Lagerelementes der Ausführungsform der 4 und
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6 eine Draufsicht auf das Lagerelement der Ausführungsform der 4.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in der 1 ausschnittsweise dargestellte aus dem Stand der Technik bekannte Hochdruckpumpe umfasst ein Pumpenelement mit einem hubbeweglichen Pumpenkolben 1, der mittelbar über eine Stößelbaugruppe 2 an einem Nocken 3 einer Antriebswelle 4 abgestützt ist. Über die Antriebswelle 4 ist der Pumpenkolben 1 entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 5 zu einer Hubbewegung antreibbar.
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Die Stößelbaugruppe 2 umfasst einen hülsenförmigen Stößelköper 10, an welchem innenumfangseitig ein Ringbund 11 ausgebildet ist. An einer Seite des Ringbundes 11 liegt ein Stützelement 12 an, in welchem eine Laufrolle 13 drehbar gelagert ist. An der anderen Seite des Ringbundes 11 liegt ein Federteller 6 an, an welchem die Rückstellfeder 5 abgestützt ist. Zur Verbindung des Pumpenkolbens 1 mit der Stößelbaugruppe 2 weist der Federteller 6 eine zentrale Ausnehmung 14 auf, durch welche der Pumpenkolben 1 in der Weise geführt ist, dass der Federteller 6 einen Kolbenfuß 7 des Pumpenkolbens 1 hintergreift. Der Kolbenfuß 7 kommt somit zwischen dem Federteller 6 und dem Stützelement 12 zu liegen. Konstruktionsbedingt weist die Kolbenfußaufnahme ein axiales Spiel auf, das vom Pumpenkolben im Betrieb der Hochdruckpumpe dynamisch durchlaufen wird. Dabei schlägt der Kolbenfuß 7 des Pumpenkolbens 1 am Federteller 6 an, was zu einer erhöhten Belastung des Federtellers 6 und zu unerwünschten Schlaggeräuschen führt.
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Bei den in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe ist zwischen dem Federteller 6 und dem Kolbenfuß 7 des Pumpenkolbens 1 ein Lagerelement 8 aus einem elastisch verformbaren Material angeordnet. Das Lagerelement 8 bzw. ein zwischen dem Federteller 6 und dem Kolbenfuß 7 angeordneter Ringbund 9 des Lagerelementes 8 weist im entspannten Zustand eine Höhe auf, welche größer als das vorhandene axiale Spiel gewählt ist. Im eingebauten Zustand unterliegt das Lagerelement 8 einer elastischen Verformung, welche eine Vorspannung in axialer Richtung bewirkt. Aufgrund der Vorspannung wird der Kolbenfuß 7 zwischen dem Lagerelement 8 und dem Stützelement 12 eingeklemmt.
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Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein scheibenförmiges Lagerelement 8 auf, das nach Art einer Beilagscheibe auf den Kolbenfuß 7 des Pumpenkolbens 1 aufgelegt ist. Die Höhe H ist derart gewählt, dass das axiale Spiel zwischen dem Federteller 6 und dem Lagerelement 8 ausgeglichen wird. In der 2 ist der Federteller 6 der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Das in der 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein zwischen einem Federteller 6 und eine Kolbenfuß 7 angeordnetes ringförmiges Lagerelement 8 mit einem Ringbund 9 auf. Der Ringbund 9 dient dem Ausgleich des axialen Spiels und weist demzufolge in entspanntem Zustand eine Höhe auf, die größer als das axiale Spiel gewählt ist. Das ringförmige Lagerelement 8 ist zumindest teilweise in der zentralen Ausnehmung 14 des Federtellers 6 aufgenommen. Das heißt, dass das Ringelement 8 zudem in radialer Richtung am Federteller 6 anliegt. Auf diese Weise wird durch das Lagerelement 8 ferner eine Zentrierung des Federtellers 6 in Bezug auf die Längsachse A des Pumpenkolbens 1 bewirkt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der 4 dargestellt. Das Lagerelement 8 weist hier einen ersten und einen zweiten Ringbund 9 auf, mit welchen das Lagerelement 8 den Federteller 6 umgreift. Das Lagerelement 8 ist demnach im Querschnitt U-fömig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass zum Einen vor der Montage das Lagerelement 8 verliersicher am Federteller 6 gehalten ist, zum Anderen nach der Montage das Lagerelement 8 den Federteller 6 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung lagefixiert. Die Höhe H1 (siehe 5) des unteren Ringbundes 9, welcher zwischen dem Federteller 6 und dem Kolbenfuß 7 zu liegen kommt, ist wiederum größer als das vorhandene axiale Spiel gewählt. Die Höhe H2 (siehe 5) ist gleich oder geringfügig kleiner als die Höhe des Federtellers 6 gewählt, so dass der Federteller 6 zwischen dem ersten und zweiten Ringbund 9 eingeklemmt wird. Zur Fixierung am Pumpenkolben 1 weist das Lagerelement 8 zudem einen Innendurchmesser DI (siehe 6) auf, welcher geringfügig kleiner als der Kolbendurchmesser gewählt, so dass das Lagerelement 8 unter radialer Vorspannung am Pumpenkolben 1 anliegt. Der Außendurchmesser DA (siehe 6) ist wiederum größer als die Ausnehmung 14 des Federtellers 6 gewählt, um ein Umgreifen des Federtellers 6 zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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