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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen Pumpenzylinder, in dem ein Pumpenkolben beweglich angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben über einen Rollenstößel mit einem Nocken einer Nockenwelle zusammenwirkt, wobei die Hochdruckpumpe und der Rollenstößel zumindest teilweise in einem Gehäuse angeordnet sind, und wobei die Nockenwelle von einer Welle der Brennkraftmaschine angetrieben ist.
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Stand der Technik
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Ein derartige Hochdruckpumpe ist aus der
DE 195 08 445 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe ist in ein das Gehäuse bildende Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingebaut. Dabei weist dieses Kurbelgehäuse eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Montageöffnungen auf, in die normalerweise Steckpumpen eines Pumpe-Leitungs-Düse-Einspritzsystems eingesetzt sind. Beim Gegenstand der oben genannten Druckschrift sind diese Steckpumpen durch zumindest eine Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems ersetzt, die Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert. Auf diese Weise kann eine bestehende Brennkraftmaschine ohne aufwendige Änderungen von einem konventionellen Einspritzsystem auf ein Common-Rail-Einspritzsystem umgerüstet werden.
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Aus der
DE 10 2008 008 259 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Common-Rail-Einspritzsystem ausgestattet ist. Auch diese Brennkraftmaschine ist von einem konventionellen Einspritzsystem auf ein Common-Rail-Einspritzsystem umgerüstet worden. Hierzu ist das Räderkastengehäuse der Brennkraftmaschine umgestaltet worden und zum Anbau einer Kraftstoffhochdruckpumpe umkonstruiert worden. Dafür ist einerseits in das Räderkastengehäuse eine Montageöffnung für eine Hochdruckpumpe des Common-Rail-Einspritzsystems eingelassen worden und andererseits die Gaswechselnockenwelle, die von dem in dem Räderkastengehäuse angeordneten Rädergetriebe angetrieben ist, um einen zusätzlichen Nocken zum Antrieb der Hochdruckpumpe ergänzt worden. Diese Anbaulösung ist speziell für die in diesem Dokument beschriebene luftgekühlte selbstzündende Brennkraftmaschine ausgelegt.
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Aus der
DE 10 2010 063 363 A1 ist eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bekannt. Diese Hochdruckpumpe ist als Steckpumpe ausgebildet und weist als Besonderheit eine Verdrehsicherung für einen Rollenstößel auf, der zwischen einer einen Nocken tragenden Welle und der Hochdruckpumpe angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, deren Antrieb hinsichtlich einer Antriebsfunktion verbessert und optimiert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass neben der Hochdruckpumpe eine Ölpumpe angeordnet und von der Nockenwelle angetrieben ist und dass ein Ölausgang der Ölpumpe mit der Hochdruckpumpe verbunden ist. Dadurch, dass neben der Hochdruckpumpe eine Ölpumpe angeordnet und von der Nockenwelle angetrieben ist, wird ein zusätzlicher Antrieb, beispielsweise in Form eines Antriebszahnrads, für die Ölpumpe eingespart. Dadurch wird eine Gewichtsreduzierung und Kostenersparnis beim Bau der Brennkraftmaschine erzielt. Dadurch, dass ein Ölausgang der Ölpumpe vorzugsweise mit Schmierstellen der Hochdruckpumpe verbunden ist, wird eine effiziente Schmierung sichergestellt, wobei durch die neben der Hochdruckpumpe angeordnete Ölpumpe die Länge der notwendigen Ölverbindungen minimiert ist. Dadurch ist die Antriebsfunktion der Hochdruckpumpe durch den zusätzlichen Antrieb der Ölpumpe und die Hochdruckpumpe durch die direkte Schmierölversorgung von der Ölpumpe optimiert.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Nockenwelle beidseits eines Nocken Lager, insbesondere Rollenlager, auf. Der Nocken ist als Einfachnocken oder Mehrfachnocken ausgebildet und wirkt mit dem Rollenstößel der Hochdruckpumpe, die bevorzugt eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Common-Rail-Einspritzsystem einer mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine ist, zusammen. Alternativ kann die Hochdruckpumpe aber auch für eine Benzin-Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine ausgelegt sein, bei der Benzin beispielsweise direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Von den beiden Lagern ist das auf der Antriebsseite der Nockenwelle angeordnete Lager bevorzugt als Zylinderrollenlager und das auf der gegenüberliegenden, der Ölpumpe zugewandten Seite der Nockenwelle, angeordnete Lager als Kegelrollenlager ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, wobei hier aber auch andere Anordnungen im Rahmen der Erfindung möglich sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet der Ölausgang der Ölpumpe in das benachbarte Lager, insbesondere also das Kelgelrollenlager, der Nockenwelle ein. Durch den Ölausgang der Ölpumpe wird die gesamte von der Ölpumpe geförderte Ölmenge abgeführt und somit zu der benachbarten Lagerung der Nockenwelle zugeführt. Durch die Ausbildung des Lagers als Rollenlager ist sichergestellt, dass der durch das Lager verursachte Strömungswiderstand unbedeutend ist. Andererseits ist eine zuverlässige Schmierung des Lagers mit in keiner Weise verunreinigtem Öl sichergestellt, da das der Ölpumpe zugeführte Öl zuvor durch einen Ölfilter geleitet wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Öl ausgangsseitig des ersten Lagers in einen Nockenraum und/oder zu einer Stößelschmiernut und/oder dem zweiten Lager geführt. Die Stößelschmiernut steht in Verbindung mit der Gleitfläche des Rollenstößels in dem Pumpenzylinder und weiterhin mit einer Laufrolle, die Bestandteil des Rollenstößels ist und auf dem Nocken abrollt. Weiter wird das von der Ölpumpe geförderte Öl zu dem zweiten Lager, insbesondere dem Zylinderrollenlager zugeführt und durchströmt auch dieses. Dabei kann auch eine Aufteilung des von der Ölpumpe geförderten Ölstroms beispielsweise durch Ausbildung der entsprechenden Strömungskanäle vorgenommen sein, so dass nur ein jeweils ein Teilstrom des Öls aus dem Ölausgang der Ölpumpe durch das benachbarte Kegelrollenlager und weiter in den Nockenraum beziehungsweise in die Stößelschmiernut beziehungsweis zu dem zweiten Lager geführt wird bevor die Teilströme sich in dem Nockenraum wieder vereinigen.
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In Weiterbildung der Erfindung wird das der Hochdruckpumpe zugeleitete Öl nach dem Durchströmen der Hochdruckpumpe, insbesondere nach dem Durchströmen des Nockenraums, zu weiteren Schmierstellen und/oder Sprühstellen der Brennkraftmaschine geleitet. Dazu ist das Gehäuse vorzugsweise im Bereich des Nockenraums ein Ölleitungsanschluss eingelassen, von dem das Öl in einen Ölzufuhrkanal in dem Brennkraftmaschinengehäuse weiterleitet. Dieser Ölzufuhrkanal teilt sich dann in weitere Ölkanäle auf, die zu den einzelnen Schmierstellen, beispielsweise im Bereich der Kurbelwelle und der Nockenwelle führen, und zu den Spritzstellen, beispielsweise bei einer Kolbenkühlung, geleitet sind.
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Weiterhin ist dadurch, dass die Hochdruckpumpe von dem gesamten von der Ölpumpe geförderten Ölstrom, durchströmt ist, erreicht, dass die Hochdruckpumpe in dem ölführenden Bereich zumindest annähernd die Betriebstemperatur des Öls aufweist. Dadurch ist ein verschleissfreier Betrieb sichergestellt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe im Bereich eines Ölsumpfs der Brennkraftmaschine angeordnet. Da eine konventionelle Ölpumpe auch in diesem Bereich angeordnet ist, wird keine zusätzliche Anbaustelle an der Brennkraftmaschine benötigt, sondern eine im Prinzip vorhandene Anbaustelle weiter ausgebaut. Dadurch sind keine erheblichen Änderungen an einer bestehenden Brennkraftmaschine notwendig.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe innerhalb eines Brennkraftmaschinengehäuses, insbesondere innerhalb eines Kurbelgehäuses oder einer Ölwanne, angeordnet. Diese Ausgestaltung stellt eine vorteilhafte Integration der Hochdruckpumpe insbesondere in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine dar. Dabei sind die entsprechenden Kraftstoffleitungen der Hochdruckpumpe in geeigneter Weise durch Durchbrüche in dem Brennkraftmaschinengehäuse beziehungsweise dem Kurbelgehäuse oder der Ölwanne nach außen geführt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Steckpumpe. Eine solche Steckpumpe steht in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung und kann somit problemlos verbaut werden. Weiterhin ist die Ölpumpe bevorzugt als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Auch solche Flügelzellenpumpen stehen zur Verfügung, so dass auf vorhandene Teile zurückgegriffen werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine weitere Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, eine Wasserpumpe, eine Hydraulikpumpe und/oder eine Niederdruckpumpe von der Nockenwelle angetrieben. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung ausdrücklich möglich, mehrere der zuvor genannten Pumpen vorzusehen und gleichzeitig von der Nockenwelle beispielsweise nacheinander anzutreiben. Eine Vakuumpumpe wird beispielsweise für Bremssysteme eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine verbaut ist, benötigt und kann beispielsweise ebenfalls als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Antriebswelle der weiteren Pumpe über eine Kupplung mit der Nockenwelle drehverbunden. Diese Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, da dadurch die Möglichkeit besteht, ohne eine Änderung an der Nockenwelle bedarfsweise eine weitere Antriebswelle mit der Nockenwelle zu verbinden.
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Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch eine mit einer Nockenwelle zusammenwirkenden Hochdruckpumpe und einer Ölpumpe.
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Ausführungsform der Erfindung
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Der Längsschnitt gemäß 1 zeigt den interessierenden Teil eines Brennkraftmaschinengehäuses 1, das beispielsweise das Kurbelgehäuse, eine Ölwanne oder eine Lagerwand innerhalb oder außerhalb der Brennkraftmaschine sein kann. In das Brennkraftmaschinengehäuse 1 ist eine Montageöffnung 2 eingelassen, in die ein Flansch 3 eingesetzt ist. Der Flansch 3 ist mit einem Gehäuse 4 für die Hochdruckpumpe 5 und die Ölpumpe 6 verbunden. In dem Flansch 3 und dem Gehäuse 4 ist eine Nockenwelle 7 angeordnet und in Lagern 8a, 8b gelagert. Die Lager sind beidseits eines Nockens 9, der als Einfachnocken oder Mehrfachnocken ausgebildet sein kann, angeordnet. Das Lager 8a ist innerhalb des Flansches 3 angeordnet und als Zylinderrollenlager ausgebildet, während das gegenüberliegende Lager 8b ein Kegelrollenlager ist. Neben dem Lager 8a ist gegebenenfalls ein Wellendichting 10 angeordnet. Die Nockenwelle 7 weist neben dem Lager 8a einen kegelförmigen Fortsatz 11, an den sich wiederum ein Gewindeabschnitt 12 anschließt. Auf den Fortsatz 11 wird ein Zahnrad aufgesetzt und mittels einer auf den Gewindeabschnitt 12 aufgeschraubten Mutter gesichert.
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Die Hochdruckpumpe 5 ist als eine Kraftstoffhochdruckpumpe in Form einer Steckpumpe ausgebildet und weist einen einteilig mit einem Zylinderkopf 13 ausgebildeten Zylinder 14 auf, in dem ein Pumpenkolben 15 translatorisch auf und ab bewegbar ist. Der Pumpenkolben 15 wirkt mit einem Rollenstößel 16 zusammen, der eine auf dem Nocken 9 abrollende Laufrolle 17 aufweist. Der Rollenstößel 16 ist dem Gehäuse 4 ebenfalls translatorisch auf und ab bewegbar angeordnet. Der Rollenstößel 16 wirkt mit dem Pumpenkolben 15 zusammen und wird von einer Feder 18, die sich an dem Zylinderkopf 13 abstützt, gegen den Nocken 9 gedrückt. In den Zylinderkopf 13 ist ein Pumpenarbeitsraum eingelassen, in den beispielsweise gesteuert über eine Zumesseinheit und über einen Zulauf 19 Kraftstoff eingeführt wird und bei einer Verdichtungsbewegung des Pumpenkolbens 15 über einen Hochdruckauslass 20, in den ein Rückschlagventil eingesetzt ist, gefördert wird. Der Hochdruckauslass 20 ist über eine Hochdruckleitung mit einem Hochdruckspeicher verbunden, aus dem Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur gezielten Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen werden kann.
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Neben der Hochdruckpumpe 5 ist die Ölpumpe 6 angeordnet, die als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Flügelzellenpumpe kann auch so ausgebildet sein, dass die von ihr geförderte Ölmenge variabel einstellbar ist. Die Ölpumpe 6 weist einen Ölzulauf 21 auf, der in geeigneter Form beispielsweise über eine Leitung mit einem Filter, der außen an dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 befestigt ist, verbunden ist. Der Filter ist seinerseits über eine Leitung mit dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine oder bei einer Trockensumpfschmierung mit einem Ölbehälter verbunden.
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Die Ölpumpe 6 weist weiterhin einen Ölausgang 22 auf, der in das benachbarte Lager 8b mündet. Das von der Ölpumpe 6 geförderte Öl strömt durch das Lager 8b in einen Nockenraum 23, der in dem Gehäuse 4 den Nocken 9 umgebend angeordnet ist. Von diesem Nockenraum 23 beziehungsweise schon von dem Lager 8b wird vorzugsweise ein Teilstrom des Öls zu einer Stößelschmiernut 24 und zu dem Lager 8a geleitet. Von dem Lager 8a wird das Öl über einen Ölrücklauf 25 wieder in den Nockenraum 23 geleitet, während das dem Rollenstößel zugeführte Öl direkt wieder in den Nockenraum 23 gelangt. Die Aufteilung der Ölströme kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die Stößelschmiernut 24 und das Lager 8a durch Kanäle direkt mit dem Lager 8b beziehungsweise dem Ölausgang 22 verbunden sind.
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Im Bereich des Nockenraums 23 ist im Bereich eines Ölsumpfs, der beispielsweise eine Ölwanne sein kann, ein Ölleitungsanschluss 26 vorgesehen, der in das Gehäuse 4 eingelassen ist. Der Ölleitungsanschluss 26 ist mit einer weiterführenden Leitung verbunden, durch die das Öl zu weiteren Schmierstellen und/oder Spritzstellen der Brennkraftmaschine weitergeleitet wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit der gesamte von der Ölpumpe 6 geförderte Ölstrom durch die Hochdruckpumpe 5 beziehungsweise dem Nockenraum 23 geleitet und somit eine intensive Schmierung und Temperierung (Kühlung beziehungsweise Erwärmung) der Hochdruckpumpe 5 sichergestellt.
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An der Ölpumpe 6 ist eine weitere Pumpe 27 angeordnet, die beispielsweise eine als Flügelzellenpumpe ausgebildete Vakuumpumpe ist. Eine Antriebswelle 28 der weiteren Pumpe 27 ist über eine Kupplung 29 mit der Nockenwelle 7 verbunden. Die weitere Pumpe 27 weist ein Pumpengehäuse 30 auf, das unter Einfügung eines Runddichtrings 31 mit dem Gehäuse 4 verschraubt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19508445 A1 [0002]
- DE 102008008259 A1 [0003]
- DE 102010063363 A1 [0004]
