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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, einer 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 ein Gehäuse aufweisen, in dem sie zumindest teilweise 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 das Kurbelgehäuse einer 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 Hochdruckpumpe für Kraftstoff umkonstruiert worden. Dafür ist einerseits in das Räderkastengehäuse eine Montageöffnung für die Hochdruckpumpe eingelassen worden und andererseits eine 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 einem 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, dass die Hochdruckpumpe ölgeschmiert ist und dass das Gehäuse ein gemeinsames Gehäuse für die Hochdruckpumpe und die Ölpumpe ist. Durch diese Ausgestaltung wird ein eigener Antrieb für die Ölpumpe in Form zumindest eines Antriebszahnrads eingespart und somit eine Gewichtsoptimierung und Kostenverringerung erreicht. Dadurch, dass die Hochdruckpumpe ölgeschmiert ist, kann die Schmierung direkt von der daneben angeordneten Ölpumpe erfolgen. Das gemeinsame Gehäuse für die Hochdruckpumpe und die Ölpumpe bietet fertigungstechnische und gewichtsmäßige Vorteile, die auch mit einer weiteren Kostenreduzierung verbunden sind.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Nockenwelle beidseits eines Nockens Lager, insbesondere Gleitlager, auf. Diese Ausgestaltung ist in Bezug auf die von der Hochdruckpumpe auf die Nockenwelle ausgeübte Belastung, insbesondere Biegebelastungen, vorteilhaft, da direkt neben dem Bereich der Einleitung der entsprechenden Kräfte und/oder Momente die Lagerung der Nockenwelle angeordnet ist. Diese Lagerung ist ausreichend dimensioniert, um auch die zusätzlich von der Ölpumpe hevorgerufene Belastung ohne zusätzliche Lagerung aufzunehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ragt die Nockenwelle durch die Ölpumpe hindurch und bildet deren Antrieb. Zusammen mit der zuvor dargestellten Lagerung der Nockenwelle neben den Nocken kann durch diese Ausgestaltung auf eine zusätzliche Lagerung der Ölpumpe insgesamt verzichtet werden. Weiterhin bietet diese Ausgestaltung den Vorteil und die Möglichkeit, mit der Nockenwelle noch weitere nachfolgend erläuterte Aggregate direkt anzutreiben.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse außen an einem Brennkraftmaschinengehäuse, insbesondere einem Kurbelgehäuse oder einer Ölwanne, angeordnet. An diesem Brennkraftmaschinengehäuse kann das Gehäuse einfach befestigt werden und der Antrieb der Nockenwelle kann durch eine Öffnung in dem Brennkraftmaschinengehäuse erfolgen. Weiterhin können ölführende Leitungen zu und von der Ölpumpe in einfacher Weise durch das Gehäuse und das daran anschließende Brennkraftmaschinengehäuse geführt werden. Dadurch, dass die Hochdruckpumpe direkt anschließend an das Brennkraftmaschinengehäuse angebaut ist, ist der bis zum Antrieb in dem Brennkraftmaschinengehäuse hochbelastete Bereich der Nockenwelle kurz, was sich auf das Gewicht der Nockenwelle positiv auswirkt, da nur dieser kurze Bereich entsprechend massiv ausgebildet sein muss. Die Hochdruckpumpe ist insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine ausgelegt und fördert insbesondere Dieselkraftstoff eines Common-Rail-Einspritzsystems, bei dem der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher gefördert wird, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen wird. Die Hochdruckpumpe kann aber auch für eine fremdgezündete beispielsweise direkteinspritzende Brennkraftmaschine ausgelegt sein. Da bei dieser Auslegung die auf die Hochdruckpumpe und damit auch auf die Nockenwelle und deren Antrieb einwirkenden Belastungen geringer sind, kann dann die Ölpumpe anschließend an das Brennkraftmaschinengehäuse und die Hochdruckpumpe an die Ölpumpe anschließend in das Gehäuse eingebaut sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in das Gehäuse eine Ölsaugleitung und eine Öldruckleitung eingelassen. Diese Leitungen kommunizieren – wie zuvor ausgeführt – mit in die Brennkraftmaschine eingelassenen weiterführenden Leitungen.
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In Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Ölsaugleitung und die Öldruckleitung längs des Gehäuses und wirken mit Ölleitungsübertritten in dem Brennkraftmaschinengehäuse zusammen. Diese Ölleitungsübertritte sind vorzugsweise durch Runddichtringe in der Trennfuge zwischen dem Brennkraftmaschinengehäuse und dem Gehäuse abgedichtet.
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In Weiterbildung der Erfindung zweigen von der Öldruckleitung Stichleitungen ab, die an Schmierstellen der Hochdruckpumpe münden. Diese Schmierstellen sind insbesondere die Lager und der Rollenstößel, der in dem Gehäuse auf und ab gleitet und die Laufrolle des Rollenstößels, die mit dem Nocken zusammenwirkend auf diesen abrollt und eine Drehbewegung der Nockenwelle in eine translatorische Auf- und Ab-Bewegung des Rollenstößels und des damit verbundenen Pumpenkolbens umsetzt. Auch wird mit diesem Öl eine Temperierung (Kühlung oder Erwärmung) der Hochdruckpumpe ermöglicht. Abgeführt wird dies Öl entlang der Nockenwelle, die ja in das Brennkraftmaschinengehäuse hineinragt. Durch dieses abgeführte Öl kann auch eine Schmierung eines Antriebsrads der Nockenwelle in dem Brennkraftmaschinengehäuse erfolgen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse ein Aluminiumgehäuse oder ein Kunststoffgehäuse. Grundsätzlich kommen hier auch noch andere Materialien in Frage; ein Aluminiumgehäuse oder ein Kunststoffgehäuse sind aber insbesondere gewichtsmäßig und kostenmäßig bevorzugte Ausführungsformen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Steckpumpe. Eine Steckpumpe steht als erprobtes Bauteil zur Verfügung und kann vorteilhaft bei dem vorliegenden Gegenstand eingesetzt beziehungsweise verbaut werden.
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In weiterer Ausgestaltung ist die Ölpumpe eine Flügelzellenpumpe, die sich ebenfalls als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
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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. Diese weitere Pumpe kann einfach an dem gemeinsamen Gehäuse der Hochdruckpumpe und der Ölpumpe befestigt werden und durch die durch die Ölpumpe hindurch ragende Nockenwelle ist auch ein problemloser Antrieb der weiteren Pumpe möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Antriebswelle der weiteren Pumpe über eine Kupplung mit der Nockenwelle drehverbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ohne irgendeine Änderung der Nockenwelle wahlweise die weitere Pumpe in beliebiger Ausgestaltung an die Nockenwelle angesetzt werden kann. Dazu weist das Gehäuse an der entsprechenden Anbaustelle einen Deckel auf, der je nachdem, ob ein Anbau einer weiteren Pumpe erfolgt oder nicht erfolgt, mit einer Durchtrittsöffnung versehen ist oder nicht. Im Übrigen können auch mehrere weitere Pumpen gegebenenfalls miteinander kombiniert an das Gehäuse der Hochdruckpumpe und der Ölpumpe angebaut werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher 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 erfindungsgemäße Hochdruckpumpe, die zusammen mit einer Ölpumpe in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut und von einer Nockenwelle angetrieben ist.
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Ausführungsform der Erfindung
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Der Längsschnitt gemäß 1 zeigt ein Brennkraftmaschinengehäuse 1 in dem interessierenden Bereich, das beispielsweise ein Kurbelgehäuse oder eine Ölwanne der Brennkraftmaschine ist. Das Brennkraftmaschinengehäuse 1 weist eine Öffnung 2 auf, durch die eine Nockenwelle 3 in das Brennkraftmaschinengehäuse 1 hinein ragt. Die Nockenwelle 3 weist in diesem in das Brennkraftmaschinengehäuse 1 hineinragenden Bereich beispielsweise eine Keilverzahnung 4 auf, über die die Nockenwelle 3 direkt oder indirekt mit einer weiteren Welle in dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 verbindbar ist. Diese weitere Welle wird in geeigneter Weise letztendlich von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben.
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An dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 ist die Öffnung 2 umgebend ein Gehäuse 5 befestigt, beispielsweise festgeschraubt, in dem die Nockenwelle 3 gelagert ist, und das das gemeinsame Gehäuse 5 für eine Hochdruckpumpe 6 und eine Ölpumpe 7 ist. Die Nockenwelle 3 weist einen Nocken 8 auf, der als Einfachnocken oder als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Auf dem Nocken 8 läuft eine Rolle 9 eines Rollenstößels 10 ab, der mit einem Pumpenkolben 11 der Hochdruckpumpe 6 verbunden ist. Der Pumpenkolben 11 ist in einem Pumpenzylinder 12, der einstückig mit einem Pumpenzylinderkopf 13 ausgebildet ist, translatorisch auf und ab bewegbar, wobei diese Bewegung bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 3 von der auf dem Nocken 8 der Nockenwelle 3 abrollenden Rolle 9 des Rollenstößels 10 auf den Pumpenkolben 11 übertragen wird. Der Pumpenkolben 11 und der Rollenstößel 10 wird von einer nicht dargestellten Stößelfeder, die zwischen dem Pumpenzylinderkopf und dem Rollenstößel unter Zwischenschaltung einer einen Pumpenkolbenschuh des Pumpenkolbens umfassenden Scheibe zu der Nockenwelle gedrückt, so dass die Rolle 9 immer auf dem Nocken 8 abrollt.
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In den Pumpenzylinderkopf 13 ist ein Pumpenarbeitsraum eingelassen, der über eine ein Saugventil aufweisende Kraftstoffzuführleitung gesteuert mit Kraftstoff beschickt wird. Die Bemessung des zugeführten Kraftstoffs erfolgt beispielsweise mittels einer Zumesseinheit. Bei einer Verdichtungsbewegung des Pumpenkolbens 11 wird in dem Pumpenarbeitsraum befindlicher Kraftstoff über einen ein Rückschlagventil aufweisenden Hochdruckauslass und eine damit verbundene Hochdruckleitung in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur gezielten Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen wird.
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Die Nockenwelle 3 ist beidseits des Nockens 8 in Lagern 14a, 14b gelagert, wobei die Lager 14a, 14b vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet sind.
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Die Nockenwelle 3 ist weiterhin durch die Ölpumpe 7 hindurchgeführt, die ebenfalls in das Gehäuse 5 eingebaut ist. Die Ölpumpe 7 ist beispielsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet, kann aber im Rahmen der Erfindung auch von einer anderen Bauart sein. Beispielsweise ist denkbar, die Ölpumpe 7 ebenfalls als Steckpumpe auszubilden. Ein Saugraum der Ölpumpe 7 wirkt mit einer benachbarten Saugkammer 15 zusammen, die mit einer Ölsaugleitung 16 verbunden ist. Die Ölsaugleitung 16 erstreckt sich ohne die Hochdruckpumpe 6 zu tangieren längs des Gehäuses 5 und steht mit einem Ölleitungsübertritt 17a in dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 in Verbindung. Der Ölleitungsübertritt 17a ist gegenüber dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 und dem Gehäuse 5 durch einen Runddichtring 18a abgedichtet.
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Auf der gegenüberliegenden Seite weist die Ölpumpe 7 eine Druckkammer 19 auf, die mit einem Förderraum der Ölpumpe 7 in Verbindung steht. Die Druckkammer 19 wirkt mit einer Öldruckleitung 20 zusammen, die ebenfalls entlang des Gehäuses 5 in dieses eingelassen ist. Die Öldruckleitung wirkt mit einem Ölleitungsübertrit 17b zusammen, der ebenfalls über einen Runddichtring 18b gegenüber dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 und dem Gehäuse 5 abgedichtet ist. An den Ölleitungsübertritt 17b schließen Ölleitungen an, die das Öl zu Schmierstellen und gegebenenfalls zu kühlenden Stellen der Brennkraftmaschine leiten.
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Von der Öldruckleitung 20 zweigen Stichkanäle 21a, 21b ab, die Öl zu den Lagern 14a, 14b und weiter zu dem Rollenstößel 10 führen, um diesen und die Laufrolle 9 zu schmieren. Die Stichkanäle 21a, 21b sind beispielsweise in das Gehäuse hinein gebohrt und nach außen jeweils von einer Verschlusskugel 25 öldicht verschlossen.
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Stirnseitig ist an das Gehäuse 5 eine weitere Pumpe 22 angebaut, die beispielsweise eine Vakuumpumpe ebenfalls in Form einer Flügelzellenpumpe ist. Die weitere Pumpe 22 weist eine Antriebswelle 23 auf, die über eine Kupplung 24 mit der Nockenwelle 3 drehfest verbunden ist. Die Vakuumpumpe ist beispielsweise Bestandteil eines Bremssystems, das für ein Fahrzeug, in dem die Brennkraftmaschine verbaut ist, benötigt wird. Die weitere Pumpe 22 kann aber auch eine sonstige Pumpe, beispielsweise eine Wasserpumpe, eine Hydraulikpumpe oder eine Kraftstoffniederdruckpumpe sein. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, mehrere weitere Pumpen 22 bedarfsweise an dem Gehäuse 5 anzubauen. Diese weiteren Pumpen 22 können eine gemeinsame Antriebswelle 23 oder aber eigene Antriebswellen 23 aufweisen, die mit Kupplungen 24 miteinander verbunden sind.
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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]
