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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 10 2009 001 566 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen einen Pumpenkolben aufweist, der sich über ein Stützelement und eine in diesem drehbar gelagerte Rolle an einer Antriebswelle abstützt und durch diese in einer Hubbewegung angetrieben wird. Die Rolle ist in einer der Antriebswelle zugewandten nutförmigen Ausnehmung des Stützelements drehbar gelagert. Der Pumpenkolben stützt sich auf der der Antriebswelle abgewandten Seite des Stützelements ab. Die Lagerung der Rolle in der Ausnehmung bildet ein Gleitlager und für eine geringe Reibung und geringen Verschleiß der Rolle und des Stützelements ist eine gute Schmierung, insbesondere eine hydrodynamische Schmierung erforderlich. Das radiale Spiel zwischen der Rolle und der Ausnehmung im Stützelement wird möglichst klein gehalten, um den hydrodynamischen Druck im Schmierspalt zwischen Rolle und Ausnehmung möglichst hoch zu halten. Im Betrieb der Pumpe ändert sich der Kraftangriffswinkel des Pumpenkolbens am Stützelement und infolge des Spiels zwischen der Rolle und der Ausnehmung verschiebt sich die Rolle bei sich änderndem Kraftangriffswinkel senkrecht zu ihrer Drehachse in der Ausnehmung in hydrodynamisch günstige oder weniger günstige Druckbereiche innerhalb der Ausnehmung. Damit sind entsprechende Änderungen des Reibkoeffizienten und eventuell sogar Kavitationserosionsschäden an der Rolle und/oder der Ausnehmung verbunden. Das Gewicht des Stützelements ist relativ hoch und unter Umständen wirkt die Stützkraft des Pumpenkolbens nicht gleichmäßig am Stützelement.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die wenigstens eine Öffnung im Stützelement bei anliegendem Förderdruck, also im Förderhub des Pumpenkolbens, infolge der verringerten Steifigkeit des Stützelements die Ausnehmung gezielt verformt wird, wodurch bessere hydrodynamische Druckverteilungen zwischen der Rolle und der Ausnehmung erreicht werden können. Durch entsprechende Querschnittsgröße und Lage der wenigstens einen Öffnung kann die Verformung der Ausnehmung gezielt beeinflusst werden. Außerdem wird durch die wenigstens eine Öffnung das Gewicht des Stützelements verringert, wodurch die zu bewegende Masse und die Belastung des Antriebs der Pumpe verringert wird und/oder bei gleicher Belastung des Antriebs die Drehzahl der Antriebswelle erhöht werden kann. Darüberhinaus kann durch die verringerte Steifigkeit des Stützelements eine gleichmäßigere Verteilung der Stützkraft des Pumpenkolbens am Stützelement erreicht werden.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Herstellung der wenigstens einen Öffnung. In den Ansprüchen 3 bis 5 sind Ausrichtungen der wenigstens einen Öffnung im Stützelement angegeben, die je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein können. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine einfache Ausführung der wenigstens einen Öffnung. In den Ansprüchen 7 und 8 sind Anordnungen der wenigstens einen Öffnung im Stützelement angegeben, die je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein können.
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Zeichnung
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt, 2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt mit einem Stützelement der Pumpe in perspektivischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in vergrößerter Darstellung und 3 das Stützelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 3 ist in vereinfachter Darstellung eine Pumpe gezeigt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 14 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Die Antriebswelle 14 kann Teil der Pumpe sein oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle aufweist und die Antriebswelle 14 Teil der Brennkraftmaschine ist. Die Antriebswelle 14 kann dabei beispielsweise eine Welle der Brennkraftmaschine sein durch die auch die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Antriebswelle 14 weist für den Antrieb des Pumpenkolbens 12 einen Nocken 16 oder Exzenter auf.
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Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das mehrteilig ausgebildet sein kann. Der Pumpenkolben 12 ist in einer Zylinderbohrung 18 eines Gehäuseteils 20 der Pumpe dicht geführt wobei das erste Gehäuseteil 20 nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 18 einen Pumpenarbeitsraum 22. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist über ein Einlassventil 24, das ein in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein öffnendes Einlassrückschlagventil sein kann, eine Verbindung mit einem Zulauf 26 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 22 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist außerdem über ein Auslassventil 28, das beispielsweise ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 heraus öffnendes Auslassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Ablauf 30 auf, der zu einem Hochdruckspeicher 32 führen kann und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 verdrängt wird.
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Der Pumpenkolben 12 stützt sich über einen Rollenstößel 40 am Nocken 16 der Antriebswelle 14 ab. Der Rollenstößel 40 weist ein Stützelement 42 auf, das auch als Rollenschuh bezeichnet wird, in dem eine auf dem Nocken 16 abrollende Rolle 44 drehbar gelagert ist. Das Stützelement 42 wird durch eine Feder 46 zum Nocken 16 hin beaufschlagt, so dass die Rolle 44 auch beim Saughub des Pumpenkolbens 12 in Anlage am Nocken 16 bleibt. Der Pumpenkolben 12 ragt mit seinem dem Pumpenarbeitsraum 22 abgewandten Ende aus der Zylinderbohrung 18 heraus und ist an seinem Ende mit dem Stützelement 42 gekoppelt, so dass der Pumpenkolben 12 ebenfalls durch die Feder 46 beaufschlagt ist. Der Pumpenkolben 12 kann an seinem aus der Zylinderbohrung 18 ragenden Ende einen im Durchmesser gegenüber dem in der Zylinderbohrung 18 geführten Schaft vergrößerten Kolbenfuß 48 aufweisen. Der Zylinderkopf 20 weist im Bereich der Zylinderbohrung 18 zum Nocken 16 hin einen die Zylinderbohrung 18 umgebenden zumindest annähernd zylinderförmigen Abschnitt 50 auf. Die Feder 46 ist als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet, umgibt den Abschnitt 50 des Zylinderkopfs 20 und stützt sich am Zylinderkopf 20 ab.
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Das Stützelement 42 weist auf seiner der Antriebswelle 14 zugewandten Seite eine nutförmige Ausnehmung 52 auf, die eine Lagerschale für die Rolle 44 bildet. Die Ausnehmung 52 ist im Querschnitt zumindest annähernd kreisabschnittförmig ausgebildet und umgibt die Rolle 44 um deren Drehachse 45 über einen Winkel von etwa 180°, wobei der Umschließungswinkel auch etwas kleiner oder größer als 180° sein kann. Die Rolle 44 ist mit geringem Spiel in radialer Richtung bezüglich ihrer Drehachse 45 in der Ausnehmung 52 angeordnet. Das Stützelement 42 ist so ausgerichtet, dass die Drehachse 45 der Rolle 44 zumindest annähernd parallel zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 verläuft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Stützelement 42 wenigstens eine dieses durchdringende Öffnung 54 aufweist, die zwischen der Ausnehmung 52 und der dem Pumpenkolben 12 zugewandten Seite des Stützelements 42 verläuft. Die wenigstens eine Öffnung 54 verläuft entlang der Ausnehmung 52 zumindest über einen Teil der Längserstreckung in Richtung der Drehachse 45 der Rolle 44. Die wenigstens eine Öffnung 54 verläuft vorzugsweise zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12. Die wenigstens eine Öffnung 54 ist vorzugsweise als in das Stützelement 42 eingebrachte Bohrung ausgeführt. Die Bohrung 54 kann als Durchgangsbohrung ausgeführt sein, die von einer Umfangsseite des Stützelements 42 bis zur diametral gegenüberliegenden Umfangsseite verläuft. Alternativ kann die wenigstens eine Bohrung 54 auch als Sackbohrung ausgeführt sein, die von einer Umfangsseite des Stützelements 42 ausgeht und im Stützelement 42 endet.
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Bei einem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Bohrung 54 vorgesehen, die zumindest annähernd parallel zur Ausnehmung 52 in einer die Längsachse 13 des Pumpenkolbens 12 enthaltenden Mittelebene M des Stützelements 42 verläuft. Die Bohrung 54 ist als Durchgangsbohrung ausgeführt.
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In 3 ist das Stützelement 42 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt bei dem die Bohrung 54 als Sackbohrung ausgeführt ist und zumindest annähernd parallel zur Ausnehmung 52 verläuft. Die Bohrung 54 ist in einem Umfangsbereich der Ausnehmung 52 angeordnet, der gegenüber der die Längsachse 13 des Pumpenkolbens 13 enthaltenden Mittelebene in Drehrichtung 43 der Rolle 44 versetzt liegt. Dieser Umfangsbereich liegt auf der Auslaufseite der Rolle 44, auf der die Rolle 44 in Drehrichtung 43 aus der Ausnehmung 52 austritt. Der gegenüberliegende Umfangsbereich liegt auf der Einlaufseite der Rolle 44, auf der die Rolle 44 in Drehrichtung 43 in die Ausnehmung 52 eintritt.
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Die Anzahl, die Lage, der Verlauf und die Querschnittsgröße der wenigstens einen Öffnung 54 wird so bestimmt, dass sich bei Belastung des Stützelements 42 im Förderhub des Pumpenkolbens eine gezielte Verformung der Ausnehmung 52 abweichend von der kreiszylinderabschnittförmigen Form im unbelasteten Ausgangszustand ergibt.
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Das Stützelement 42 kann zusätzlich zu der wenigstens einen Öffnung 54 wenigstens eine weitere Durchgangsöffnung 56 aufweisen, die die der Antriebswelle 14 abgewandte Seite des Stützelements 42 mit dessen der Antriebswelle 14 zugewandter Seite verbindet. Die wenigstens eine Öffnung 54 ist derart im Stützelement 42 angeordnet, dass diese sich nicht mit der wenigstens einen Durchgangsöffnung 56 schneidet. Es können beispielsweise vier gleichmäßig über das Stützelement 42 verteilt angeordnete Durchgangsöffnungen 56 vorgesehen sein. Wenn der Rollenstößel 40 mit dem Stützelement 42 in einer Führung angeordnet ist wird durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung 56 ein Druckausgleich zwischen dem Raum oberhalb des Stützelements 42 und dem Raum unterhalb des Stützelements 42 in der Führung ermöglicht. Das Stützelement 42 kann beispielsweise aus Stahl hergestellt sein. Die Rolle 44 kann ebenfalls aus Stahl oder aus einem anderen Werkstoff mit hoher Festigkeit wie beispielsweise Keramik hergestellt sein. Das Stützelement 42 kann in einem Stößelrohr 58 eingesetzt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009001566 A1 [0002]
