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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere Nockenwelle einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die in einem Gehäuse gelagert ist, wobei ein Wellenende der Welle durch eine Öffnung in dem Gehäuse geführt und die Welle im Bereich der Öffnung mittels eines Dichtringes gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, und wobei benachbart zu dem Dichtring ein schmiermittelführender Kanal angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Eine derartige Welle ist aus der
DE 10 2010 041 429 A1 bekannt. Diese Welle ist eine Nockenwelle einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems. Die Nockenwelle ist in einem Pumpengehäuse und einem Gehäuseflansch gelagert und ein Wellenende der Welle ist durch eine Öffnung in dem Gehäuseflansch hindurchgeführt. Dabei ist das Wellenende im Bereich der Öffnung mittels eines Wellendichtrings gegenüber dem Gehäuseflansch öldicht abgedichtet. Um einen möglichen Verschleiß des auf der Welle beziehungsweise dem Wellenende gleitenden Dichtrings zu minimieren, wird der Gleitfläche Schmiermittel zugeführt. Die Zufuhr des Schmiermittels erfolgt durch eine Vielzahl von als Bohrungen ausgebildeten Kanälen, die in eine Kreuzscheibe eingelassen sind. Diese Kreuzscheibe wirkt mit einer mit dem Wellenende verbundenen Klauennabe zusammen. Dabei reicht die Kreuzscheibe im Bereich der angebrachten Bohrungen bis direkt an den Wellendichtring heran.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine in einem Gehäuse gelagerte und mittels eines Dichtringes abgedichtete Welle bereitzustellen, bei der der Verschleiß des Dichtrings vermindert 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 der Kanal in die Welle eingelassen ist. Durch diesen Kanal wird ein Schmierstoff, insbesondere Schmieröl, geführt und an den Dichtring geleitet. Dadurch wird der Dichtring insbesondere in dem auf der Welle bei einer Drehbewegung derselben gleitenden Bereich geschmiert, so dass der Verschleiß des Dichtrings deutlich reduziert ist. Somit wird umgekehrt die Funktionalität des Dichtrings verbessert. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung an jeder beliebigen Welle vorgesehen sein, eine besonders bevorzugte Anwendung ist aber an einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine gegeben.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Kanal von dem Wellenende zu einem an den Dichtring angrenzenden offenen Ringraum geführt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass insbesondere bei einer Kraftstoffhochdruckpumpe diese an eine Brennkraftmaschine angebaut wird und das Wellenende der Nockenwelle beispielsweise in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine hineinragt. Dieses in das Kurbelgehäuse hineinragende Wellenende wird letztendlich von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer geeigneten Weise angetrieben. Dabei ist der offene Ringraum innerhalb des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine angeordnet. Somit kann das Schmiermittel, insbesondere das Schmieröl, der Brennkraftmaschine ohne eine weitere Maßnahme direkt über den offenen Ringraum in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine abgeführt werden. Zugeführt wird das Schmiermittel in den Kanal beispielsweise über eine Spritzölschmierung, die auf das Wellenende ausgerichtet ist und die in ihrer Hauptfunktion die Schmierung des Antriebs der Welle, der – wie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dargestellt ist – über ein Antriebszahnrad erfolgen kann, sicherstellt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringraum außerhalb des Gehäuses angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass das Schmieröl problemlos und ohne weitere Leitungen vorsehen zu müssen, abgeführt werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Welle einen axial mittig in der Welle angeordneten Kanalabschnitt und einen davon abzweigenden an der radialen Außenfläche der Welle mündenden Kanalabschnitt auf. Durch diese Ausgestaltung und insbesondere den von dem axial mittig in der Welle angeordnete abzweigenden schrägen Kanalabschnitt wird die Zentrifugalkraft bei einer Drehbewegung der Welle genutzt, um eine Förderung von Schmiermittel durch den Kanal bzw. die Kanalabschnitte zu gewährleisten. Dabei wird dann das Schmiermittel durch die Ausrichtung des schrägen Kanalabschnittes direkt auf eine Dichtlippe des Dichtrings gespritzt. Da der Dichtring drehfest in der Öffnung des Gehäuses beziehungsweise eines Gehäuseflanschs des Gehäuses angeordnet ist, wird das so an dem Dichtring gelangte Schmiermittel aufgrund der Schwerkraft an die auf der Welle abgleitenden Dichtlippe des Dichtrings gebracht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal bzw. sind die Kanalabschnitte als Bohrung(en) ausgeführt. Eine solche Bohrung lässt sich bei der Herstellung bzw. der Bearbeitung der Welle problemlos in diese einarbeiten. Für eine gute Verteilung des Schmiermittels können von dem axial mittig angeordneten Kanalabschnitt mehrere schräg angeordnete Kanalabschnitte abzweigen, die verteilt zueinander auf dem Außenumfang der Welle münden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Wellenende ein Antriebszahnrad montiert. Dieses Antriebszahnrad wird bevorzugt auf einen Kegelabschnitt des Wellenendes aufgesetzt und mittels einer Verdrehsicherung gesichert. Zusätzlich wird das Antriebszahnrad mittels einer auf einem Gewindeabschnitt des Wellenendes aufgeschraubten Mutter gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Da das Antriebszahnrad, das mit einem in dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnrad zusammenwirkt, im Bereich der Verzahnung geschmiert werden muss, kann eine Teilmenge des entsprechenden Schmiermittels problemlos in dem Kanal beziehungsweise in den an der Wellenstirnseite mündenden Kanalabschnitt geleitet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist neben dem Dichtring ein zweiter dem Innenraum des Gehäuses zugewandter Dichtring angeordnet. Bei einer in Weiterbildung der Erfindung vorgesehenen Ausbildung des bzw. der Dichtringe als Wellendichtring sind die beiden Wellendichtringe mit ihren auf der Welle abgleitenden Dichtlippen voneinander abweisend angeordnet. Der äußere Wellendichtring verhindert, dass Schmiermittel in einen zwischen den beiden Wellendichtringen angeordneten Entlüftungsraum gelangt, während der innere Wellendichtring verhindert, dass in dem Gehäuse, insbesondere in dem Pumpengehäuse, befindlicher Kraftstoff in den Entlüftungsraum gelangt. Der Entlüftungsraum ist mit einer Entlüftungsleitung verbunden, die verhindert, dass sich in dem Entlüftungsraum ein Unterdruck oder Überdruck aufbaut.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigt:
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1 in einer Schnittdarstellung den interessierenden Bereich einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer als Nockenwelle ausgebildeten Welle.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt in einer Schnittdarstellung den interessierenden Bereich einer Kraftstoffhochdruckpumpe 1 für eine Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 ist für ein Common-Rail-Einspritzsystem ausgelegt, wobei mit der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 von einem Kraftstoffniederdrucksystem bereitgestellter Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher gefördert wird. Aus dem Hochdruckspeicher kann der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine gesteuert entnommen werden. Das Common-Rail-Einspritzsystem ist insbesondere für eine selbstzündende Brennkraftmaschine ausgelegt und wird mit Dieselkraftstoff betrieben.
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Die Kraftstoffhochdruckpumpe 1 weist eine als Nockenwelle 2 ausgebildete Welle auf, die in einem Gehäuselager und einem Flanschlager 3 eines Gehäuses der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 gelagert ist. Zwischen dem Gehäuselager und dem Flanschlager 3 weist die Nockenwelle 2 einen in einem Nockenraum 5 des Gehäuses abgeordneten Nocken 4 auf, auf dem ein Rollenstößel 23 als Teil eines Pumpenelements zur Förderung des Kraftstoffs abrollt. Dabei wird einem Pumpenarbeitsraum des Pumpenelements von dem Kraftstoffniederdrucksystem Kraftstoff über eine Zumesseinheit zugeführt und bei einer durch den Nocken 4 bewirkten Aufwärtsbewegung eines Pumpenkolbens des Pumpenelements wird der in dem Pumpenarbeitsraum befindliche Kraftstoff über ein Rückschlagventil und eine Hochdruckleitung in den Hochdruckspeicher gefördert. Zur Kühlung und Schmierung insbesondere des Rollenstößels und des Gehäuselagers und des Flanschlagers 3 wird der von dem Kraftstoffniederdrucksystem zugeführte Kraftstoff in den Nockenraum 5 eingeleitet und aus diesem sowohl der Zumesseinheit als auch den Lagerstellen zugeführt. Dem Flanschlager 3 wird der zur Schmierung benötigte Kraftstoff über eine Zuführleitung 6 zugeführt und gelangt über eine nicht dargestellte Abführleitung letztendlich wieder in das Kraftstoffniederdrucksystem. Dabei ist der Durchmesser der Zuführleitung beziehungsweise eine in die Zuführleitung eingesetzte Drossel so bemessen, dass eine definierte Kraftstoffmenge das Flanschlager 3 und selbstverständlich auch das gegenüberliegende Gehäuselager über eine dort angeordnete Zuführleitung durchströmt.
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Das Gehäuselager ist in einem Pumpengehäuse 7 und das Flanschlager 3 in einem Gehäuseflansch 8 angeordnet. Das Pumpengehäuse 7 und der Gehäuseflansch 8 bilden zusammen das Gehäuse der Kraftstoffhochdruckpumpe 1. Dazu ist der Gehäuseflansch 8 mit einem Ringflansch 9 in eine Ausnehmung in dem Pumpengehäuse 7 eingeführt und in geeigneter Weise an dem Pumpengehäuse 7 befestigt. Der Gehäuseflansch 8 weist in Verlängerung des Flanschlagers 3 eine zylinderförmige Öffnung 10 auf, durch die ein Wellenende 11 der Nockenwelle 2 aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Das Wellenende 11 weist anschließend an das Flanschlager 3 einen Zylinderabschnitt 12, daran anschließend einen Kegelabschnitt 13 und abschließend einen Gewindeabschnitt 14 auf.
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Mit dem Zylinderabschnitt 12 wirken nachfolgend erläuterte Dichtringe 15a, 15b zusammen, die in die Öffnung 10 in dem Gehäuseflansch 9 fest eingesetzt sind. Auf den Kegelabschnitt 13 ist ein Antriebszahnrad 16 aufgesetzt und mittels einer Nut-Feder-Verbindung drehfest verbunden. Gegen ein Loslösen des Antriebszahnrads 16 von dem Kegelabschnitt 13 wird auf den Gewindeabschnitt 14 eine nicht dargestellte Mutter aufgeschraubt.
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Beim Anbau der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 an die Brennkraftmaschine ragt der Gehäuseflansch 8 zumindest teilweise in eine Gehäuseöffnung der Brennkraftmaschine hinein, so dass das Antriebszahnrad 16 vollständig in dem Innenraum des Brennkraftmaschinengehäuses, das in der Regel das Kurbelgehäuse ist, angeordnet ist. Das Antriebszahnrad 16 wirkt in geeigneter Weise mit einem Zahnrad der Brennkraftmaschine zusammen und wird letztendlich bei einer Drehbewegung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über das in geeigneter Weise mit der Kurbelwelle zusammenwirkende Zahnrad in eine Drehbewegung versetzt. Die Kämmflächen des Antriebszahnrads 16 und des entsprechenden Zahnrads der Brennkraftmaschine werden von Schmieröl der Brennkraftmaschine geschmiert. Ein Teilstrom dieses Schmieröls, das beispielsweise Spritzöl ist, wird in einen Kanal eingeleitet, wobei der Kanal einen axial mittig in der Nockenwelle 2 angeordneten Kanalabschnitt 17a und einem davon abzweigenden, an der radialen Außenfläche der Nockenwelle 2 in dem Zylinderabschnitt 12 mündenden, schräg angeordneten Kanalabschnitt 17b aufweist. Der Kanalabschnitt 17a mündet an der Wellenstirnseite 18 und wird von dort mit Schmieröl beschickt.
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Der Dichtring 15a ist ebenso wie der Dichtring 15b als Wellendichtring ausgebildet und beide Dichtringe 15a, 15b weisen eine Dichtlippe 19a, 19b auf, die wiederum beide mit dem Zylinderabschnitt 12 zusammenwirken: Bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 2 gleitet der Zylinderabschnitt 12 auf den Dichtlippen 19a, 19b. Die Dichtlippe 19a des Dichtrings 15a ist dem Flanschlager 3 zugewandt und verhindert, dass Kraftstoff in einen Entlüftungsraum 20 zwischen den beiden Dichtringen 15a, 15b gelangt. Der Entlüftungsraum 20 ist über eine Entlüftungsleitung 21 mit der Umgebung oder auch beispielsweise mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem der Brennkraftmaschine verbunden.
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Die Dichtlippe 19b des Dichtrings 15b ist dem Antriebszahnrad 16 zugewandt und die Mündung des Kanalabschnitts 17b ist benachbart zu der Dichtlippe 19b angeordnet. Dadurch wird die Dichtlippe 19b zuverlässig mit Schmieröl versorgt, so dass Beschädigungen an der Dichtlippe 19b und/oder dem entsprechenden Zylinderabschnitt 12 der Nockenwelle 2 durch Schmierölmangel ausgeschlossen sind. Abgeführt wird das der Dichtlippe 19b zugeführte Schmieröl durch einen einen Spalt bildenden Ringraum 22 zwischen dem Gehäuseflansch 8 und dem Antriebszahnrad 16 in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Die Breite des Spalts beziehungsweise des Ringraums 22 zwischen dem Gehäuseflansch 8 und dem Antriebszahnrad 16 beträgt beispielsweise 1mm bis 4mm. Insbesondere, wenn die Breite des Spalts beziehungsweise des Ringraums gering ist, ist die erfindungsgemäße Schmierung über den Kanal 17 sinnvoll, da dann über de Spalt beziehungsweise den Ringraum keine oder nur unzureichende Schmierölversorgung erfolgen kann. Durch den schräg angeordneten Kanalabschnitt 17b ist sichergestellt, dass bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 2 aufgrund der Zentrifugalkraft Schmieröl von dem Kanalabschnitt 17a zu der Mündungsstelle des Kanalabschnitts 17b an dem Zylinderabschnitt 12 geführt wird. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, mehrere Kanalabschnitte 17b auf dem Umfang der Nockenwelle 2 verteilt anzuordnen und so eine kontinuierliche, auf dem Umfang der Nockenwelle 2 verteilte Schmierung der Dichtlippe 19b zu gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010041429 A1 [0002]
