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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Antriebswelle für eine Pumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einer Pumpeinrichtung mit Antriebswelle nach der Gattung des Anspruchs 8.
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Eine solche Antriebswelle und eine solche Pumpeinrichtung in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 10 2006 012 458 A1 bekannt. Diese Antriebswelle weist einen diese umgebenden Nockenbereich auf, der auf der Antriebswelle angeordnet und einstückig mit dieser ausgebildet ist. Mit diesem steht die Pumpe über einen Rollenstößel in Kontakt. Die Pumpe weist ein Pumpenelement auf, das wiederum einen Pumpenkolben aufweist, der über den Rollenstößel durch den Nockenbereich der Antriebswelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Im Rollenstößel ist eine auf dem Nockenbereich abwälzende Rolle drehbar gelagert und dieser ist in einer Führung senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle hubbeweglich geführt. Für die Funktion und Lebensdauer der Pumpe ist es erforderlich, dass die Drehachse der Rolle und die Drehachse des Nockenbereichs der Antriebswelle exakt parallel zueinander ausgerichtet sind, da nur dann ein Linienkontakt zwischen der Rolle und dem Nockenbereich vorhanden ist. Um dies sicherzustellen ist es erforderlich, dass die Führung des Rollenstößels und die Lagerung der Antriebswelle exakt rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Dies kann mit entsprechend großem Fertigungsaufwand erreicht werden wenn die Antriebswelle Teil der Pumpe ist und zusammen mit dieser gefertigt und montiert wird. Hierbei liegt die Zuständigkeit beim Hersteller der Pumpe, der die Pumpe als vollständig montierte Baueinheit beispielsweise an den Hersteller einer Brennkraftmaschine liefert, an die die Pumpe angebaut wird. Es gibt jedoch auch Anwendungen bei denen die Antriebswelle nicht Teil der Pumpe sondern beispielsweise in einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine gelagert ist. Bei diesen Anwendungen wird die Pumpe in ein Gehäuseteil der Brennkraftmaschine eingesetzt und deren Rollenstößel muss dann in Kontakt mit dem Nockenbereich der Antriebswelle gelangen. Hierbei ist die vorstehend erläuterte exakte Ausrichtung der Drehachsen der Rolle und des Nockenbereichs der Antriebswelle schwierig, da diese nicht bei der Herstellung und Montage der Pumpe erfolgen kann. Außerdem sind die Zuständigkeiten zwischen dem Hersteller der Pumpe und dem Hersteller der Brennkraftmaschine aufgeteilt, so dass hier im Falle von eventuell auftretenden Schäden an der Pumpe und/oder der Antriebswelle möglicherweise Unklarheiten bezüglich der Verantwortlichkeit vorhanden sind.
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Im Betrieb der Pumpe können hohe Belastungen auf den Nockenbereich wirken, die auch zu erheblichen Schwankungen im erforderlichen Antriebsdrehmoment der Antriebswelle führen können. Dies führt wiederum zu hohen Belastungen im erforderlichen Antrieb der Antriebswelle, der beispielsweise über einen Riementrieb durch die Brennkraftmaschine erfolgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Antriebswelle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Schwenkbarkeit des Nockenbereichs auf der Antriebswelle eine Ausrichtung zwischen dem Nockenbereich und der Pumpe ermöglicht ist, so dass die Ausrichtung zwischen der Pumpe und der Antriebswelle mit höheren Toleranzen toleriert werden kann und dennoch keine Probleme hinsichtlich Verschleiß auftreten. Durch eine Verdrehbarkeit des Nockenbereichs auf der Antriebswelle können Schwankungen im erforderlichen Antriebsdrehmoment der Antriebswelle zumindest teilweise ausgeglichen und/oder verringert werden.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebswelle angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist auf einfache Weise eine Verbindung des Nockenbereichs mit der Antriebswelle bei gleichzeitiger Ermöglichung der Verdrehbarkeit des Nockenbereichs auf der Antriebswelle erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird zusätzlich eine Dämpfung von Schwankungen im erforderlichen Antriebsdrehmoment der Antriebswelle erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 oder 6 wird auf einfache Weise die Verkippbarkeit des Nockenbereichs auf der Antriebswelle erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 wird auf einfache Weise eine Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf den Nockenbereich ermöglicht.
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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 Pumpeinrichtung mit einem Pumpenelement und einer Antriebswelle ausschnittsweise in einem Längsschnitt, 2 die Antriebswelle in einem Querschnitt entlang Linie II-II in 1 mit einem Nockenbereich, 3 ausschnittsweise die Antriebswelle mit dem Nockenbereich gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 4 ausschnittsweise die Antriebswelle mit dem Nockenbereich gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 5 die Antriebswelle mit dem Nockenbereich gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer verkippten Stellung und 6 ausschittsweise die Antriebswelle mit dem Nockenbereich gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 und 2 ist in vereinfachter Darstellung eine Pumpeinrichtung gezeigt, die insbesondere zur Kraftstoffhochdruckförderung bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Pumpeinrichtung weist eine Pumpe 10 auf mit einem Pumpenelement 12, das ein Pumpengehäuse 14 aufweist, in dem in einer Zylinderbohrung 16 ein Pumpenkolben 18 beweglich geführt ist, der in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 20 begrenzt. Der Pumpenkolben 18 wird über einen Stößel 22 durch eine Antriebswelle 24 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 angetrieben wird. Die Antriebswelle 24 kann Teil der Pumpe 10 sein oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe 10 keine eigene Antriebswelle aufweist und die Antriebswelle 24 Teil der Brennkraftmaschine ist. Die Antriebswelle 24 kann dabei beispielsweise eine Welle der Brennkraftmaschine sein durch die auch die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine betätigt werden, eine Kurbelwelle oder eine Ausgleichswelle.
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Die Antriebswelle 24 weist für den Antrieb des Pumpenkolbens 18 einen Nockenbereich 26 auf, der als Einfach- oder Mehrfachnocken ausgebildet sein kann, beispielsweise als 180°-Doppelnocken. Der Stößel 22 ist als Rollenstößel ausgebildet und in diesem ist eine Rolle 28 drehbar gelagert, die auf dem Nockenbereich 26 abwälzt. Der Stößel 22 kann einen Stößelkörper 30 aufweisen, in dem die Rolle 28 in einer Ausnehmung über ihren Außenmantel nach Art eines Gleitlagers drehbar gelagert ist. Alternativ kann die Rolle auch hohl ausgeführt sein und auf einem im Stößelkörper 30 gehaltenen Lagerbolzen 32 drehbar gelagert sein. Der Stößel 22 und der Pumpenkolben 18 werden durch eine Stößelfeder 34 zum Nockenbereich 26 hin beaufschlagt. Der Stößel 22 ist in einer Aufnahme 36 verschiebbar geführt, wobei die Aufnahme 36 in einem Gehäuseteil der Pumpe 10 oder in einem Gehäuseteil 38 der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
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Der Nockenbereich 26 ist als separates Bauteil auf der Antriebswelle 24 angeordnet und mit dieser verbunden. Für einen Betrieb der Pumpe 10 mit geringem Verschleiß der Rolle 28 und des Nockenbereichs 26 ist es erforderlich, dass die Drehachse 29 der Rolle 28 und die Drehachse 27 des Nockenbereichs 26 möglichst parallel zueinander verlaufen, so dass sich eine Linienberührung der Rolle 28 mit dem Nockenbereich 26 ergibt. Diese korrekte Ausrichtung der beiden Drehachsen 25 und 27 zueinander ist unter Umständen schwierig da hierzu die Längsachse 37 der Aufnahme 36 exakt senkrecht zur Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verlaufen muss. Wenn die Lagerung der Antriebswelle 24 und die Aufnahme 36 in unterschiedlichen Gehäuseteilen angeordnet sind, so ist diese Ausrichtung besonders schwer zu erreichen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Nockenbereich 26 derart mit der Antriebswelle 24 verbunden ist, dass einerseits das erforderliche Drehmoment von der Antriebswelle 24 auf den Nockenbereich 26 übertragen werden kann, dieser jedoch andererseits um die Drehachse 25 der Antriebswelle 24 um einen begrenzten Winkelbereich gegenüber der Antriebswelle 24 verdrehbar ist und/oder um eine senkrecht zur Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verlaufende Kippachse 40 kippbar ist.
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In 3 ist die Antriebswelle 24 mit dem Nockenbereich 26 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Nockenbereich 26 weist eine zentrale Bohrung 42 auf, durch die die Antriebswelle 24 hindurchtritt, wobei ein Abschnitt 43 der Antriebswelle 24 innerhalb der Bohrung 42 angeordnet ist. Der Abschnitt 43 der Antriebswelle 24 kann gegenüber den an diesen angrenzenden übrigen Bereichen der Antriebswelle 24 einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Der Nockenbereich 26 ist mit der Antriebswelle 24 mittels einer zwischen dem Außenumfang des Abschnitts 43 der Antriebswelle 24 und dem Innenumfang der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 angeordneten Verbindungsschicht 44 aus einem elastisch verformbaren Material verbunden. Durch die elastischen Eigenschaften der Verbindungsschicht 44 kann sich der Nockenbereich 26 bezüglich der Antriebswelle 24 um einen begrenzten Winkelbereich um die Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verdrehen, wobei jedoch eine Übertragung des erforderlichen Drehmoments von der Antriebswelle 24 auf den Nockenbereich 26 sichergestellt ist.
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Die Verbindungsschicht 44 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise Polyurethan. Die Verbindungsschicht 44 kann mit den Oberflächen des Abschnitts 43 der Antriebswelle 24 und des Nockenbereichs 26 stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise mittels eines Spritzverfahrens oder Vulkanisierverfahrens. Alternativ oder zusätzlich zu einer stoffschlüssigen Verbindung kann die Verbindungsschicht 44 auch formschlüssig mit dem Abschnitt 43 der Antriebswelle 24 und/oder dem Nockenbereich 26 verbunden sein. Hierbei kann die Oberfläche des Abschnitts 43 der Antriebswelle 24 und/oder der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 eine Profilierung aufweisen, die von der Verbindungsschicht 44 überdeckt wird.
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Vorzugsweise weist das Material, aus dem die Verbindungsschicht 44 besteht, dämpfende Eigenschaften auf, so dass seine elastische Verformung in Form einer Hysteresekurve erfolgt. Hierdurch können Drehmomentspitzen beim Antrieb der Antriebswelle 24 gedämpft werden. Durch die elastische Verformbarkeit der Verbindungsschicht 44 ist es außerdem möglich, dass sich der Nockenbereich 26 durch eine Verkippung um die Kippachse 40 auf der Antriebswelle 24 derart ausrichten kann, dass dessen Drehachse 27 zumindest annähernd parallel zur Drehachse 29 der Rolle 28 verläuft. In 3 ist der Nockenbereich 26 in einer Stellung dargestellt, in der dieser um die Kippachse 40 verkippt ist, so dass dessen Drehachse 27 abweichend von der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verläuft.
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In den 4 und 5 ist die Antriebswelle 24 mit dem Nockenbereich 26 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Antriebswelle 24 weist dabei einen Abschnitt 46 mit einer balligen oder konvex gewölbten Außenkontur auf, der innerhalb der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 angeordnet ist. Die Oberfläche der Bohrung 42 kann zumindest annähernd zylinderförmig ausgebildet sein. Zwischen dem dem Außenmantel des balligen Abschnitts 46 und der Oberfläche der Bohrung 42 ist nur ein möglichst geringes Spiel in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 vorhanden. Durch die ballige Ausbildung des Abschnitts 46 ist eine Verkippung des Nockenbereichs 26 um die senkrecht zur Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verlaufende Kippachse 40 möglich. In 4 ist der Nockenbereich 26 in einer Stellung dargestellt, in der dessen Drehachse 27 mit der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 koaxial verläuft. In 5 ist der Nockenbereich 26 in einer Stellung dargestellt, in der dieser um die Kippachse 40 verkippt ist und somit dessen Drehachse 27 abweichend von der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verläuft. Um eine Übertragung des erforderlichen Drehmoments von der Antriebswelle 24 auf den Nockenbereich 26 zu ermöglichen ist der ballige Abschnitt 46 auf seinem Außenmantel mit einer Außenverzahnung 48 versehen und die Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 ist mit einer Innenverzahnung 50 versehen, wobei die beiden Verzahnungen 48, 50 ineinandergreifen.
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In 6 ist die Antriebswelle 24 mit dem Nockenbereich 26 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Antriebswelle 24 einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 46 aufweist, der innerhalb der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 angeordnet ist. Der Abschnitt 46 der Antriebswelle 24 ist zumindest annähernd zylinderförmig ausgebildet und die Oberfläche der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 ist zum Abschnitt 46 hin ballig oder konvex gewölbt ausgebildet. Durch die ballige Ausbildung der Oberfläche der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 ist dieser auf dem Abschnitt 46 der Antriebswelle 24 um die Kippachse 40 verkippbar. In 6 ist der Nockenbereich 26 in einer Stellung dargestellt, in der dieser um die Kippachse 40 verkippt ist, so dass dessen Drehachse 27 abweichend von der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 verläuft. Vorzugsweise ist der Abschnitt 46 der Antriebswelle 24 mit einer Außenverzahnung 48 und die Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 mit einer Innenverzahnung 50 versehen, die miteinander in Eingriff stehen um das erforderliche Drehmoment von der Antriebswelle 24 auf den Nockenbereich 26 zu übertragen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Antriebswelle 24 und des Nockenbereichs 26 kann auch vorgesehen sein, dass sowohl die Außenkontur des Abschnitts 46 der Antriebswelle 25 als auch die Oberfläche der Bohrung 42 des Nockenbereichs 26 ballig oder konvex gewölbt ausgebildet sind.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Nockenbereiche 26 auf der Antriebswelle 24 angeordnet sind, die entsprechend mehrere Abschnitte 43 oder 46 aufweist. Die Nockenbereiche 26 und Abschnitte 43 oder 46 sind dabei in Richtung der Drehachse 25 der Antriebswelle 24 zueinandet versetzt angeordnet und diese dienen jeweils zum Antrieb wenigstens eines Pumpenelements 12.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006012458 A1 [0002]
