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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit mindestens einem Pumpenkolben, der in Richtung einer Hochachse hin und her bewegbar ist und der über eine Stößelbaugruppe durch einen drehbaren Nocken mit einer Nockenbahn angetrieben wird, wobei die Stößelbaugruppe einen durch eine Federeinrichtung vorgespannten Stößelkörper umfasst, der ebenfalls in Richtung der Hochachse hin und her bewegbar und, zumindest begrenzt, um die Hochachse drehbar ist.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2010 043 963 A1 ist ein Pumpenelement für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common-Rail-Einspritzsystem, bekannt, wobei das Pumpenelement einen Pumpenkopf mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines ein Einlass- und ein Auslassventil umfassenden Ventilbaukörpers sowie eine Hochdruckbohrung zur Aufnahme eines Pumpenkolbens besitzt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 203 230 A1 ist ein Pumpenelement für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, umfassend einen hubbeweglichen Pumpenkolben sowie eine mit dem Pumpenkolben verbundene hubbewegliche Stößelbaugruppe, wobei die Stößelbaugruppe einen Stößelkörper sowie eine hierin aufgenommene, drehbar gelagerte Laufrolle zur Abstützung des Pumpenkolbens an einem Nocken einer Antriebswelle der Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Art und Weise einen störungsfreien und/oder hocheffizienten Betrieb einer Kolbenpumpe mit mindestens einem Pumpenkolben, der in Richtung einer Hochachse hin und her bewegbar ist und der über eine Stößelbaugruppe durch einen drehbaren Nocken mit einer Nockenbahn angetrieben wird, wobei die Stößelbaugruppe einen durch eine Federeinrichtung vorgespannten Stößelkörper umfasst, der ebenfalls in Richtung der Hochachse hin und her bewegbar und, zumindest begrenzt, um die Hochachse drehbar ist, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe ist bei einer Kolbenpumpe mit mindestens einem Pumpenkolben, der in Richtung einer Hochachse hin und her bewegbar ist und der über eine Stößelbaugruppe durch einen drehbaren Nocken mit einer Nockenbahn angetrieben wird, wobei die Stößelbaugruppe einen durch eine Federeinrichtung vorgespannten Stößelkörper umfasst, der ebenfalls in Richtung der Hochachse hin und her bewegbar und, zumindest begrenzt, um die Hochachse drehbar ist, durch eine Anregungsstruktur gelöst, die so gestaltet und in einem Kontaktbereich zwischen der Nockenbahn und der Stößelbaugruppe wirksam ist, dass ein zumindest aus der Federeinrichtung und dem Stößelkörper gebildetes Feder-Massen-System dahingehend angeregt wird, dass ein Resonanzbereich in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Kolbenpumpe so weit in Richtung niedriger Drehzahl verschoben wird, dass ein unerwünschter Resonanzfall außerhalb eines normalen Betriebsbereichs der Kolbenpumpe liegt. Die Hochachse entspricht einer Längsachse oder Hubachse des Pumpenkolbens. Über den Kontaktbereich zwischen der Nockenbahn und der Stößelbaugruppe wird eine Drehbewegung des Nockens in eine Längsbewegung der Stößelbaugruppe umgewandelt. Der Nocken ist zum Beispiel an einer Nockenwelle ausgebildet, die zusammen mit dem Nocken um eine Drehachse drehbar ist, welche die Hochachse schneidet, zu der die Drehachse der Nockenwelle senkrecht angeordnet ist. Bei der Federeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Schraubendruckfeder, die zwischen dem Pumpenkolben und der Stößelbaugruppe eingespannt ist. Die Federeinrichtung sorgt im Betrieb der Kolbenpumpe dafür, dass die Stößelbaugruppe, zum Beispiel über eine Laufrolle, in dem Kontaktbereich in Kontakt mit der Nockenbahn bleibt. Dabei wird im Betrieb der Kolbenpumpe durch die zum Beispiel als Schraubendruckfeder ausgeführte Federeinrichtung ein Torsionsmoment auf den Stößelkörper aufgebracht. Dieses um die Hochachse des Stößelkörpers wirkende Torsionsmoment wird mit einer Frequenz angeregt, welche der Hubfrequenz des Pumpenkolbens im Betrieb der Kolbenpumpe entspricht. Diesem von der Federeinrichtung bewirkten Torsionsmoment wird ein überlagerndes Moment aufgrund des Kontakts zwischen der Nockenbahn und der Stößelbaugruppe, zum Beispiel der Laufrolle, überlagert. Abhängig von der Summe der Momente führt dies zu einer Rotation des Stößelkörpers um die Hochachse. Eine geringe Rotation ist zulässig. Wird die Rotation zu groß, kann ein Führungspin, der im Gehäuse angebracht ist, eine weitere Verdrehung des Stößelkörpers verhindern. Je nach Ausführung des Nockens mit der Nockenbahn macht der Pumpenkolben im Betrieb der Kolbenpumpe pro Umdrehung zwei oder mehr Nockenhübe. Zwei oder mehr Nockenhübe zeichnen sich dadurch aus, dass der Kraftangriffswinkel zwischen der Nockenbahn und der ihr folgenden Laufrolle der Stößelbaugruppe über einen Hub des Pumpenkolbens sehr schnell einen bestimmten Winkel überschreitet und so ein hemmendes Moment auf den Stößelkörper wirkt. Die Nockenwelle mit dem Nocken kann aber auch so ausgeführt sein, dass die Kolbenpumpe nur einen Hub pro Umdrehung der Nockenwelle macht. Zudem hat sich bei Simulationen und Untersuchungen herausgestellt, dass bei Nockenwellen mit einem eher großen Kopfkreisradius der Kraftangriffswinkel zwischen der Nockenbahn und der ihr folgenden Laufrolle der Stößelbaugruppe sehr klein wird. Es wurde herausgefunden, dass, insbesondere bei Nockenwellen mit nur einem Hub pro Umdrehung und/oder bei sehr großen Kopfkreisradien der Nockenwelle, das aus dem Stößelkörper und der Federeinrichtung gebildete Feder-Massen-System in seiner Resonanz angeregt wird. Wenn das hemmende Moment auf den Stößelkörper nicht ausreichend ist, dann können sehr hohe Verdrehungen des Stößelkörpers verursacht werden, was wiederum dazu führt, dass es permanent zu einem Kontakt zwischen dem Stößelkörper und dem Führungspin kommt. Das könnte zu unerwünschten Brüchen des Führungspins und zu Störungen im Betrieb der Kolbenpumpe führen. Diese Probleme werden durch eine Zwangsanregung der Stößelbaugruppe durch die Anregungsstruktur gelöst. Durch eine Vervielfachung der anregenden Frequenz des Feder-Massen-Systems aus dem Stößelkörper und der Federeinrichtung kann die Resonanz in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl so weit in Richtung niedriger Drehzahl verschoben werden, dass der Resonanzfall außerhalb des normalen Betriebsbereichs der Kolbenpumpe liegt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelbaugruppe eine Laufrolle umfasst, die auf der Nockenbahn abrollt und an dem Stößelkörper drehbar angeordnet ist. Eine derartige Stößelbaugruppe ist an sich bekannt. Durch die Laufrolle kann die Reibung bei der Umwandlung der Drehbewegung der Nockenwelle in die Hin- und Herbewegung des Stößelkörpers wirksam reduziert werden. Abgesehen davon ist die Laufrolle jedoch nicht zwingend erforderlich, um die beanspruchte Wirkung der Anregungsstruktur zu erzielen. Wenn die Stößelbaugruppe eine Laufrolle umfasst, dann ist diese Teil des im Hinblick auf die Anregungsstruktur beschriebenen Feder-Massen-Systems.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstruktur Anregungsflächen umfasst, die eine Zwangsanregung des aus der Federeinrichtung und dem Stößelkörper sowie gegebenenfalls der Laufrolle gebildeten Feder-Massen-Systems bewirken. Die Anregungsflächen sind fertigungstechnisch einfach darstellbar, zum Beispiel an der Nockenbahn des Nockens. Mit den Anregungsflächen kann das Feder-Massen-System wirksam zwangsangeregt werden, um die vorab beschriebene Wirkung der Anregungsstruktur zu erzielen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsflächen in der Nockenbahn vorgesehen sind. Mit den Anregungsflächen in der Nockenbahn konnten bei Simulationen und Untersuchungen sehr gute Ergebnisse im Hinblick auf die vorab beschriebene Wirkung in der Anregungsstruktur erreicht werden. Die Anregungsflächen können auf einfache Art und Weise durch Schleifen an dem Nocken erzeugt werden. Das liefert den Vorteil, dass der Nocken mit der Nockenbahn konstruktiv nicht groß verändert werden muss.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsflächen im Wechsel quer zu entgegengesetzten Seiten der Nockenbahn schiefgestellt sind. Der Winkel und die Abmessungen der Anregungsflächen werden vorteilhaft in einem Simulationsmodell ermittelt. Die in dem Simulationsmodell ermittelten Daten können dann an die Fertigung weitergegeben werden, die den Schleifprozess durchführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsflächen in einem Winkel von weniger als zwei Grad schiefgestellt sind. Mit Winkeln von zum Beispiel 0,1 Grad konnten bei Simulationen und Untersuchungen gute Ergebnisse im Hinblick auf die vorab beschriebene Wirkung der Anregungsstruktur erzielt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsflächen durch gekrümmte Übergangsbereiche so miteinander verbunden sind, dass die Nockenbahn mit den Anregungsflächen in Richtung der Nockenbahn eine Welligkeit aufweist. Die Welligkeit erstreckt sich in Richtung der Nockenbahn. Durch die gekrümmten Übergangsbereiche werden vorteilhaft sanfte Übergänge zwischen den Anregungsflächen dargestellt. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Anregungsstruktur nur die vorab beschriebene erwünschte Zwangsanregung der Stößelbaugruppe bewirkt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenbahn mit den Anregungsflächen in Richtung von Nockenbahnlinien einen sinusförmigen Verlauf aufweist. Die Nockenbahnlinien erstrecken sich in Richtung der Nockenbahn parallel zueinander. Durch den sinusförmigen Verlauf werden unerwünschte Störungen im Betrieb der Kolbenpumpe wirksam vermieden.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Kolbenpumpe ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Resonanzbereich durch eine Vervielfachung der anregenden Frequenz des aus der Federeinrichtung und dem Stößelkörper sowie gegebenenfalls der Laufrolle gebildeten Feder-Massen-Systems in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kolbenpumpe so weit in Richtung niedriger Drehzahl verschoben wird, dass der unerwünschte Resonanzfall außerhalb des normalen Betriebsbereichs der Kolbenpumpe liegt. Die Stößelbaugruppe kann auch zusätzlich zu dem Stößelkörper und der Laufrolle weitere Elemente umfassen, die dann auch dem Feder-Massen-System zuzuordnen sind. Durch das beanspruchte Verfahren kann die Lebensdauer der Kolbenpumpe verlängert werden. Über eine maximale Schiefstellung der Anregungsflächen kann die Amplitude der Zwangsanregung definiert werden. Dadurch wird die Anwendung an Kolbenpumpen mit Nocken für beliebige Kopfkreisradien ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Nocken oder eine Nockenwelle für eine vorab beschriebene Kolbenpumpe. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Pumpenelement für eine Hochdruckpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einem Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinderkopf hin und her bewegbar geführt ist und der an einem aus dem Pumpenzylinderkopf herausragenden Ende über einen in einer Führung geführten Stößelkörper mit einer Laufrolle gekoppelt ist, die auf einem Lagerbolzen drehbar gelagert ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Steckpumpe, mit einem vorab beschriebenen Pumpenelement. Die Hochdruckpumpe umfasst zum Beispiel ein Pumpengehäuse mit einer eigenen Pumpennockenwelle. Die Pumpennockenwelle wird zum Beispiel durch eine Kette oder einen Riemen angetrieben. Bei der Ausführung als Steckpumpe hat die Hochdruckpumpe kein eigenes Pumpengehäuse. Die Steckpumpe wird vorzugsweise direkt in einen Motorblock integriert und beispielsweise von der Nockenwelle oder Kurbelwelle des Motors angetrieben.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruckpumpe, die mit Niederdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe liefert, die mindestens ein vorab beschriebenes Pumpenelement aufweist, das mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher liefert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines Pumpenelements mit einem Pumpenkolben, der an einem aus einem Pumpenzylinderkopf herausragenden Ende über einen in einer Führung geführten Stößelkörper mit einer Laufrolle gekoppelt ist, die auf einem Lagerbolzen drehbar gelagert ist, im Längsschnitt;
- 2 eine schematische Darstellung einer Kolbenpumpe, die ein Pumpenelement umfassen kann, wie es in 1 dargestellt ist, mit einer Stößelbaugruppe, die durch einen drehbaren Nocken mit einer Nockenbahn angetrieben wird;
- 3 die Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie III in 2;
- 4 die Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie IV in 3;
- 5 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem ein Federmoment über einem Nockenwinkel zusammen mit einem Moment aus einer Schiefstellung von Anregungsflächen dargestellt ist; und
- 6 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem eine Stößelrotation über einer Drehzahl eines Nockens mit und ohne schiefgestellte Anregungsflächen dargestellt ist.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Pumpenelement 1 in einer schematischen axialen Schnittdarstellung dargestellt. Das Pumpenelement 1 ist als Steckpumpe ausgeführt.
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Das Pumpenelement 1 kann für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet werden. Speziell eignet sich das Pumpenelement 1 für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Das Pumpenelement 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Das Pumpenelement 1 weist einen Pumpenzylinderkopf 2 mit einem Ansatz 3 auf. Der Ansatz 3 weist eine Zylinderbohrung 4 auf, in der ein Pumpenkolben 5 entlang einer Bewegungsachse 6 in der Zylinderbohrung 4 verschiebbar geführt ist. Die Bewegungsachse 6 wird auch als Hochachse bezeichnet.
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Der Pumpenkolben 5 weist an seinem in 1 unteren Ende einen Bund 7 auf, an dem sich über eine Stützplatte 8 eine Kolbenfeder 9 abstützt. Die Kolbenfeder 9 ist einerseits an der Stützplatte 8 und andererseits im Bereich einer umlaufenden Schulter 10 des Pumpenzylinderkopfs 2 abgestützt. Die Kolbenfeder 9 umschließt dabei den Ansatz 3.
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Im Betrieb des Pumpenelements 1 wirkt über den Bund 7 eine Kraft auf den Pumpenkolben 5. Beispielsweise kann der Pumpenkolben 5 über einen Nocken einer Antriebswelle angetrieben sein, wobei sich der Pumpenkolben 5 entlang der Bewegungsachse 6 hin und her bewegt, wie es durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet ist.
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Der Pumpenkolben 5 weist eine Stirnfläche 12 auf, die einen Pumpenarbeitsraum 13 begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum 13 ist hierbei als Teil der Zylinderbohrung 4 in den Pumpenzylinderkopf 2 ausgestaltet.
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An dem Pumpenzylinderkopf 2 sind ein Saugventil 14 und ein Druckventil oder Auslassventil 15 angebracht. Über das Saugventil 14 wird bei einem Saughub des Pumpenkolbens 5 Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 13 gesaugt. Bei einem anschließenden Pumpenhub des Pumpenkolbens 5 wird der in dem Pumpenarbeitsraum 13 vorhandene Brennstoff über das Auslassventil 15 zu einer Auslassseite 16 des Pumpenelements 1 gefördert.
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An der Auslassseite 16 kann beispielsweise mittels einer geeigneten Hochdruckleitung eine Brennstoffverteilerleiste angeschlossen sein. Hierdurch kann unter hohem Druck stehender Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 zu der Auslassseite 16 und somit zu der Brennstoffverteilerleiste gefördert werden, die auch als Common-Rail bezeichnet wird.
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Die Kolbenfeder 9 ist in einem Pumpenfederraum 18 angeordnet. Der Pumpenfederraum 18 ist teilweise als Ringraum zwischen dem Ansatz 3 des Pumpenzylinders 2 und einer Führungshülse 23 ausgeführt. Die Führungshülse 23 stellt eine Führung 21 für einen Stößel 20 dar.
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Der Stößel 20 umfasst einen Stößelkörper 22, der zwischen dem in 1 unteren Ende des Pumpenkolbens 5 und einer Laufrolle 24 angeordnet ist. Die Laufrolle 24 ist auf einem Lagerbolzen 25 um eine Drehachse 26 drehbar. Die Drehachse 26 der Laufrolle 24 verläuft senkrecht zur Bewegungsachse 6 des Pumpenkolbens 5.
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Im Betrieb des Pumpenelements 1 läuft die Laufrolle 24 auf einer Nocke einer Nockenwelle ab. Dadurch wird die Drehbewegung der Nockenwelle in eine translatorische Auf- und Abbewegung des Pumpenkolbens 5 umgesetzt. Dabei drückt die Kolbenfeder 9 die Laufrolle 24 über den Stößelkörper 22 gegen die Nockenwelle.
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Die auf dem Lagerbolzen 25 drehbar gelagerte Laufrolle 24 wird zusammen mit dem Stößelkörper 22 mit einem Schmiermittel geschmiert. Das Schmiermittel gelangt dabei auch in den Pumpenfederraum 18. Bei dem Schmiermedium handelt es sich zum Beispiel um Schmieröl, das sich von dem geförderten Kraftstoff, zum Beispiel Dieselöl, unterscheidet.
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Um ein unerwünschtes Vermischen des Schmiermittels mit dem Kraftstoff zu vermeiden, ist der Pumpenkolben 5 über eine Stangendichtung 19 gegenüber der Zylinderbohrung 4 abgedichtet. Die Stangendichtung 19 verhindert, dass Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 13 entlang der Zylinderbohrung 4 in den Pumpenfederraum 18 gelangt.
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In den 2 bis 4 ist ein Teil eines Pumpenelements einer Kolbenpumpe 30 mit einer Stößelbaugruppe 31 in verschiedenen Ansichten schematisch dargestellt. Das Pumpenelement kann so oder so ähnlich aufgebaut sein, wie das in 1 dargestellte Pumpenelement 1.
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Die Stößelbaugruppe 31 umfasst einen Stößelkörper 32, der in einer Zylinderbohrung 33 eines Gehäuses der Kolbenpumpe 30 aufgenommen ist. An einem in den 2 und 3 unteren Ende des Stößelkörpers 32 ist eine Laufrolle 34 drehbar angeordnet. Die Laufrolle 34 hat Kontakt mit einem Nocken 35.
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Der Nocken 35 ist um eine Drehachse 37 drehbar, die sich mit einer Hochachse 36 schneidet. Die Hochachse 36 ist senkrecht zu der Drehachse 37 angeordnet, die wiederum in 2 senkrecht zur Papierebene angeordnet ist.
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Der Stößelkörper 32 ist in Richtung der Hochachse 36 hin und her bewegbar in der Zylinderbohrung 33 so geführt, dass sich der Stößelkörper 32 in den 2 und 3 nach oben und nach unten bewegen kann. Eine Federeinrichtung 38 ist gegen das der Laufrolle 34 abgewandte Ende des Stößelkörpers 32 vorgespannt.
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Die Federeinrichtung 38 ist als Schraubendruckfeder 39 ausgeführt. Durch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 38 ist der Stößelkörper 32 in den 2 und 3 so nach unten vorgespannt, dass die an dem Stößelkörper 32 drehbar angebrachte Laufrolle 34 in Kontakt mit dem Nocken 35 bleibt. Dabei bewirkt die Federeinrichtung 38 im Betrieb der Kolbenpumpe 30 ein durch einen Pfeil angedeutetes Federmoment 40 auf den Stößelkörper 32. Das durch die Kompression der Federeinrichtung 38 bewirkte Moment 40 wirkt um die Hochachse 36 des Stößelkörpers 32.
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Der Nocken 35 weist eine Nockenbahn 43 auf, auf der die Laufrolle 34 abrollt. Durch einen Pfeil 44 ist eine Normalkraft angedeutet, die von der Nockenbahn 43 des Nockens 35 auf die Laufrolle 34 wirkt. Die Normalkraft 44 umfasst eine Querkraft 45 und eine Längskraft 46. Ein Angriffspunkt der Querkraft 45 wandert im Betrieb der Kolbenpumpe 1 in 3 nach links und nach rechts, wie durch Symbole 51, 52 in 3 angedeutet ist. Die Symbole 51, 52 symbolisieren Vektoren, welche die wandernde Querkraft 45 in 2 darstellen, von hinten.
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Durch die Querkraft 45 wird ein Moment auf die Laufrolle 34 bewirkt, das über die Laufrolle 34 auf den Stößelkörper 32 übertragen wird. Dieses Moment führt zu einer Rotation des Stößelkörpers 32 um die Hochachse 36. Ein Führungspin 41 verhindert eine unerwünscht große Rotation des Stößelkörpers 32 um die Hochachse 36.
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In 3 ist durch eine punktierte Linie 53 eine schiefgestellte oder schräggestellte Anregungsfläche in der Nockenbahn 43 angedeutet. Durch eine gestrichelte Linie 54 ist eine weitere schräggestellte oder schiefgestellte Anregungsfläche in der Nockenbahn 43 angedeutet. Durch Doppelpfeile 55 und 56 ist in 3 angedeutet, dass der Winkel zwischen den schiefgestellten Anregungsflächen 53, 54 und der Hochachse 36 kleiner als neunzig Grad ist. Der Winkel der Schiefstellung der Anregungsflächen 53, 54 ist in 3 übertrieben groß dargestellt und beträgt in der Realität zum Beispiel 0,1 Grad.
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Die schräggestellten oder schiefgestellten Anregungsflächen dienen zur Darstellung einer Anregungsstruktur 50 an der Nockenbahn 43. Durch die Anregungsstruktur 50 mit der wechselnden Schiefstellung der Nockenbahn zur Hochachse 36 kann eine Vervielfachung einer anregenden Frequenz des Feder-Massen-Systems aus Stößelkörper 32, Federeinrichtung 38 und Laufrolle 34 erreicht werden. Dadurch wiederum kann die Resonanz in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl so weit in Richtung niedriger Drehzahl verschoben werden, dass der Resonanzfall außerhalb des normalen Betriebsbereichs der Kolbenpumpe 30 liegt.
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In 4 ist durch einen punktierten Pfeil 63 und durch einen gestrichelten Pfeil 64 angedeutet, dass über die Schiefstellung der Anregungsflächen eine Amplitude der Anregung eingestellt werden kann. Der punktierte Pfeil 63 bezieht sich auf die schräggestellte Anregungsfläche 53 in 3. Der gestrichelte Pfeil 64 bezieht sich auf die schräggestellte Anregungsfläche 54 in 3.
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5 zeigt ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 67 und einer y-Achse 68. Auf der x-Achse 67 ist der Nockenwellenwinkel in Grad aufgetragen. Auf der y-Achse 68 ist ein Moment in Newtonmeter aufgetragen. Ein durchgezogener Verlauf 69 zeigt den Verlauf des Federmoments (40 in den 2 bis 4). Ein unterbrochener Verlauf 70 zeigt das Moment aus der Schiefstellung. Durch einen Doppelpfeil 71 ist die über die Schiefstellung der Anregungsflächen einstellbare Amplitude angedeutet.
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In 6 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 74 und einer y-Achse 75 dargestellt. Auf der x-Achse 74 ist eine Drehzahl des Nockens beziehungsweise der Nockenwelle in Umdrehungen pro Minute aufgetragen. Auf der y-Achse 75 ist eine Stößelrotation des Stößelkörpers (32 in den 2 und 3) in Grad aufgetragen.
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Zwei durchgezogene Linien 76, 77 entsprechen einer geraden oder ebenen Nockenbahn. Gestrichelte Linien 78, 79 entsprechen einer schiefgestellten Nockenbahn mit schräggestellten oder schiefgestellten Anregungsflächen. Ein Resonanzbereich 80 kann, wie man in 6 sieht, durch die Anregungsstruktur mit den schiefgestellten oder schräggestellten Anregungsflächen in 6 nach links verschoben werden, und zwar vorteilhaft in einen Bereich mit so niedriger Drehzahl, in welchem die Kolbenpumpe normalerweise nicht betrieben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043963 A1 [0002]
- DE 102012203230 A1 [0002]
