DE102018219780A1 - Pumpenanordnung - Google Patents

Pumpenanordnung Download PDF

Info

Publication number
DE102018219780A1
DE102018219780A1 DE102018219780.6A DE102018219780A DE102018219780A1 DE 102018219780 A1 DE102018219780 A1 DE 102018219780A1 DE 102018219780 A DE102018219780 A DE 102018219780A DE 102018219780 A1 DE102018219780 A1 DE 102018219780A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cam
pump
pump arrangement
cam contour
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018219780.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Yvan Gauthier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018219780.6A priority Critical patent/DE102018219780A1/de
Publication of DE102018219780A1 publication Critical patent/DE102018219780A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0413Cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0426Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/042Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being cams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung (15) mit mindestens einem Pumpenelement (11), das über einen Nockenantrieb mit mindestens einem mit einer Nockenkontur (35) versehenen Nocken (31) angetrieben ist, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb verbunden ist.Um eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Betrieb der Pumpenanordnung (15) zu reduzieren, ist die Nockenkontur (35) an mindestens einer Stelle (36,37) so verändert, dass über die veränderte Nockenkontur (35) von dem Nocken (31) ein positives und im Hinblick auf die Antriebswirkung des Nockens (31) auf das Pumpenelement (11) vergleichsweise geringes Drehmoment in Richtung des Zahnradantriebs erzeugt wird, um voneinander beabstandete Zähne des Zahnradantriebs in Kontakt zu bringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit mindestens einem Pumpenelement, das über einen Nockenantrieb mit mindestens einem mit einer Nockenkontur versehenen Nocken angetrieben ist, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb verbunden ist.
  • Stand der Technik
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 002 488 A1 ist ein Nockentrieb bei einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs bekannt, bestehend aus einer Antriebswelle mit mindestens einem ortsfest hierauf angeordneten Nocken, durch dessen Nockenprofil eine aus unterschiedlichen mathematischen Funktionen zusammengesetzte und zumindest teilweise sinusförmige Beschleunigungsverläufe umfassende Nockenbahn gebildet ist, die mit mindestens einem Stößel zur Erzeugung einer translatorisch oszillierenden Antriebsbewegung zusammenwirkt, wobei das Profil des Nockens aus einer solchen Summe von Sinusfunktionen zusammengesetzt ist, deren jeweilige Einzelamplitude An der Ordnung n an das Drehzahlband der Antriebswelle so angepasst sind, dass durch den Nocken angetriebene Elemente nur außerhalb ihrer Eigenfrequenz angeregt sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 225 982 A1 ist eine Pumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit wenigstens einem Pumpenelement bekannt, das einen durch eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der beim Saughub des Pumpenkolbens über ein Einlassventil mit Fördermedium befüllbar ist, wobei der wenigstens eine Nocken der Antriebswelle ein Mehrfachnocken mit mehreren Nockenförderbereichen für die Förderhübe des Pumpenkolbens ist oder wobei mehrere in Richtung der Drehachse der Antriebswelle nebeneinander angeordnete Einfach- oder Mehrfachnocken mit jeweils wenigstens einem Nockenförderbereich für die Förderhübe des Pumpenkolbens vorgesehen sind, wobei die Nockenprofile der Nockenförderbereiche des wenigstens einen Mehrfachnockens oder die Nockenprofile der Nockenförderbereiche der Einfachnocken unterschiedlich ausgebildet sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 201 452 A1 ist eine Vorrichtung zum Antreiben einer Kolbenpumpe bekannt, aufweisend wenigstens einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken, der zur Erzeugung einer Hin- und Her-Bewegung eines Pumpenkolbens der Kolbenpumpe mit dem Pumpenkolben direkt oder indirekt zusammenwirkt, wobei der Nocken ein Nockenprofil mit einem ersten Abschnitt für einen Aufwärtshub und einen zweiten Abschnitt für einen Abwärtshub aufweist, und wobei das Nockenprofil ein harmonisch generiertes Nockenprofil ist, wobei der Nocken zusätzlich eine asymmetrische Nockenform aufweist, wobei die asymmetrische Nockenform eine Verschiebung eines oberen Totpunkts des Nockens generiert, wobei der obere Totpunkt in Richtung eines größeren Nockenwellenwinkels verlegt ist, wobei der obere Totpunkt um bis zu dreißig Grad, insbesondere um bis zu fünfzehn Grad, Nockenwellenwinkel verlegt ist, wobei die asymmetrische Nockenform mathematisch bestimmt ist, wobei der Nockenverlauf des Nockens ausgehend von einem harmonischen Nockenprofil in der Form ergänzt ist, dass der Nocken zusätzlich eine asymmetrische Nockenform aufweist, wobei das harmonische Nockenprofil ein 3-harmonisches Nockenprofil ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 212 427 A1 ist eine Pumpe zur Förderung eines Kraftstoffs bekannt, wobei die Pumpe wenigstens zwei Pumpenelemente mit jeweils einem in einem Pumpenzylinder auf- und abbewegbaren Pumpenkolben aufweist, der direkt oder indirekt mit einem Betätigungsprofil einer Betätigungswelle zusammenwirkt, wobei die Betätigungswelle neben dem Betätigungsprofil ein Nichtbetätigungsprofil aufweist, und wobei die Pumpe bezüglich des Zusammenwirkens zumindest eines Pumpenelements mit dem Betätigungsprofil und dem Nichtbetätigungsprofil umschaltbar ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Betrieb einer Pumpenanordnung mit mindestens einem Pumpenelement, das über einen Nockenantrieb mit mindestens einem mit einer Nockenkontur versehenen Nocken angetrieben ist, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb verbunden ist, zu reduzieren.
  • Die Aufgabe ist bei einer Pumpenanordnung mit mindestens einem Pumpenelement, das über einen Nockenantrieb mit mindestens einem mit einer Nockenkontur versehenen Nocken angetrieben ist, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb verbunden ist, dadurch gelöst, dass die Nockenkontur an mindestens einer Stelle so verändert ist, dass über die veränderte Nockenkontur von dem Nocken ein positives und im Hinblick auf die Antriebswirkung des Nockens auf das Pumpenelement vergleichsweise geringes Drehmoment in Richtung des Zahnradantriebs erzeugt wird, um voneinander beabstandete Zähne des Zahnradantriebs in Kontakt zu bringen. Vergleichsweise geringes Drehmoment bedeutet, dass das Drehmoment keinen oder nahezu keinen Einfluss auf die Antriebswirkung des Nockens auf das Pumpenelement hat. Im Rahmen von Versuchen und Überlegungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt beziehungsweise angestellt wurden, konnte herausgefunden werden, dass im Betrieb der Pumpenanordnung auftretende Geräusche nicht direkt durch den Nockenantrieb, sondern indirekt durch den Zahnradantrieb, verursacht werden. Durch das positive Drehmoment in Drehrichtung des Zahnradantriebs kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass ineinandergreifende Zähne des Zahnradantriebs aneinander anliegen, wenn ein kurz darauf folgender starker Drehmomentanstieg bei Kompressionsbeginn nach dem Ende einer Bestromungsphase einer Zumesseinheit stattfindet. Hierdurch kann ein durch Kontakt zwischen den Zähnen verursachtes Geräusch aufgrund des Drehmomentanstiegs bei Kompressionsbeginn beziehungsweise zu Beginn einer Teilförderung des Pumpenelements beziehungsweise der Pumpenanordnung stark reduziert werden. Dadurch können die Betriebsgeräusche im Betrieb von Nutzkraftfahrzeugen, die mit einer derartigen Pumpenanordnung ausgestattet sind, deutlich reduziert werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die veränderte Nockenkontur eine Nockenkonturerhöhung umfasst. Die Nockenkontur hat, im Querschnitt betrachtet, zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt einer Ellipse beziehungsweise einer Teilellipse oder eines Ellipsenbogens. Durch die Nockenkonturerhöhung wird im Zusammenwirken des Nockens mit dem Pumpenelement, insbesondere mit einer an dem Pumpenelement angebrachten Rolle, oder mit einer zusätzlichen Feder, das positive Drehmoment in Richtung des Zahnradantriebs erzeugt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung in einem Einfahrbereich angeordnet ist, der zur Darstellung einer Ausfahrbewegung eines Pumpenkolbens dient. Der Einfahrbereich des Nockens hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines Ellipsenbogens einer Nebenachse einer Ellipse, die zum Beispiel zur Darstellung der Nockenkontur dient. Der Begriff Ausfahrbewegung des Pumpenkolbens bedeutet, dass sich der Pumpenkolben aus einem Hochdruckraum in Richtung einer Drehachse einer Nockenwelle des Nockenantriebs bewegt, so dass ein Pumpenmedium in den Hochdruckraum angesaugt wird. In der entgegengesetzten Richtung, also bei einer Einfahrbewegung des Pumpenkolbens, bewegt sich dieser von der Drehachse der Nockenwelle weg, so dass das in dem Hochdruckraum befindliche Pumpenmedium mit Hochdruck beaufschlagt wird.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung in der Nähe eines lokalen Maximums des Einfahrbereichs angeordnet ist. Das lokale Maximum des Einfahrbereichs dient zur Darstellung eines unteren Totpunkts des Pumpenelements, insbesondere des Pumpenkolbens. Das lokale Maximum des Einfahrbereichs befindet sich zum Beispiel am Schnittpunkt einer Nebenachse einer Ellipse, die zur Darstellung der Nockenkontur dient.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung hinter dem lokalen Maximum des Einfahrbereichs angeordnet ist. Die Nockenkonturerhöhung kann auch als kleine Nockenerhebung oder als eine Art Vorhub in einer steigenden Flanke der Nockenkontur realisiert sein. Der daraus resultierende Drehmoment-Peak kommt dann nach einem unteren Totpunkt des Pumpenelements.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung eine Spitze aufweist. Zur Spitze steigt die Nockenkontur stetig an. Nach der Spitze fällt die Nockenkontur stetig ab. Die Spitze stellt den höchsten Punkt der Nockenkonturerhöhung dar.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung in sich symmetrisch ist. Dadurch werden unerwünschte Störungen im Betrieb des Pumpenelements verhindert.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung zwei konkave Flanken aufweist. Die Krümmung der konkaven Flanken ist vorteilhaft im Wesentlichen an die Kontur einer Rolle an dem Pumpenelement angepasst.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken als Zweifachnocken mit zwei Nockenkonturerhöhungen ausgeführt ist. Der Nockenantrieb mit dem als Zweifachnocken ausgeführten Nocken ist zum Beispiel so oder so ähnlich wie ein in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 210 884 A1 offenbarter Rollenstößel-Nockenantrieb ausgeführt. Der Rollenstößel-Nockenantrieb dient insbesondere zum Antrieb einer Hochdruckpumpe zur Kraftstoffförderung einer Brennkraftmaschine. Der Rollenstößel-Nockenantrieb ist zu diesem Zweck mit einer Antriebswelle umfassend mindestens einen derartigen Zweifachnocken und mit mindestens einem Pumpenelement ausgestattet, das einen Pumpenkolben aufweist, der sich über eine Stößelbaugruppe am Nocken der Antriebswelle abstützt und durch diesen in einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei vorteilhaft mindestens eine Feder zur Reduzierung eines maximalen Drehmoments der Antriebswelle und zur Erhöhung eines minimalen Drehmoments der Antriebswelle mittelbar an dem Nocken angeordnet ist und radial auf den Nocken einwirkt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die veränderte Nockenkontur an eine 3-harmonische Sinusform angepasst ist. Dadurch können unerwünschte Resonanzschwingungen der vorab beschriebenen Feder im Zusammenwirken mit der veränderten Nockenkontur vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Pumpenanordnung.
  • Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Nockenantrieb, insbesondere eine Nockenwelle und/oder einen Nocken, für eine vorab beschriebene Pumpenanordnung. Die Nockenwelle beziehungsweise der Nocken sind gegebenenfalls separat handelbar.
  • Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer vorab beschriebenen Pumpenanordnung. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich zum Beispiel um ein Diesel-Einspritzsystem mit einer vorab beschriebenen Pumpenanordnung. Bei dem Diesel-Einspritzsystem handelt es sich vorzugsweise um ein Common-Rail-Einspritzsystem in einem Kraftfahrzeug.
  • 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.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer Pumpenanordnung mit zwei Pumpenelementen, die über einen Nockenantrieb angetrieben werden, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb verbunden ist;
    • 2 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem ein Drehmoment zum Antrieb eines Pumpenelements der Pumpenanordnung aus 1 über der Zeit aufgetragen ist; und
    • 3 eine schematische Darstellung eines der Pumpenelemente der Pumpenanordnung aus 1 mit einem Nocken, der als Zweifachnocken mit einer ellipsenförmigen Nockenkontur ausgeführt ist.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 nur durch eine Kurbelwelle 2 angedeutet. Die Kurbelwelle 2 der Brennkraftmaschine 1 ist antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb 3 verbunden. Der Zahnradantrieb 3 umfasst eine Vielzahl von miteinander in Eingriff befindlichen Zahnrädern 4. Der Zahnradantrieb 3 wiederum ist antriebsmäßig mit einem Nockenantrieb 5 verbunden.
  • Der Nockenantrieb 5 umfasst eine Nockenwelle 6, die über den Zahnradantrieb 3 durch die Kurbelwelle 2 angetrieben ist. An der Nockenwelle 6 sind zwei Nocken 7, 8 angebracht. Die Nocken 7, 8 wirken antriebsmäßig über Rollen 9, 10 mit Pumpenelementen 11, 12 einer Pumpenanordnung 15 zusammen.
  • Der Nockenantrieb 5 der Pumpenanordnung 15 in 1 ist zum Beispiel so oder so ähnlich wie ein Rollenstößel-Nockenantrieb ausgeführt, der in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 210 884 A1 offenbart ist. Bei dem dort offenbarten Rollenstößel-Nockenantrieb ist eine Feder zur Reduzierung eines maximalen Drehmoments der Antriebswelle und zur Erhöhung eines minimalen Drehmoments der Antriebswelle mittelbar an dem Nocken angeordnet und wirkt radial auf den Nocken.
  • Die Feder ist vorgespannt und überträgt mittelbar ihre Federkraft an einer bestimmten Position an der Umfangsfläche des Nockens radial auf den Nocken. Aufgrund der Federkraft wird das maximale Drehmoment der Antriebswelle gedämpft und das minimale Drehmoment der Antriebswelle, das aufgrund einer auf eine abfallende Nockenflanke wirkende Kraft negativ ist, erhöht.
  • Durch die Erhöhung des minimalen Drehmoments der Antriebswelle wird somit ein negatives Drehmoment der Antriebswelle verhindert. Daraus resultiert wird ein bei einem Zahnradantrieb der Hochdruckpumpe mit dem Drehmomentwechsel vom positiven Drehmoment zum negativen Drehmoment verbundener Wechsel der Zahnflanke verhindert, so dass eine damit verbundene Geräuschemission ebenfalls entfällt.
  • Ferner wird durch die Reduzierung des maximalen Drehmoments der Antriebswelle und die Erhöhung des minimalen Drehmoments der Antriebswelle der gesamte Drehmomentbereich optimiert, so dass Maschinenbauteile, wie beispielsweise Lagerketten und Riemen, eine geringere Belastung erfahren und somit entsprechend ausgewählt werden können. Dadurch kann nicht nur Material und Gewicht eingespart werden, sondern auch bauraumsparender gebaut werden.
  • Die nockenangetriebene Pumpenanordnung 15 in 1 kann im Betrieb Geräusche an einem Gehäuse des Zahnradantriebs 3 und an einem Kurbelwellengehäuse der Brennkraftmaschine 1 verursachen. Diese Geräusche werden durch Kontaktkräfte zwischen den Zähnen der Zahnräder 4 des Zahnradantriebs 3 verursacht und durch die genannten Gehäuse verstärkt.
  • Die nockenangetriebene Pumpenanordnung 15 erzeugt prinzipbedingt Drehmomente, die sowohl in Drehrichtung der Nockenwelle 6 wirken und die auch als positive Drehmomente bezeichnet werden, als auch in die gegenläufige Richtung gerichtete Drehmomente, die auch als negative Drehmomente bezeichnet werden. Durch den Wechsel zwischen positiven und negativen Drehmomenten lösen sich die Zähne der ineinandergreifenden Zahnräder 4 der Pumpenanordnung 15 zeitweise von ihren Nachbarzähnen des jeweils motorseitigen Zahnrads ab und diese werden dann im Folgenden mit höherer Kraft an die Nachbarzähne wieder in Kontakt gebracht. Die Intensität der dadurch verursachten Geräusche hängt stark mit der Größe der Kontaktkraft und mit der Frequenz der Kontakte zusammen.
  • In 2 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm einer x-Achse 21 und einer y-Achse 22 dargestellt. Auf der x-Achse 21 ist eine Zeit in einer geeigneten Zeiteinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 21 sind durch Großbuchstaben OT und UT zwei obere Totpunkte und ein unterer Totpunkt bezeichnet. Auf der y-Achse 22 ist ein Drehmoment zum Antrieb des Pumpenelements 11 der Pumpenanordnung 15 in Newtonmeter aufgetragen.
  • Mit 23 ist in 2 ein Drehmomentverlauf oder eine Drehmomentkurve bezeichnet. Da eine Hochdruckpumpe quasi immer in einer Teilförderung am Motor arbeitet, findet gleich nach Ende der Bestromung einer Zumesseinheit ein steiler Drehmomentanstieg statt, der als Hauptursache für das Kontaktgeräusch an den Zahnrädern angesehen wird.
  • In 3 ist durch ein Kreuz 30 eine Drehachse einer Nockenwelle mit einem Nocken 31 angedeutet. Der Nocken 31 ist als Zweifachnocken mit einer Nockenkontur 35 ausgeführt. Die Nockenkontur 35 hat die Gestalt einer Ellipse 32 mit einer Hauptachse 33 und einer Nebenachse 34. Die Nockenkontur 35 weist an einer Stelle 36 eine Nockenkonturerhöhung 39 und an einer Stelle 37 eine Nockenkonturerhöhung 40 auf. Durch einen Pfeil 38 ist in 3 die Drehrichtung des Nockens 31 im Betrieb angedeutet.
  • Das durch den Nocken 31 angetriebene Pumpenelement 11 umfasst einen Pumpenkolben 41, der sich, angetrieben durch den Nocken 31, im Betrieb nach oben und nach unten bewegt, wie durch Pfeile 42, 43 in 3 angedeutet ist. Die Bewegung des Pumpenkolbens 41 in 3 nach oben wird auch als Einfahrbewegung bezeichnet. Analog wird eine Bewegung des Pumpenkolbens 41 in 3 nach unten als Ausfahrbewegung bezeichnet. Beim Ausfahren des Pumpenkolbens 41 wird Pumpenmedium in einen in 3 nicht dargestellten Arbeitsraum angesaugt, wo das Pumpenmedium durch die Einfahrbewegung des Pumpenkolbens 41 mit Druck, insbesondere mit Hochdruck, beaufschlagt wird. Daher wird der Arbeitsraum als Hochdruckraum bezeichnet.
  • In 3 nimmt der Pumpenkolben 41 einen oberen Totpunkt ein, der zum Beispiel dem in 2 linken oberen Totpunkt OT im Koordinatenursprung des Koordinatensystems entspricht. Durch ein lokales Maximum 44 am linken Schnittpunkt der Nebenachse 34 der Ellipse 32 mit der Nockenkontur 35 befindet sich ein lokales Maximum 44 des ersten Einfahrbereichs des Zweifachnockens 31. Ein zweites lokales Maximum 45 befindet sich an einem in 3 rechten Schnittpunkt der Nebenachse 34 der Ellipse 32 mit der Nockenkontur 35.
  • Die Nockenkonturerhöhung 39 ist, wie man in 3 sieht, etwas unterhalb des lokalen Maximums 44 angedeutet. Die Nockenkonturerhöhung 40 ist, wie man in 3 sieht, etwas oberhalb des lokalen Maximums 45 angeordnet. Somit ist die Nockenkonturerhöhung 39 in Drehrichtung 38 des Nockens 31 hinter dem lokalen Maximum 44 angeordnet. Analog ist die Nockenkonturerhöhung 40 in Drehrichtung 38 des Nockens 31 vor dem lokalen Maximum 45 angeordnet.
  • Durch die Nockenkonturerhöhung 39 wird, wie man in 2 sieht, ein kurzes und geringes positives Drehmoment 27 in Richtung des Radtriebes erzeugt, und zwar nach einer negativen Drehmomentphase. Dadurch werden die Zähne des Zahnradantriebs (3 in 1) mit einer geringen Kontaktkraft aneinander gebracht. Somit liegen die Zähne des Zahnradantriebs 3 bereits aneinander an, wenn kurz darauf der starke Drehmomentanstieg 25 stattfindet. Hierdurch kann das durch den Kontakt zwischen den Zähnen verursachte unerwünschte Geräusch aufgrund des Drehmomentanstiegs 25 bei Kompressionsbeginn beziehungsweise zu Beginn einer Teilförderung der Pumpenanordnung stark reduziert werden.
  • Die Umsetzung der vorab beschriebenen Maßnahmen erfordert vorteilhaft keine zusätzlichen Bauteile im Nockenantrieb. Die Nockenkonturerhöhungen 39, 40 können vorteilhaft auch an bestehende beziehungsweise herkömmliche Nocken angebracht werden. Darüber hinaus erfordern die vorab beschriebenen Maßnahmen keine Kompromisse in Richtung hydraulischer Effizienz, in Richtung Raildruckabsenkung, in Richtung Mengenbilanz oder in Richtung Kolbendurchmesser beziehungsweise Kolbenhub der Pumpenanordnung.
  • Der einzige Kompromiss, der bei den beschriebenen Maßnahmen eventuell berücksichtigt werden muss, ist die Auslegung der Feder, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 210 884 A1 beschrieben ist. Durch die beanspruchte Nockenkontur könnte es zu Resonanzschwingungen kommen, die wiederum zu einem Bruch in der (nicht dargestellten) Feder in der Pumpenanordnung führen könnte. Es wird eine Analyse der Eigenfrequenzen empfohlen, um derartige Resonanzschwingungen zu erkennen. Geringfügige Änderungen an der Feder, zum Beispiel deren Masse, und an der Nockenkontur würden helfen, um die unerwünschten Resonanzen zu vermeiden.
  • Die Nockenkonturerhöhungen 39, 40 in 3 sind vorteilhaft im Bereich einer (nicht dargestellten) Antriebsfeder angeordnet. Dadurch wird die Kraft der Antriebsfeder auf den Nocken 31 erhöht und, wie man in 2 sieht, das kleine positive Drehmoment 27 erzeugt. So werden die Zähne der Zahnräder mit einer geringen Kontaktkraft in Kontakt gebracht. Das liefert den Vorteil, dass die Zähne bereits aneinander anliegen, wenn der starke Drehmomentanstieg 25 bei Förderbeginn stattfindet.
  • Die Amplitude des positiven Drehmomentanstiegs 27 muss hoch genug sein und die Dauer des anliegenden positiven Drehmoment 27 muss lang genug sein, damit die Zähne des Pumpenzahnrads und die des motorseitigen Zahnrads bei höchster Pumpendrehzahl in dieser Zeitspanne aneinander in Kontakt gebracht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009002488 A1 [0002]
    • DE 102014225982 A1 [0002]
    • DE 102015201452 A1 [0002]
    • DE 102015212427 A1 [0002]
    • DE 102013210884 A1 [0012, 0021, 0035]

Claims (10)

  1. Pumpenanordnung (15) mit mindestens einem Pumpenelement (11,12), das über einen Nockenantrieb (5) mit mindestens einem mit einer Nockenkontur (35) versehenen Nocken (7,8;31) angetrieben ist, der wiederum antriebsmäßig mit einem Zahnradantrieb (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkontur (35) an mindestens einer Stelle (36,37) so verändert ist, dass über die veränderte Nockenkontur (35) von dem Nocken (7,8;31) ein positives und im Hinblick auf die Antriebswirkung des Nockens (7,8;31) auf das Pumpenelement (11) vergleichsweise geringes Drehmoment (27) in Richtung des Zahnradantriebs (3) erzeugt wird, um voneinander beabstandete Zähne des Zahnradantriebs (3) in Kontakt zu bringen.
  2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderte Nockenkontur (35) eine Nockenkonturerhöhung (39;40) umfasst.
  3. Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) in einem Einfahrbereich angeordnet ist, der zur Darstellung einer Ausfahrbewegung (43) eines Pumpenkolbens (41) dient.
  4. Pumpenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) in der Nähe eines lokalen Maximums (44;45) des Einfahrbereichs angeordnet ist.
  5. Pumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) hinter dem lokalen Maximum (44;45) des Einfahrbereichs angeordnet ist.
  6. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) eine Spitze aufweist.
  7. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) in sich symmetrisch ist.
  8. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturerhöhung (39;40) zwei konkave Flanken aufweist.
  9. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (7,8;31) als Zweifachnocken mit zwei Nockenkonturerhöhungen (39;40) ausgeführt ist.
  10. Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderte Nockenkontur (35) an eine 3-harmonische Sinusform angepasst ist.
DE102018219780.6A 2018-11-19 2018-11-19 Pumpenanordnung Pending DE102018219780A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018219780.6A DE102018219780A1 (de) 2018-11-19 2018-11-19 Pumpenanordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018219780.6A DE102018219780A1 (de) 2018-11-19 2018-11-19 Pumpenanordnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018219780A1 true DE102018219780A1 (de) 2020-05-20

Family

ID=70470088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018219780.6A Pending DE102018219780A1 (de) 2018-11-19 2018-11-19 Pumpenanordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018219780A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009002488A1 (de) 2009-04-20 2010-10-21 Robert Bosch Gmbh Nockentrieb bei einem Verbrennungsmotor sowie eine hierüber angetriebene Hochdruckpumpe
DE102013210884A1 (de) 2013-06-11 2014-12-11 Robert Bosch Gmbh Rollenstößel-Nockenantrieb mit Drehmomentoptimierung einer Antriebswelle
DE102014225982A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe
DE102015201452A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Antreiben einer Kolbenpumpe, Nocken für eine Vorrichtung, Kolbenpumpe und Verfahren zum Auslegen der Vorrichtung
DE102015212427A1 (de) 2015-07-02 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Pumpe zur Förderung eines Kraftstoffs und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Pumpe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009002488A1 (de) 2009-04-20 2010-10-21 Robert Bosch Gmbh Nockentrieb bei einem Verbrennungsmotor sowie eine hierüber angetriebene Hochdruckpumpe
DE102013210884A1 (de) 2013-06-11 2014-12-11 Robert Bosch Gmbh Rollenstößel-Nockenantrieb mit Drehmomentoptimierung einer Antriebswelle
DE102014225982A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe
DE102015201452A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Antreiben einer Kolbenpumpe, Nocken für eine Vorrichtung, Kolbenpumpe und Verfahren zum Auslegen der Vorrichtung
DE102015212427A1 (de) 2015-07-02 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Pumpe zur Förderung eines Kraftstoffs und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Pumpe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2126414B1 (de) Nocke ZUM ANTREIBEN EINER KOLBENPUMPE
EP0970309A1 (de) Radialkolbenpumpe zur kraftstoffhochdruckversorgung
DE102009045113A1 (de) Druckbegrenzungseinrichtung
DE102014225982A1 (de) Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe
DE102015105735B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffpumpe für einen Verbrennungsmotor, Kraftstoffpumpe und Verbrennungsmotor
DE102018219780A1 (de) Pumpenanordnung
DE102017103880A1 (de) Kraftstoffpumpe
DE102009002132A1 (de) Hochdruckpumpe
DE102013225418A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102014220937B4 (de) Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe sowie Kraftstoffhochdruckpumpe
AT514966A1 (de) Ein Hochdruckmedium führendes Bauelement
DE102018217644A1 (de) Hochdruckpumpe und verfahren zum verdichten eines fluids
DE102010003517A1 (de) Kraftstofffördereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102009002488A1 (de) Nockentrieb bei einem Verbrennungsmotor sowie eine hierüber angetriebene Hochdruckpumpe
DE102009027689A1 (de) Kraftstoffhochdruckpumpe
DE102008000711A1 (de) Hochdruckpumpe
WO2016120082A1 (de) Vorrichtung zum antreiben einer kolbenpumpe, nocken für eine vorrichtung, kolbenpumpe und verfahren zum auslegen der vorrichtung
DE102011082642A1 (de) Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102008001019A1 (de) Hochdruckpumpenanordnung mit einstempliger Hochdruckpumpe
DE102016215594B4 (de) Pumpenkolben für eine Kolben-Kraftstoffhochdruckpumpe sowie Kolben-Kraftstoffhochdruckpumpe
DE102018201742A1 (de) Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe
DE102012007125A1 (de) Radialkolbenpumpe für Kraftstoffförderung
DE102009002558A1 (de) Verbrennungskraftmaschine
DE102018200075A1 (de) Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe, Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe
DE102016213035A1 (de) Kraftstofffördereinrichtung für eine Brennkraftmaschine