DE112012004121T5

DE112012004121T5 - Pumpe mit zentralen Federkräften

Info

Publication number: DE112012004121T5
Application number: DE112012004121.6T
Authority: DE
Inventors: Mark Andrew Wood; Antony Owen Parsons; Andrew Swithin Kay
Original assignee: Woodward Inc
Current assignee: Woodward Inc
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-06-26
Also published as: WO2013052486A1; CN103857908A; US20130084198A1

Abstract

Eine Pumpe, die einen Stößel aufweist, der in Kontakt mit einer Nockenwelle durch eine Rückstellfeder vorgespannt ist, wird bereitgestellt. Die Pumpe weist eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle auf, die mechanisch zwischen die Rückstellfeder und dem Stößel eingefügt ist. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist konfiguriert, um zu vermeiden, dass Federaufwinden, die durch das Komprimieren und Ausdehnen der Rückstellfeder erzeugt wird, zu dem Stößel übertragen wird, um zu vermeiden, dass ein Drehmoment den Stößel veranlasst, in Bezug auf die Nockenwelle um eine Achse zu drehen, die sich senkrecht zu der Rotationsachse der Nockenwelle erstreckt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Flüssigkeitspumpanordnungen und insbesondere Flüssigkeitspumpanordnungen, die eine Rückstellfeder aufweisen, die den Kontakt zwischen einer Rollen- und Stößeleinheit, die einer Nockenwelle folgt, um einen Kolben in Bezug auf ein Pumpenzylinder anzutreiben, um die Flüssigkeit zu pumpen, aufrecht erhält.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Common-Rail-Pumpe wird zum Pumpen von Fluiden und insbesondere von Kraftstoff für Motoren verwendet. Die Pumpe weist eine Nockenwelle mit Rollenstößeln auf. Die Rollenstößel werden gegen Nocken der Nockenwelle gehalten, um eine Drehbewegung der Nockenwelle in eine lineare Bewegung zum Heben der Kolben in Bezug auf einen Pumpenzylinder umzuwandeln. Die zyklische Bewegung der Kolben in dem Pumpenzylinder beaufschlagt die Flüssigkeit mit Druck, um die Flüssigkeit zu pumpen.
Rückstellfedern werden verwendet, um die Rollenstößel zu der Nockenwelle vorzuspannen. Wenn die Nockenwelle zu einer Position gedreht wird, in der ein Nocken der Nockenwelle einen kleinen Radius hat, drückt die Rückstellfeder den Rollenstößel zu der Ausgangsposition in Bezug auf die Nockenwelle zur Vorbereitung der nächsten Drehung der Nockenwelle und Pumpbewegung zurück.
Bei einigen Pumpen ist die Rückstellfeder eine Schraubenfeder, die sich um den Kolben und zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel erstreckt. Wenn die Schraubenfeder während der Wechselwirkung des Pumpens komprimiert und gedehnt wird, versuchen die Enden der Schraubenfeder leider leicht zu drehen, was als Federaufwinden (spring wind-up) bekannt ist. Bei vielen Anwendungen ist das kein Problem oder die Federenden gleiten auf der Berührungsfläche mit begrenzten kinetischen Reibungskräften. Wenn die Enden der Feder jedoch nicht angemessen auf den Fügeflächen gleiten können, wird auf die Oberflächen, gegen welche die Enden der Schraubenfeder drücken, ein Drehmoment angelegt. In dem Pumpbereich ist das problematisch.
Wenn bei einer Pumpe die Schraubenfeder aufgrund des Aufwindens der Feder versucht zu drehen, wird das dadurch erzeugte Drehmoment auf den Rollenstößel übertragen, was den Rollenstößel veranlasst, um die Pumpachse, entlang welcher sich der Pumpenstößel hin- und her bewegt, zu drehen. Das veranlasst die Rolle, sich derart zu verlagern, dass die Rotationsachse der Rolle nicht mehr zu der Rotationsachse der Nockenwelle parallel ist. Mit den Achsen, die zueinander abgewinkelt sind, läuft die Rolle nicht mehr auf einem axial ausgerichteten Weg auf der Nockenwelle. Das veranlasst die Rolle, sich axial entlang der Rotationsachse innerhalb des Stößels zu bewegen. Die axiale Bewegung der Rolle bewirkt, dass die axialen Endseiten der Rolle axial gegen den Endanschlag, der in dem Stößel ausgebildet ist, reiben, was unerwünschte Abnutzung erzeugt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen im Vergleich zum Stand der Technik, die im Wesentlichen die Übertragung des Drehmoments, das durch Federaufwinden erzeugt wird, auf den Stößel eliminieren oder verringern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verhindern, dass das Federaufwinden der Schraubenfeder einem Stößel einer Pumpeinheit ein Drehmoment auferlegt, das eine unsachgemäße Ausrichtung des Stößels mit einem entsprechenden drehenden Nocken bewirken kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform wird eine Pumpe bereitgestellt, die einen Stößel, eine Rolle, ein Pumpenzylinder, einen Kolben, eine Rückstellfeder und eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle aufweist. Die Rolle wird von dem Stößel drehbar getragen. Der Pumpenzylinder definiert eine Pumpenkammer. Der Kolben wird gleitbar in der Pumpenkammer zur Bewegung entlang einer Pumpachse getragen. Der Kolben ist mit dem Stößel für eine im Wesentlichen mit dem Stößel entlang der Pumpachse abgestimmte Bewegung wirkgekoppelt. Die Rückstellfeder ist zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen. Die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder verlaufen mechanisch nicht durch den Kolben zu dem Stößel. Die Rückstellfeder ist allgemein röhrenförmig, mit einem radial inneren Umfang, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite axiale Anschlagoberfläche bereitgestellt, die zwischen einander eine Kontaktfläche definieren, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel derart eingefügt, dass die Kompressionskräfte, die von der Rückstellfeder erzeugt werden, durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle zu dem Stößel durchgehen. Die Kontaktfläche zwischen der ersten und zweiten Oberfläche weist ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse auf, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder.
Bei einer Ausführungsform ist die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel derart eingefügt, dass eine axiale Kompressionskraft, die den Stößel von dem Pumpenzylinder weg entlang der Pumpachse vorspannt, von der Rückstellfeder zu dem Stößel durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle in operativer Weise übertragen wird.
Bei einer Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Oberfläche konvex. Bei einer spezielleren Ausführungsform ist die konvexe der ersten und zweiten Oberfläche allgemein kugelförmig gebogen.
Bei einer Ausführungsform ist die Kontaktfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle konfiguriert, um einen Winkelschlupf zwischen der ersten und zweiten Oberfläche um eine Rotationsachse zu erlauben, die allgemein zu der Pumpachse parallel ist, wenn ein maximales Drehmoment auf der Rückstellfederseite der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle erzeugt wird. Das maximale Drehmoment ist ein Drehmoment, das groß genug wäre, um eine Winkeldrehung des Stößels in Bezug auf den Pumpenzylinder zu bewirken, wenn die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle nicht vorhanden wäre.
Eine weitere Ausführungsform weist eine Federplatte auf, in die axial ein distales Ende der Rückstellfeder eingreift, die in Bezug auf den Stößel um die Pumpachse frei drehen kann. Die Ausführungsform weist auch einen Lastknopf auf, der die erste oder die zweite Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereitstellt. Der Lastknopf ist mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt, dass die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig auf den Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen werden.
Bei einer spezielleren Ausführungsform kann der Lastknopf winkelig frei um die Pumpachse in Bezug auf den Stößel drehen.
Bei einer Ausführungsform sind die Rückstellfeder und die Federplatte nicht direkt axial gegen den Stößel gedrückt. Das hilft beim Verringern der Drehmomentübertragung zwischen dem Stößel und entweder der Rückstellfeder oder der Federplatte.
Bei einer Ausführungsform weist der Kolben einen Kolbenkopf auf, und die Federplatte weist einen Kolbenkopfanschlagflansch auf, der eine Kolbenaufnahmeöffnung umgibt. Der Kolben erstreckt sich axial durch die Kolbenaufnahmeöffnung mit dem Kolbenkopf axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf eingefügt und eingeschlossen.
Bei einer spezielleren Ausführungsform weist die Federplatte einen sich radial auswärts erstreckenden Federanschlagflansch auf, der eine obere Oberfläche hat, die dem Pumpenzylinder gegenüberliegt, gegen welches das distale Ende der Rückstellfeder vorgespannt ist; eine erste untere Oberfläche, die von dem Kolbenkopfanschlagflansch bereitgestellt ist, die axial von dem Pumpenzylinder, gegen welches der Kolbenkopf anschlägt, weg zeigt, und eine zweite untere Oberfläche, die axial von dem Pumpenzylinder axial weg zeigt und von und zwischen der ersten unteren Oberfläche und der oberen Oberfläche beabstandet ist. Die zweite untere Oberfläche greift axial in den Lastknopf ein.
Bei einer Ausführungsform ist die Federplatte axial an dem Stößel befestigt, und die Rückstellfeder ist eine Schraubenfeder.
Eine Ausführungsform weist ferner einen Kolbenkopfhohlraum auf, der axial zwischen dem Lastknopf und dem Kolbenkopfanschlagflansch gebildet ist, in der der Kolbenkopf aufgenommen ist. Der Kolbenkopfhohlraum weist ein axiales Maß auf, das konfiguriert ist, um beschränkte axiale Bewegung des Kolbenkopfs axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf bereitzustellen. Wenn die Rückstellfeder komprimiert wird, wird der Kolbenkopf gegen den Lastknopf vorgespannt, und wenn sich die Rückstellfeder dehnt (das heißt verlängert), greift der Kolbenkopf in den Kolbenkopfanschlagflansch ein. Das verhindert, dass der Kolbenkopf eingeklemmt wird, und insbesondere axial eingeklemmt wird. Das Einklemmen des Kolbenkopfs kann unerwünschterweise die Drehbewegung des Kolbens in Bezug auf die Pumpachse verhindern und auch potentielle Blockierungsprobleme des Kolbens innerhalb des Pumpenzylinder schaffen, wenn ein leichter Fluchtungsfehler in den Systemen vorliegt. Außerdem wird die Wahrscheinlichkeit des Belastens des Kolbens in eine unerwünschte seitliche/radiale Richtung von kleinen seitlichen Bewegungen des Stößels verringert.
Bei einer Ausführungsform weist der Kolbenkopf eine axiale Endoberfläche auf, die axial von dem Pumpenzylinder weg zeigt. Die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs ist axial gegen eine obere Oberfläche des Lastknopfs vorgespannt, während sich der Stößel zu dem Pumpenzylinder bewegt, wenn die Rückstellfeder komprimiert ist. Vorzugsweise ist/sind mindestens die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs und/oder die obere Oberfläche des Lastknopfs konvex. Die konvexe Form unterstützt das Zentrieren der Belastung der Rückstellfeder.
Bei einer Ausführungsform ist das maximale radiale Maß der Kontaktfläche kleiner als fünfundzwanzig Prozent des minimalen radialen Maßes der Rückstellfeder.
Bei einer Ausführungsform schlägt der Lastknopf direkt an eine Anschlagoberfläche des Stößels an, die axial zu dem Pumpenzylinder zeigt. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist axial näher an dem Pumpenzylinder positioniert als das distale Ende der Rückstellfeder. Die Anschlagoberfläche des Stößels ist als ein distales Ende eines sich axial erstreckenden Auflageteils des Stößels ausgebildet. Mindestens ein Teil der Federplatte umgibt mindestens einen Teil des sich axial erstreckenden Auflageteils.
Eine weitere Ausführungsform einer Pumpe weist einen Stößel, eine Rolle, ein Pumpenzylinder, einen Kolben, eine Rückstellfeder, eine Federplatte, einen Lastknopf und eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle auf. Die Rolle ist von dem Stößel drehbar getragen. Der Pumpenzylinder definiert eine Pumpenkammer. Der Kolben ist gleitbar in der Pumpenkammer zur Bewegung entlang einer Pumpachse getragen. Der Kolben ist mit dem Stößel für eine im Wesentlichen mit dem Stößel entlang der Pumpachse abgestimmten Bewegung wirkgekoppelt. Der Kolben weist einen Kolbenkopf auf.
Die Rückstellfeder ist zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen. Die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder verlaufen mechanisch nicht durch den Kolben zu dem Stößel. Die Rückstellfeder ist allgemein röhrenförmig mit einem radial inneren Umfang, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert.
Ein distales Ende der Rückstellfeder greift axial in operativer Weise in die Federplatte ein. Der Kolben erstreckt sich durch eine Kolbenöffnung in der Federplatte mit dem Kolbenkopf axial zwischen den Stößel und der Federplatte eingefügt. Der Kolbenkopf ist größer als die Kolbenöffnung. Die Federplatte ist mechanisch an dem Stößel für eine im Wesentlichen abgestimmte axiale Bewegung mit dem Stößel in zyklisch entgegengesetzte Richtungen entlang der Pumpachse in operativer Weise befestigt.
Der Lastknopf ist axial zwischen den Stößel und den Kolbenkopf eingefügt. Der Lastknopf ist mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt, dass der Teil der axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig auf den Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen wird.
Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle wird mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite axiale Oberfläche bereitgestellt, die an eine dazwischenliegende Kontaktfläche anschlagen und sie definieren, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist mechanisch zwischen der Rückstellfeder und dem Stößel eingefügt. Die Kontaktfläche zwischen der ersten und zweiten Oberfläche weist ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse auf, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder. Der Lastknopf stellt die erste oder die zweite Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereit.
Bei einer Ausführungsform weist die Federplatte einen Kolbenkopfanschlagflansch, der die Kolbenöffnung umgibt, auf. Die Kolbenöffnung kann derart bemessen sein, dass der Kolben nicht dicht an/von der Federplatte oder dem Stößel radial liegt/eingeklemmt ist. Der Kolbenkopf ist axial zwischen den Kolbenkopfanschlagflansch und den Lastknopf eingefügt und zwischen ihnen eingeschlossen. Ein Kolbenkopfhohlraum ist axial zwischen dem Lastknopf und dem Kolbenkopfanschlagflansch gebildet, in der der Kolbenkopf aufgenommen ist. Der Kolbenkopfhohlraum weist ein axiales Maß auf, das etwas größer ist als das axiale Maß des Kolbenkopfs, so dass der Kolbenkopfhohlraum konfiguriert ist, um beschränkte axiale Bewegung des Kolbenkopfs axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf bereitzustellen. Diese Bemessung verhindert axiales Einklemmen des Kolbenkopfs. Der Kolbenkopf weist eine axiale Endoberfläche auf, die axial von dem Pumpenzylinder weg zeigt. Die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs ist axial gegen eine obere Oberfläche des Lastknopfs vorgespannt, während sich der Stößel zu dem Pumpenzylinder bewegt, wenn die Rückstellfeder komprimiert ist. Die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs und/oder die obere Oberfläche des Lastknopfs ist/sind konvex. Der Kolbenkopf ist axial gegen den Kolbenkopfanschlagflansch vorgespannt, wenn sich der Stößel von dem Pumpenzylinder entlang der Pumpachse weg bewegt. Durch Verhindern des axialen oder radialen Einklemmens/engen Sitzens des Kolbens und insbesondere des Kolbenkopfs, wird die Wahrscheinlichkeit des Belastens des Kolbens in eine unerwünschte seitliche/radiale Richtung von kleinen seitlichen Bewegungen des Stößels verringert.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Pumpe bereitgestellt, die eine drehende Nockenwellen, eine Rolle, ein Pumpenzylinder, eine Rückstellfeder und eine Schnittstelle zur Verringerung der Drehmomentübertragung aufweist.
Die drehende Nockenwelle ist zum Drehen um eine Nockenwellen-Rotationsachse, die mindestens einen Nocken aufweist, konfiguriert.
Die Rolle wird zum Drehen von dem Stößel getragen und folgt dem Nocken. Der Stößel und die Rolle wandeln eine Drehbewegung der Nockenwelle um die Nockenwellen-Rotationsachse in eine lineare Verschiebung des Stößels entlang einer Pumpachse um.
Der Pumpenzylinder definiert eine Pumpenkammer. Der Kolben ist gleitbar in der Pumpenkammer zur Bewegung entlang der Pumpachse aufgrund der Drehung der Nockenwelle gelagert. Der Kolben ist mit dem Stößel für eine im Wesentlichen mit dem Stößel entlang der Pumpachse abgestimmte Bewegung wirkgekoppelt.
Die Rückstellfeder ist zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen. Die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder verlaufen mechanisch nicht durch den Kolben zu dem Stößel.
Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle wird mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite axiale Oberfläche bereitgestellt, die an eine dazwischenliegende Kontaktfläche anschlagen und sie definieren, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist mechanisch zwischen der Rückstellfeder und dem Stößel eingefügt. Die Kontaktfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist konfiguriert, um Winkelschlupf zwischen der ersten und zweiten Oberfläche um eine Rotationsachse zu erlauben, die im Allgemeinen zu der Pumpachse parallel ist, wenn ein minimales Drehmoment auf der Rückstellfederseite der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle vorliegt, anstatt das minimale Drehmoment zu dem Stößel zu übertragen, um den Stößel zu veranlassen, um eine Achse zu drehen, die allgemein zu der Pumpachse in Bezug auf die Nockenwelle parallel ist.
Bei einer spezielleren Ausführungsform ist die Rückstellfeder allgemein röhrenförmig mit einem radial inneren Umfang, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert, und die Kontaktfläche zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche weist ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse auf, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder.
Bei einer Ausführungsform ist das minimale Drehmoment ein Drehmoment, das mindestens groß genug ist, um eine Winkeldrehung des Stößels in Bezug auf die Nockenwelle um eine Achse zu bewirken, die allgemein zu der Rotationsachse der Nockenwelle senkrecht ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel derart eingefügt, dass eine axiale Kompressionskraft, die den Stößel von dem Pumpenzylinder weg und zu der Nockenwelle entlang der Pumpachse vorspannt, von der Rückstellfeder zu dem Stößel durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle in operativer Weise übertragen wird.
Bei einer Ausführungsform ist mindestens eine der ersten und zweiten Flächen konvex. Bei der Ausführungsform ist die konvexe der ersten und zweiten Oberfläche allgemein kugelförmig gekrümmt.
Bei einer Ausführungsform greift in operativer Weise ein distales Ende der Rückstellfeder axial in die Federplatte ein. Ein Lastknopf stellt die erste oder die zweite Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereit. Der Lastknopf ist mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt, dass axiale Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig zu dem Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen werden.
Weitere Aspekte, Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich weiter aus der folgenden ausführlichen Beschreibung gemeinsam mit den zugehörigen Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zugehörigen Zeichnungen, die in die Spezifikation einbezogen und ein Bestandteil dieser sind, veranschaulichen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung zum Erklären der Grundsätze der Erfindung. In den Zeichnungen:
ist 1 eine teilweise Querschnittveranschaulichung einer Pumpeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
ist 2 eine vergrößerte teilweise Querschnittveranschaulichung der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle der Pumpe der 1.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, wird nicht beabsichtigt, sie auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil wird beabsichtigt, dass sie alle Alternativen, Änderungen und Äquivalente, die im Sinn und Geltungsbereich der Erfindung liegen, wie sie von den anliegenden Ansprüchen definiert ist, umfassen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine teilweise Querschnittveranschaulichung einer Pumpe 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe 100 wird zum Pumpen von Flüssigkeit durch Beaufschlagen des Fluids mit Druck verwendet. Die Pumpe 100 weist eine Einlassöffnung 102 und eine Auslassöffnung 104 auf. Fluid tritt durch die Einlassöffnung 102 ein, wird mit Druck beaufschlagt und dann aus der Auslassöffnung 104 herausgepumpt.
Zum Durchführen der Pumpvorgänge, weist die Pumpe eine Nockenwelle 106 auf, die um eine Nockenwellenachse 108 dreht, um einen Kolben 110 in einer reziproken Bewegung entlang einer Pumpachse 112 anzutreiben. Die reziproke Bewegung des Kolbens 110 bewirkt das Beaufschlagen des Fluids mit Druck und das Pumpen durch die Pumpe 100.
Die Pumpe 100 weist eine Rollenstößeleinrichtung 114, die mit einem Nocken 116, mit variablem Radius der Nockenwelle 106 zusammenwirkt, um die Drehbewegung der Nockenwelle 106 in die lineare Bewegung, die für den Pumpvorgang erforderlich ist, umzuwandeln, auf.
Die Rollenstößeleinrichtung 114 weist allgemein einen Stößel 118 auf, der eine Rolle 120 drehbar trägt (lagert). Die Rolle 120 ist auf einem Rollenzapfen 122 zur Drehung um eine Zapfenachse 124 in Bezug auf den Stößel 118 befestigt. Die Zapfenachse 124 ist beim normalen Betrieb im Wesentlichen perfekt parallel zu der Nockenwellenachse 108. Seitliche Kräfte, parallel zu den Achsen 124, 108, werden daher nicht auf die Rolle 120 aufgrund der Wechselwirkung der Rolle 126 mit der Nockenwelle 106 angelegt. Die axialen Endflächen der Rolle 120 sind daher nicht in die axialen Anschläge 126 des Stößels 118, der den Rollenzapfen 122 trägt, vorgespannt.
Der Kolben 110 wird gleitbar in einer Pumpenkammer 128 getragen (gelagert), die in einem Pumpenzylinder 130 bzw. Pumpengehäuse der Pumpe 100 gebildet ist. Die Pumpenkammer 128 ist in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung 102 und der Auslassöffnung 104 derart, dass eine axiale Bewegung des Kolbens 110 innerhalb der Pumpenkammer 128 das Fluid in operativer Weise veranlasst, mit Druck beaufschlagt zu werden und aus der Auslassöffnung 104 heraus gepumpt zu werden.
Der Kolben 110 ist mit dem Stößel 118 für eine im Wesentlichen mit dem Stößel 118 entlang der Pumpachse 112 abgestimmte Bewegung wirkgekoppelt. Wenn die Nockenwelle 106 daher dreht und den Stößel 118 axial entlang der Achse 112 zu dem Pumpenzylinder 130 drückt, bewegt sich der Kolben 110 zusammen mit dem Stößel 118 im Wesentlichen um dieselbe Größenverschiebung und im Wesentlichen in dieselbe Richtung.
Eine Rückstellfeder 132 (hier auch „Schraubenfeder 132” genannt) ist zwischen dem Pumpenzylinder 130 und dem Stößel 118 in operativer Weise positioniert, um den Stößel 118 axial von dem Pumpenzylinder 130 weg vorzuspannen. Die Vorspannkräfte, die von der Rückstellfeder 132 erzeugt werden, wenn sie komprimiert wird, werden verwendet, um den Stößel 118 zu einer Startposition in Bezug auf die Nockenwelle 106 zurückzustellen. Die Startposition der Nockenwelle 106 ist die Lage, in der der Nocken 116 seinen kleinsten Radius hat. Mit anderen Worten, treibt die Rückstellfeder 132 den Stößel 118 in Richtung der Nockenwelle 106, um einen radialen Anschlagkontakt zwischen der äußeren Oberfläche der Rolle 120 und der äußeren Oberfläche des Nockens 116 aufrechtzuerhalten.
Vorzugsweise ist die Wirkkopplung des Kolbens 110 und des Stößels 118 derart, dass die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder 132 mechanisch nicht durch den Kolben 110 zu dem Stößel 118 durchgehen. Mit anderen Worten werden die axialen Vorspannkräfte, die erzeugt werden, wenn die Druckfeder 132 komprimiert wird, um den Stößel 118 von dem Pumpenzylinder 130 weg zu drücken, nicht durch den Kolben 110 verschoben, wenn sie zu dem Stößel 118 übertragen werden, um die Rolle 120 mit der Nockenwelle 106 in Berührung zu halten.
Die Rückstellfeder 132 ist in der veranschaulichten Ausführungsform eine allgemein röhrenförmige Schraubenfeder. Die röhrenförmige Schraubenfeder ist allgemein auf der Pumpachse 112 zentriert.
Wie im Stand der Technik Abschnitt erwähnt, wenn Schraubenfedern wie diejenigen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sich komprimieren und strecken, sind die Enden der Feder bestrebt, sich zu verlängern oder zu verkürzen. Diese Bewegung der Feder kann den Oberflächen, auf welchen die Feder wirkt, ein Drehmoment auferlegen. Es kann daher schädlich sein, wenn diese Kraft an den Stößel 118 angelegt wird, weil sie ein Drehmoment innerhalb des Stößels 118 um eine Achse erzeugen kann, die allgemein zu der Pumpachse 112 parallel ist. Ein derartiges Drehmoment kann eine Winkeldrehung des Stößels 118 in Bezug auf die Nockenwelle um die Pumpachse 112 oder eine Achse parallel zu dieser derart bewirkt, dass die Zapfenachse 124 und die Nockenwellenachse 108 nicht mehr im Wesentlichen parallel zueinander sind. Diese Anordnung kann daher wiederum bewirken, dass die Rolle 120 axialen Kräften entlang der Zapfenachse 124 derart unterliegt, dass die Endflächen der Rolle 120 axial in die axialen Anschläge 126 gedrückt werden, was signifikante Reibung und Abnutzung der Endflächen der Rolle 120 verursacht.
Die Pumpe 100 der veranschaulichten Ausführungsform der 1 weist eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 auf, die im Wesentlichen die Fähigkeit verringert, Drehmomente, die aufgrund dieses Merkmals einer Schraubenfeder erzeugt werden, die oben Federaufwinden genannt wurden, zu dem Stößel 118 zu übertragen. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 ist konfiguriert, um in operativer Weise eine relative Bewegung zwischen der Schraubenfeder 132 und dem Stößel 118 aufgrund des Federaufwindens zu erlauben. Irgendwelche Drehmomente, die erzeugt werden, bewirken daher nicht, dass der Stößel 118 derart dreht, dass die Zapfenachse 124 ihre parallele Lage zu der Nockenwellenachse 108 verliert.
Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 der veranschaulichten Ausführungsform wird mindestens teilweise durch eine untere Oberfläche 136 eines Lastknopfs 138 und eine obere Oberfläche 140 eines Teils des Stößels 118 bereitgestellt. Diese Oberflächen 136, 140 schlagen axial an, indem sie eine Kontaktfläche 142 zwischen ihnen definieren, wenn die Rückstellfeder 132 in einem Kompressionszustand ist. Diese Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist in operativer Weise mechanisch zwischen die Rückstellfeder 132 und den Stößel 118 eingefügt. Die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder 132 werden daher axial von der Rückstellfeder 132 zu dem Stößel 118 durch diese Kontaktfläche (allgemein an Pfeil 142 veranschaulicht) in operativer Weise übertragen.
Die Nutzung dieser Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 ändert die Art wie die Kraft, die aufgrund des Federaufwindens der Rückstellfeder 132 erzeugt wird, in Bezug auf den Stößel 118 verarbeitet wird. Zuerst wird irgendein Drehmoment, das an dem Stößel 118 von dem Federaufwinden angelegt wird, zu dem Stößel 118 an einem signifikant verringerten Radius im Vergleich dazu, wenn das distale Ende 148 der Rückstellfeder 132 direkt auf eine Oberfläche 118 einwirken würde, übertragen. Einige Ausführungsformen des Stands der Technik verwenden eine Federplatte, die zwischen der Schraubenfeder und dem Stößel eingefügt wird, die in einen Kopfteil des Kolbens eingreift (siehe zum Beispiel Federplatte 144, die nicht eine Federplatte des Stands der Technik ist, die aber die Wechselwirkung veranschaulicht). Bei Ausführungsformen des Stands der Technik würde jedoch ein sich radial auswärts erstreckender Federanschlagflansch, zu dem das Ende der Rückstellfeder vorgespannt ist (siehe zum Beispiel Flansch 146 der vorliegenden Ausführungsform, der nicht wie der Stand der Technik gebaut ist) direkt axial gegen den Stößel komprimiert (anders als der Flansch 146 der vorliegenden Ausführungsform, der davon axial beabstandet ist). Bei einer solchen Konfiguration würde das Federaufwinden durch die Federplatte im Wesentlichen an einem selben Radius wirken, als wenn die Rückstellfeder direkt auf den Stößel wirken würde.
Eine andere Ausgestaltung des Stands der Technik drückt auf die Federplatte, die auf den Kolbenkopf drückt und den Kolbenkopf direkt in Kontakt mit dem Stößel drückt. Der Kolbenkopf wird daher bei dieser Anordnung axial fest gegen den Stößel geklemmt. Dieses feste Einklemmen des Kolbens in Bezug auf den Stößel kann in einer unerwünschter Belastung des Kolbens in eine unerwünschte seitliche/radiale Richtung von kleinen seitlichen Bewegungen des Stößels resultieren.
Ferner sind die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 und insbesondere ihre Kontaktfläche 142 konfiguriert, um die Fläche der Oberfläche zu verringern, durch welche Drehmoment zu dem Stößel 118 übertragen werden könnte. Durch Reduzieren der Größe und des maximalen Radius der Kontaktfläche 142 in Bezug auf die Pumpachse 112, beginnt die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134, einen punktförmigen Kontakt zu approximieren. Der Drehreibungseingriff zwischen den zwei Oberflächen 136, 140 wird daher durch sehr minimale Drehmomente überwunden. Wenn daher Drehmomente aufgrund der Kräfte erzeugt werden, die von dem Federaufwinden der Rückstellfeder 132 bewirkt werden, wird es den zwei Oberflächen 136, 134 erlaubt, winkelig in Bezug zueinander entlang der Pumpachse 112 zu drehen, anstatt in einer Drehmomentübertragung zu dem Stößel 118 zu resultieren.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Kontaktfläche 142 zwischen den Oberflächen 136, 140 und insbesondere deren Radius zu oder nahe einem Radius von null übergeht. Die Drehreibungskräfte, die erzeugt werden und senkrecht auf die Oberflächen 136, 140 einwirken, wirken daher durch eine Drehmomentstütze, die im Wesentlichen gleich null ist. Das verringert die Drehmomentmenge, die zu dem Stößel 118 übertragen wird, wenn das Drehmoment zu der Drehmomentstütze, an den die Reibungskräfte angelegt werden, proportional ist, signifikant.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2, die eine vergrößerte Veranschaulichung der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 ist, ist die untere Oberfläche 136 des Lastknopfs 138 allgemein kugelförmig gekrümmt. Die obere Oberfläche 140 des Stößels 118, die den anderen Teil der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 bildet, ist wesentlich flacher. Die Kontaktfläche 142 zwischen diesen zwei Oberflächen 136, 140 approximiert daher, wenn sie axial anschlagen, zu einem punktförmigen Kontakt. Aufgrund von etwas Verformung ist die Kontaktfläche 142 jedoch leicht größer als ein punktförmiger Kontakt. Wie oben bemerkt, führt dies den Radius der Kontaktfläche 142 nahe an null. Das kugelförmig gekrümmte Oberflächenprofil der unteren Oberfläche 136 stellt auch eine zentrale Belastung sicher.
Obwohl die untere Oberfläche 136 als kugelförmig gekrümmt veranschaulicht ist, könnte die obere Oberfläche 140 bei alternativen Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ die kugelförmig gekrümmte Oberfläche sein. Ferner können alternative Ausführungsformen Oberflächen verwenden, die anders sind als kugelförmig gekrümmte Oberflächen. Die Oberflächen könnten zum Beispiel allgemein kegelförmig oder frustokonisch mit nur einem kleinen entfernten Teil der Spitze des Kegels sein. Das Ziel besteht wieder darin, die Kontaktfläche und insbesondere ihr maximales radiales Maß zu verringern.
Wie oben erwähnt, verringert die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 die Drehmomentstütze, durch welche irgendwelche Kräfte, die aufgrund des Federaufwindens erzeugt werden, zu dem Stößel 118 übertragen werden, signifikant. Beispielsweise bei Ausführungen des Stands der Technik, bei welchen die Schraubenfeder direkt gegen den Stößel vorgespannt war, war die Drehmomentstütze mindestens so groß wie der innere Radius R1 der Schraubenfeder 132 in Bezug auf die Pumpachse 112, was auch minimales radiales Maß des inneren Umfangs der Schraubenfeder genannt werden kann. Ähnlich war bei Ausführungsformen, bei welchen der sich radial auswärts erstreckende Federanschlagflansch den Stößel direkt komprimierte, die Drehmomentstütze mindestens so groß wie der innere Radius des Teils des sich auswärts erstreckenden Federanschlagflanschs, der axial an den Stößel in Bezug auf die Pumpachse anschlug. Die neue Drehmomentstütze, die die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 verwendet, ist jedoch höchstens das maximale radiale Maß der Kontaktfläche 142. Dieses maximale radiale Maß ist signifikant kleiner als das minimale radiale Maß R1 der Rückstellfeder 132 und ist, wie oben erwähnt, nahe null.
Die Schnittfläche zwischen dem Lastknopf 138 und dem Stößel 118 ist derart, dass der Lastknopf winkelig frei um die Pumpachse 112 in Bezug auf den Stößel 118 drehen kann. Mit anderen Worten ist der einzige Widerstand gegen die Drehung zwischen den zwei Bauteilen die Reibungskräfte, die zwischen ihnen erzeugt werden.
Die Kontaktfläche 142 der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 ist derart konfiguriert, dass es den zwei Oberflächen erlaubt wird, winkelig um die Pumpachse 112 zu schlüpfen, wenn ein maximales Drehmoment von der Rückstellfederseite der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle erzeugt wird. Das maximale Drehmoment ist ein Drehmoment, das groß genug ist, um anderenfalls Winkeldrehung des Stößels 118 in Bezug auf das Pumpenzylinder 130 zu bewirken, wenn die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 nicht vorhanden wäre. Mit anderen Worten wäre das maximale Drehmoment ein Drehmoment, das ausreicht, um zu bewirken, dass der Stößel 118 die internen Kräfte zwischen der Nockenwelle 106 und der Stößeleinrichtung 114 überwindet, um den Stößel 118 zu veranlassen, in Bezug auf die Nockenwelle 106 zu drehen.
Bei einer Ausführungsform beträgt das maximale Maß der Kontaktfläche 142 weniger als fünfundsiebzig Prozent des minimalen Radius R1, vorzugsweise weniger als fünfzig Prozent, vorzugsweise weniger als fünfundzwanzig Prozent.
Eine Federplatte 144 ist mechanisch zwischen die Rückstellfeder 132 und den Stößel 118 eingefügt. Die Federplatte 144 wirkt mechanisch auf den Lastknopf 138, um die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder 132 zu dem Lastknopf 138 zu übertragen, die dann zu dem Stößel 118 über die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 übertragen werden können.
Die Federplatte 144 weist einen sich radial auswärts erstreckenden Federanschlagflansch 146 auf, in den ein distales Ende 148 der Rückstellfeder 132 axial eingreift. Die Rückstellfeder 132 wirkt auf eine obere Oberfläche 150 des sich auswärts erstreckenden Federanschlagflanschs 146, der axial zu dem Pumpenzylinder 130 zeigt.
Die Federplatte 144 weist ferner einen ringförmigen Kolbenkopfanschlagflansch 152 auf, der eine untere Oberfläche 154 aufweist, die axial an eine obere Oberfläche 156 des Kolbenkopfs 158 des Kolbens 110 anschlägt. Die Federplatte 144 definiert eine Kolbenaufnahmeöffnung 160, durch die sich der Kolben 140 erstreckt. Die Kolbenaufnahmeöffnung 160 ist radial durch den Kolbenkopf-Anschlagflansch 152 begrenzt. Der Kolbenkopf 158 ist derart bemessen, dass er größer ist als die Kolbenaufnahmeöffnung 160, so dass der Kolbenkopf 158 nicht durch die Kolbenaufnahmeöffnung 160 durchgehen kann. Wenn die Schraubenfeder daher die Federplatte 144 axial von dem Pumpenzylinder 130 derart weg vorspannt, dass sie sich von dem Pumpenzylinder 130 entfernt, bewegt sich der Kolben 110 in koordinierter axialer Bewegung mit der Federplatte 144 entlang der Pumpachse 112. Vorzugsweise ist die Kolbenöffnung 160 bemessen, um fest radiales Fixieren des Kolbens 110 darin zu verhindern.
Die Federplatte 144 weist einen abgestuften Bereich 164 auf, der eine weitere untere ringförmige Oberfläche 166 definiert, die axial an eine obere Oberfläche 168 des Lastknopfs 138 anschlägt. Dieses axiale Anschlagen zwischen der Federplatte 144 und dem Lastknopf 138 erlaubt es, die axialen Kräfte der Rückstellfeder 132 zu dem Lastknopf 138 durch die Federplatte 144 zu übertragen. Die Kräfte werden dann zu dem Stößel 118 von dem Lastknopf in operativer Weise übertragen. Die axialen Kräfte, die von der Verlagerung des Stößels 118 aufgrund der Drehung der Nockenwelle 106 und ihres entsprechenden Nockens 116 erzeugt werden, werden von dem Stößel 118 auf ähnliche Art zu dem Lastknopf 138 und anschließend zu der Federplatte 144 übertragen, um die Rückstellfeder 132 zu komprimieren.
Der abgestufte Bereich 164 und insbesondere seine untere Oberfläche 166 zeigt axial von dem Pumpenzylinder weg. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die untere Oberfläche 166, die in den Lastknopf 138 eingreift, axial zwischen dem sich radial auswärts erstreckenden Federanschlagflansch 146 und dem sich radial einwärts erstreckenden Kolbenkopfanschlagflansch 152 eingefügt. Diese vertiefte Einrichtung erlaubt eine längere Rückstellfeder 132, während immer noch Raum für den Lastknopf 138 bereitgestellt wird.
Der Kolbenkopf 158 ist axial innerhalb eines Kolbenkopfhohlraums 170 befestigt, der axial zwischen dem Lastknopf 138 und dem Kolbenkopfanschlagflansch 152 gebildet ist. Vorzugsweise weist der Kolbenkopfhohlraum ein axiales Maß in Bezug auf die Pumpachse 112 auf, das konfiguriert ist, um beschränkte axiale Bewegung des Kolbenkopfs 158 axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch 152 und dem Lastknopf 138 bereitzustellen.
Aufgrund der speziellen Einrichtung der Federplatte 144 in Bezug auf den Lastknopf 138 und den Stößel 118, werden keine axialen Kompressionskräfte, die verwendet werden, um den Stößel 118 von dem Pumpenzylinder 130 weg vorzuspannen, zu dem Stößel durch den Kolben 110 in operativer Weise übertragen. Das gilt insbesondere bei der Tatsache, dass der Kolbenkopf 158 axial kleiner bemessen ist als das axiale Maß des Kolbenkopfhohlraums 170, um beschränkte axiale Bewegung zwischen dem Lastknopf 138 und dem Kolbenkopfanschlagflansch 152 zu erlauben.
Wenn die Nockenwelle 106 daher die Stößeleinrichtung 114 veranlasst, den Kolben 110 aufwärts anzutreiben und eine Pumpaktion zu bewirken, wird die Kraft, die zu dem Kolben 110 übertragen wird, durch den Lastknopf 138 übertragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die untere Oberfläche 174 des Kolbenkopfs 158 kugelförmig gekrümmt, und die obere Oberfläche 168 des Lastknopfs 138 ist wesentlich flacher. Diese Beziehung stellt wieder um einen im Wesentlichen punktförmigen Kontakt zwischen den zwei Kontaktoberflächen 168, 174 bereit. Diese Einrichtung erlaubt das zentrale Belasten des Kolbens 110, wenn sich der Stößel 118 zu dem Pumpenzylinder bewegt. Zu bemerken ist, dass diese kugelförmig gekrümmten Oberflächen 174 und 136 konvexe Oberflächen sind. Diese Einrichtung erlaubt den punktförmigen Kontakt mit den Berührungsoberflächen.
Mit Ausnahme von Reibungskräfte, können die Federplatte 144, der Kolben 110, der Stößel 118 und der Lastknopf 138 frei in Bezug zueinander in Bezug auf die Pumpachse 112 oder zu dieser parallelen Achse in einem vollständigen Bereich von 360° drehen. Daher übertragen keine mechanischen Strukturen außer der Reibung ein Drehmoment von der Federplatte 144 zu dem Stößel 118 oder beschränken relative Winkelbewegung zwischen der Federplatte und dem Stößel.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die obere Oberfläche 140 des Stößels 118, gegen welche der Lastknopf 138 axial anschlägt, auf einem sich axial erstreckenden Auflageteil 178 des Stößels 118 gebildet. Der sich radial auswärts erstreckende Federanschlagflansch 146 ist radial auswärts von einem Teil des sich axial erstreckenden Auflageteils 178 beabstandet und umgibt diesen. Die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle ist daher axial zwischen dem distalen Ende 148 der Rückstellfeder 132 und dem Pumpenzylinder 130 eingefügt.
Die Federplatte 144 ist axial an dem Stößel 118 durch einen Haltering 180 befestigt, der radial in radial ausgerichtete ringförmige Nuten der Federplatte 144 und des Auflageteils 178 des Stößels 118 eingefügt ist. Diese Konfiguration veranlasst die Federplatte 144, sich in im Wesentlichen abgestimmter axialer Bewegung mit dem Stößel 118 zu bewegen. Die Konfiguration ist jedoch derart, dass im Wesentlichen keine wenn überhaupt eine der axialen Kräfte, die zwischen dem Stößel 118 und der Rückstellfeder 132 übertragen werden, durch den Haltering 180 übertragen wird. Der Haltering 180 hilft signifikant beim Zusammenbauen des Systems, indem er die Federplatte 144 an dem Stößel 118 befestigt und dadurch den Stößel 118, den Lastknopf 138, die Federplatte 144 und den Kolben 110 in einer verbundenen Einheit befestigt. Der Haltering 180 passt auch lose in die Nuten des Auflageteils 178 und der Federplatte 144, so dass keine Winkeldrehmomente durch den Haltering 180 übertragen werden.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform drücken weder die Federplatte 144 noch die Rückstellfeder 132 direkt axial gegen den Stößel 118. Diese Konfiguration lenkt die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder 132, die an den Stößel 118 angelegt werden, durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle 134 an Stelle von direkt von der Rückstellfeder 132 oder dem sich ringförmig auswärts erstreckenden Federanschlagflansch 146.
Alle Bezugnahmen, darunter Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, die hier zitiert werden, werden hiermit durch Erwähnung in demselben Ausmaß einbezogen, als wäre jede Bezugnahme einzeln und spezifisch angegeben, um durch Erwähnung einbezogen zu werden und hier komplett dargelegt.
Der Gebrauch der Begriffe „eine” und „die” und ähnliche Verweise in dem Zusammenhang der Beschreibung der Erfindung (insbesondere in dem Zusammenhang der folgenden Ansprüche) muss als sowohl den Singular als auch den Plural deckend ausgelegt werden, außer wenn hier anders angegeben oder wenn dem vom Kontext klar widersprochen wird. Die Begriffe „umfassend”, „haben”, „aufweisend” und „enthaltend” sind als offene Begriffe auszulegen (das heißt, dass sie „inklusive aber nicht beschränkt auf” bedeuten), außer wenn es anders angegeben ist. Die Angabe von Wertebereichen soll allein als eine stichwortartige Methode dienen, um einzeln auf jeden getrennten Wert zu verweisen, der in den Bereich fällt, außer wenn es anders angegeben ist, und jeder getrennte Wert ist in der Spezifikation so enthalten, als wäre er einzeln erwähnt. Alle Methoden, die hier beschrieben sind, können in einer geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, außer wenn es anders angegeben ist oder der Kontext dem klar widerspricht. Der Gebrauch sämtlicher Beispiele oder beispielhafter Sprache (zum Beispiel „wie zum Beispiel”), der hier gegeben wird, soll nur die Erfindung besser erläutern und ist keine Einschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung, außer wenn dies anders beansprucht wird. Keine Ausdrucksweise in der Spezifikation sollte als dahingehend ausgelegt werden, dass sie irgendwelche nicht beanspruchte Elemente als für die Umsetzung der Erfindung wesentlich angibt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind hier beschrieben, inklusive die den Erfindern beste bekannte Art zum Ausführen der Erfindung. Variationen dieser bevorzugten Ausführungsformen können dem Durchschnittsfachmann bei der Lektüre der oben stehenden Beschreibung deutlich werden. Die Erfinder erwarten, dass qualifizierte Handwerker solche Variationen entsprechend verwenden, und die Erfinder sehen vor, dass die Erfindung anders als hier spezifisch beschrieben ausgeübt wird. Daher umfasst diese Erfindung alle Änderungen und Äquivalente des Gegenstands, der in den Ansprüchen, die anliegen, vorgetragen sind, wie sie vom geltenden Recht erlaubt werden. Ferner schließt die Erfindung jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen ein, außer wenn dies hier anders angegeben oder dem vom Kontext klar widersprochen wird.

Claims

Pumpe, die Folgendes aufweist: einen Stößel, eine Rolle, die von dem Stößel drehbar getragen ist, ein Pumpenzylinder, der eine Pumpenkammer definiert, einen Kolben, der gleitbar in der Pumpenkammer für eine Bewegung entlang einer Pumpachse getragen ist, wobei der Kolben mit dem Stößel für eine im Wesentlichen abgestimmte Bewegung mit dem Stößel entlang der Pumpachse wirkgekoppelt ist, eine Rückstellfeder, die zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert ist, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen, wobei die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder nicht mechanisch durch den Kolben zu dem Stößel durchgehen, wobei die Rückstellfeder allgemein röhrenförmig mit einem radial inneren Umfang ist, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert, und eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle, die mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite Oberfläche bereitgestellt ist, die axial anschlagen und eine Kontaktfläche zwischen einander definieren, wenn die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand ist, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen der Rückstellfeder und dem Stößel eingefügt ist, wobei die Kontaktfläche zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse aufweist, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel derart eingefügt ist, dass eine axiale Kompressionskraft, die den Stößel von dem Pumpenzylinder weg entlang der Pumpachse vorspannt, von der Rückstellfeder zu dem Stößel durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle in operativer Weise übertragen wird.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Oberfläche konvex ist.
Pumpe nach Anspruch 3, wobei die konvexe Oberfläche der ersten und zweiten Oberfläche allgemein kugelförmig gekrümmt ist.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Kontaktfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle konfiguriert ist, um einen Winkelschlupf zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche um eine Rotationsachse zu erlauben, die allgemein zu der Pumpachse parallel ist, wenn ein maximales Drehmoment auf der Rückstellfederseite der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle erzeugt wird, wobei das maximale Drehmoment ein Drehmoment ist, das groß genug ist, um eine Winkeldrehung des Stößels in Bezug auf den Pumpenzylinder zu bewirken, wenn die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle nicht vorhanden wäre.
Pumpe nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine Federplatte, in die axial ein distales Ende der Rückstellfeder eingreift, die in Bezug auf den Stößel um die Pumpachse frei drehen kann, einen Lastknopf, der eine der ersten oder zweiten Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereitstellt, wobei der Lastknopf mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt ist, dass die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig auf den Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen werden.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei der Lastknopf winkelig frei um die Pumpachse in Bezug auf den Stößel drehen kann.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei die Rückstellfeder und die Federplatte nicht direkt axial gegen den Stößel gedrückt sind.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei der Kolben einen Kolbenkopf hat und die Federplatte einen Kolbenkopfanschlagflansch aufweist, der eine Kolbenaufnahmeöffnung umgibt, wobei sich der Kolben axial durch die Kolbenaufnahmeöffnung mit dem Kolbenkopf axial eingefügt und zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf eingeschlossen erstreckt.
Pumpe nach Anspruch 9, wobei die Federplatte Folgendes aufweist: einen sich auswärts erstreckenden Federanschlagflansch, der eine obere Oberfläche aufweist, die dem Pumpenzylinder, gegen welchen das distale Ende der Rückstellfeder vorgespannt ist, zeigt, eine erste untere Oberfläche, die von dem Kolbenkopfanschlagflansch bereitgestellt ist, die axial von dem Pumpenzylinder, gegen welches der Kolbenkopf anschlägt, weg zeigt, und eine zweite untere Oberfläche, die axial von dem Pumpenzylinder weg zeigt, die axial von und zwischen der ersten unteren Oberfläche und der oberen Oberfläche beabstandet ist, wobei die zweite untere Oberfläche axial in den Lastknopf eingreift.
Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Federplatte axial an dem Stößel befestigt und die Rückstellfeder eine Schraubenfeder ist.
Pumpe nach Anspruch 10, die ferner einen Kolbenkopfhohlraum aufweist, der axial zwischen dem Lastknopf und dem Kolbenkopfanschlagflansch, in dem der Kolbenkopf aufgenommen ist, gebildet ist, wobei der Kolbenkopfhohlraum ein axiales Maß aufweist, das konfiguriert ist, um beschränkte axiale Bewegung des Kolbenkopfs axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf bereitzustellen.
Pumpe nach Anspruch 12, wobei der Kolbenkopf eine axiale Endoberfläche aufweist, die axial von dem Pumpenzylinder weg zeigt, wobei die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs axial gegen eine obere Oberfläche des Lastknopfs vorgespannt ist, wenn sich der Stößel zu dem Pumpenzylinder bewegt, wenn die Rückstellfeder komprimiert ist, wobei mindestens eine von der axialen Endoberfläche des Kolbenkopfs und der oberen Oberfläche des Lastknopfs konvex ist.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das maximale radiale Maß der Kontaktfläche kleiner als fünfundzwanzig Prozent des minimalen radialen Maßes der Rückstellfeder ist.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei der Lastknopf direkt an eine Anschlagoberfläche des Stößels anschlägt, die axial zu dem Pumpenzylinder zeigt, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle axial näher an dem Pumpenzylinder positioniert ist als das distale Ende der Rückstellfeder, wobei die Anschlagoberfläche des Stößels als ein distales Ende einer sich axial erstreckenden Auflage ausgebildet ist, wobei mindestens ein Teil der Federplatte mindestens einen Teil der sich axial erstreckenden Auflage umgibt.
Pumpe, die Folgendes aufweist: einen Stößel, eine Rolle, die von dem Stößel drehbar getragen wird, ein Pumpenzylinder, der eine Pumpenkammer definiert, einen Kolben, der gleitbar in der Pumpenkammer getragen ist, um sich entlang einer Pumpachse zu bewegen, wobei der Kolben mit dem Stößel für eine im Wesentlichen abgestimmte Bewegung mit dem Stößel entlang der Pumpachse wirkgekoppelt ist, wobei der Kolben einen Kolbenkopf aufweist, eine Rückstellfeder, die zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert ist, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen, wobei die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder nicht mechanisch durch den Kolben zu dem Stößel durchgehen, wobei die Rückstellfeder allgemein röhrenförmig mit einem radial inneren Umfang ist, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert, und ein distales Ende der Rückstellfeder axial in eine Federplatte eingreift, wobei sich der Kolben durch eine Kolbenöffnung in der Federplatte mit dem Kolbenkopf axial zwischen den Stößel und die Federplatte eingefügt erstreckt, wobei der Kolbenkopf größer als die Kolbenöffnung ist, wobei die Federplatte mechanisch an dem Stößel für eine im Wesentlichen abgestimmte axiale Bewegung mit dem Stößel in entgegengesetzte Richtungen entlang der Pumpachse befestigt ist, einen Lastknopf, der zwischen den Stößel und den Kolbenkopf eingefügt ist, wobei der Lastknopf mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt, dass die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig auf den Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen werden, und eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle, die mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite Oberfläche bereitgestellt ist, die axial anschlagen und eine Kontaktfläche dazwischen definieren, wenn die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand ist, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel eingefügt ist, wobei die Kontaktfläche zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse aufweist, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder, wobei der Lastknopf die erste oder die zweite Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereitstellt.
Pumpe nach Anspruch 16, wobei die Federplatte einen Kolbenkopfanschlagflansch aufweist, der die Kolbenöffnung umgibt, wobei der Kolbenkopf axial zwischen den Kolbenkopfanschlagflansch und den Lastknopf eingefügt und zwischen ihnen eingeschlossen ist, und ein Kolbenkopfhohlraum axial zwischen dem Lastknopf und dem Kolbenkopfanschlagflansch, in dem der Kolbenkopf aufgenommen ist, gebildet ist, wobei der Kolbenkopfhohlraum ein axiales Maß aufweist, das konfiguriert ist, um beschränkte axiale Bewegung des Kolbenkopfs axial zwischen dem Kolbenkopfanschlagflansch und dem Lastknopf bereitzustellen, und wobei der Kolbenkopf eine axiale Endoberfläche aufweist, die axial von dem Pumpenzylinder weg zeigt, wobei die axiale Endoberfläche des Kolbenkopfs axial gegen eine obere Oberfläche des Lastknopfs vorgespannt ist, wenn sich der Stößel zu dem Pumpenzylinder bewegt, wenn die Rückstellfeder komprimiert ist, wobei mindestens eine der axialen Endoberfläche des Kolbenkopfs und der oberen Oberfläche des Lastknopfs konvex ist, und wobei der Kolbenkopf axial gegen den Kolbenkopfanschlagflansch vorgespannt ist, wenn sich der Stößel von dem Pumpenzylinder entlang der Pumpachse weg bewegt.
Pumpe, die Folgendes aufweist: eine drehende Nockenwelle, die zum Drehen um eine Nockenwellen-Rotationsachse, die mindestens einen Nocken aufweist, konfiguriert ist, einen Stößel, eine Rolle, die zum Drehen durch den Stößel getragen ist und dem Nocken folgt, wobei der Stößel und die Rolle eine Drehbewegung der Nockenwelle um die Rotationsachse der Nockenwelle in eine lineare Verschiebung des Stößels entlang der Pumpachse umwandeln, ein Pumpenzylinder, der eine Pumpenkammer definiert, einen Kolben, der gleitbar in der Pumpenkammer getragen ist, um sich entlang einer Pumpachse zu bewegen, wobei der Kolben mit dem Stößel für eine im Wesentlichen abgestimmten Bewegung mit dem Stößel entlang der Pumpachse wirkgekoppelt ist, eine Rückstellfeder, die zwischen dem Pumpenzylinder und dem Stößel in operativer Weise positioniert ist, um den Stößel axial von dem Pumpenzylinder weg vorzuspannen, wobei die axialen Vorspannkräfte der Rückstellfeder nicht mechanisch durch den Kolben zu dem Stößel durchgehen, und eine Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle, die mindestens teilweise durch eine erste und eine zweite Oberfläche bereitgestellt ist, die axial anschlagen und eine Kontaktfläche zwischen einander definieren, wenn die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand ist, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel eingefügt ist, wobei die Kontaktfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle konfiguriert ist, um Winkelschlupf zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche um eine Rotationsachse zu erlauben, die allgemein zu der Pumpachse parallel ist, wenn ein minimales Drehmoment auf der Rückstellfederseite der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle vorliegt, anstatt das minimale Drehmoment zu dem Stößel zu übertragen, um den Stößel zu veranlassen, um eine Achse allgemein parallel zu der Pumpachse zu drehen.
Pumpe nach Anspruch 18, wobei die Rückstellfeder allgemein röhrenförmig mit einem radial inneren Umfang ist, der ein minimales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse definiert, und die Kontaktfläche zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ein maximales radiales Maß in Bezug auf die Pumpachse, das kleiner ist als das minimale radiale Maß der Rückstellfeder, aufweist.
Pumpe nach Anspruch 18, wobei das minimale Drehmoment ein Drehmoment ist, das mindestens groß genug ist, um eine Winkeldrehung des Stößels in Bezug auf die Nockenwelle um eine Achse zu veranlassen, die allgemein zu der Rotationsachse der Nockenwelle senkrecht ist.
Pumpe nach Anspruch 20, wobei die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle mechanisch zwischen die Rückstellfeder und den Stößel derart eingefügt ist, dass eine axiale Kompressionskraft, die den Stößel von dem Pumpenzylinder weg und zu der Nockenwelle entlang der Pumpachse vorspannt, von der Rückstellfeder zu dem Stößel durch die Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle in operativer Weise übertragen wird.
Pumpe nach Anspruch 21, wobei die erste und/oder die zweite Oberfläche konvex ist/sind.
Pumpe nach Anspruch 22, wobei die konvexe Oberfläche der ersten und zweiten Oberfläche allgemein kugelförmig gebogen ist.
Pumpe nach Anspruch 18, die ferner Folgendes aufweist: eine Federplatte, in die ein distales Ende der Rückstellfeder axial eingreift, einen Lastknopf, der die erste oder zweite Oberfläche der Drehmomentübertragungs-Reduktionsschnittstelle bereitstellt, wobei der Lastknopf mechanisch zwischen die Federplatte und den Stößel derart eingefügt ist, dass die axialen Kompressionskräfte der Rückstellfeder, die an die Federplatte angelegt werden, wenn sich die Rückstellfeder in einem Kompressionszustand befindet, im Wesentlichen vollständig auf den Stößel durch den Lastknopf in operativer Weise übertragen werden.