EP2464853B1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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EP2464853B1
EP2464853B1 EP10728173.5A EP10728173A EP2464853B1 EP 2464853 B1 EP2464853 B1 EP 2464853B1 EP 10728173 A EP10728173 A EP 10728173A EP 2464853 B1 EP2464853 B1 EP 2464853B1
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EP
European Patent Office
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roller
central bore
pressure pump
cam
pump according
Prior art date
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Application number
EP10728173.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2464853A1 (de
Inventor
Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2464853A1 publication Critical patent/EP2464853A1/de
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Publication of EP2464853B1 publication Critical patent/EP2464853B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/02—Pumps 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
    • F02M59/10—Pumps 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/10—Pumps 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
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump for a fuel injection device of an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1.
  • a high-pressure pump is for example from the published patent application DE 10 2006 041 673 A1 out.
  • the high-pressure pump described herein comprises a drive shaft having at least one cam or eccentric and at least one pump element comprising a pump piston which is driven in a reciprocating motion by the cam or eccentric of the drive shaft.
  • the pump piston is supported via a support member and a rotatably mounted in this support roller on the cam or eccentric of the drive shaft.
  • Support member and roller are taken together in a bucket tappet for support, wherein contact areas between the roller and the bucket tappet and / or the support member are formed. Due to the rotational movement of the roller, these contact areas are subject to increased wear, so that it is proposed in the aforementioned document to provide the respective contact areas with a surface having a high Veschlberichtbericht.
  • a radial piston displacement machine with hydrostatic torque transmission by means of roller piston is known in which the roller has a hollow cylindrical bore.
  • the bore is filled with a pressure medium, so that it is possible to dispense with a self-supporting thickness of the roller due to the internal pressure.
  • the internal pressure thus ensures a sufficient dimensional stability of the roller and at the same time allows an increased local nestling of the roller in a contact area with a cam disc. As a result, a reduced Hertzian pressure and increased compressive strength is achieved.
  • the invention is based on the object to improve a high pressure pump of the type mentioned in terms of their wear resistance.
  • the wear in the contact area of a roller with a cam or an eccentric of a drive shaft and / or with a roller receiving support element is to be reduced.
  • the proposed high-pressure pump has at least one pump element which has a pump piston which can be driven in a reciprocating motion via a cam or eccentric of a drive shaft, the pump piston being indirectly supported via a plunger and a roller on the cam or eccentric of the drive shaft.
  • the roller has at least one central bore which extends along the longitudinal axis A of the roller and has at least one conical, partially spherical and / or partially elliptical partial section for forming an inner contour which runs obliquely to the longitudinal axis A at least in a partial region.
  • Such a running roller for supporting a pump piston on a cam or eccentric of the drive shaft has the advantage that over the inner contour of the at least one central bore, the rigidity of the roller can be adjusted.
  • the roll has a less rigidity than in the sections which do not have a central bore.
  • the central bore can also extend through the entire roller body, wherein an inner contour of the bore can be determined by juxtaposing conical, partially spherical and / or partially ellipsoidal sections, which leads to an optimization of the roller stiffness.
  • the roller stiffness must be high enough to support the pump piston against the cam or eccentric, on the other hand, it should be so low that errors are compensated without fatigue.
  • the weight of the roller can be significantly reduced by a central bore, this is especially true when the central bore extends through the entire roller body.
  • a low weight and optimized roller stiffness lead to an improved contact pressure of the roller on the cam or eccentric, so that the dynamic load in the contact area of the roller with the cam or eccentric fails lower. Consequently, less wear occurs in this contact area.
  • the high-pressure pump according to the invention is therefore characterized by a long service life.
  • the at least one central bore is a blind hole extending inwardly from an end face of the roller.
  • the two blind holes are preferably formed mirror-symmetrically with respect to a perpendicular bisector to the longitudinal axis A, that is, that they extend over an equally long axial portion a and have an inner contour which is mirrored.
  • the two blind holes may be formed, for example, cone-shaped, part-spherical and / or jerllipsoid.
  • the mirrored design of the two blind holes also contributes to a smooth running of the role on the cam or eccentric and is therefore to be preferred.
  • the extent of the axial extent of the two blind holes is selected according to the requirements.
  • the two end face side loosened blind holes cause the role in the region of its two end faces has a lower rigidity, so that the contact pressure of the roller is reduced in this area and the tread on the cam or eccentric due to less load has less tracks. This also leads to the edge area of the roll edge pressure is reduced, so that the role is exposed to less wear.
  • the two blind bores or one central bore are formed such that the diameter from the inside to the outside, i. towards at least one end face, becomes larger.
  • the rigidity of the roller decreases towards an end face. This not only has a favorable effect on the edge pressure on the roller, but also simplifies the production of such a roller.
  • the central bore has no undercuts.
  • the central bore can thus be set from the outside, from an end face.
  • the at least one central bore can also be produced in one working step together with the roller, for example using a closed mold, since demolding is unproblematic due to the lack of undercuts.
  • other manufacturing methods are possible.
  • the central bore is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis A of the roller.
  • the roller in the cross section in the area of the central bore has circumferentially equal wall thicknesses. This ensures that the roller runs smoothly on the cam or on the eccentric of the drive shaft. The shape stiffness of the roll thus changes only along its axial extent.
  • the central bore of the roller can also have a cylindrical section b.
  • the roller has a constant stiffness, so that this section preferably forms a central portion of the roll.
  • a cylindrical portion b may have a continuous central bore extending from one end face of the roll to the other.
  • the cylindrical section b preferably has a smaller diameter than a subsequent section a. In this way, it is ensured that the inner contour has no undercuts.
  • a cylindric portion is thus particularly easy to manufacture.
  • the end faces of the roller are convexly curved and / or tapered at least over a partial region. If an end face has a central bore, the at least partially convexly curved and / or conically extending end face has a central recess. The end face may be rounded in the transition to the central bore. If the roller has a central bore on both end faces, only the remaining edge regions of the end faces that surround the respective bore form contact regions between the roller and the tappet.
  • the roller is at least partially received in the plunger, wherein preferably the plunger is formed in the region of the roller receiving hollow cylindrical, so that the end faces of the roller at least partially abut an inner peripheral surface of the plunger.
  • a roller shoe can also be arranged in the tappet. Since the roller shoe also experiences a dynamic load in the area of contact with the roller, the above-mentioned advantages also come into play in the contact area of the roller with the roller shoe.
  • FIG.1 Partially illustrated pump element of a high-pressure pump according to the invention has a pump piston 1 which indirectly via a roller 4 on a cam 2 a drive shaft (not shown) supported is.
  • the roller 4 is at least partially received in a plunger 3, which has a cup-shaped end.
  • a roller shoe 9 is further provided, which is arranged between the plunger 3 and the roller 4.
  • the rotation of the drive shaft is transmitted via the cam 2 to the roller 4, which rolls on the outer peripheral side on the cam 2.
  • the outer peripheral side of the cam 2 thus forms a running surface 8.
  • the contact areas of the roller 4 on the plunger 3 and on the tread 8 of the cam 2 are dynamically loaded. These contact areas are therefore subject to increased wear. These contact areas include on the one hand the end faces 6 and 6 ', which abut against the inner peripheral surface 7 of the cup-shaped end of the plunger 3. In the region of the adjacent end faces 6 and 6 ', therefore, the inner peripheral surface 7 of the plunger 3 is subjected to high stress.
  • the outer peripheral surface 10 of the roller 4 forms a contact area with the running surface 8 of the cam 2.
  • the roller 4 is hollow by having a central bore 5 extending from one end 6 to the other end 6 'along the longitudinal axis A of the roller 4 extends.
  • the bore 5 has various sections, the sections a conical and the section b are cylindrical.
  • the central bore 5 thus has a profiled inner contour, which allows optimization of the roller stiffness.
  • the cylindrical portion b of the central bore 5 is arranged centrally. On both sides of the section b is followed in each case by a partial section a, which runs conically, wherein the diameter of the central bore 5 increases from the inside to the outside, to the side surfaces 6 and 6 '.
  • the substantially hollow cylindrical roller 4 thus has a smaller thickness in the area of the side surfaces 6 and 6 '.
  • the roller stiffness also decreases, so that it is the lowest in the area of the side surfaces 6 and 6 '. Accordingly, the roller stiffness can be adjusted via the inner contour of the central bore 5 such that the contact pressure of the roller 4 on the running surface 8 of the cam 2 in the region of the partial section a is less than in the region of the partial section b.
  • the inner contour of which is composed of a first conically extending portion a, a cylindrical portion b and a second conical portion a is selected only by way of example.
  • the inner contour of the central bore 5 can also zsuammenTER of two or more than three sections, which may also be formed partly spherical or teililipsoid beyond.
  • the transitions of the sections may be flattened or rounded. The same applies to the transition of the central bore 5 in one of the end faces 6 and 6 '. These too can be flattened or rounded.
  • the central bore 5 In order to allow a smooth running of the roller 4 on the tread 8 of the cam 2, the central bore 5 - regardless of the selected inner contour - rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis A. That is, in the cross section, the roller 4 in the region of the central bore 5 circumferentially has the same wall thickness. A uniform drainage is also ensured by the fact that the central bore 5 is designed mirror-symmetrically with respect to a central axis perpendicular to the longitudinal axis A.
  • FIG. 2 An alterantive embodiment of the roller 4 of a pump element of a further high-pressure pump according to the invention is shown in FIG FIG. 2 shown.
  • this roller 4 instead of a continuous central bore 5, this roller 4 on two blind holes 5, each extending from an end face 6 and 6 'inwards. These are also rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis A angordnet and have a mirrored inner contour.
  • the illustrated embodiment shows two blind holes with eilipsenförmig extending inner contour. The transition of the holes 5 in the end faces 6 and 6 'is executed in each case rounded.
  • the blind holes 5 on the end faces 6 and 6 'of the roller 4 cause them to have a lower rigidity in the sections a.
  • the roller stiffness can also be optimized by forming two blind holes.
  • the roller stiffness is determined by the respective inner contour of the holes 5, ie in particular over the length and the respective diameter ratios. Wear on the outer peripheral surface 10 of the roller 4 and the tread 8 of the cam 2
  • each pump element has a roller 4 with at least one central bore 5, which has an inner contour that determines the roller stiffness.
  • the roll material is preferably also taken into account.
  • a wear-reducing effect has the proposed role training also in relation to a possibly provided roller shoe 9, on which the roller 4 can be additionally supported.
  • a roller shoe 9 need not necessarily be provided.
  • the roller 4 may also be supported via other support elements in addition to the plunger 3.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine solche Hochdruckpumpe geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 041 673 A1 hervor. Die hierin beschriebene Hochdruckpumpe weist eine Antriebswelle mit wenigstens einem Nocken oder Exzenter und wenigstens einem Pumpenelement auf, dass einen Pumpenkolben umfasst, der durch den Nocken oder Exzenter der Antriebswelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben ist dabei über ein Stützelement und einer in diesem Stützelement drehbar gelagerten Rolle am Nocken oder Exzenter der Antriebswelle abgestützt. Stützelement und Rolle werden gemeinsam in einem Tassenstößel zur Abstützung aufgenommen, wobei Kontaktbereiche zwischen der Rolle und dem Tassenstößel und/oder dem Stützelement ausgebildet werden. Aufgrund der Drehbewegung der Rolle unterliegen diese Kontaktbereiche einem erhöhten Verschleiß, so dass in der vorstehend genannten Druckschrift vorgeschlagen wird, die jeweiligen Kontaktbereiche mit einer Oberfläche zu versehen, die eine hohe Veschleißfestigkeit aufweist.
  • Nicht nur der Kontaktbereich zwischen der Rolle und der Rollenaufnahme wird im Betrieb der Pumpe einer dynamischen Belastung unterzogen, sondern auch der Kontaktbereich zwischen Rolle und Nocken bzw. Exzenter der Antriebswelle. Auch dieser Kontaktbereich unterliegt daher einem erhöhten Verschleiß. Insbesondere kann es zum Eingraben der Rolle in die Lauffläche am Nocken bzw. Exzenter kommen.
  • Aus der DE 27 31 474 A1 ist eine Radialkolben-Verdrängermaschine mit hydrostatischer Drehmomentübertragung mittels Rollenkolben bekannt, bei der die Rolle eine hohlzylindrische Bohrung aufweist. Im Betrieb der Verdrängermaschine ist die Bohrung mit einem Druckmedium gefüllt, so dass aufgrund des Innendrucks auf eine selbsttragende Dicke der Rolle verzichtet werden kann. Der innere Druck gewährleistet somit eine hinreichende Formsteifigkeit der Rolle und ermöglicht zugleich eine erhöhte lokale Anschmiegung der Rolle in einem Kontaktbereich mit einer Kurvenscheibe. Dadurch wird eine verminderte Hertz'sche Pressung und eine erhöhte Druckbelastbarkeit erreicht.
  • Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hochdruckpumpe der eingangs genannten Art im Hinblick auf ihre Verschleißfestigkeit zu verbessern. Insbesondere soll der Verschleiß im Kontaktbereich einer Rolle mit einem Nocken oder einem Exzenter einer Antriebswelle und/oder mit einem die Rolle aufnehmenden Stützelement verringert werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Hochdruckpumpe werden in den Unteransprüchen angegeben.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorgeschlagene Hochdruckpumpe besitzt wenigstens ein Pumpenelement, das einen Pumpenkolben aufweist, der über einen Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle in einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei der Pumpenkolben mittelbar über einen Stößel und eine Rolle am Nocken oder Exzenter der Antriebswelle abgestützt ist. Erfindungsgemäß weist die Rolle wenigstens eine zentrale Bohrung auf, die sich entlang der Längsachse A der Rolle erstreckt und zumindest einen kegelförmigen, teilkugelförmigen und/oder teililipsoiden Teilabschnitt zur Ausbildung einer Innenkontur besitzt, die zumindest in einem Teilbereich schräg zur Längsachse A verläuft. Eine derart ausgeführte Rolle zur Abstützung eines Pumpenkolbens an einem Nocken oder Exzenter der Antriebswelle weist den Vorteil auf, dass über die Innenkontur der wenigstens einen zentralen Bohrung die Steifigkeit der Rolle eingestellt werden kann. Denn in den im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Teilabschnitten weist die Rolle eine geringere Steifigkeit als in den Teilabschnitten auf, die keine zentrale Bohrung besitzen. Die zentrale Bohrung kann sich jedoch auch durch den gesamten Rollenkörper erstrecken, wobei durch Aneinanderreihung kegelförmiger, teilkugelförmiger und/oder teililipsoider Teilabschnitte eine Innenkontur der Bohrung bestimmt werden kann, die zu einer Optimierung der Rollensteifigkeit führt. Zum Einen muss die Rollensteifigkeit hoch genug gewählt werden, um den Pumpenkolben gegenüber dem Nocken bzw. Exzenter zu stützen, zum Anderen sollte sie so gering sein, dass Fehler ohne Ermüdung ausgeglichen werden. Darüber hinaus kann durch eine zentrale Bohrung das Gewicht der Rolle deutlich verringert werden, dies gilt insbesondere, wenn sich die zentrale Bohrung durch den gesamten Rollenkörper erstreckt.
  • Ein geringes Gewicht und eine optimierte Rollensteifigkeit führen zu einem verbesserten Andruckverhalten der Rolle am Nocken bzw. Exzenter, so dass die dynamische Belastung im Kontaktbereich der Rolle mit dem Nocken oder dem Exzenter geringer ausfällt. Folglich treten auch weniger Verschleißerscheinungen in diesem Kontaktbereich auf. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe zeichnet sich daher durch eine lange Lebensdauer aus.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine zentrale Bohrung eine Sacklochbohrung, die sich von einer Stirnfläche der Rolle nach innen erstreckt. Vorzugsweise ist - um ein gleichmäßiges Anlaufen der Rolle zu gewährleisten - in beiden Stirnflächen der Rolle eine solche Sacklochbohrung als zentrale Borhung vorgesehen. Dabei sind die beiden Sacklochbohrungen bevorzugt spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Mittelsenkrechte zur Längsachse A ausgebildet, d.h., dass sie sich über einen gleich langen axialen Teilabschnitt a erstrecken und eine Innenkontur besitzen, die gespiegelt ist. Zur Ausbildung der Innenkontur können die beiden Sacklochbohrungen beispielsweise kegelförmig, teilkugelförmig und/oder teilellipsoid ausgebildet sein. Die gespiegelte Ausführung der beiden Sacklochbohrungen trägt ebenfalls zu einem gleichmäßigen Ablaufen der Rolle am Nocken bzw. Exzenter bei und ist daher zu bevorzugen. Das Maß der axialen Erstreckung der beiden Sacklochbohrungen wird den Anforderungen entsprechend gewählt. Die beiden stirnflächenseitig angerodneten Sacklochbohrungen bewirken, dass die Rolle im Bereich ihrer beiden Stirnflächen eine geringere Steifigkeit besitzt, so dass der Anpressdruck der Rolle in diesem Bereich reduziert wird und die Lauffläche am Nocken- bzw. Exzenter aufgrund der geringeren Belastung weniger Laufspuren aufweist. Dies führt weiterhin dazu, dass im Kantenbereich der Rolle Kantendruck verringert wird, so dass auch die Rolle einem geringeren Verschleiß ausgesetzt ist.
  • Vorzugsweise sind die beiden Sacklochbohrungen oder die eine durchgehende zentrale Bohrung derart ausgebildet, dass der Durchmesser von innen nach außen, d.h. zu wenigstens einer Stirnfläche hin, größer wird. Das heißt ferner, dass die Steifigkeit der Rolle zu einer Stirnfläche hin abnimmt. Dies wirkt sich nicht nur günstig auf die Kantenpressung an der Rolle aus, sondern vereinfacht auch die Herstellung einer solchen Rolle. Denn indem der Durchmesser der zentralen Bohrung zu den Stirnflächen hin abnimmt, weist die zentrale Bohrung keine Hinterschneidungen auf. Die zentrale Bohrung kann somit von außen, von einer Stirnfläche aus, gesetzt werden. Alternativ kann die wenigstens eine zentrale Bohrung auch in einem Arbeitsschritt zusammen mit der Rolle hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung einer geschlossenen Form, da das Entformen aufgrund fehlender Hinterschneidungen unproblematisch ist. Darüber hinaus sind aber auch andere Herstellungsverfahren möglich.
  • Weiterhin bevorzugt ist die zentrale Bohrung rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse A der Rolle ausgebildet. Das heißt, dass die Rolle im Querschnitt im Bereich der zentalen Bohrung umlaufend gleiche Wandungsstärken besitzt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Rolle am Nocken bzw. am Exzenter der Antriebswelle gleichmäßig abläuft. Die Formsteifigkeit der Rolle verändert sich demnach lediglich entlang ihrer axialen Erstreckung.
  • Neben einem kegelförmigen, teilkugelförmigen und/oder teililipsoiden Teilabschnitt a kann die zentrale Bohrung der Rolle auch einen zylinderförmigen Teilabschnitt b besitzen. In diesem Teilabschnitt besitzt die Rolle eine konstante Formsteifigkeit, so dass dieser Teilabschnitt vorzugsweise einen mittleren Teilabschnitt der Rolle bildet. Einen zylinderförmigen Teilabschnitt b kann beispielsweise eine durchgehende zentrale Bohrung aufweisen, die sich von einer Stirnfläche der Rolle zur anderen erstreckt. Der zylinderförmige Teilabschnitt b weist vorzugsweise einen geringeren Durchmesser als ein sich hieran anschließender Teilabschnitt a auf. Auf diese Weise bleibt gewährleistet, dass die Innenkontur keine Hinterschneidungen aufweist. Ein zylindeförmiger Teilabschnitt ist somit besonders einfach herzustellen.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stirnflächen der Rolle zumindest über einen Teilbereich konvex gewölbt und/oder konisch verlaufend ausgebildet sind. Weist eine Stirnfläche eine zentrale Bohrung auf, besitzt die zumindest teilweise konvex gewölbte und/oder konisch verlaufende Stirnfläche eine zenrale Ausnehmung. Die Stirnfläche kann im Übergang zur zentralen Bohrung gerundet ausgebildet sein. Weist die Rolle an beiden Stirnflächen jeweils eine zentrale Bohrung auf, bilden lediglich die verbleibenden Randbereiche der Stirnflächen, die die jeweilige Bohrung umgeben, Kontaktbereiche zwischen der Rolle und dem Stößel aus.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rolle zumindest teilweise im Stößel aufgenommen, wobei vorzugsweise der Stößel im Bereich der Rollenaufnahme hohlzylindrisch ausgebildet ist, so dass die Stirnflächen der Rolle zumindest teilweise an einer Innenumfangsfläche des Stößels anliegen. Zur weiteren Abstützung kann ferner ein Rollenschuh im Tassenstößel angeordnet sein. Da auch der Rolleschuh im Kontaktbereich mit der Rolle eine dynamische Belastung erfährt, kommen die vorstehend genannten Vorteile auch im Kontaktbereich der Rolle mit dem Rollenschuh zum Tragen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1
    einen Teillängsschnitt durch ein Pumpenelement einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform und
    Fig.2
    einen Längsschnitt durch eine Rolle gemäß einer alternativen Ausführungsform.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Das in Fig.1 ausschnittsweise dargestellte Pumpenelement einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe weist einen Pumpenkolben 1 auf, der mittelbar über eine Rolle 4 an einem Nocken 2 eine Antriebswelle (nicht dargestellt) abgestützt ist. Die Rolle 4 ist zumindest teilweise in einem Stößel 3 aufgenommen, der ein topfförmiges Ende aufweist. Zur weiteren Abstützung der Rolle 4 ist ferner ein Rollenschuh 9 vorgesehen, der zwischen dem Stößel 3 und der Rolle 4 angeordnet ist. Die Rotation der Antriebswelle wird über den Nocken 2 auf die Rolle 4 übertragen, die außenumfangsseitig auf dem Nocken 2 abrollt. Die Außenumfangseite des Nockens 2 bildet somit eine Lauffläche 8 aus. Aufgrund der Exzentrizität des Nockens 2 in Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle wird deren Rotationsbewegung über die im Stößel 3 gehaltene Rolle 4 in eine lineare Bewegung des Pumpenkolbens 1 übertragen. Hierbei werden insbesondere die Kontaktbereiche der Rolle 4 am Stößel 3 sowie an der Lauffläche 8 des Nockens 2 dynamisch belastet. Diese Kontaktbereiche unterliegen daher einem erhöhten Verschleiß. Zu diesen Kontaktbereichen zählen zum Einen die Stirnflächen 6 und 6', welche an der Innenumfangsfläche 7 des topfförmigen Endes des Stößels 3 anliegen. Im Bereich der anliegenden Stirnflächen 6 und 6' wird daher auch die Innenumfangsfläche 7 des Stößels 3 stark beansprucht. Zum Anderen bildet die Außenumfangsfläche 10 der Rolle 4 einen Kontaktbereich mit der Lauffläche 8 des Nockens 2 aus. Auch diese Flächen werden demnach stark beansprucht. Um insbesondere den Verschleiß an der Außenumfangsfläche 10 der Rolle 4 und an der Lauffläche 8 des Nockens 2 zu verringern, ist die Rolle 4 hohl ausgebildet, indem sie eine zentrale Bohrung 5 aufweist, die sich von der einen Stirnseite 6 zur anderen Stirnseite 6' entlang der Längsachse A der Rolle 4 erstreckt. Die Bohrung 5 weist verschiedene Teilabschnitte auf, wobei die Teilabschnitte a konisch und der Teilabschnitt b zylinderförmig ausgebildet sind. Die zentrale Bohrung 5 weist somit eine profilierte Innenkontur auf, welche eine Optimierung der Rollensteifigkeit ermöglicht. Der zylinderförmige Teilabschnitt b der zentralen Bohrung 5 ist mittig angeordnet. Zu beiden Seiten des Teilabschnitts b schließt sich jeweils ein Teilabschnitt a an, der konisch verläuft, wobei der Durchmesser der zentralen Bohrung 5 von innen nach außen, zu den Seitenflächen 6 und 6' hin, zunimmt. Die im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildete Rolle 4 weist somit im Bereich der Seitenflächen 6 und 6'eine geringere Stärke auf. Mit Verringerung der Wandungsstärke nimmt auch die Rollensteifigkeit ab, so dass diese im Bereich der Seitenflächen 6 und 6' am geringsten ist. Über die Innenkontur der zentralen Bohrung 5 kann demnach die Rollensteifigkeit derart eingestellt werden, dass der Anpressdruck der Rolle 4 an der Lauffläche 8 des Nockens 2 im Bereich des Teilabschnittes a geringer als im Bereich des Teilabschnittes b ist. Beim Ablaufen der Rolle 4 auf dem Nocken 2 wird somit nicht nur die Kantenpressung der Rolle 4 verringert, sondern auch die Gefahr des Eingrabens der Rolle 4 in die Lauffläche 8 des Nockens 2.
  • Die in Figur 1 dargestellte Ausführung der zentralen Bohrung 5, deren Innenkontur sich aus einem ersten konisch verlaufenden Teilabschnitt a, einem zylinderförmigen Teilabschnitt b sowie einem zweiten konisch verlaufenden Teilabschnitt a zusammensetzt, ist lediglich beispielhaft gewählt. Die Innenkontur der zentralen Bohrung 5 kann sich auch aus zwei oder mehr als drei Teilabschnitten zsuammensetzen, die darüber hinaus auch teilkugelförmig oder teililipsoid ausgebildet sein können. Ferner können die Übergänge der Teilabschnitte abgeflacht oder gerundet sein. Gleiches gilt für den Übergang der zentralen Bohrung 5 in eine der Stirnflächen 6 bzw. 6'. Auch diese können abgeflacht oder gerundet sein.
  • Um ein gleichmäßiges Ablaufen der Rolle 4 auf der Lauffläche 8 des Nockens 2 zu ermöglichen, ist die zentrale Bohrung 5 - unabhängig von der jeweils gewählten Innenkontur - rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse A ausgeführt. Das heißt, dass im Querschnitt die Rolle 4 im Bereich der zentralen Bohrung 5 umlaufend die gleiche Wandungsstärke besitzt. Ein gleichmäßiges Ablaufen wird auch dadurch gewährleistet, dass die zentrale Bohrung 5 in Bezug auf eine Mittelachse senkrecht zur Längsachse A spiegelsymmetrisch ausgeführt ist.
  • Eine alterantive Ausführungsform der Rolle 4 eines Pumpenelements einer weiteren erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe ist in der Figur 2 dargestellt. Anstelle einer durchgehenden zentralen Bohrung 5 weist diese Rolle 4 zwei Sacklochbohrungen 5 auf, die sich jeweils von einer Stirnfläche 6 bzw. 6' nach innen erstrecken. Auch diese sind rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse A angordnet und weisen eine gespiegelte Innenkontur auf. Die dargestellte Ausführungsform zeigt zwei Sacklochbohrungen mit eilipsenförmig verlaufender Innenkontur. Der Übergang der Bohrungen 5 in die Stirnflächen 6 bzw. 6' ist jeweils gerundet ausgeführt. Die Sacklochbohrungen 5 an den Stirnflächen 6 und 6' der Rolle 4 bewirken, dass diese in den Teilabschnitten a eine geringere Steifigkeit aufweist. Somit kann die Rollensteifigkeit auch durch Ausbildung von zwei Sacklochbohrungen optimiert werden. Die Rollensteifigkeit wird über die jeweilige Innenkontur der Bohrungen 5 bestimmt, d.h. insbesondere über deren Länge sowie den jeweiligen Durchmesserverhältnissen. Verschleißerscheinungen an der Außenumfangsfläche 10 der Rolle 4 und der Lauffläche 8 des Nockens 2 werden somit deutlich verringert.
  • Weist die Hochdruckpumpe mehr als ein Pumpenelemenet auf, so besitzt jedes Pumpenelement eine Rolle 4 mit wenigstens einer zentralen Bohrung 5, die eine die Rollensteifigkeit bestimmende Innenkontur besitzt. Bei der Auslegung der Innenkontur findet vorzugsweise auch der Rollenwerkstoff Berücksichtigung.
  • Eine verschleißmindernde Wirkung besitzt die vorgeschlagene Rollenausbildung auch in Bezug auf einen ggf. vorgesehen Rollenschuh 9, an dem die Rolle 4 zusätzlich abgestützt sein kann. Ein Rollenschuh 9 muss jedoch nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Die Rolle 4 kann auch über andere Stützelemente zusätzlich am Stößel 3 abgestützt sein.

Claims (7)

  1. Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen Pumpenkolben (1) aufweist, der über einen Nocken (2) oder Exzenter einer Antriebswelle in einer Hubbewegung antreibbar ist, wobei der Pumpenkolben (1) mittelbar über einen Stößel (3) und eine Rolle (4) am Nocken (2) oder Exzenter der Antriebswelle abgestützt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (4) wenigstens eine zentrale Bohrung (5) aufweist, die sich entlang der Längsachse (A) der Rolle (4) erstreckt und zumindest einen kegelförmigen, teilkugelförmigen und/oder teilellipsoiden Teilabschnitt (a) zur Ausbildung einer Innenkontur besitzt.
  2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bohrung (5) eine Sacklochbohrung ist, die sich von einer Stirnfläche (6, 6') der Rolle (4) nach innen erstreckt.
  3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zentralen Bohrung (5) von innen nach außen größer wird, so dass die Steifigkeit der Rolle (4) zu einer Stirnfläche (6, 6') hin abnimmt.
  4. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bohrung (5) rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse (A) der Rolle (4) ausgebildet ist.
  5. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bohrung (5) einen zylinderförmigen Teilabschnitt (b) besitzt.
  6. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (6, 6') zumindest über einen Teilbereich konvex gewölbt und/oder konisch verlaufend ausgebildet sind.
  7. Hochdruckpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (4) zumindest teilweise im Stößel (3) aufgenommen ist, wobei vorzgusweise der Stößel (3) im Bereich der Rollenaufnahme hohlzylindrisch ausgebildet ist, so dass die Stirnflächen (6, 6') der Rolle (4) zumindest teilweise an einer Innenumfangsfläche (7) des Stößels (3) anliegen.
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