KR101682737B1 - High pressure pump - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 공기 압축식 자동 점화 내연 기관의 연료 분사 시스템용 방사형 또는 직렬형 피스톤 펌프로서 사용되는 고압 펌프(1)에 관한 것이며, 상기 고압 펌프는 펌프 어셈블리(13)와, 상기 펌프 어셈블리(13)에 할당된 하나 이상의 캠(9)을 포함하는 구동 샤프트(6)를 포함한다. 펌프 어셈블리(13)는 롤러 표면(35)으로써 캠(9)의 작동면(10)에서 롤링하는 캠 롤러(25)를 포함한다. 이 경우, 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)에서의 캠 롤러(25)의 롤링 응력과 캠(9)의 작동면(10)에서의 롤링 응력(9)은 동일한 크기로 사전 설정된다. 이로써, 작동 중 캠(9)과 캠 롤러(25)의 응력이 고 다이내믹인 경우, 두 부품들(9, 25)을 위해 중요한 임계 인장력이 형성되는데 이는 상기 두 부품들(9, 25)을 위해 마찬가지로 중요하다. The present invention relates to a high pressure pump (1) used as a radial or tandem type piston pump, particularly for a fuel injection system of an air compression type auto-ignition internal combustion engine, the high pressure pump comprising a pump assembly (13) And a drive shaft 6 that includes one or more cams 9 assigned to one or more cams. The pump assembly 13 includes a cam roller 25 that rolls on the working surface 10 of the cam 9 as the roller surface 35. The cam roller 25 is a roller- In this case, the rolling stress of the cam roller 25 at the roller surface 35 of the cam roller 25 and the rolling stress 9 at the working surface 10 of the cam 9 are preset to the same magnitude. Thereby, when the stresses of the cam 9 and the cam roller 25 during operation are high dynamics, critical critical tensile forces are formed for the two parts 9, 25, which is for the two parts 9, 25 Equally important.

Description

고압 펌프{HIGH PRESSURE PUMP}[0001] HIGH PRESSURE PUMP [0002]

본 발명은 고압 펌프, 특히 방사형 또는 직렬형 피스톤 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공기 압축식 자동 점화 내연 기관의 연료 분사 시스템용 연료 펌프 분야에 관한 것이다.The present invention relates to a high pressure pump, in particular a radial or tandem piston pump. More particularly, the present invention relates to the fuel pump field for a fuel injection system of an air-compression auto-ignition internal combustion engine.

DE 10 2005 046 670 A1호에는 내연 기관의 연료 분사 장치용 고압 펌프가 공지되어 있다. 공지된 고압 펌프는 하나 이상의 펌프 요소가 배치되어 있는 다중 부재의 펌프 하우징을 포함한다. 상기 펌프 요소는 행정 운동 시 구동 샤프트에 의해 구동되는 펌프 피스톤을 포함하며, 펌프 피스톤은 펌프 하우징의 일부분의 실린더 보어 내에서 변위될 수 있게 안내되어 상기 실린더 보어 내에서 펌프 작업 챔버를 제한한다. 구동 샤프트는 캠을 포함하며, 펌프 피스톤은 구동 샤프트의 캠에 의해 구동 샤프트의 회전축에 대해 반경 방향으로 구동된다. 펌프 피스톤과 구동 샤프트의 캠 사이에는 태핏이 배치되고, 상기 태핏에 의해 펌프 피스톤은 롤러를 통해 구동 샤프트의 캠에 지지된다. 롤러가 회전 가능하게 지지되어 있는 지지 요소가 태핏 내에 삽입되며, 이때 롤러는 구동 샤프트의 캠 상에서 롤링한다. 롤러의 회전축은 구동 샤프트의 회전축에 대해 거의 평행하다.DE 10 2005 046 670 A1 discloses a high pressure pump for a fuel injector of an internal combustion engine. Known high-pressure pumps include multi-member pump housings in which one or more pump elements are disposed. The pump element includes a pump piston driven by a drive shaft during a stroke and the pump piston is guided displaceably within a cylinder bore of a portion of the pump housing to limit the pump working chamber within the cylinder bore. The drive shaft includes a cam, and the pump piston is driven radially with respect to the rotational axis of the drive shaft by the cam of the drive shaft. A tappet is disposed between the pump piston and the cam of the drive shaft, and the pump piston is supported by the cam of the drive shaft through the roller. A support element, into which a roller is rotatably supported, is inserted into the tappet, at which time the roller rolls on the cam of the drive shaft. The rotation axis of the roller is substantially parallel to the rotation axis of the drive shaft.

DE 10 2005 046 670 A1호에 공지된 고압 펌프는 작동 시 캠과 캠 롤러의 응력이 팽창하는 단점을 가지며, 이러한 응력은 재료 피로를 야기한다. The high-pressure pump known from DE 10 2005 046 670 A1 has the disadvantage that the stresses of the cam and the cam rollers expand during operation, and this stress causes material fatigue.

제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 고압 펌프는 캠 및/또는 캠 롤러의 신뢰할만한 작동, 특히 내구성 향상이 구현된다는 장점을 갖는다. 특히, 캠과 캠 롤러는 작동 시 발생하는 응력 증가와 관련해서 개선되도록 구성된다.The high pressure pump according to the invention having the features of claim 1 has the advantage that the reliable operation of the cam and / or cam roller, in particular durability improvement, is realized. In particular, the cam and the cam roller are configured to improve with respect to the increase in stress occurring during operation.

제1항에 제시된 고압 펌프의 바람직한 개선예는 종속항들에 기재된 조치들에 의해 가능해진다.A preferred improvement of the high-pressure pump of claim 1 is made possible by the measures described in the dependent claims.

바람직하게, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점에서 캠 롤러의 반경은 캠의 곡률 반경보다 작으며, 캠 롤러에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠에서 적어도 캠의 작동면을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 작다. 따라서, 캠 롤러와 캠의 기하 구조가 상이한 경우 작동 시 캠 롤러와 캠을 위해 중요한 임계 인장력의 특징들은 마찬가지로 중요하게 설계될 수 있다. 이로써, 캠 롤러의 항복 강도 및 캠의 항복 강도와 관련해서 최적화가 가능하다. 상사점에서, 캠 롤러의 롤러 표면에서의 헤르츠 접촉 압력은 캠의 작동면에서의 헤르츠 접촉 압력과 동일한 크기를 갖는다. 이때 헤르츠 접촉 압력은 캠 롤러 또는 캠의 항복 강도보다 각각 작아야 한다. 바람직하게, 캠에 맞도록 캠 롤러의 구성이 조정됨으로써 두 부품들 즉, 캠 롤러와 캠의 피로가 최적화될 수 있다.Preferably, the radius of the cam roller at the point of the operating surface at which the cam roller contacts the top of the pump assembly is smaller than the radius of curvature of the cam, and the elastic coefficient of the cam roller material constituting at least the roller surface of the cam roller Is smaller than the elastic modulus of the cam material constituting at least the working surface of the cam in the cam. Therefore, when the geometry of the cam roller and the cam are different, the characteristics of the critical tensile force important for the cam roller and the cam in operation can be similarly designed. This makes it possible to optimize the yield strength of the cam roller and the yield strength of the cam. At the top dead center, the Hertz contact pressure at the roller surface of the cam roller has the same magnitude as the Hertz contact pressure at the operating surface of the cam. At this time, the Hertz contact pressure should be smaller than the yield strength of the cam roller or cam, respectively. Preferably, the configuration of the cam roller is adjusted so as to fit the cam, whereby the fatigue of the two parts, that is, the cam roller and the cam, can be optimized.

바람직하게, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점에서 캠 롤러의 반경은 캠의 곡률 반경보다 작으며, 캠 롤러는 캠 롤러의 회전축의 방향으로 적어도 부분적으로 연장되는 하나 이상의 보어를 포함한다. 또한 바람직하게, 상기 보어는 캠 롤러의 회전축에 대해 적어도 실질적으로 축방향 보어로서 또는 적어도 실질적으로 동축의 보어로서 구성되고 그리고/또는 상기 보어는 캠 롤러의 한쪽 측면으로부터 캠 롤러의 다른 쪽 측면까지 연장되는 관통 보어로서 구성된다. 이로써, 상사점에서의 기하 구조가 상이한 경우 캠 롤러의 강성은 캠 롤러의 롤러 표면의 영역에서 감소할 수 있다.Preferably, the radius of the cam roller at the point of the working surface at which the cam roller contacts the top of the pump assembly is less than the radius of curvature of the cam, and the cam roller has one or more bores extending at least partially in the direction of the axis of rotation of the cam roller . Also preferably, the bore is configured as at least substantially axial bore or at least substantially coaxial bore with respect to the rotational axis of the cam roller and / or the bore extends from one side of the cam roller to the other side of the cam roller Through bore. Thereby, when the geometry at the top dead center is different, the rigidity of the cam roller can be reduced in the region of the roller surface of the cam roller.

또한 바람직하게, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점에서 캠 롤러의 반경은 캠의 곡률 반경보다 작으며, 적어도 캠 롤러의 압축 잔류 응력은 캠 롤러의 롤러 표면에서 증가한다. 특히 바람직하게, 캠 롤러의 롤러 표면은 표면 경화 및/또는 쇼트 피닝 및/또는 압연 및/또는 질화 및/또는 침질 탄화된다. 따라서, 상사점에서 캠 롤러와 캠의 기하 구조가 상이한 경우 캠 롤러의 롤링 강도는 표면에 압축 잔류 응력이 형성됨으로써 증가할 수 있다. 이로써, 캠 롤러는 캠에 맞게 바람직하게 조정될 수 있다.Also preferably, the radius of the cam roller at the point of the operating surface where the cam roller abuts at the top point of the pump assembly is smaller than the radius of curvature of the cam, and at least the compressive residual stress of the cam roller increases at the roller surface of the cam roller. Particularly preferably, the roller surface of the cam roller is subjected to surface hardening and / or shot peening and / or rolling and / or nitriding and / or steep carbonization. Therefore, when the geometry of the cam roller and cam at the top dead center is different, the rolling strength of the cam roller can be increased by forming a compressive residual stress on the surface. Thereby, the cam roller can be preferably adjusted to fit the cam.

바람직하게, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점에서 캠 롤러의 반경은 캠의 곡률 반경보다 크며, 캠 롤러에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠에서 적어도 캠의 작동면을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 크다. 이로써 캠 롤러와 캠 서로 간의 바람직한 조정이 구현될 수 있다. 이 경우, 적어도 캠의 압축 잔류 응력이 캠의 작동면에서 증가하는 것도 가능하다.Preferably, the radius of the cam roller at the point of the operating surface at which the cam roller contacts the top of the pump assembly is greater than the radius of curvature of the cam, and the modulus of elasticity of the cam roller material forming at least the roller surface of the cam roller in the cam roller is Is greater than the elastic modulus of the cam material constituting at least the working surface of the cam in the cam. Thus, a desirable adjustment between the cam roller and the cam can be realized. In this case, it is also possible that at least the compression residual stress of the cam increases in terms of the operation of the cam.

바람직하게, 캠 롤러에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수 및/또는 롤링 강도 및/또는 푸아송비와, 캠에서 적어도 캠의 작동면을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수 및/또는 롤링 강도 및/또는 푸아송비는 각각 적어도 거의 동일한 크기로 사전 설정되며, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점의 영역에서 캠 롤러의 반경과 캠의 곡률 반경은 적어도 거의 동일한 크기로 사전 설정된다. 예컨대 캠 롤러와 캠은 탄성 계수, 롤링 강도 및 푸아송비와 관련해서 동일하게 또는 비교 가능하게 구성된, 동일한 또는 비교 가능한 강으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상사점 영역에서 캠의 곡률 반경은 캠 롤러의 반경과 적어도 거의 동일하게 설계되므로, 바람직한 조정이 구현될 수 있다. 또한 바람직하게, 펌프 어셈블리의 상사점에서 캠 롤러가 접하는 작동면의 지점에서 캠 롤러의 반경과 캠의 곡률 반경은 서로 5% 미만의 편차를 갖는다.Preferably, the elastic modulus and / or rolling strength and / or Poisson's ratio of the cam roller material forming at least the roller surface of the cam roller in the cam roller and the modulus of elasticity of the cam material constituting at least the working surface of the cam in the cam And / or the rolling strength and / or the Poisson's ratio are each preset to at least approximately the same size, and the radius of the cam roller and the radius of curvature of the cam in the region of the point of the working surface tangential to the cam roller at the top point of the pump assembly are at least nearly And is preset to the same size. For example, the cam rollers and cams may be formed of the same or comparable steels that are configured identically or comparably with respect to the modulus of elasticity, rolling strength and Poisson's ratio. In this case, since the radius of curvature of the cam in the top dead center region is designed to be at least approximately equal to the radius of the cam roller, a desired adjustment can be realized. Also preferably, the radius of the cam roller and the radius of curvature of the cam have a deviation of less than 5% from each other at the point of the working surface where the cam roller abuts at the top point of the pump assembly.

본 발명의 바람직한 실시예는, 상응하는 요소들에 동일한 도면 부호를 부여한 첨부 도면을 기초로 이하의 상세한 설명에서 더 상세하게 설명된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The preferred embodiments of the present invention are described in more detail in the following detailed description based on the accompanying drawings, wherein like elements are designated by the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 실시예에 상응하게 개략적으로 도시한 고압 펌프의 축방향 단면도이다.
도 2는 도 1에서 II로 표시된 절단선을 따라 절단한 고압 펌프의 부분 단면도이다. 1 is an axial cross-sectional view of a high-pressure pump schematically illustrated in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a high-pressure pump cut along the cutting line II in FIG. 1;

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 상응하게 고압 펌프(1)가 개략적인 축방향 단면도로 도시되어 있다. 고압 펌프(1)는 특히 공기 압축식 자동 점화 내연 기관의 연료 분사 시스템용 방사형 또는 직렬형 피스톤 펌프로서 사용될 수 있다. 특히, 고압 펌프(1)는 고압 하에서 디젤 연료를 저장하는 커먼 레일을 구비한 연료 분사 시스템에 적합하다. 물론, 본 발명에 따른 고압 펌프(1)는 다른 적용 분야에도 적합하다.1 is a schematic axial cross-sectional view of a high-pressure pump 1 according to a first embodiment of the present invention. The high-pressure pump 1 can be used particularly as a radial or tandem piston pump for a fuel injection system of an air-compression auto-ignition internal combustion engine. In particular, the high-pressure pump 1 is suitable for a fuel injection system having a common rail for storing diesel fuel under high pressure. Of course, the high-pressure pump 1 according to the invention is also suitable for other applications.

고압 펌프(1)는 다부재의 하우징(2)을 포함한다. 상기 실시예에서 하우징(2)은 하우징 부분들(3, 4, 5)로 구성되며, 하우징 부분(3)은 기본 본체를, 하우징 부분(4)은 실린더 헤드를, 하우징 부분(5)은 기본 본체(3)에 고정된 플랜지를 나타낸다.The high-pressure pump (1) includes a multi-member housing (2). In this embodiment, the housing 2 is composed of housing parts 3, 4 and 5, the housing part 3 is a basic body, the housing part 4 is a cylinder head and the housing part 5 is a basic And a flange fixed to the main body 3.

고압 펌프(1)는 하우징 부분들(3, 5)의 베어링 지점(7, 8)에 지지된 구동 샤프트(6)를 포함한다. 구동 샤프트(6)는 베어링 지점들(7, 8) 사이에 캠(9)을 포함한다. 상기 실시예에서 캠(9)은 이중 캠으로서 구성된다. 캠(9)은 단일 캠 또는 또 다른 다중 캠으로서 구성될 수도 있다.The high-pressure pump 1 comprises a drive shaft 6 supported at the bearing points 7, 8 of the housing parts 3, 5. The drive shaft 6 includes a cam 9 between the bearing points 7,8. In this embodiment, the cam 9 is constructed as a double cam. The cam 9 may be configured as a single cam or another multiple cam.

고압 펌프(1)의 하우징 부분(3)은 펌프 어셈블리(13)가 배치되어 있는 안내 보어(12)를 포함한다. 캠(9)은 펌프 어셈블리(13)에 할당된다. 고압 펌프(1)의 구성에 따라, 펌프 어셈블리(13)에 상응하는 복수의 펌프 어셈블리들이 제공될 수도 있다. 이러한 펌프 어셈블리들은 캠(9)에 할당되거나, 캠(9)에 상응하는 또 다른 캠에 할당될 수 있다. 이로써 구성에 따라, 방사형 또는 직렬형 피스톤 펌프가 구현될 수 있다.The housing part (3) of the high-pressure pump (1) includes a guide bore (12) in which the pump assembly (13) is disposed. The cam 9 is assigned to the pump assembly 13. According to the configuration of the high-pressure pump 1, a plurality of pump assemblies corresponding to the pump assembly 13 may be provided. These pump assemblies may be assigned to the cams 9, or to another cam corresponding to the cams 9. Thereby, depending on the configuration, a radial or tandem piston pump can be realized.

실린더 헤드로서 구성된 하우징 부분(4)은 안내 보어(12) 내부로 연장되는 연장부(14)를 포함한다. 연장부(14)는 이중 화살표(18)로 도시된 바와 같이 안내 보어(12)의 축(17) 방향으로 변위될 수 있게 피스톤(16)이 내부에서 안내되는 실린더 보어(15)를 포함한다. 피스톤(16)은 실린더 보어(15) 내에서 펌프 작업 챔버(19)를 제한한다. 하우징 부분(4)에 제공된 흡기 밸브(20)에 의해 연료 채널(21)로부터 펌프 작업 챔버(19)로 연료가 도입될 수 있다. 또한 하우징 부분(4)에는, 펌프 작업 챔버(19)로부터 연료 채널(13)로 고압 연료가 안내될 수 있도록 하는 배기 밸브(22)가 제공된다. 연료 채널(13)은 고압 연료가 커먼 레일로 안내되도록, 예컨대 커먼 레일에 연결될 수 있다.The housing portion 4, which is configured as a cylinder head, includes an extension 14 extending into the interior of the guide bore 12. The extension 14 includes a cylinder bore 15 in which the piston 16 is guided therein such that it can be displaced in the direction of the axis 17 of the guide bore 12 as shown by the double arrow 18. The piston 16 restricts the pump working chamber 19 within the cylinder bore 15. The fuel can be introduced from the fuel channel 21 into the pump working chamber 19 by the intake valve 20 provided in the housing portion 4. [ The housing portion 4 is also provided with an exhaust valve 22 allowing the high pressure fuel to be guided from the pump working chamber 19 to the fuel channel 13. The fuel channel 13 may be connected to, for example, a common rail so that the high-pressure fuel is guided to the common rail.

펌프 어셈블리(13)는 롤러 슈(26)에 의해 수용되는 캠 롤러(25)를 포함한다. 롤러 슈(26)는 실질적으로 중공 원통형인 태핏 본체(27) 내에 삽입된다. 또한, 태핏 본체(27)는 피스톤(16)의 칼라(29) 상부에서 피스톤(16)을 에워싸는 디스크형 종동 요소(28)에 연결된다. 따라서 피스톤(16)은 칼라(29)에 의해 롤러 슈(26)에 지지된 상태로 유지된다. 또한, 태핏 본체(27) 및/또는 종동 요소(28)에 작용함으로써, 소정의 스프링력을 이용하여 캠 롤러(25)의 방향으로 피스톤(16)과 함께 태핏 본체(27)를 가압하는 피스톤 스프링(30)이 제공된다. 따라서, 피스톤(16)의 칼라(29), 롤러 슈(26), 롤러(25) 및 캠(9)의 작동면(10)이 각각 서로 접하며, 이와 같은 상호 간 지지는 고압 펌프(1)의 회전수가 높을 때에도 보장된다.The pump assembly 13 includes a cam roller 25 received by a roller shoe 26. The roller shoe 26 is inserted into the tappet body 27, which is substantially hollow cylindrical. The tappet body 27 is also connected to a disk driven element 28 which surrounds the piston 16 on the collar 29 of the piston 16. Thus, the piston 16 is retained in the roller shoe 26 by the collar 29. The piston spring 27 presses the tappet body 27 together with the piston 16 in the direction of the cam roller 25 by applying a predetermined spring force to the tappet body 27 and / (30) is provided. Thus, the collar 29 of the piston 16, the roller shoe 26, the roller 25 and the working surface 10 of the cam 9 abut each other, Even when the number of revolutions is high.

따라서 고압 펌프(1)의 작동 시 이중 화살표(18)로 표시된 피스톤(16)의 왕복 운동이 구현되므로, 고압 연료가 커먼 레일로 이송될 수 있다. 연료 채널(23)을 통해 연료를 커먼 레일로 이송하기 위한 피스톤(16)의 펌프 행정 중, 비교적 큰 펌핑력(F)(도 2)이 롤러 슈(26)를 통해 캠 롤러(25)에 작용한다. 이때 캠 롤러(25)는 작동면(10)에 지지된다.Therefore, since the reciprocating movement of the piston 16 indicated by the double arrow 18 is realized in the operation of the high-pressure pump 1, the high-pressure fuel can be transferred to the common rail. A relatively large pumping force F (FIG. 2) acts on the cam roller 25 through the roller shoe 26 during the pump stroke of the piston 16 to transfer fuel to the common rail through the fuel channel 23 do. At this time, the cam roller 25 is supported on the operation surface 10.

고압 펌프(1)의 작동 시 구동 샤프트(6)는 축(31)을 중심으로 회전한다. 또한, 캠 롤러(25)는 캠(9)의 작동면(10)에서 작동한다. 캠 롤러(25)의 회전축(32)은 구동 샤프트(6)의 회전축(31)에 대해 적어도 거의 평행하게 배향된다. 캠 롤러(25)는 롤러 표면(35)을 갖는다. 작동 시, 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)은 캠(9)의 작동면(10)에서 롤링한다.In operation of the high-pressure pump 1, the drive shaft 6 rotates about the shaft 31. In addition, the cam roller 25 operates on the working surface 10 of the cam 9. Fig. The rotation axis 32 of the cam roller 25 is oriented at least approximately parallel to the rotation axis 31 of the drive shaft 6. [ The cam roller 25 has a roller surface 35. In operation, the roller surface (35) of the cam roller (25) rolls on the working surface (10) of the cam (9).

상기 실시예의 고압 펌프(1)는 도 2를 참조하여서도 이하에서 더 상세하게 설명된다.The high-pressure pump 1 of this embodiment will be described in more detail below with reference to Fig.

도 2에는 도 1에서 II로 표시된 절단선을 따라 절단한 고압 펌프(1)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 도 2에는 펌프 어셈블리(13)의 상사점에 도달한 상황이 도시되어 있다. 이 경우 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)은 캠(9)의 작동면(10)의 지점(36)에 접한다. 상기 지점 또는 상기 지점의 영역에서는 캠 롤러(25) 및 캠(9)의 최고 응력이 발생한다. 이 경우 펌프 어셈블리(13)의 피스톤(16)의 최대 이송 행정에 도달하므로, 펌프 작업 챔버(19) 내에는 고압 펌프(1)에 의해 형성될 수 있는 최대 압력이 구성된다. 이는 상응하게 큰 힘(F)으로 작용한다.2 is a partial cross-sectional view of the high-pressure pump 1 cut along the cutting line II in Fig. Fig. 2 shows a situation in which the top dead center of the pump assembly 13 has been reached. The roller surface 35 of the cam roller 25 abuts the point 36 of the actuating surface 10 of the cam 9. A peak stress occurs in the cam roller 25 and the cam 9 in the region of the point or the point. In this case, since the maximum transfer stroke of the piston 16 of the pump assembly 13 is reached, the maximum pressure that can be formed by the high-pressure pump 1 is configured in the pump working chamber 19. This acts as a correspondingly large force F.

캠 롤러(25)와 캠(9)은 경화된 고강도 공구강으로 제조될 수 있다. 이때 캠 롤러(25)의 기하 구조 및 캠 롤러 재료와, 캠의 기하 구조 및 캠(9)의 캠 재료는, 캠(9)의 작동면(10)에서 캠 롤러(25)의 롤링 응력과 캠(9)의 롤링 응력이 적어도 거의 동일한 크기로 사전 설정되도록 선택된다. 상기 실시예에서는 특히 캠의 작동면(10)의 지점(36)에서의 캠(9)의 롤링 응력이 중요한데, 이는 여기서 캠(9)의 최대 롤링 응력이 발생하기 때문이다. 캠(9)을 이중 캠(9)으로서 구성함으로써 캠(9)의 작동면(10)의 또 다른 지점(37)에서도 상응하게 큰 롤링 응력이 발생한다. 상기 지점(37)은 구동 샤프트(6)의 축(31)과 관련해서 지점(36)에 대향 배치되도록 작동면(10)에 배치된다.The cam roller 25 and the cam 9 can be made of hardened high strength tool steel. At this time, the geometry of the cam roller 25, the cam roller material, the geometry of the cam, and the cam material of the cam 9 are determined by the rolling stress of the cam roller 25 on the working surface 10 of the cam 9, (9) is preset to at least approximately the same magnitude. In this embodiment, in particular, the rolling stress of the cam 9 at the point 36 of the working surface 10 of the cam is important because the maximum rolling stress of the cam 9 occurs here. By constituting the cam 9 as a double cam 9, correspondingly large rolling stress also occurs at another point 37 of the actuating surface 10 of the cam 9. The point 37 is disposed on the actuating surface 10 such that it is disposed opposite the point 36 relative to the axis 31 of the drive shaft 6. [

캠 롤러(35)는 적어도 거의 원통형으로 구성된다. 캠 롤러(25)는 롤러 표면(35)에 대해 반경(38)을 갖는다. 또한, 캠(9)은 작동면(10)에 대해 전반적으로 가변적인 곡률 반경을 갖는다. 지점(36, 37)의 영역에서 캠(9)의 최고 롤링 응력이 발생하기 때문에, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 작동면(10)에 접하는 지점(36)에서의 곡률 반경(39)이 중요하다. 지점(37)에 대해서는 상응하는 곡률 반경(40)이 제공되고, 이는 곡률 반경(39)과 동일하다.The cam roller 35 is at least substantially cylindrical in shape. The cam roller 25 has a radius 38 with respect to the roller surface 35. In addition, the cam 9 has a radius of curvature that is generally variable with respect to the working surface 10. At the point 36 at which the cam roller 25 contacts the working surface 10 at the top dead center of the pump assembly 13 because the maximum rolling stress of the cam 9 occurs in the area of the points 36, The radius of curvature 39 is important. For point 37, a corresponding radius of curvature 40 is provided, which is equal to the radius of curvature 39. [

고압 펌프(1)의 구성에 따라 캠 롤러(25)의 반경(38)은 캠(9)의 곡률 반경(39)과 동일하거나, 작거나, 클 수도 있다.The radius 38 of the cam roller 25 may be equal to, smaller than, or larger than the radius of curvature 39 of the cam 9, depending on the configuration of the high-

펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 도 1에 도시된 캠(9)의 위치에서는 캠(9)의 작동면(10)과 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)에서의 헤르츠 접촉 압력이 상기 두 부품들(9, 25)에 대해 동일한 크기를 갖는다. 이러한 헤르츠 접촉 압력은 신뢰할만한 작동을 위해 부품들 즉, 캠 롤러(25) 및 캠(9)의 항복 강도보다 작아야 한다. 작동 시 응력이 고 다이내믹으로 실행되기 때문에, 캠 롤러(25)의 피로 및/또는 캠(9)의 피로는 신뢰할만한 작동과 관련해서 중요하다. 캠 롤러(25) 및 캠(9)의 증가하는 응력은 롤러 표면(35) 또는 작동면(10) 하부에서 최대치를 갖는다. 또한, 이와 같이 증가하는 하중은 캠 롤러(25)의 응력, 기하 구조[특히, 반경(38)]와, 지점들(36, 37)에서의 곡률 반경(39, 40)과, 캠 롤러(25) 또는 캠(9)의 탄성 계수에 따른다. 고압 펌프(1)의 수명 동안 신뢰할만한 작동이 보장되려면, 부품들(25, 9)에 사용되는 재료(들)에서 허용된 롤링 강도를 상기와 같이 증가하는 응력이 초과해서는 안 된다. 증가하는 응력은 캠 롤러(25)의 반경(38) 또는 캠(9)의 곡률 반경(39)이 작을수록 점점 더 세게 작용한다. 이로써, 더 작은 반경(38) 또는 곡률 반경(39)을 갖는 부품(25, 29)은 더 심하게 하중을 받는다.The hertz contact pressure at the operating surface 10 of the cam 9 and the roller surface 35 of the cam roller 25 at the position of the cam 9 shown in Fig. 1 at the top dead center of the pump assembly 13, It has the same size for both parts 9, 25. This Hertz contact pressure must be less than the yield strength of the components, i.e. cam roller 25 and cam 9, for reliable operation. The fatigue of the cam rollers 25 and / or the fatigue of the cams 9 is important with respect to reliable operation, since the stresses are performed dynamically during operation. Increasing stresses of the cam rollers 25 and the cams 9 have a maximum at the roller surface 35 or below the working surface 10. The increasing load is also affected by the stress, the geometry (particularly the radius 38) of the cam roller 25, the curvature radii 39 and 40 at the points 36 and 37, ) Or the elastic modulus of the cam (9). In order to ensure reliable operation during the life of the high-pressure pump 1, stresses which increase the rolling strength allowed in the material (s) used in the parts 25, 9 should not exceed the above-mentioned stresses. The increasing stress acts more and more harder as the radius 38 of the cam roller 25 or the radius of curvature 39 of the cam 9 is smaller. Thereby, the parts 25, 29 having a smaller radius 38 or a radius of curvature 39 are heavily loaded.

바람직하게, 두 부품들(9, 25)을 위해 중요한 임계 인장력은 허용된 롤링 응력과 관련해서 마찬가지로 중요하게 설계된다. 가능한 설계에 대한 일례는 이하에서 상세하게 설명된다.Preferably, critical critical tensile forces for the two parts 9, 25 are likewise designed with respect to the allowed rolling stresses. An example of a possible design is described in detail below.

캠 롤러(25)의 반경(38)이 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 작게 사전 설정되면, 바람직하게, 캠 롤러(25)에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면(35)을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠(9)에서 적어도 캠의 작동면(10)을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 작다. 이러한 경우 캠 롤러가 적어도 보어(41)를 포함하는 것도 가능하다. 이러한 보어(41)는 특히 롤러 표면(35)의 영역에서 캠 롤러(25)의 강성을 감소시킬 수 있다. 상기 보어(41)는 바람직하게 축방향 또는 동축의 보어(41)로서 구성된다. 상기 실시예에서 보어(41)는 캠 롤러(25)의 회전축(32)을 따라 연장되는 축방향 보어로서 구성된다. 상기 실시예에서, 보어(41)는 관통 보어(41)로서 구성된다. 보어(41)는 캠 롤러(25)의 한쪽 측면(42)으로부터 상기 측면(42) 반대편에 있는 캠 롤러(25)의 다른 쪽 측면(43)까지 연장된다.When the radius 38 of the cam roller 25 is preset to be smaller than the radius of curvature 39 of the cam 9, The modulus of elasticity of the roller material is at least smaller than the modulus of elasticity of the cam material constituting the working surface 10 of the cam at the cam 9. In this case, it is also possible for the cam roller to include at least the bore 41. This bore 41 can reduce the rigidity of the cam roller 25 particularly in the region of the roller surface 35. [ The bore 41 is preferably constructed as an axial or coaxial bore 41. In this embodiment, the bore 41 is configured as an axial bore extending along the axis of rotation 32 of the cam roller 25. In this embodiment, the bore 41 is configured as a through bore 41. The bore 41 extends from one side 42 of the cam roller 25 to the other side 43 of the cam roller 25 opposite the side 42.

작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)이 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 작은 경우, 캠 롤러(25)의 압축 잔류 응력이 캠 롤러의 롤러 표면(35)에서 증가하는 것도 바람직하다. 이 경우, 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)의 영역은 처리될 수 있다. 특히, 롤러 표면(35)의 표면 경화, 롤러 표면(35)의 쇼트 피닝, 롤러 표면(35)의 압연, 롤러 표면(35)의 질화 또는 롤러 표면(35)의 침질 탄화도 가능하다. 이로써, 캠 롤러(25)의 롤링 강도, 특히 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)의 롤링 강도는 롤러 표면(35)에 압축 잔류 응력이 형성됨으로써 증가할 수 있다.When the radius 38 of the cam roller 25 at the point 36 of the working surface 10 is smaller than the radius of curvature 39 of the cam 9 the compressive residual stress of the cam roller 25 is smaller than the radius of curvature 39 of the cam 9, It is also desirable to increase on the surface 35. In this case, the area of the roller surface 35 of the cam roller 25 can be processed. In particular, surface hardening of the roller surface 35, shot peening of the roller surface 35, rolling of the roller surface 35, nitriding of the roller surface 35, or steep carbonization of the roller surface 35 is also possible. Thus, the rolling strength of the cam roller 25, in particular, the rolling strength of the roller surface 35 of the cam roller 25, can be increased by forming a compressive residual stress on the roller surface 35.

캠 롤러(25)의 반경(38)이 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 큰 경우, 캠 롤러(25)를 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠(9)에서 적어도 캠의 작동면(10)을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 바람직하게 크다. 이로써 하중 보상이 가능하므로, 캠 롤러(25) 뿐만 아니라 캠(9)에 대해서도 동일하거나 적어도 비교 가능한 하중이 실현될 수 있다. 또한, 캠(9)의 처리, 특히 표면 처리가 가능하다. 이는 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)의 표면 처리에 상응하게 구현될 수 있다.When the radius 38 of the cam roller 25 is larger than the radius of curvature 39 of the cam 9, the modulus of elasticity of the cam roller material constituting the cam roller 25 is at least Is preferably larger than the modulus of elasticity of the cam material constituting the surface (10). As a result, the same or at least comparable load can be realized for the cam 9 as well as the cam roller 25 because the load can be compensated. Further, the processing of the cam 9, particularly the surface treatment, is possible. This can be implemented corresponding to the surface treatment of the roller surface 35 of the cam roller 25.

작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)과 캠(9)의 곡률 반경(39)이 적어도 거의 동일한 크기를 갖는 경우, 바람직하게 캠 롤러(25)의 캠 롤러 재료와 캠(9)의 캠 재료는 각각 적어도 거의 동일한 크기의 탄성 계수, 적어도 거의 동일한 크기의 롤링 강도 및/또는 적어도 거의 동일한 크기의 푸아송비를 갖는다. 이로써 지점(36, 37)의 영역에서 캠 롤러(25) 및 캠(9)에 대해서는, 비교 가능한 기하 구조뿐만 아니라, 비교 가능한 또는 동일한 재료로 이루어진 쌍도 가능하게 된다. 이로써 동일한 또는 적어도 비교 가능한 응력이 구현될 수 있다.It is preferable that when the radius 38 of the cam roller 25 and the radius of curvature 39 of the cam 9 at the point 36 of the working surface 10 are at least approximately the same size, The roller material and the cam material of the cam 9 each have an elastic modulus of at least approximately the same magnitude, a rolling strength of at least approximately the same magnitude, and / or a Poisson's ratio of at least approximately the same magnitude. This permits a pair of comparable or identical materials as well as a comparable geometry for the cam rollers 25 and cams 9 in the area of the points 36 and 37. Whereby the same or at least comparable stresses can be realized.

이 경우, 캠 롤러(25)의 반경(38) 및 캠(9)의 곡률 반경(39)은 바람직하게 서로 5% 미만의 편차를 갖는다.In this case, the radius 38 of the cam roller 25 and the radius of curvature 39 of the cam 9 preferably have a deviation of less than 5% from each other.

본 발명은 설명한 실시예들에 국한되지 않는다.The present invention is not limited to the embodiments described.

Claims (10)

고압 펌프(1)이며, 상기 고압 펌프는 하나 이상의 펌프 어셈블리(13)와, 상기 펌프 어셈블리들(13)에 할당된 하나 이상의 캠(9)을 포함하는 구동 샤프트(6)를 구비하며, 펌프 어셈블리(13)는 롤러 표면(35)을 갖는 캠 롤러(25)를 포함하고, 캠 롤러(25)는 캠(9)의 작동면(10)에 배치되는 고압 펌프에 있어서,
캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)에서의 캠 롤러(25)의 롤링 응력과 캠(9)의 작동면(10)에서의 캠(9)의 롤링 응력은, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 작동면(10)에 접하는 지점에서, 동일한 크기로 사전 설정되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프. A high pressure pump (1) comprising a drive shaft (6) comprising at least one pump assembly (13) and at least one cam (9) assigned to the pump assemblies (13) (13) comprises a cam roller (25) having a roller surface (35) and the cam roller (25) is a high pressure pump arranged on the working surface (10) of the cam (9)
The rolling stress of the cam roller 25 on the roller surface 35 of the cam roller 25 and the rolling stress of the cam 9 on the working surface 10 of the cam 9 are equal to each other, Is preset to the same size at a point at which the cam roller (25) contacts the working surface (10). 제1항에 있어서, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)은 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 작으며, 캠 롤러(25)에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면(35)을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠(9)에서 적어도 캠의 작동면(10)을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 고압 펌프.2. A method according to claim 1 wherein the radius (38) of the cam roller (25) at the point (36) of the working surface (10) at which the cam roller (25) abuts at the top point of the pump assembly (13) The modulus of elasticity of the cam roller material which is less than the radius 39 and constitutes at least the roller surface 35 of the cam roller 25 in the cam roller 25 constitutes at least the working surface 10 of the cam in the cam 9 Is smaller than the modulus of elasticity of the cam material. 제1항 또는 제2항에 있어서, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)은 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 작으며, 캠 롤러(25)는 캠 롤러(25)의 회전축(32)의 방향으로 적어도 부분적으로 연장되는 하나 이상의 보어(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.3. A method according to claim 1 or 2, wherein the radius (38) of the cam roller (25) at the point (36) of the working surface (10) where the cam roller (25) abuts at the top point of the pump assembly (13) Characterized in that the cam roller (25) comprises at least one bore (41) at least partially extending in the direction of the rotational axis (32) of the cam roller (25) Pump. 제3항에 있어서, 보어(41)는 캠 롤러(25)의 회전축(32)에 대해 축방향 보어로서 또는 동축의 보어(41)로서 구성되거나, 상기 보어(41)는 캠 롤러(25)의 한쪽 측면(42)으로부터 캠 롤러(25)의 다른 쪽 측면(43)까지 연장되는 관통 보어(41)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.The cam roller (25) according to claim 3, wherein the bore (41) is configured as an axial bore or coaxial bore (41) with respect to the rotation axis (32) of the cam roller And a through bore (41) extending from one side (42) to the other side (43) of the cam roller (25). 제1항 또는 제2항에 있어서, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)은 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 작으며, 적어도 캠 롤러(25)의 압축 잔류 응력은 캠 롤러의 롤러 표면(35)에서 증가하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.3. A method according to claim 1 or 2, wherein the radius (38) of the cam roller (25) at the point (36) of the working surface (10) where the cam roller (25) abuts at the top point of the pump assembly (13) 9), and at least the compressive residual stress of the cam roller (25) increases at the roller surface (35) of the cam roller. 제5항에 있어서, 캠 롤러(25)의 롤러 표면(35)은 표면 경화 또는 쇼트 피닝또는 압연 또는 질화 또는 침질 탄화되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.6. The high-pressure pump according to claim 5, characterized in that the roller surface (35) of the cam roller (25) is surface hardened or shot peened or rolled or nitrided or dented carbonated. 제1항에 있어서, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)은 캠(9)의 곡률 반경(39)보다 크며, 캠 롤러(25)에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면(35)을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수는 캠(9)에서 적어도 캠의 작동면(10)을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수보다 큰 것을 특징으로 하는 고압 펌프.2. A method according to claim 1 wherein the radius (38) of the cam roller (25) at the point (36) of the working surface (10) at which the cam roller (25) abuts at the top point of the pump assembly (13) The coefficient of elasticity of the cam roller material constituting at least the roller surface 35 of the cam roller in the cam roller 25 constitutes at least the working surface 10 of the cam in the cam 9 Is greater than the modulus of elasticity of the cam material. 제7항에 있어서, 적어도 캠(9)의 압축 잔류 응력은 캠의 작동면(10)에서 증가하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.8. A high-pressure pump according to claim 7, characterized in that at least the compressive residual stress of the cam (9) increases at the working face (10) of the cam. 제1항에 있어서, 캠 롤러(25)에서 적어도 캠 롤러의 롤러 표면(35)을 구성하고 있는 캠 롤러 재료의 탄성 계수 또는 롤링 강도 또는 푸아송비와, 캠(9)에서 적어도 캠의 작동면(10)을 구성하고 있는 캠 재료의 탄성 계수 또는 롤링 강도 또는 푸아송비는 각각 동일한 크기로 사전 설정되며, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)의 영역에서 캠 롤러(25)의 반경(38)과 캠(9)의 곡률 반경(39)은 동일한 크기로 사전 설정되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.2. A method according to claim 1, characterized in that the elastic modulus or rolling strength or Poisson's ratio of the cam roller material constituting at least the roller surface (35) of the cam roller in the cam roller (25) The elastic modulus or the rolling strength or the Poisson's ratio of the cam material constituting the cam follower 10 is preset to the same size and is set at a point of the working surface 10 at which the cam roller 25 abuts at the top point of the pump assembly 13 Characterized in that the radius (38) of the cam roller (25) and the radius of curvature (39) of the cam (9) in the region of the camshaft (36) are preset to be the same size. 제9항에 있어서, 펌프 어셈블리(13)의 상사점에서 캠 롤러(25)가 접하는 작동면(10)의 지점(36)에서 캠 롤러(25)의 반경(38)과 캠(9)의 곡률 반경(39)은 서로 5% 미만의 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.10. A method according to claim 9, characterized in that the radius (38) of the cam roller (25) and the curvature of the cam (9) at the point (36) of the working surface (10) And the radii (39) have deviations less than 5% from each other.
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