WO2011128149A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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WO2011128149A1
WO2011128149A1 PCT/EP2011/053095 EP2011053095W WO2011128149A1 WO 2011128149 A1 WO2011128149 A1 WO 2011128149A1 EP 2011053095 W EP2011053095 W EP 2011053095W WO 2011128149 A1 WO2011128149 A1 WO 2011128149A1
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cam
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Gerhard Meier
Gernot Repphun
Ulrich May
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Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP11709034A priority patent/EP2558706A1/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
    • F02M59/02—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
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • 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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    • F02M59/44—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
    • F02M59/445—Selection of particular materials
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    • 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
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0413—Cams
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12—Coating

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump, in particular a radial or
  • the invention relates to the field of fuel pumps for fuel injection systems of air-compression, self-igniting internal combustion engines.
  • Fuel injection device of an internal combustion engine known.
  • High-pressure pump has a pump housing, in which a pump element is arranged.
  • the pump element comprises a driven by a drive shaft in a stroke pump piston.
  • the pump piston is slidably guided in a cylinder bore of a part of the pump housing and limited in this one
  • the pump piston is supported indirectly via a
  • the plunger is slidably guided in a bore of a part of the pump housing in the direction of the longitudinal axis of the pump piston.
  • a support element in which a roller is rotatably mounted, which rolls on the cam of the drive shaft.
  • the axis of rotation of the roller is approximately parallel to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the support member has on its side facing the drive shaft a recess in which the roller is mounted.
  • the high-pressure pump known from DE 10 2005 046 670 A1 has the disadvantage that during operation in the region of the roller damage due to near-surface outbreaks and the like can occur which impair the operation of the high-pressure pump and can lead to failure of the high-pressure pump.
  • the high pressure pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an embodiment of the high pressure pump is improved. In particular, a reliable operation of the high pressure pump is possible even under difficult operating conditions.
  • High-pressure pumps for air-compressing, self-igniting internal combustion engines also uses the diesel fuel as lubricant for the engine compartment.
  • diesel fuel may contain corrosive components that degrade quality. Specifically, increased levels of free water may be included in the diesel fuel.
  • corrosive diesel fuel When operating with such a corrosive diesel fuel, the use of ordinary rolling bearing steels on the roller and the running surface of the cam results in vibration cracking corrosion. These lead under load to shallow outbreaks and as a result, it can lead to a failure of the drive of the high-pressure pump.
  • One conceivable solution is that completely stainless materials are used on the loaded components of the pump assembly, in particular the roller and the cam, which, however, represents a very cost-intensive solution.
  • Rolling bearing steels can be reduced or avoided altogether.
  • At least one corrosion protection layer is formed by a near-surface change of a material composition.
  • a change of the metal alloy for example, on the running surface of the cam a
  • Corrosion prevention can be achieved.
  • alloying elements chromium and nickel can be used.
  • Material composition is formed by ion implantation, by laser melting or by thermal spraying. During ion implantation, bombardment of the component surface results in the introduction of ions to change the alloy
  • alloying is achieved by adding extraneous metal powder as a powder to the surface and reflowing.
  • the aim of the laser reflow is an alloy change on the respective surface.
  • thermal spraying the spraying of elements takes place at high temperature with the aim of deliberately changing the alloy of the component surface.
  • At least one corrosion protection layer is formed as a passive layer. Specifically, a contact between the cam and the roller by means of a passive layer forming coating on the tread of the cam or the
  • Roller surface are formed so that a corrosion prevention is achieved.
  • the passive layer can be formed for example by a high content of chromium. Such a thin passive layer does not affect the essential properties, such as rolling resistance and resistance to abrasion, which are particularly important for continuous operation. In this case, it is also advantageous that a thin passive layer having a thickness of less than 1 ⁇ m is formed, in which, for example, chromium is applied as a passive layer former in order to achieve a significantly higher corrosion resistance.
  • the passive layer may be provided specifically on the roller and / or the cam. As alloying elements, in particular chromium and nickel come into question. But other stainless steel alloys are possible.
  • the coating of the component surface with a passive layer can be carried out in an advantageous manner by a plasma deposition, by a galvanization or by sputtering.
  • a thin chromium layer can be formed with a thickness of less than 1 ⁇ .
  • an average thickness of the passive layer, in particular the chromium layer is about 0.2 ⁇ .
  • Passive layer are formed, which is similar to the chrome-plated passive layer.
  • stainless steel alloys can be sputtered. It is advantageous that comparable physical properties result as with the base material.
  • a heat treatment can also be carried out. This is also possible by laser melting.
  • a base material for sputtering stainless steel in particular, a chromium steel or a chrome-nickel steel can be used.
  • At least one corrosion protection layer is formed as a sacrificial layer.
  • a sacrificial anode wherein the sacrificial anode is mounted as close as possible to, for example, the cam surface or the roller surface.
  • the sacrificial layer may be formed as a thin layer.
  • Sacrificial layer have a mean layer thickness of less than 2 ⁇ . Particularly advantageous is an average layer thickness of the sacrificial layer of less than 1 ⁇ . Especially in the operation of diesel fuel, which has a low conductivity, is the
  • Sacrificial anode preferably mounted very close to the component to be protected or the surface to be protected.
  • the complete component surface does not necessarily have to be coated.
  • Coating options exist in particular on the outside of the cam and the roller, but also on the roller shoe in the bore area and on the front side. Specifically, it is therefore advantageous that the sacrificial layer is attached to an end face of the roller, to a side surface of the cam, to a side surface of the roller shoe, or in a bore portion of the roller shoe. In this case, a plurality of sacrificial layers can be provided.
  • Fig. 1 is a high pressure pump in a schematic, axial sectional view
  • Fig. 2 is a partial representation of the high-pressure pump shown in FIG. 1 in a schematic representation according to a further embodiment of the
  • Fig. 1 shows a high pressure pump 1 in a schematic, axial sectional view according to an embodiment of the invention.
  • the high pressure pump 1 can be configured in particular as a radial or inline piston pump.
  • the high-pressure pump 1 is suitable as a fuel pump for fuel injection systems of
  • a preferred use of the high-pressure pump 1 is for a fuel injection system with a common rail that stores diesel fuel under high pressure.
  • the high-pressure pump 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the high-pressure pump 1 has a multipart pump housing 2 with a housing part 3 and a flange 4.
  • the pump housing 2 has a bore 5.
  • a pump assembly 6 is arranged in the area of the bore 5.
  • the high-pressure pump 1 has a drive shaft 7 which is mounted in the pump housing 2.
  • the drive shaft 7 mounted on the one hand at a bearing point 8 in the housing part 3 and on the other hand at a bearing point 9 on the flange 4.
  • the drive shaft 7 has a cam 10 which is arranged between the bearings 8, 9.
  • a side surface 1 1 of the cam 10 of the bearing 9 faces, while another side surface 12 of the cam 10 faces the bearing 8.
  • the cam 10 may be designed as a single or multiple cam 10. It is also possible that the cam 10 by an eccentric portion of
  • the drive shaft 7 rotates with the cam 10 about an axis of rotation 13. This results in a periodic lifting movement of the cam 1, via which the pump assembly 6 can be driven.
  • the high-pressure pump 1 has a cylinder head 15, which is connected in a suitable manner to the pump housing 2.
  • the cylinder head 15 comprises a projection 16 which projects into the bore 5 of the pump housing 2.
  • the cylinder head 15 has a cylinder bore 17 which extends through the projection 16. In the cylinder bore 17 is a
  • Pump piston 18 is arranged, which is guided along an axis 19 of the cylinder bore 17 slidably in the cylinder bore 17.
  • the pump piston 18 limits a pump working chamber 20 in the cylinder bore 17.
  • an outlet valve 22 is provided, via which the high-pressure fuel in a fuel line 23 and via this to a common rail or the like can be performed.
  • the pump assembly 6 has a hollow cylindrical plunger body 24 which is guided in the bore 5 along the axis 19 of the pump assembly 6.
  • a driving element 25 is inserted, which engages behind a collar 26 of the pump piston 18.
  • the driving element 24 inserted in the plunger body 24 is acted upon by a plunger spring 27.
  • a roller shoe 30 is inserted.
  • the roller shoe 30 forms at its bore portion 44 a semi-open plain bearing for a roller 31st
  • the roller 31 is mounted in the roller shoe 30, wherein the roller 31 is rotatable about a rotational axis 32 of the roller 31.
  • the roller 31 has a surface 33 with which the roller 31 bears against a running surface 34 of the cam 10 formed by the bore 44.
  • the roller 31 has end faces 35, 36.
  • the roller shoe 30 has a bearing surface 37 on which the roller 31 is mounted in the roller shoe 30. During operation of the high-pressure pump 1, the roller 31 runs on the running surface 34 of the cam 10.
  • one or more corrosion protection layers on the roller 31 one or more Corrosion protection layers on the roller shoe 30 and / or one or more
  • Corrosion protection layers on the cam 10 is provided.
  • a corrosion protection layer may be formed on the surface 33 of the roller 31. This is due to a change in the metal alloy in the field of
  • a change of the metal alloy in the region of the running surface 34 of the cam 10 may be provided. It is also possible to change the metal alloy in the area of the bearing surface 37 of the roller shoe 30.
  • the alloying elements used are preferably chromium and nickel. By changing the alloy on the component surface, a thin edge layer can be produced, so that a significantly higher corrosion resistance is achieved.
  • this may relate to the roller 31 and the cam 10.
  • Passive layer Such a passive layer forming coating can be formed for example by a high chromium content.
  • the preferably very thin passive layer in this case does not affect the essential properties, in particular the rolling resistance and the Abrassionsfesttechnik. This can be due to the use of an expensive, stainless
  • the high-pressure pump 1 can also be operated with corrosive diesel fuels and the like.
  • the very thin passive layer preferably covers the entire part of the component surface to which a corrosion protection of this kind is required.
  • the layer thickness is preferably less than 1 ⁇ m.
  • Passive layer forming done. However, it can also chromium and nickel as
  • the entire surface 33 of the roller 31 may be provided with a passive layer.
  • the entire running surface 34 of the cam 10 can also be provided with a passive layer. To design the passive layer, a
  • Plasma deposition, electroplating or sputtering serve.
  • Fig. 2 shows a partial, schematic representation of a high-pressure pump 1 according to a further embodiment.
  • the roller shoe 30, the roller 31 and the drive shaft 7 are shown with the cam 10.
  • Embodiment a half-shell 45 is inserted into the roller shoe 30.
  • Half shell 45 may be formed of a bearing steel. This is a
  • a coating of the roller shoe 30 can be omitted.
  • a coating may be limited specifically to the running surface 34 of the cam 10 and the surface 33 of the roller 31 in this case.
  • a sacrificial anode Another possibility to achieve a corrosion prevention on the affected surfaces, is the design of a sacrificial anode.
  • a sacrificial anode is attached as close as possible to the affected surfaces. For example, allows a very thin layer of a sacrificial material on the component surface sufficient corrosion protection. Such a sacrificial layer then protects the component from damaging
  • the sacrificial layer By a very thin design of the sacrificial layer, the essential properties, in particular the rolling resistance and Abrassionsfesttechnik not affected.
  • the sacrificial layer is thinner than 2 ⁇ , in particular thinner than 1 ⁇ configured.
  • the sacrificial layer may be based on the sacrificial material zinc. The sacrificial material zinc then serves as a sacrificial anode.
  • the complete component surface does not necessarily have to be coated.
  • the side surfaces 1 1, 12 of the cam 10 may be provided with a sacrificial layer to specifically protect the running surface 34 of the cam 10.
  • the end faces 35, 36 of the roller 31 may be provided with a sacrificial layer in order to protect the surface 33 of the roller 31 in a targeted manner.
  • side surfaces 46, 47 of the roller shoe 30 it is also possible for side surfaces 46, 47 of the roller shoe 30 to be coated with a sacrificial layer in order to protect the bearing surface 37 of the roller shoe 30 in a targeted manner.
  • the half-shell 45 can then be omitted or formed from a cost-effective material, in particular an ordinary rolling bearing steel.

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Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst eine Pumpenbaugruppe (6) und eine Antriebswelle (7), die zumindest einen der Pumpenbaugruppe (6) zugeordneten Nocken (10) aufweist. Hierbei umfasst die Pumpenbaugruppe (6) eine auf einer Lauffläche (34) des Nockens (10) laufende Rolle (31) und einen Rollenschuh (30), der die Rolle (31) aufnimmt. Hierbei ist an der Rolle (31) zumindest eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen und/oder ist an dem Rollenschuh (30) zumindest eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen und/oder ist an dem Nocken (10) zumindest eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen. Hierdurch kann verhindert werden, dass im Betrieb eine Schwingungsrisskorrosion auftritt, die unter Belastung zu oberflächennahen Ausbrüchen und in der Folge zum Versagen der Hochdruckpumpe führen kann.

Description

Beschreibung
Titel
Hochdruckpumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder
Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 10 2005 046 670 A1 ist eine Hochdruckpumpe für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte
Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem ein Pumpenelement angeordnet ist. Das Pumpenelement umfasst einen durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses verschiebbar geführt und begrenzt in dieser einen
Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben stützt sich mittelbar über einen
hohlzylinderförmigen Stößel an der Antriebswelle ab. Dabei ist der Stößel in einer Bohrung eines Teils des Pumpengehäuses in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens verschiebbar geführt. Im Stößel ist in dessen der Antriebswelle zugewandtem Endbereich ein Stützelement eingesetzt, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist, die auf dem Nocken der Antriebswelle abrollt. Die Drehachse der Rolle ist annähernd parallel zur Drehachse der Antriebswelle. Das Stützelement weist auf seiner der Antriebswelle zugewandten Seite eine Vertiefung auf, in der die Rolle gelagert ist.
Die aus der DE 10 2005 046 670 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass im Betrieb im Bereich der Rolle Schäden durch oberflächennahe Ausbrüche und dergleichen auftreten können, die den Betrieb der Hochdruckpumpe beeinträchtigen und zum Versagen der Hochdruckpumpe führen können.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Ausgestaltung der Hochdruckpumpe verbessert ist. Speziell ist ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckpumpe auch unter erschwerten Betriebsbedingungen möglich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
Im Betrieb der Hochdruckpumpe können hohe Flächenpressungen und
Gleitgeschwindigkeiten am Rollenschuh im Kontakt zur Rolle auftreten. Speziell bei
Hochdruckpumpen für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen, bei denen Dieselbrennstoff gefördert wird, wird als Schmierstoff für den Triebwerksraum ebenfalls der Dieselbrennstoff verwendet. Allerdings kann die Qualität des Dieselbrennstoffs national und regional stark schwanken. Beispielsweise kann der Dieselbrennstoff korrosive Bestandteile enthalten, die die Qualität verschlechtern. Speziell können erhöhte Anteile an freiem Wasser im Dieselbrennstoff enthalten sein. Beim Betrieb mit solch einem korrosiven Dieselbrennstoff kommt es beim Einsatz von gewöhnlichen Wälzlagerstählen an der Rolle und der Lauffläche des Nockens zu Schwingungsrisskorrosionen. Diese führen unter Belastung zu oberflächennahen Ausbrüchen und in der Folge kann es zu einem Versagen des Antriebs der Hochdruckpumpe kommen. Eine denkbare Lösung besteht darin, dass komplett rostfreie Werkstoffe an den belasteten Bauteilen der Pumpenbaugruppe, insbesondere der Rolle und dem Nocken, zum Einsatz kommen, was jedoch eine äußerst kostenintensive Lösung darstellt. Durch den Einsatz einer oder mehrerer Korrosionsschutzschichten an den belasteten
Bauteilen, das heißt an der Rolle und/oder dem Rollenschuh und/oder dem Nocken, können verhältnismäßig günstige Wälzlagerstähle oder dergleichen zum Einsatz kommen. Durch eine oder mehrere Korrosionsschutzschichten ist hierbei ein zuverlässiger Betrieb auch bei der Verwendung von schlechten Brennstoffqualitäten, insbesondere von korrosiven Dieselkraftstoffen, gewährleistet. Speziell der Einsatz von teuren, rostfreien
Wälzlagerstählen kann dadurch reduziert oder ganz vermieden werden.
Vorteilhaft ist es, dass zumindest eine Korrosionsschutzschicht durch eine oberflächennahe Änderung einer Materialzusammensetzung ausgebildet ist. Hierbei kann durch eine Änderung der Metalllegierung beispielsweise an der Lauffläche des Nockens eine
Korrosionsvermeidung erzielt werden. Als Legierungselemente können Chrom und Nickel zum Einsatz kommen. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die oberflächennahe Änderung der
Materialzusammensetzung durch Ionenimplantation, durch Laseraufschmelzen oder durch thermisches Aufspritzen ausgebildet ist. Bei der Ionenimplantation erfolgt durch Beschuss der Bauteiloberfläche ein Einbringen von Ionen, um eine Legierungsänderung
herbeizuführen. Beim Laseraufschmelzen wird durch eine Zugabe von Fremdmetall als Pulver auf die Oberfläche und durch ein Aufschmelzen eine Legierungsbildung erzielt. Ziel des Laseraufschmelzens ist eine Legierungsänderung an der jeweiligen Oberfläche. Beim thermischen Aufspritzen erfolgt ein Aufspritzen von Elementen unter hoher Temperatur mit dem Ziel, die Legierung der Bauteiloberfläche gezielt zu verändern.
In vorteilhafter Weise ist zumindest eine Korrosionsschutzschicht als Passivschicht ausgebildet. Speziell kann ein Kontakt zwischen dem Nocken und der Rolle mittels einer Passivschicht bildenden Beschichtung an der Lauffläche des Nockens oder der
Rollenoberfläche so ausgebildet werden, dass eine Korrosionsvermeidung erzielt ist.
Hierbei kann eine sehr dünne Schicht an der jeweiligen Bauteiloberfläche einen
ausreichenden Korrosionsschutz ermöglichen. Die Passivschicht kann beispielsweise durch einen hohen Gehalt an Chrom ausgebildet werden. Durch solch eine dünne Passivschicht werden die wesentlichen Eigenschaften, wie Wälzfestigkeit und Abrassionsfestigkeit, die insbesondere für den Dauerbetrieb wesentlich sind, nicht beeinflusst. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass eine dünne Passivschicht mit einer Dicke von weniger 1 μιη ausgebildet wird, bei der zum Beispiel Chrom als Passivschichtbildner aufgebracht wird, um eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Die Passivschicht kann speziell an der Rolle und/oder dem Nocken vorgesehen sein. Als Legierungselemente kommen insbesondere Chrom und Nickel in Frage. Aber auch andere Edelstahllegierungen sind möglich.
Die Beschichtung der Bauteiloberfläche mit einer Passivschicht kann in vorteilhafter Weise durch eine Plasmaabscheidung, durch eine Galvanisierung oder durch Sputtern erfolgen. Beim Verchromen oder Anverchromen der Oberfläche kann eine dünne Chromschicht mit einer Dicke von weniger als 1 μιη ausgebildet werden. Speziell ist es von Vorteil, dass eine mittlere Dicke der Passivschicht, insbesondere der Chromschicht, etwa 0,2 μιη beträgt. Hierdurch wird ein sehr nahe der Oberfläche erfolgender Übergang ausgebildet, so dass die physikalischen Eigenschaften der Schicht dem Grundmaterial entsprechen. Eine mögliche Rissigkeit, wie sie bei einer Hartchrombeschichtung auftritt, wird hierbei vermieden. Für das Verchromen der Oberfläche ist eine Abscheidung aus einem Plasmaprozess von Vorteil. Auch eine galvanische Abscheidung ist gegebenenfalls möglich. Bei der Ausgestaltung der Passivschicht durch Sputtern von Edelstahl kann eine
Passivschicht ausgebildet werden, die ähnlich der anverchromten Passivschicht ist. Hierbei können Edelstahllegierungen gesputtert werden. Von Vorteil ist, dass sich vergleichbare physikalische Eigenschaften wie bei dem Grundmaterial ergeben. Zum Erzielen einer gewünschten Härte kann auch eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Dies ist auch durch Laseraufschmelzen möglich. Als Basismaterial zum Sputtern von Edelstahl kann insbesondere ein Chromstahl oder ein Chromnickelstahl zum Einsatz kommen.
Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest eine Korrosionsschutzschicht als Opferschicht ausgebildet ist. Hierdurch kann speziell im Kontakt zwischen dem Nocken und der Rolle eine Korrosionsvermeidung an der Oberfläche mittels einer Opferanode erzielt werden, wobei die Opferanode möglichst nahe an beispielsweise der Nockenlauffläche oder der Rollenoberfläche angebracht ist. In vorteilhafter Weise kann als Opfermaterial Zink dienen. Die Opferschicht kann als dünne Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die
Opferschicht eine mittlere Schichtdicke von weniger als 2 μιη aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine mittlere Schichtdicke der Opferschicht von weniger als 1 μιη. Speziell beim Betrieb von Dieselbrennstoff, der eine geringe Leitfähigkeit aufweist, ist die
Opferanode vorzugsweise sehr nahe am zu schützenden Bauteil beziehungsweise der zu schützenden Oberfläche angebracht. Hierbei muss nicht notwendigerweise die komplette Bauteiloberfläche beschichtet werden. Beschichtungsmöglichkeiten bestehen insbesondere außen am Nocken und der Rolle, aber auch am Rollenschuh im Bohrungsbereich und an der Stirnseite. Speziell ist es daher von Vorteil, dass die Opferschicht an einer Stirnseite der Rolle, an einer Seitenfläche des Nockens, an einer Seitenfläche des Rollenschuhs oder in einem Bohrungsbereich des Rollenschuhs angebracht ist. Hierbei können auch mehrere Opferschichten vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 2 eine auszugsweise Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Hochdruckpumpe in einer schematischen Darstellung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe ausgestaltet sein. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von
luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 mit einem Gehäuseteil 3 und einem Flansch 4 auf. Das Pumpengehäuse 2 weist eine Bohrung 5 auf. Im Bereich der Bohrung 5 ist eine Pumpenbaugruppe 6 angeordnet. Außerdem weist die Hochdruckpumpe 1 eine Antriebswelle 7 auf, die in dem Pumpengehäuse 2 gelagert ist. Hierbei ist die
Antriebswelle 7 einerseits an einer Lagerstelle 8 in dem Gehäuseteil 3 und andererseits an einer Lagerstelle 9 an dem Flansch 4 gelagert. Die Antriebswelle 7 weist einen Nocken 10 auf, der zwischen den Lagerstellen 8, 9 angeordnet ist. Hierbei ist eine Seitenfläche 1 1 des Nockens 10 der Lagerstelle 9 zugewandt, während eine weitere Seitenfläche 12 des Nockens 10 der Lagerstelle 8 zugewandt ist. Der Nocken 10 kann als Einfach- oder Mehrfach nocken 10 ausgestaltet sein. Möglich ist es auch, dass der Nocken 10 durch einen exzentrischen Abschnitt der
Antriebswelle 7 ausgebildet ist.
Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 rotiert die Antriebswelle 7 mit dem Nocken 10 um eine Drehachse 13. Hierbei kommt es zu einer periodischen Hubbewegung des Nockens 1 , über die die Pumpenbaugruppe 6 antreibbar ist.
Die Hochdruckpumpe 1 weist einen Zylinderkopf 15 auf, der auf geeignete Weise mit dem Pumpengehäuse 2 verbunden ist. Der Zylinderkopf 15 umfasst einen Ansatz 16, der in die Bohrung 5 des Pumpengehäuses 2 ragt. Der Zylinderkopf 15 weist eine Zylinderbohrung 17 auf, die sich durch den Ansatz 16 erstreckt. In der Zylinderbohrung 17 ist ein
Pumpenkolben 18 angeordnet, der entlang einer Achse 19 der Zylinderbohrung 17 verschiebbar in der Zylinderbohrung 17 geführt ist. Der Pumpenkolben 18 begrenzt hierbei einen Pumpenarbeitsraum 20 in der Zylinderbohrung 17. Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 kann Brennstoff über ein Einlassventil 21 in den
Pumpenarbeitsraum 20 geführt werden. Außerdem ist ein Auslassventil 22 vorgesehen, über das der unter hohem Druck stehende Brennstoff in eine Brennstoffleitung 23 und über diese zu einem Common-Rail oder dergleichen führbar ist.
Die Pumpenbaugruppe 6 weist einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 24 auf, der in der Bohrung 5 entlang der Achse 19 der Pumpenbaugruppe 6 geführt ist. In den Stößelkörper 24 ist ein Mitnahmeelement 25 eingesetzt, das einen Bund 26 des Pumpenkolbens 18 hintergreift. Außerdem wird das in den Stößelkörper 24 eingesetzte Mitnahmeelement 24 von einer Stößelfeder 27 beaufschlagt.
Ferner ist in den Stößelkörper 24 ein Rollenschuh 30 eingesetzt. Der Rollenschuh 30 bildet an seinem Bohrungsbereich 44 ein halboffenes Gleitlager für eine Rolle 31 . Die Rolle 31 ist in dem Rollenschuh 30 gelagert, wobei die Rolle 31 um eine Drehachse 32 der Rolle 31 drehbar ist. Die Rolle 31 weist eine Oberfläche 33 auf, mit der die Rolle 31 an einer durch die Bohrung 44 gebildeten Lauffläche 34 des Nockens 10 anliegt. Außerdem weist die Rolle 31 Stirnseiten 35, 36 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Rollenschuh 30 eine Lagerfläche 37 auf, an der die Rolle 31 in dem Rollenschuh 30 gelagert ist. Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 läuft die Rolle 31 an der Lauffläche 34 des Nockens 10. Hierbei wird über die Stößelfeder 27 ein Anliegen der Rolle 31 einerseits an der Lauffläche 34 des Nockens 10 und andererseits an der Lagerfläche 37 des Rollenschuhs 30 gewährleistet. Der Hub des Nockens 10 überträgt sich hierbei über die Rolle 31 und den Rollenschuh 30 auf den Pumpenkolben 18. Hierdurch kommt es zu einer periodischen Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 18 in der Zylinderbohrung 17, wie es durch den Doppelpfeil 38 veranschaulicht ist. Hierbei befindet sich in einem Triebwerksraum 39 der Hochdruckpumpe 1 ebenfalls Brennstoff, der im Triebswerksraum 39 die Funktion einer Schmierung hat. Der Dieselbrennstoff im Triebwerksraum 39 kann hierbei korrosive Bestandteile enthalten. Beim Betrieb mit solch einem korrosiven Diesel besteht das Problem, dass es im Bereich der Oberfläche 33 der Rolle 31 , der Lagerfläche 37 des Rollenschuhs 30 und der Lauffläche 34 des Nockens 10 zu Schwingungsrisskorrosionen kommen kann, die unter Belastung zu oberflächennahen Ausbrüchen führen können.
An der Pumpenbaugruppe 6 sind Korrosionsschutzschichten vorgesehen, um
Schwingungsrisskorrosion und dergleichen zu verhindern und somit einen zuverlässigen Betrieb der Hochdruckpumpe 1 auch bei korrosiven Brennstoffen zu erzielen. Hierbei sind eine oder mehrere Korrosionsschutzschichten an der Rolle 31 , eine oder mehrere Korrosionsschutzschichten an dem Rollenschuh 30 und/oder eine oder mehrere
Korrosionsschutzschichten an dem Nocken 10 vorgesehen.
Beispielsweise kann eine Korrosionsschutzschicht an der Oberfläche 33 der Rolle 31 ausgebildet sein. Dies ist durch eine Änderung der Metalllegierung im Bereich der
Oberfläche 33 der Rolle 31 möglich. Zusätzlich oder alternativ kann eine Änderung der Metalllegierung im Bereich der Lauffläche 34 des Nockens 10 vorgesehen sein. Möglich ist auch eine Änderung der Metalllegierung im Bereich der Lagerfläche 37 des Rollenschuhs 30. Als Legierungselemente kommen vorzugsweise Chrom und Nickel zum Einsatz. Durch eine Änderung der Legierung an der Bauteiloberfläche kann eine dünne Randschicht erzeugt werden, so dass eine wesentliche höhere Korrosionsbeständigkeit erzielt ist.
Speziell kann dies die Rolle 31 und den Nocken 10 betreffen.
Durch eine sehr dünn ausgestaltete Veränderung der Legierung kann oberflächennah ein ausreichender Korrosionsschutz erzielt werden. Hierdurch ist eine Spannungsrisskorrosion verhindert. Die wesentlichen Eigenschaften des betreffenden Bauteils, insbesondere eine Wälzfestigkeit und eine Abrassionsfestigkeit, bleiben hierbei erhalten. Der Einsatz von teuren, rostfreien Wälzlagerstählen oder dergleichen kann somit vermieden werden. Zum Ausbilden der dünnen Randschicht kann eine Ionenimplantation, ein
Laseraufschmelzen oder ein thermisches Aufspritzen zum Einsatz kommen. Hierbei kann auch eine oberflächennahe Härtung des entsprechenden Bauteils, insbesondere der Rolle 31 oder des Nockens 10, erfolgen. Eine weitere Möglichkeit zur Korrosionsvermeidung ist die Beschichtung mit einer
Passivschicht. Solche eine Passivschicht bildende Beschichtung kann beispielsweise durch einen hohen Chromgehalt ausgebildet werden. Die vorzugsweise sehr dünne Passivschicht beeinflusst hierbei die wesentlichen Eigenschaften, insbesondere die Wälzfestigkeit und die Abrassionsfestigkeit, nicht. Hierdurch kann auf den Einsatz eines teuren, rostfreien
Wälzlagerstahls verzichtet werden. Somit kann die Hochdruckpumpe 1 auch mit korrosiven Dieselkraftstoffen und dergleichen betrieben werden. Die sehr dünne Passivschicht bedeckt hierbei vorzugsweise den gesamten Teil der Bauteiloberfläche, an dem ein diesbezüglicher Korrosionsschutz erforderlich ist. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise bei weniger als 1 μιη. Die Ausgestaltung der Passivschicht kann beispielsweise durch Chrom als
Passivschichtbildner erfolgen. Es können jedoch auch Chrom und Nickel als
Legierungselemente zum Einsatz kommen. Auch andere Edelstahllegierungen können zum Einsatz kommen. Speziell kann die gesamte Oberfläche 33 der Rolle 31 mit einer Passivschicht versehen werden. Außerdem kann auch die gesamte Lauffläche 34 des Nockens 10 mit einer Passivschicht versehen werden. Zum Ausgestalten der Passivschicht kann eine
Plasmaabscheidung, ein Galvanisieren oder ein Sputtern dienen.
Fig. 2 zeigt eine auszugsweise, schematische Darstellung einer Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel. Hierbei sind der Rollenschuh 30, die Rolle 31 und die Antriebswelle 7 mit dem Nocken 10 dargestellt. In diesem
Ausführungsbeispiel ist in den Rollenschuh 30 eine Halbschale 45 eingesetzt. Die
Halbschale 45 kann aus einem Wälzlagerstahl gebildet sein. Hierdurch ist eine
Ausgestaltung des übrigen Rollenschuhs 30 aus einem kostengünstigen Material möglich. In diesem Fall kann eine Beschichtung des Rollenschuhs 30 entfallen. Eine Beschichtung kann speziell in diesem Fall auf die Lauffläche 34 des Nockens 10 und auf die Oberfläche 33 der Rolle 31 beschränkt sein.
Eine weitere Möglichkeit, um eine Korrosionsvermeidung an den betroffenen Oberflächen zu erzielen, ist die Ausgestaltung einer Opferanode. Solch eine Opferanode ist möglichst nahe an den betroffenen Oberflächen angebracht. Beispielsweise ermöglicht eine sehr dünne Schicht aus einem Opfermaterial an der Bauteiloberfläche einen ausreichenden Korrosionsschutz. Solch eine Opferschicht schützt das Bauteil dann vor schädigender
Korrosion. Durch eine sehr dünne Ausgestaltung der Opferschicht werden die wesentlichen Eigenschaften, insbesondere die Wälzfestigkeit und die Abrassionsfestigkeit, nicht beeinflusst. Vorzugsweise ist die Opferschicht dünner als 2 μιη, insbesondere dünner als 1 μιη, ausgestaltet. Beispielsweise kann die Opferschicht auf dem Opfermaterial Zink basieren. Das Opfermaterial Zink dient dann als Opferanode. Hierbei muss nicht notwendigerweise die komplette Bauteiloberfläche beschichtet werden. Beispielsweise können die Seitenflächen 1 1 , 12 des Nockens 10 mit einer Opferschicht versehen sein, um gezielt die Lauffläche 34 des Nockens 10 zu schützen. Ferner können die Stirnseiten 35, 36 der Rolle 31 mit einer Opferschicht versehen sein, um gezielt die Oberfläche 33 der Rolle 31 zu schützen. Je nach Ausgestaltung des Rollenschuhs 30 ist es auch möglich, dass Seitenflächen 46, 47 des Rollenschuhs 30 mit einer Opferschicht beschichtet werden, um gezielt die Lagerfläche 37 des Rollenschuhs 30 zu schützen. Die Halbschale 45 kann dann entfallen oder aus einem kostengünstigen Werkstoff, insbesondere einem gewöhnlichen Wälzlagerstahl, gebildet sein.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckpumpe (1 ), insbesondere Radial- oder Reihenkolbenpumpe für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer Pumpenbaugruppe (6) und einer Antriebswelle (7), die zumindest einen der Pumpenbaugruppe (6) zugeordneten Nocken (10) aufweist, wobei die
Pumpenbaugruppe (6) eine auf einer Lauffläche (34) des Nockens (10) laufende Rolle (31 ) und einen Rollenschuh (30) aufweist, der die Rolle (31 ) aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Rolle (31 ) zumindest eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen ist und/oder dass an dem Rollenschuh (30) zumindest eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen ist und/oder dass an dem Nocken (10) zumindest eine Korrosionsschutzsicht vorgesehen ist.
2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Korrosionsschutzschicht durch eine oberflächennahe Änderung einer Materialzusammensetzung ausgebildet ist.
3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die oberflächennahe Änderung der Materialzusammensetzung durch
Ionenimplantation, durch Laseraufschmelzen oder durch thermisches Aufspritzen ausgebildet ist.
4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Korrosionsschutzschicht als Passivschicht ausgebildet ist.
5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine mittlere Dicke der Passivschicht kleiner als 1 μιη ist.
6. Hochdruckpumpe nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Passivschicht durch eine Plasmaabscheidung, durch eine Galvanisierung oder durch Sputtern ausgebildet ist.
7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Korrosionsschutzschicht als Zusatzstoff Nickel und/oder Chrom aufweist.
8. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Korrosionsschutzschicht als Opferschicht ausgebildet ist.
9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Opferschicht als Opfermaterial Zink aufweist.
10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Opferschicht an einer Stirnseite (35, 36) der Rolle (31 ), an einer Seitenfläche (1 1 , 12) des Nockens (10), an einer Seitenfläche (46, 47) des Rollenschuhs (30) oder an einem Bohrungsbereich (44) des Rollenschuhs angebracht ist.
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