WO2012048967A1 - Rollenschuh für eine hochdruckpumpe eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Rollenschuh für eine hochdruckpumpe eines kraftstoffeinspritzsystems Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a roller shoe for a high-pressure pump of a fuel injection system of an internal combustion engine having a pump housing having a pump housing in which a pump camshaft is rotatably mounted, which is arranged in a ram body and on an inner ring of the
  • Tappet body engaging roller shoe having a roller inserted into a recess of the roller shoe, wherein the roller runs on a cam track of the pump camshaft and converts the rotational movement of the pump camshaft in a translational movement of a movable in a pump cylinder and cooperating with the plunger body pump piston, and wherein between the pump housing and the plunger body is arranged a plunger space which is connected via a passage in the roller shoe with the pump housing interior.
  • a roller shoe is known from DE 10 2007 038 530 A1.
  • This pump has a roller shoe, in the two opposite passages are recessed, which connect the pump housing interior with the plunger chamber.
  • the passages are each made with a large diameter in order to ensure a fuel exchange between the plunger chamber and the pump interior of the fuel-lubricated high-pressure pump during the translational movement of the plunger body.
  • the problem is that the stability of the roller shoe is reduced by the large diameter of the passages and the recess in which the roller is arranged, can be deformed. Thereby, the roller, which is mounted directly in the recess, be prevented from rotating and thus damage the high-pressure pump.
  • the invention has for its object to provide a roller shoe whose stability over the prior art at a sufficient for an unobstructed fluid exchange between the plunger chamber and the pump interior passage is increased.
  • the passage has a flow-factor increasing training.
  • This embodiment is based on the recognition that, first of all, for a trouble-free operation of the high-pressure pump, an unhindered and sufficiently dimensioned fluid exchange must take place between the plunger space and the pump interior. However, the amount of liquid exchanged between the spaces is determinable by a so-called flow factor. Now, if the flow factor is increased by a corresponding design of the passage, the diameter of the passage can be reduced compared to the original design. However, this reduction in the diameter of the passage simultaneously improves the stability of the roller tappet and consequently also reduces possible deformation of the roller receiving recess.
  • the passage at the two opposite mouths depending on an extension.
  • These extensions improve the influence of liquid in the passage and thus increase the flow factor compared to a passage that is performed without extension, for example as a straight-line channel up to the mouth.
  • the extension is a rounding.
  • a rounding is easy to manufacture and ensures the required increase in the flow factor.
  • the extension can also be designed as a phase or it can also be a combination of a phase and a rounding be provided.
  • the passage is a bore.
  • a hole is easy to manufacture and the two extensions can be easily made in connection with the drilling process.
  • the bore has a diameter which approximately corresponds to half the mouth diameter. This measure has proven to be particularly suitable.
  • the depth of the extension is less than 10% of the thickness of the roller shoe. Both embodiments meet the one hand, the demand for an increase in the
  • FIGURE shows a section through a partial region of a high-pressure pump 1.
  • the high-pressure pump is used in a fuel injection system of an internal combustion engine and delivers under a pre-pressure of the high-pressure pump fuel at a pressure of up to 3,000 bar in a high-pressure accumulator, from which the stored fuel individual fuel injectors for injection into a respectively associated combustion chamber of the internal combustion engine becomes. It is the
  • Fuel, in particular diesel fuel and the internal combustion engine is accordingly designed as a self-igniting internal combustion engine.
  • the high-pressure pump 1 has a pump housing 2, in which a pump interior 3 is formed.
  • a pump camshaft 4 is rotatably mounted and the pump interior 3 is filled with fuel.
  • a subset of the pump interior 3 located fuel is used for lubrication of the bearings of the pump camshaft 4, while a second subset is continued with simultaneous cooling of the components of the high-pressure pump 1 to a metering unit which determines the pumping pumping space to be metered amount of fuel.
  • the pump housing 2 has a bore formed as a sliding surface in which a plunger body 5 is translationally movable.
  • the plunger body 5 has an inner ring flange 6, on which a roller shoe 7 is supported on the side facing the pump camshaft 4.
  • the roller shoe 7 is made of a ferrous material, in particular steel, and has a recess 8 in which a roller 9 is rotatably mounted.
  • the recess 8 is designed so that it includes the roller so far at least in a partial area that it is held in the recess 8.
  • the roller 9 runs on a cam track 10 of the pump camshaft 4 and sets in a rotational movement of the pump camshaft 4, this movement in a translatori- see up and down movement of the plunger body 5 to.
  • a spring washer 1 1 is supported, which further cooperates with a pump piston 12 of a pump piston 13.
  • the pump piston 12 is in turn supported on the roller shoe 7, wherein a plunger spring 14 which is clamped between a pump cylinder head and the spring washer 1 1, the plunger body 5 presses with the components described against the pump camshaft 4.
  • the pump piston 13 is guided in a pump cylinder 15 and, with its end region opposite the pump base 12, delimits the pump working chamber, into which the fuel is introduced for delivery into the high-pressure accumulator.
  • a plunger chamber 16 is formed, wherein the volume of the plunger chamber 16 changes in the translational movement of the plunger body 5.
  • holes 17 passages To achieve ram space 16 and the pump interior 3, trained in the roller shoe 7 as holes 17 passages. Overall, four holes 17 are symmetrically arranged in the roller shoe 7 embedded. At the opposite and to the pump interior 3 and the plunger chamber 16 facing sides of the roller shoe 7, the holes are provided with rounded portions 18. In the Mün- The rounded portions 18 have a diameter which approximately corresponds to twice the diameter of the respective bore 17. The depth of the rounding is less than 10% of the thickness of the roller shoe. Furthermore, the spring washer 1 1 is provided with large openings for an unimpeded passage of fuel.

Abstract

Rollenschuh 7 für eine Hochdruckpumpe 1 eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Pumpeninnenraum 3 aufweisenden Pumpengehäuse 2, in dem eine Pumpennockenwelle 4 drehbar gelagert ist, die über einen in einem Stößelkörper 5 angeordneten und an einem Innenringflansch 6 des Stößelkörpers 5 angreifenden Rollenschuh 7 mit einer in einer Ausnehmung 8 des Rollenschuhs 7 eingesetzten Laufrolle 9 aufweist, wobei die Laufrolle 9 auf einer Nockenlaufbahn 10 der Pumpennockenwelle 4 abläuft und die Drehbewegung der Pumpennockenwelle 4 in eine translatorische Bewegung eines in einem Pumpenzylinder 15 bewegbaren und mit dem Stößelkörper 5 zusammenwirkenden Pumpenkolbens 13 umsetzt, und wobei zwischen dem Pumpenzylinder 15 und dem Stößelkörper 5 ein Stößelraum 16 angeordnet ist, der über einen Durchtritt in dem Rollenschuh 7 mit dem Pumpengehäuseinnenraum 3 verbunden ist. Erfindungsgemäß wird ein Rollenschuh 7 bereitgestellt, dessen Stabilität bei einem für einen ungehinderten Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Stößelraum 16 und dem Pumpeninnenraum 3 ausreichend bemessenen Durchtritt erhöht ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Durchtritt eine den Durchflussfaktor erhöhende Ausbildung aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Rollenschuh für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Rollenschuh für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Pumpeninnenraum aufweisenden Pumpengehäuse, in dem eine Pumpennockenwelle drehbar gelagert ist, die über einen in einem Stößelkörper angeordneten und an einem Innenringflansch des
Stößelkörpers angreifenden Rollenschuh mit einer in einer Ausnehmung des Rollenschuhs eingesetzten Laufrolle aufweist, wobei die Laufrolle auf einer Nockenlaufbahn der Pumpennockenwelle abläuft und die Drehbewegung der Pumpennockenwelle in eine translatorische Bewegung eines in einem Pumpenzylinder bewegbaren und mit dem Stößelkörper zusammenwirkenden Pumpenkolbens umsetzt, und wobei zwischen dem Pumpengehäuse und dem Stößelkörper ein Stößelraum angeordnet ist, der über einen Durchtritt in dem Rollenschuh mit dem Pumpengehäuseinnenraum verbunden ist. Ein derartiger Rollenschuh ist aus der DE 10 2007 038 530 A1 bekannt. Diese Pumpe weist einen Rollenschuh auf, in den zwei gegenüberliegende Durchtritte eingelassen sind, die den Pumpengehäuseinnenraum mit dem Stößelraum verbinden. Die Durchtritte sind jeweils mit einem großen Durchmesser gefertigt, um bei der translatorischen Bewegung des Stößelkörpers einen Kraftstoffaustausch zwischen dem Stößelraum und dem Pumpeninnenraum der kraftstoffgeschmierten Hochdruckpumpe zu gewährleisten. Problematisch ist, dass durch den großen Durchmesser der Durchtritte die Stabilität des Rollenschuhs herabgesetzt ist und die Ausnehmung, in der die Laufrolle angeordnet ist, verformt werden kann. Dadurch kann die Laufrolle, die direkt in der Ausnehmung gelagert ist, an einer Drehbewegung gehindert werden und somit eine Beschädigung der Hochdruckpumpe eintreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenschuh bereitzustellen, dessen Stabilität gegenüber dem Stand der Technik bei einem für einen ungehinderten Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Stößelraum und dem Pumpeninnenraum ausreichend bemessenen Durchtritt erhöht ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Durchtritt eine den Durchflussfaktor erhöhende Ausbildung aufweist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zunächst einmal für einen störungsfreien Betrieb der Hochdruckpumpe ein ungehinderter und ausreichend bemessener Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Stößelraum und dem Pumpeninnenraum erfolgen muss. Die Menge der zwischen den Räumen ausgetauschten Flüssigkeit ist aber bestimmbar durch einen sogenannten Durchflussfaktor. Wird nun der Durchflussfaktor durch eine entsprechende Ausgestaltung des Durchtritts erhöht, kann der Durchmesser des Durchtritts gegenüber der ursprünglichen Auslegung reduziert werden. Diese Reduzierung des Durchmessers des Durchtritts verbessert aber gleichzeitig die Stabilität des Rollenstößels und reduziert demzufolge auch eine mögliche Verformung der die Laufrolle aufnehmenden Ausnehmung.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Durchtritt an den beiden gegenüberliegenden Mündungen je eine Erweiterung auf. Diese Erweiterungen verbessern den Einfluss von Flüssigkeit in den Durchtritt und erhöhen somit den Durchflussfaktor gegenüber einem Durchtritt, der ohne Erweiterung beispielsweise als geradliniger Kanal bis an die Mündungsstelle geführt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Erweiterung eine Verrundung. Eine Ver- rundung ist einfach zu fertigen und stellt die geforderte Erhöhung des Durchflussfaktors sicher. Anstelle einer Verrundung kann aber die Erweiterung auch als eine Phase ausgebildet sein oder aber es kann auch eine Kombination einer Phase und einer Verrundung vorgesehen sein. In Weiterbildung der Erfindung ist der Durchtritt eine Bohrung. Eine Bohrung ist einfach zu fertigen und die beiden Erweiterungen können problemlos in Zusammenhang mit dem Bohrvorgang gefertigt werden. In Weiterbildung der Erfindung weist die Bohrung einen Durchmesser auf, der angenähert dem halben Mündungsdurchmesser entspricht. Dieses Maß hat sich als besonders geeignet erwiesen. In weiterer Ausgestaltung beträgt die Tiefe der Erweiterung weniger als 10% der Dicke des Rollenschuhs. Beide Ausgestaltungen erfüllen einerseits die Forderung hin zu einer Erhöhung des
Durchflussfaktors, bewirken aber durch ihre Anordnung in den Endbereichen des Durchtritts an den gegenüberliegenden Seiten des Rollenschuhs keine oder nur eine unbedeutende Verringerung der Stabilität des Rollenschuhs. Im Übrigen sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung insgesamt vier Durchtritte symmetrisch angeordnet in dem erfindungsgemäß ausgestalteten Rollenschuh eingelassen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsform der Erfindung Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Hochdruckpumpe 1.
Die Hochdruckpumpe wird bei einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt und fördert den unter einem Vordruck der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoff mit einem Druck von bis zu 3.000 bar in einen Hochdruckspeicher, aus dem der gespeicherte Kraftstoff einzelnen Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in einen je- weils zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine entnommen wird. Dabei ist der
Kraftstoff insbesondere Dieselkraftstoff und die Brennkraftmaschine ist dementsprechend als selbstzündende Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, in dem ein Pumpeninnenraum 3 gebildet ist. In dem Pumpeninnenraum ist eine Pumpennockenwelle 4 drehbar gelagert und der Pumpe- ninnenraum 3 ist mit Kraftstoff gefüllt. Eine Teilmenge des in dem Pumpeninnenraum 3 befindlichen Kraftstoffs wird zur Schmierung der Lager der Pumpennockenwelle 4 herangezogen, während eine zweite Teilmenge unter gleichzeitiger Kühlung der Bauteile der Hochdruckpumpe 1 zu einer Zumesseinheit weitergeführt wird, die die einem Pum- penförderraum zuzumessende Kraftstoffmenge bestimmt.
Das Pumpengehäuse 2 weist eine als Gleitfläche ausgebildete Bohrung auf, in der ein Stößelkörper 5 translatorisch bewegbar ist. Der Stößelkörper 5 weist einen Innenring- flansch 6 auf, an dem sich auf der der Pumpennockenwelle 4 zugewandten Seite ein Rollenschuh 7 abstützt. Der Rollenschuh 7 ist aus einem Eisenwerkstoff, insbesondere Stahl, gefertigt und weist eine Ausnehmung 8 auf, in der eine Laufrolle 9 drehbar gelagert ist. Die Ausnehmung 8 ist so ausgestaltet, dass sie zumindest in einem Teilbereich die Laufrolle so weit umfasst, dass diese in der Ausnehmung 8 gehalten ist. Die Laufrolle 9 läuft auf einer Nockenlaufbahn 10 der Pumpennockenwelle 4 ab und setzt bei einer Drehbewegung der Pumpennockenwelle 4 diese Bewegung in eine translatori- sehe Auf- und Abbewegung des Stößelkörpers 5 um.
Auf der zu dem Rollenschuh 7 gegenüberliegenden Seite des Innenringflanschs 6 ist eine Federscheibe 1 1 abgestützt, die weiterhin mit einem Pumpenkolbenfuß 12 eines Pumpenkolbens 13 zusammenwirkt. Der Pumpenkolbenfuß 12 stützt sich seinerseits auf dem Rollenschuh 7 ab, wobei eine Stößelfeder 14, die zwischen einem Pumpenzy- linderkopf und der Federscheibe 1 1 eingespannt ist, den Stößelkörper 5 mit den beschriebenen Bauteilen gegen die Pumpenockenwelle 4 drückt. Der Pumpenkolben 13 ist in einem Pumpenzylinder 15 geführt und begrenzt mit seinem den Pumpenfuß 12 gegenüberliegenden Endbereich den Pumpenarbeitsraum, in den der Kraftstoff zur Förderung in den Hochdruckspeicher eingeleitet wird.
Zwischen dem Pumpenzylinderkopf, dem Pumpenzylinder 15 und dem Rollenschuh 7 ist ein Stößelraum 16 gebildet, wobei das Volumen des Stößelraums 16 sich bei der translatorischen Bewegung des Stößelkörpers 5 ändert. Um während des Betriebs der Hochdruckpumpe 1 einen Druckausgleich bzw. Kraftstoffaustausch zwischen dem
Stößelraum 16 und dem Pumpeninnenraum 3 zu erreichen, sind in den Rollenschuh 7 als Bohrungen 17 ausgebildete Durchtritte eingearbeitet. Insgesamt sind vier Bohrungen 17 symmetrisch angeordnet in den Rollenschuh 7 eingelassen. An den gegenüberliegenden und zu dem Pumpeninnenraum 3 und dem Stößelraum 16 weisenden Seiten des Rollenschuhs 7 sind die Bohrungen mit Verrundungen 18 versehen. Im Mün- dungsbereich weisen die Verrundungen 18 einen Durchmesser auf, der angenähert dem doppelten Durchmesser der jeweiligen Bohrung 17 entspricht. Die Tiefe der Ver- rundung beträgt weniger als 10% der Dicke des Rollenschuhs. Weiterhin ist die Federscheibe 1 1 mit großflächigen Öffnungen für einen ungehinderten Durchlass von Kraft- stoff versehen.

Claims

Patentansprüche
1 . Rollenschuh (7) für eine Hochdruckpumpe (1 ) eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Pumpeninnenraum (3) aufweisenden Pumpengehäuse (2), in dem eine Pumpennockenwelle (4) drehbar gelagert ist, die über ei- nen in einem Stößelkörper (5) angeordneten und an einem Innenringflansch (6) des
Stößelkörpers (5) angreifenden Rollenschuh (7) mit einer in einer Ausnehmung (8) des Rollenschuhs (7) eingesetzten Laufrolle (9) zusammenwirkt, wobei die Laufrolle (9) auf einer Nockenlaufbahn (10) der Pumpennockenwelle (4) abläuft und die Drehbewegung der Pumpennockenwelle (4) in eine translatorische Bewegung eines in einem Pum- penzylinder (15) bewegbaren und mit dem Stößelkörper (5) zusammenwirkenden
Pumpenkolbens (13) umsetzt, und wobei zwischen dem Pumpenzylinder (15) und dem Stößelkörper (5) ein Stößelraum (16) angeordnet ist, der über einen Durchtritt in dem Rollenschuh (7) mit dem Pumpengehäuseinnenraum (3) strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt eine den Durchflussfaktor erhöhende Aus- bildung aufweist.
2. Rollenschuh (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt an den Mündungen je eine Erweiterung aufweist.
3. Rollenschuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung eine Verrundung (18) ist.
4. Rollenschuh nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung eine Phase ist.
5. Rollenschuh nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtritt eine Bohrung (17) ist.
6. Rollenschuh nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (17) einen Durchmesser aufweist, der angenähert dem halben Mündungsdurchmesser entspricht.
7. Rollenschuh (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Erweiterung weniger als 10% der Dicke des Rollenschuhs (7) beträgt.
PCT/EP2011/065645 2010-10-15 2011-09-09 Rollenschuh für eine hochdruckpumpe eines kraftstoffeinspritzsystems WO2012048967A1 (de)

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