WO2012080340A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

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WO2012080340A1
WO2012080340A1 PCT/EP2011/072764 EP2011072764W WO2012080340A1 WO 2012080340 A1 WO2012080340 A1 WO 2012080340A1 EP 2011072764 W EP2011072764 W EP 2011072764W WO 2012080340 A1 WO2012080340 A1 WO 2012080340A1
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WO
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drive shaft
cam
pressure pump
spring element
spring
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/072764
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Ambrock
Frank Zehnder
Helmut Haberer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0413—Cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/10—Other safety measures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/042—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being cams

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 pump piston which is driven by a drive shaft in a lifting movement.
  • the pump piston is slidably guided in a cylinder bore of a part of the pump housing and limited in this one pump working space.
  • the drive shaft has a cam.
  • a plunger is arranged, via which the pump piston is indirectly supported on the cam of the drive shaft.
  • a support element is used, in which a roller is rotatably mounted, which rolls on the cam of the drive shaft.
  • the axis of rotation of the roller is oriented 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 drive shaft stressed to torsion and bending. Therefore, the drive shaft is formed with the cam of a tough material. It is conceivable that a
  • Outer layer of the drive shaft is hardened to prevent wear on one
  • High-pressure pump may, for example, due to unfavorable operating conditions to engine damage to the high-pressure pump.
  • the pump may be made by using a poorly lubricating fuel or by
  • Block dry running This results in high peak moments. These high Peak moments are transmitted to a belt or chain drive, which is used to drive the high-pressure pump.
  • a belt or chain drive which is used to drive the high-pressure pump.
  • an internal combustion engine can be connected to the high-pressure pump via such a belt or chain drive. As a result, damage to the drive or engine damage to the internal combustion engine can additionally result.
  • the high pressure pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that when an engine damage the high pressure pump more
  • Consequential damage is avoided. Specifically, damage of an engine or a drive for the high-pressure pump when engine damage occurs can be avoided.
  • the measures listed in the dependent claims are advantageous
  • a multi-part design of the drive shaft and the cam is possible.
  • a predetermined breaking point is ensured by the positive connection between the drive shaft and the cam, which limits a transmissible torque at this interface.
  • a resulting when an engine damage peak torque then leads to the breakage of the connection between the drive shaft and the cam. This prevents excessive loading of subsequent components, in particular a drive of the high-pressure pump and an internal combustion engine. The resulting damage thus remains limited to the high-pressure pump.
  • the multi-part, in particular two-part, design of the drive shaft and the cam makes a material combination possible, whereby adjustments to the loads occurring at optimized material costs are possible.
  • the drive shaft and the cam are formed of different materials and that the material of the cam is a hard, wear-resistant material.
  • the drive shaft may be formed of a tough, inexpensive material.
  • the drive shaft can be made
  • the cam may for example be formed of X30 CrMoN15 1 or 80 Mo Cr V42 16.
  • adaptation to different fields of application, in particular a country-specific adaptation, is possible.
  • the material of the cam material for specific countries or regions can be adapted to the fuel qualities usually used there. This makes a cost-effective adaptation of the high pressure pump to different
  • the positive connection between the drive shaft and the cam has at least one positive tongue-groove pairing.
  • the positive connection between the drive shaft and the cam has a plurality of positive spring-groove pairings, which are distributed about a rotational axis of the drive shaft. This results in a uniform transmission of torque between the drive shaft and the cam.
  • the spring-groove pairings are arranged distributed asymmetrically about the axis of rotation of the drive shaft. In this way, a defined position of the cam can be specified on the drive shaft. Specifically, this can be achieved by the fact that the cam can be mounted only in a unique rotational position on the drive shaft.
  • At least one spring element of a spring-groove pairing on the drive shaft and the associated groove, in which the spring element engages are configured on the cam. It is also possible that at least one spring element of a spring-groove pairing on the cam and the associated groove, in which engages the spring element, are configured on the drive shaft. Furthermore, it is advantageous that at least one
  • Spring element is designed as a wedge-shaped spring element. Additionally or alternatively, it is advantageous that at least one spring element as at least approximately
  • the spring element can in this case
  • a positive connection is configured, in which the spring element can be loaded shearingly by the torque occurring. With a correspondingly large peak torque, it then comes to shearing of the spring element of the drive shaft or the cam. The drive shaft can then rotate freely in the cam, so that damage to other components is prevented. Further, it is advantageous that the cam is also connected by pressing on the drive shaft in addition to the positive connection and frictionally connected to the drive shaft. As a result, a backlash-free transmission of torque from the drive shaft is made possible on the cam in the ordinary mode. This also has a favorable effect on the
  • the drive shaft has a collar with a contact surface and that an end face of the cam on the contact surface of the federal government of the drive shaft is applied. This ensures a defined position of the cam on the drive shaft in the axial direction.
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump in a schematic, axial sectional representation according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a drive shaft of the high-pressure pump of the first shown in Fig. 1
  • Fig. 3 is a cam of the high-pressure pump of the first shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a high pressure pump 1 in a schematic, axial sectional view according to a first exemplary 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 air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a preferred use of the high pressure pump 1 is for a fuel injection system with a
  • Fuel rail that stores diesel fuel under high pressure.
  • high pressure pump 1 according to the invention is also suitable for others
  • the high-pressure pump 1 has a multipart pump housing 2.
  • Pump housing 2 comprises a housing part 3, a flange 4 and a cylinder head 4.
  • the flange 4 and the cylinder head 5 are connected to the housing part 3.
  • a drive shaft 6 is arranged in the pump housing 2.
  • a cam 7 is provided, which is connected to the drive shaft 6.
  • the high-pressure pump 1 has at least one pump assembly 8, which in the
  • the cam 7 is associated with the pump assembly 8.
  • further pump assemblies may be provided, which are also associated with the cam 7.
  • further cams may be arranged on the drive shaft 6, where further pump assemblies are assigned. Depending on the configuration, this can be a radial or
  • Inline piston pump can be realized.
  • the cylinder head 5 has a projection 10 which projects into the bore 9 of the pump housing 2.
  • a cylinder bore 1 1 extends through the neck 10 of the
  • Cylinder head 5 In the cylinder bore 1 1 is a pump piston 12 of the
  • Pump assembly 8 is arranged and guided along an axis 13 of the pump assembly 8.
  • the pump piston 12 limited in the cylinder bore 1 1 a
  • the high-pressure pump 1 has an inlet valve 15, via the fuel at a
  • Fuel channel 18 is promoted. Via the fuel channel 18, the fuel under high pressure can be supplied, for example, to a fuel distributor strip.
  • the pump assembly 8 further comprises a hollow cylindrical plunger body 19, in which a driving element 20 is inserted. Further, in the plunger body 19 a
  • Roller shoe 21 used, which receives a roller 22.
  • the roller 22 rolls on a running surface 23 of the cam 7.
  • the entrainment element 20 holds a piston foot 24 of the pump piston 12 on the roller shoe 21.
  • the entrainment element 20 is acted upon by a plunger spring 25.
  • the pump piston 12 thus follows a lifting movement of the cam 7.
  • the drive shaft 6 has an axis of rotation 30.
  • the cam 7 is in this
  • Embodiment both positively and non-positively connected to the drive shaft 6.
  • the cam 7 between a bearing 31 which is provided on the flange 4, and a bearing 32 which is provided on the housing part 3, on the Drive shaft 6 is arranged.
  • the cam 7 has an end face 33 which faces the bearing 31.
  • the cam 7 has a further end face 34 facing away from the end face 33, which faces the bearing 32.
  • the drive shaft 6 has in this embodiment, a collar 35 on which a contact surface 36 is configured. The cam 7 rests with its end face 33 against the abutment surface 36 of the collar 35. As a result, the position of the cam 7 with respect to the drive shaft 6 along the axis of rotation 30, that is, axially fixed.
  • the drive shaft 6 has a gear 37, over which a belt or a chain of a belt or chain drive is guided.
  • a belt or chain drive can drive the drive shaft 6 via such a drive.
  • about the belt or chain drive here is a fixed assignment to a
  • Camshaft position or a crankshaft position there is also a fixed assignment to a valve or piston position.
  • the positive connection of the cam 7 with the drive shaft 6 serves as a predetermined breaking point. If, for example, the pump assembly 8 is blocked, then the connection between the drive shaft 6 and the cam 7 breaks, so that the drive shaft 6 of the high-pressure pump 1 can rotate freely when the cam 7 is blocked. This will damage the belt or chain drive, the
  • Damage limitation also a combination of different materials. This can be done with optimized costs to adapt to different stresses.
  • the drive shaft 6 may be formed of a tough material, while the cam 7 is formed of a hard, wear-resistant material. Because such a hard, seal-resistant material is generally relatively expensive, but the drive shaft 6 can be formed of a cost-effective material, this results in a cost optimization.
  • the multi-part design allows easy adaptation to different requirements, in particular local or regional requirements. For example, with respect to country-specific fuel qualities, adaptation of the material of the cam 7 can take place. Namely, the fuel is guided for lubrication in an inner space 38, for example, to serve as a lubricant between the roller 22 and the roller shoe 21 and between the roller 22 and the cam 7.
  • a suitable material for the cam 7 can then be specifically selected, which improves the robustness of the high-pressure pump 1 in this respect.
  • the cam 7 can be pressed onto the drive shaft 6 with slight oversize.
  • FIG. 2 shows a schematic section through the drive shaft 6 of the high-pressure pump 1 of the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 1 along the section line designated II.
  • FIG. 3 shows a schematic section through the cam 7 of the high-pressure pump 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 along the section line designated II.
  • the drive shaft 6 has a cylindrical
  • Attachment portion 40 with a substantially cylindrical outer surface 41 on.
  • 41 spring elements 42, 43, 44 are configured on the outer surface.
  • Spring elements 42 to 45 of the drive shaft 6 each have a rectangular, in particular square, cross section in this embodiment.
  • the spring elements 42 to 45 are in this case configured as cuboidal spring elements 42 to 45.
  • the spring elements 42 to 45 are distributed uniformly about the axis of rotation 30, wherein in pairs an angle of 90 ° between adjacent spring elements 42 to 45 is selected.
  • the cam 7 has an inner side 50. On the inside 50 grooves 51, 52, 53, 54 configured.
  • the grooves 51 to 54 are assigned to the spring elements 42 to 45.
  • the spring element 42 comes into engagement with the groove 51st Accordingly, the other spring elements 43 to 45 cooperate with the grooves 52 to 54.
  • a positive connection between the cam 7 and the drive shaft 6 via the tongue and groove pairings 42 to 45, 51 to 54 is formed.
  • a non-positive connection by the pressing of the cam 7 on the cylindrical mounting portion 40 of the drive shaft 6 is formed. In this
  • the spring-groove pairings are arranged symmetrically about the axis of rotation 30 of the drive shaft 6.
  • the spring element 42 to 45 configured on the drive shaft 6, while the associated Grooves 51 to 54, in which the spring elements 42 to 45 engage, on the cam
  • the positive connection between the drive shaft 6 and the cam 7 has in this embodiment thus four positive tongue and groove pairings 42 to 45, 51 to 54.
  • Fig. 4 shows the drive shaft 6 shown in Fig. 2 of a high-pressure pump 1 according to a second embodiment in a schematic sectional view.
  • the spring elements 42 to 45 have a triangular profile.
  • the spring elements 42 to 45 are designed as wedge-shaped spring elements 42 to 45.
  • the associated grooves 51 to 54 may in this case also have a triangular profile.
  • the spring elements 42 to 45 are distributed asymmetrically about the axis of rotation 30 of the drive shaft 6 in this embodiment. Compared to an arrangement in which adjacent spring elements 42 to 45 are each arranged at 90 ° to each other, as illustrated by the axes 55, 56, the spring element 42 is disposed on an axis 57, which is offset by an angle 58 with respect to the axis 55 is. This allows an unambiguous position of the correspondingly configured cam 7 on the
  • Attachment section 40 of the drive shaft 6 can be achieved.
  • the rotational position of the cam 7 with respect to the drive shaft 6 is fixed.
  • the cam 7 can be added to the drive shaft 6 in an advantageous manner, wherein the position of the cam 7 is fixed with respect to the axis of rotation 30 by the abutment surface 36 on the collar 35 of the drive shaft 6.
  • the cam 7 is in this case positively connected to the drive shaft 6. Further, by pressing the cam 7 on the drive shaft 6, a frictional connection between the drive shaft 6 and the cam 7 configured. In normal operation, the torque required to drive the pump assembly 8 is thus reliably transmitted from the drive shaft 6 to the cam 7. However, if it comes to blocking the pump assembly 8, then a predetermined breaking position is ensured by the positive connection.
  • the spring elements 42 to 45 are designed so that when exceeding a certain torque shearing of the spring elements 42 to 45 takes place on the outer surface 41 of the cylindrical mounting portion 40 of the drive shaft 6. This allows the drive shaft 6 rotate freely relative to the cam 7. This prevents damage to other components, in particular a belt or chain drive or an internal combustion engine. The resulting damage then remains limited to the high-pressure pump 1.
  • the invention is not limited to the described embodiments.

Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst eine Pumpenbaugruppe (8) und eine Antriebswelle (6). Hierbei wird die Pumpenbaugruppe (8) über einen Nocken (7) von der Antriebswelle (7) angetrieben. Der Nocken (7) ist auf die Antriebswelle (6) gefügt. Hierbei ist zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) eine formschlüssige Verbindung ausgestaltet, wobei zur Begrenzung eines zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) übertragenen Drehmoments die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) als Sollbruchstelle ausgestaltet ist.

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 Pumpenkolben, der durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses verschiebbar geführt und begrenzt in dieser einen Pumpenarbeitsraum. Die Antriebswelle weist einen Nocken auf. Zwischen dem
Pumpenkolben und dem Nocken der Antriebswelle ist ein Stößel angeordnet, über den sich der Pumpenkolben mittelbar am Nocken der Antriebswelle abstützt. In den Stößel ist hierbei 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 Antriebwelle orientiert. Das Stützelement weist auf seiner der Antriebswelle zugewandten Seite eine Vertiefung auf, in der die Rolle gelagert ist. Bei der aus der DE 10 2005 046 670 A1 bekannten Hochdruckpumpe wird die
Antriebswelle auf Torsion und Biegung beansprucht. Deshalb ist die Antriebswelle mit dem Nocken aus einem zähen Werkstoff ausgebildet. Hierbei ist es denkbar, dass eine
Randschicht der Antriebswelle gehärtet wird, um einen Verschleiß an einem
Wellendichtring, an Lagern und dergleichen zu minimieren. Im Betrieb der
Hochdruckpumpe kann es beispielsweise auf Grund von ungünstigen Betriebsbedingungen zu einem Triebswerksschaden der Hochdruckpumpe kommen. Beispielsweise kann die Pumpe durch Verwendung eines schlecht schmierenden Brennstoffs oder durch
Trockenlaufen blockieren. Hierdurch kommt es hohen Spitzenmomenten. Diese hohen Spitzenmomente übertragen sich auf einen Riemen- oder Kettenantrieb, der zum Antreiben der Hochdruckpumpe dient. Hierbei kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine über solch einen Riemen- oder Kettenantrieb mit der Hochdruckpumpe verbunden sein. In der Folge kann sich dann zusätzlich eine Beschädigung des Antriebs oder ein Motorschaden der Brennkraftmaschine ergeben.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass beim Auftreten eines Triebwerkschadens der Hochdruckpumpe weitere
Folgeschäden vermieden sind. Speziell können Beschädigungen einer Brennkraftmaschine oder eines Antriebs für die Hochdruckpumpe beim Auftreten eines Triebwerkschadens vermieden werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
In vorteilhafter Weise ist eine mehrteilige Ausgestaltung der Antriebswelle und des Nockens möglich. Hierbei wird durch die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Nocken eine Sollbruchstelle gewährleistet, die ein übertragbares Drehmoment an dieser Schnittstelle begrenzt. Ein beim Auftreten eines Triebwerkschadens entstehendes Spitzenmoment führt dann zum Bruch der Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Nocken. Hierdurch wird eine übermäßige Belastung nachfolgender Komponenten, insbesondere eines Antriebs der Hochdruckpumpe und einer Brennkraftmaschine, verhindert. Der entstehende Schaden bleibt somit auf die Hochdruckpumpe begrenzt.
Hierdurch kann gegebenenfalls bereits durch einen Austausch der Hochdruckpumpe eine Schadensbehebung erfolgen. Außerdem macht die mehrteilige, insbesondere zweiteilige, Ausgestaltung der Antriebswelle und des Nockens eine Materialkombination möglich, wodurch Anpassungen an die auftretenden Belastungen bei optimierten Materialkosten möglich sind. Beispielsweise ist es vorteilhaft, dass die Antriebswelle und der Nocken aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind und dass der Werkstoff des Nockens ein harter, verschleißfester Werkstoff ist. Die Antriebswelle kann hingegen aus einem zähen, kostengünstigen Werkstoff gebildet sein. Beispielsweise kann die Antriebswelle aus
16MnCr5 oder 100O6 gebildet sein. Der Nocken kann beispielsweise aus X30 CrMoN15 1 oder 80 Mo Cr V42 16 gebildet sein. Außerdem ist eine Anpassung an unterschiedliche Einsatzbereiche, insbesondere eine länderspezifische Anpassung, möglich. Hierbei kann der Werkstoff des Nockenmaterials für bestimmte Länder oder Regionen an die dort üblicherweise zum Einsatz kommenden Brennstoffqualitäten angepasst werden. Dies macht eine kostengünstige Anpassung der Hochdruckpumpe an unterschiedliche
Einsatzbereiche möglich.
Vorteilhaft ist es, dass die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Nocken zumindest eine formschlüssige Feder-Nut-Paarung aufweist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Nocken mehrere formschlüssige Feder-Nut-Paarungen aufweist, die um eine Drehachse der Antriebswelle verteilt sind. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle und dem Nocken. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Feder-Nut-Paarungen asymmetrisch um die Drehachse der Antriebswelle verteilt angeordnet sind. Hierdurch kann eine definierte Position des Nockens auf der Antriebswelle vorgegeben werden. Speziell kann hierdurch erreicht werden, dass der Nocken nur in einer eindeutigen Drehstellung auf die Antriebswelle montiert werden kann. Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest ein Federelement einer Feder-Nut-Paarung an der Antriebswelle und die zugeordnete Nut, in die das Federelement eingreift, an dem Nocken ausgestaltet sind. Möglich ist es auch, dass zumindest ein Federelement einer Feder-Nut- Paarung an dem Nocken und die zugehörige Nut, in die das Federelement eingreift, an der Antriebswelle ausgestaltet sind. Ferner ist es hierbei vorteilhaft, dass zumindest ein
Federelement als keilförmiges Federelement ausgestaltet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Federelement als zumindest näherungsweise
quaderförmiges Federelement ausgestaltet ist. Das Federelement kann hierbei
beispielsweise in Form einer Rippe ausgestaltet sein. Hierdurch wird eine formschlüssige Verbindung ausgestaltet, bei der das Federelement durch das auftretende Drehmoment scherend belastet werden kann. Bei einem entsprechend großen Spitzendrehmoment kommt es dann zum Abscheren des Federelements von der Antriebswelle beziehungsweise dem Nocken. Die Antriebswelle kann dann frei in dem Nocken rotieren, so dass eine Beschädigung weiterer Komponenten verhindert ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Nocken durch Aufpressen auf die Antriebswelle zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung auch kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist. Hierdurch wird im gewöhnlichen Betrieb eine spielfreie Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf den Nocken ermöglicht. Dies wirkt sich auch günstig auf das
Betriebsgeräusch aus.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Antriebswelle einen Bund mit einer Anlagefläche aufweist und dass eine Stirnseite des Nockens an der Anlagefläche des Bundes der Antriebswelle anliegt. Hierdurch ist eine definierte Position des Nockens an der Antriebswelle in axialer Richtung gewährleistet.
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 ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Antriebswelle der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe des ersten
Ausführungsbeispiels entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie;
Fig. 3 einen Nocken der in Fig. 1 dargestellten Hochdruckpumpe des ersten
Ausführungsbeispiels entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie und
Fig. 4 die in Fig. 2 dargestellte Antriebswelle einer Hochdruckpumpe in einer
schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten 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 einer
Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere
Anwendungsfälle. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 auf. Das
Pumpengehäuse 2 umfasst ein Gehäuseteil 3, einen Flansch 4 und einen Zylinderkopf 4. Der Flansch 4 und der Zylinderkopf 5 sind mit dem Gehäuseteil 3 verbunden. In dem Pumpengehäuse 2 ist eine Antriebswelle 6 angeordnet. Ferner ist ein Nocken 7 vorgesehen, der mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Somit ist für die Antriebswelle 6 mit dem Nocken 7 eine zweiteilige Ausgestaltung vorgesehen. Die Hochdruckpumpe 1 weist zumindest eine Pumpenbaugruppe 8 auf, die im
Wesentlichen in einer Bohrung 9 des Pumpengehäuses 2 angeordnet ist. Der Nocken 7 ist der Pumpenbaugruppe 8 zugeordnet. Hierbei können weitere Pumpenbaugruppen vorgesehen sein, die ebenfalls dem Nocken 7 zugeordnet sind. Außerdem können auf der Antriebswelle 6 auch weitere Nocken angeordnet sein, denen weitere Pumpenbaugruppen zugeordnet sind. Je nach Ausgestaltung kann hierdurch eine Radial- oder
Reihenkolbenpumpe realisiert werden.
Der Zylinderkopf 5 weist einen Ansatz 10 auf, der in die Bohrung 9 des Pumpengehäuses 2 ragt. Eine Zylinderbohrung 1 1 erstreckt sich hierbei durch den Ansatz 10 des
Zylinderkopfes 5. In der Zylinderbohrung 1 1 ist ein Pumpenkolben 12 der
Pumpenbaugruppe 8 angeordnet und entlang einer Achse 13 der Pumpenbaugruppe 8 geführt. Der Pumpenkolben 12 begrenzt in der Zylinderbohrung 1 1 einen
Pumpenarbeitsraum 14. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Einlassventil 15 auf, über das Brennstoff bei einem
Saughub des Pumpenkolbens 12 in den Pumpenarbeitsraum 14 geführt wird. Ferner ist ein Auslassventil 16 vorgesehen, über das bei einem in der Richtung 17 des Pumpenkolbens 12 erfolgenden Förderhub unter hohem Druck stehender Brennstoff in einen
Brennstoffkanal 18 gefördert wird. Über den Brennstoffkanal 18 kann der unter hohem Druck stehende Brennstoff beispielsweise einer Brennstoffverteilerleiste zugeführt werden.
Die Pumpenbaugruppe 8 weist ferner einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 19 auf, in den ein Mitnahmeelement 20 eingesetzt ist. Ferner ist in den Stößelkörper 19 ein
Rollenschuh 21 eingesetzt, der eine Laufrolle 22 aufnimmt. Im Betrieb rollt die Laufrolle 22 an einer Lauffläche 23 des Nockens 7 ab. Das Mitnahmeelement 20 hält einen Kolbenfuß 24 des Pumpenkolbens 12 an dem Rollenschuh 21. Hierbei wird das Mitnahmeelement 20 von einer Stößelfeder 25 beaufschlagt. Im Betrieb der Hochdruckpumpe 1 folgt somit der Pumpenkolben 12 einer Hubbewegung des Nockens 7. Die Antriebswelle 6 weist eine Drehachse 30 auf. Der Nocken 7 ist in diesem
Ausführungsbeispiel sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig mit der Antriebswelle 6 verbunden. Hierbei ist der Nocken 7 zwischen einem Lager 31 , das an dem Flansch 4 vorgesehen ist, und einem Lager 32, das an dem Gehäuseteil 3 vorgesehen ist, an der Antriebswelle 6 angeordnet. Der Nocken 7 weist eine Stirnseite 33 auf, die dem Lager 31 zugewandt ist. Ferner weist der Nocken 7 eine von der Stirnseite 33 abgewandte weitere Stirnseite 34 auf, die dem Lager 32 zugewandt ist. Die Antriebswelle 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Bund 35 auf, an dem eine Anlagefläche 36 ausgestaltet ist. Der Nocken 7 liegt mit seiner Stirnseite 33 an der Anlagefläche 36 des Bundes 35 an. Hierdurch ist die Position des Nockens 7 bezüglich der Antriebswelle 6 entlang der Drehachse 30, das heißt axial, festgelegt.
Die Antriebswelle 6 weist ein Zahnrad 37 auf, über das ein Riemen oder eine Kette eines Riemen- beziehungsweise Kettenantriebs geführt ist. Hierbei kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine über solch einen Antrieb die Antriebswelle 6 antreiben. Über den Riemen- oder Kettenantrieb besteht hierbei eine feste Zuordnung zu einer
Nockenwellenposition beziehungsweise einer Kurbelwellenposition. Somit ergibt sich auch eine feste Zuordnung zu einer Ventil- oder Kolbenposition. Die Verbindung der
Brennkraftmaschine mit der Hochdruckpumpe 1 über den Riemen- oder Kettenantrieb, die zum Antreiben der Antriebswelle dient, kann umgekehrt allerdings auch von der
Hochdruckpumpe 1 auf die Brennkraftmaschine zurückwirken. Speziell kann bei einem Triebswerkschaden der Hochdruckpumpe 1 , bei der beispielsweise die Pumpenbaugruppe 8 blockiert ist, ein Spitzenmoment über den Riemen- oder Kettenantrieb übertragen werden. Hierdurch kann es zu einer Beschädigung des Riemen-Kettenantriebs, der
Brennkraftmaschine oder einer anderen beteiligten Komponente kommen.
Solch eine Rückwirkung wird allerdings durch die Befestigung des Nockens 7 auf der Antriebswelle 6 vermieden. Hierbei dient die formschlüssige Verbindung des Nockens 7 mit der Antriebswelle 6 als Sollbruchstelle. Blockiert beispielsweise die Pumpenbaugruppe 8, dann kommt es zum Bruch der Verbindung zwischen der Antriebswelle 6 und dem Nocken 7, so dass die Antriebswelle 6 der Hochdruckpumpe 1 bei blockiertem Nocken 7 frei drehen kann. Hierdurch wird eine Beschädigung des Riemen- oder Kettenantriebs, der
Brennkraftmaschine oder einer anderen Komponente vermieden. Somit kann der bei einem Ausfall des Triebwerks, insbesondere der Pumpenbaugruppe 8, entstehende Schaden auf die Hochdruckpumpe 1 begrenzt werden.
Im Unterschied zu einer einteiligen Ausgestaltung, bei der die Antriebswelle 6 einstückig mit dem Nocken 7 ausgebildet ist, ermöglicht die mehrteilige Ausgestaltung neben der
Schadensbegrenzung auch eine Kombination unterschiedlicher Werkstoffe. Hierdurch kann bei optimierten Kosten eine Anpassung an unterschiedliche Beanspruchungen erfolgen. Beispielsweise kann die Antriebswelle 6 aus einem zähen Werkstoff gebildet sein, während der Nocken 7 aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff gebildet ist. Da ein solcher harter, verschließfester Werkstoff in der Regel relativ teuer ist, die Antriebswelle 6 allerdings aus einem kostengünstigen Werkstoff gebildet werden kann, ergibt sich hierbei eine Kostenoptimierung. Außerdem ermöglicht die mehrteilige Ausgestaltung eine einfache Anpassung an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere lokale oder regionale Anforderungen. Beispielsweise kann in Bezug auf länderspezifische Brennstoffqualitäten eine Anpassung des Werkstoffs des Nockens 7 erfolgen. Der Brennstoff wird nämlich zur Schmierung in einen Innenraum 38 geführt, um beispielsweise als Schmiermittel zwischen der Laufrolle 22 und dem Rollenschuh 21 sowie zwischen der Laufrolle 22 und dem Nocken 7 zu dienen. Bei schlecht schmierenden Brennstoffen kann dann gezielt ein geeigneter Werkstoff für den Nocken 7 gewählt werden, der die Robustheit der Hochdruckpumpe 1 diesbezüglich verbessert. Zum Zusammenbau der Antriebswelle 6 mit dem Nocken 7 kann der Nocken 7 mit leichtem Übermaß auf die Antriebswelle 6 aufgepresst werden.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Antriebswelle 6 der Hochdruckpumpe 1 des ersten Ausführungsbeispiels entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Nocken 7 der Hochdruckpumpe 1 des ersten Ausführungsbeispiels entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Die Antriebswelle 6 weist einen zylinderförmigen
Befestigungsabschnitt 40 mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Außenfläche 41 auf. Hierbei sind an der Außenfläche 41 Federelemente 42, 43, 44 ausgestaltet. Die
Federelemente 42 bis 45 der Antriebswelle 6 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt auf. Die Federelemente 42 bis 45 sind hierbei als quaderförmige Federelemente 42 bis 45 ausgestaltet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 42 bis 45 gleichmäßig um die Drehachse 30 verteilt angeordnet, wobei jeweils paarweise ein Winkel von 90° zwischen benachbarten Federelementen 42 bis 45 gewählt ist.
Der Nocken 7 weist eine Innenseite 50 auf. An der Innenseite 50 sind Nuten 51 , 52, 53, 54 ausgestaltet. Die Nuten 51 bis 54 sind den Federelemente 42 bis 45 zugeordnet. Beim Aufpressen des Nockens 7 auf die Antriebswelle 6 gelangt das Federelement 42 in Eingriff mit der Nut 51 . Entsprechend wirken die anderen Federelemente 43 bis 45 mit den Nuten 52 bis 54 zusammen. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Nocken 7 und der Antriebswelle 6 über die Feder-Nut-Paarungen 42 bis 45, 51 bis 54 ausgebildet. Zusätzlich ist eine kraftschlüssige Verbindung durch das Aufpressen des Nockens 7 auf den zylinderförmigen Befestigungsabschnitt 40 der Antriebswelle 6 gebildet. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Feder-Nut-Paarungen symmetrisch um die Drehachse 30 der Antriebswelle 6 verteilt angeordnet. Außerdem sind in diesem Ausführungsbeispiel die Federelement 42 bis 45 an der Antriebswelle 6 ausgestaltet, während die zugeordneten Nuten 51 bis 54, in die die Federelemente 42 bis 45 eingreifen, an dem Nocken
ausgestaltet sind. Die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle 6 und dem Nocken 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel somit vier formschlüssige Feder-Nut- Paarungen 42 bis 45, 51 bis 54 auf.
Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Antriebswelle 6 einer Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Federelemente 42 bis 45 ein dreieckiges Profil auf.
Hierdurch sind die Federelemente 42 bis 45 als keilförmige Federelemente 42 bis 45 ausgestaltet. Die zugeordneten Nuten 51 bis 54 können hierbei ebenfalls ein dreieckiges Profil aufweisen.
Außerdem sind die Federelemente 42 bis 45 in diesem Ausführungsbeispiel asymmetrisch um die Drehachse 30 der Antriebswelle 6 verteilt angeordnet. Gegenüber einer Anordnung, bei der benachbarte Federelemente 42 bis 45 jeweils um 90° zueinander angeordnet sind, wie es durch die Achsen 55, 56 veranschaulicht ist, ist das Federelement 42 an einer Achse 57 angeordnet, die um einen Winkel 58 bezüglich der Achse 55 versetzt ist. Hierdurch kann eine eindeutige Stellung des entsprechend ausgestalteten Nockens 7 auf dem
Befestigungsabschnitt 40 der Antriebswelle 6 erzielt werden. Somit ist die Drehstellung des Nockens 7 bezüglich der Antriebswelle 6 festgelegt.
Somit kann der Nocken 7 in vorteilhafter Weise auf die Antriebswelle 6 gefügt werden, wobei die Position des Nockens 7 bezüglich der Drehachse 30 durch die Anlagefläche 36 an dem Bund 35 der Antriebswelle 6 festgelegt ist. Der Nocken 7 ist hierbei formschlüssig mit der Antriebswelle 6 verbunden. Ferner ist durch das Aufpressen des Nockens 7 auf die Antriebswelle 6 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle 6 und dem Nocken 7 ausgestaltet. Im gewöhnlichen Betrieb wird somit das zum Antreiben der Pumpenbaugruppe 8 erforderliche Drehmoment zuverlässig von der Antriebswelle 6 auf den Nocken 7 übertragen. Kommt es jedoch zum Blockieren der Pumpenbaugruppe 8, dann ist durch die formschlüssige Verbindung eine Sollbruchstellung gewährleistet. Hierbei sind die Federelemente 42 bis 45 so ausgelegt, dass beim Überschreiten eines gewissen Drehmoments ein Abscheren der Federelemente 42 bis 45 an der Außenfläche 41 des zylinderförmigen Befestigungsabschnitts 40 der Antriebswelle 6 erfolgt. Hierdurch kann die Antriebswelle 6 relativ zu dem Nocken 7 frei drehen. Hierdurch wird eine Beschädigung anderer Komponenten, insbesondere eines Riemen- oder Kettenantriebs beziehungsweise einer Brennkraftmaschine verhindert. Der entstehende Schaden bleibt dann auf die Hochdruckpumpe 1 begrenzt. 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 (8) und einer Antriebswelle (6), wobei die
Pumpenbaugruppe (8) über einen Nocken (7) von der Antriebswelle (6) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Nocken (7) auf die Antriebswelle (6) gefügt ist, dass zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) eine formschlüssige Verbindung ausgestaltet ist und dass zur Begrenzung eines zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) übertragbaren Drehmoments die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) als Sollbruchstelle ausgestaltet ist.
2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) zumindest eine formschlüssige Feder-Nut-Paarung (42 - 45, 51 - 54) aufweist.
3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle (6) und dem Nocken (7) mehrere formschlüssige Feder-Nut-Paarungen (42 - 45, 51 - 54) aufweist, die um eine Drehachse (30) der Antriebswelle (6) verteilt sind.
4. Hochdruckpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Feder-Nut-Paarungen (42 - 45, 51 - 54) asymmetrisch um die Drehachse (30) der Antriebswelle (6) verteilt angeordnet sind.
5. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Federelement (42 - 45) einer Feder-Nut-Paarung (42 - 45, 51 - 54) an der Antriebswelle (6) und die zugeordnete Nut (41 - 54), in die das Federelement (42 - 45) eingreift, an dem Nocken (7) ausgestaltet sind und/oder dass zumindest ein Federelement (42 - 45) einer Feder-Nut-Paarung (42 - 45, 51 I - 54) an dem Nocken (7) und die zugeordnete Nut (51 - 54), in die das Federelement (42■ - 45) eingreift, an der Antriebswelle (6) ausgestaltet sind.
6. Hochdruckpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Federelement (42 - 45) als keilförmiges Federelement (42 - 45) ausgestaltet ist.
7. Hochdruckpumpe nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Federelement (42 - 45) als zumindest näherungsweise quaderförmiges Federelement (42 - 45) ausgestaltet ist.
8. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nocken (7) durch Aufpressen auf die Antriebswelle (6) zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung auch kraftschlüssig mit der Antriebswelle (7) verbunden ist.
9. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebswelle (6) und der Nocken (7) aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind und dass der Werkstoff des Nockens (7) ein harter, verschleißfester Werkstoff ist.
10. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebswelle (6) einen Bund (35) mit einer Anlagefläche (36) aufweist und dass eine Stirnseite (33) des Nockens (7) an der Anlagefläche (36) des Bundes (35) der Antriebswelle (6) anliegt.
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