DE102009001314A1 - Drive for high-pressure pump i.e. fuel injection pump, of internal-combustion engine in motor vehicle, has roller cooperating with cam, where roller is rotatably supported in edge-open recess of roller shoe - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Hochdruckpumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einer mit einem Nocken zusammenwirkenden Rolle, die in einer randoffenen Ausnehmung eines Rollenschuhs drehbar gelagert ist.The The invention relates to a drive for a high-pressure pump, in particular Fuel injection pump of an internal combustion engine, with a with a cam interacting role, in an open-edged recess a roller shoe is rotatably mounted.
Stand der TechnikState of the art
Hochdruckpumpen, wie sie insbesondere als Kraftstoffeinspritzpumpen in Kraftfahrzeugen vorkommen, etwa als Dieselhochdruckeinspritzpumpen, weisen zur Förderung des Mediums, insbesondere des Kraftstoffs, einen Hochdruckkolben auf, der in eine Hubbewegung versetzt wird. Diesen Antrieb bewirkt eine Nockenwelle, welche über eine Rolle und ein halboffenes Gleitlager, den sogenannten Rollenschuh, die Drehbewegung der Nockenwelle in die Hubbewegung des Hochdruckkolbens umsetzt. Hierbei treten am Rollenschuh hohe Flächenpressungen und Gleitgeschwindigkeiten im Kontakt zur Rolle auf. Als Schmiermittel wird das zu fördernde Medium, insbesondere Dieselkraftstoff, verwendet. Aufgrund der niedrigen Viskosität insbesondere von Dieselkraftstoff kann die hohe Flächenpressung nur in geringem Umfang durch das hydrodynamische Druckpolster des Schmiermittels aufgenommen werden. Um der übrigen, hohen Beanspruchung Stand halten zu können, müssen Werkstoffe von sehr hoher Belastbarkeit verwendet werden, insbesondere für den Rollenschuh. Üblicherweise werden hierzu harte bis sehr harte, verschleißfeste Schichten, wie beispielsweise diamantartige Kohlenstoffschichten verwendet oder eingebracht. Diese harten bis sehr harten Werkstoffe geben unter Belastung aber nicht nach, wodurch der Kontakt zwischen dem halboffenen Gleitlager und der Rolle im Wesentlichen auf eine geringe Fläche, beispielsweise eine Linie, beschränkt bleibt. Hierdurch entstehen sehr hohe Flächenpressungen zwischen diesen Bauteilen und eine sehr hohe Reibleistung.High pressure pumps, as used in particular as fuel injection pumps in motor vehicles occur, such as diesel high-pressure injection pumps, have to promote of the medium, in particular of the fuel, a high-pressure piston on, which is placed in a lifting movement. This drive causes a camshaft, which over a roller and a half-open plain bearing, the so-called roller shoe, the rotational movement of the camshaft in the lifting movement of the high-pressure piston implements. Here come on the roller shoe high surface pressures and sliding speeds in contact with the role. As a lubricant that is to be promoted Medium, especially diesel fuel used. Because of the low viscosity especially diesel fuel can the high surface pressure only to a limited extent by the hydrodynamic pressure pad of the Lubricant be absorbed. To the rest, high stress To be able to withstand have to Materials of very high load capacity can be used, in particular for the Roller shoes. Usually These are hard to very hard, wear-resistant layers, such as diamond-like Carbon layers used or introduced. This hard up very hard materials do not yield under load, however the contact between the half-open slide bearing and the roller in the Essentially on a small area, for example a line, limited remains. This results in very high surface pressures between them Components and a very high friction loss.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß lässt sich in sehr vorteilhafter Weise die Flächenpressung auf eine größere Fläche verteilen und der Aufbau des hydrodynamischen Druckpolsters verbessern. Hierzu wird ein Antrieb für eine Hochdruckpumpe, insbesondere Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit einer mit einem Nocken zusammenwirkenden Rolle, die in einer randoffenen Ausnehmung eines Rollenschuhs drehbar gelagert ist. Es ist vorgesehen, dass die Ausnehmung eine elastische Auskleidung aufweist. Konträr zu der Handhabung im Stand der Technik wird demzufolge in den Bereichen, in denen Rolle und Ausnehmung des Rollenschuhs mechanisch zusammenwirken, kein besonders hartes Material eingesetzt, sondern vielmehr eine elastische Auskleidung. Diese gibt bei Beaufschlagung mit der Rolle elastisch nach, wodurch die auftretenden Kräfte auf eine größere Fläche verteilt werden, so dass die Flächenpressung gesenkt wird. Gleichzeitig wird, eben auch durch die geringere und auf einen größeren Bereich verteilte Flächenpressung, der Aufbau des hydrodynamischen Druckpolsters gefördert und das im Regelfall nur gering viskose Schmiermittel (etwa Dieselkraftstoff) nicht eben durch die sehr hohe Flächenpressung, wie sie im Stand der Technik in einer fast linienförmigen Auflage besteht, aus dem Auflagebereich verdrängt. Die elastische Auskleidung bietet weiter den Vorteil, dass über ihr elastisches Nachgeben kleine Fehler in der Rechtwinkligkeit zwischen Rollenschuh beziehungsweise Rollenschuhführung und einer Drehachse der Nockenwelle ausgeglichen werden können. In gewisser Weise wird so die Wirkung einer Kardanik erzielt. In besonders vorteilhafter Weise können kleinere Oberflächenfehler, insbesondere Rauheiten in der Rollenschuhbohrung (der randoffenen Ausnehmung) ausgeglichen werden; anders als die harten bis sehr harten Werkstoffe im Stand der Technik muss demzufolge die randoffene Ausnehmung nicht mit einer nahezu perfekten Oberfläche von bestenfalls minimaler Rauhigkeit hergestellt werden. Dies spart Nachbearbeitungsschritte der randoffenen Ausnehmung ein, die gerade bei harten bis sehr harten Werkstoffen aufwendig und kostenintensiv sein können.According to the invention can be very advantageously distribute the surface pressure over a larger area and improve the structure of the hydrodynamic pressure pad. For this becomes a drive for a high-pressure pump, in particular fuel injection pump a Internal combustion engine proposed, with a cooperating with a cam Roller that rotates in an open-edge recess of a roller shoe is stored. It is envisaged that the recess is an elastic Lining has. contrary Accordingly, in the fields of prior art handling, in which roller and recess of the roller shoe interact mechanically, no hard material used, but rather one elastic lining. This gives when exposed to the role elastic, which distributes the forces occurring over a larger area so that the surface pressure is lowered. At the same time, just by the lower and to a larger area distributed surface pressure, promoted the structure of the hydrodynamic pressure pad and the usually only slightly viscous lubricant (such as diesel fuel) not just by the very high surface pressure, as in the state The technique consists in an almost linear support displaced the support area. The elastic lining further offers the advantage of being over her elastic yielding small errors in squareness between Roller shoe or roller shoe guide and a rotation axis of Camshaft can be compensated. In a way it will so achieved the effect of a gimbal. In particularly advantageous Way you can minor surface defects, in particular roughness in the roller shoe bore (the open-edge Recess) are compensated; unlike the hard to very hard materials in the prior art must therefore the open-edge Not recess with a near perfect surface of minimal roughness at best. This saves Post-processing steps of the open-edged recess, the straight for hard to very hard materials consuming and costly could be.
In einer Ausführungsform ist die Auskleidung eine Beschichtung oder ein Einlegeteil. Die Auskleidung der randoffenen Ausnehmung kann als Beschichtung ausgeführt sein, also in einer solchen Art und Weise, dass auf die Oberfläche der randoffenen Ausnehmung zumindest in dem Bereich, in dem diese mit der Rolle in Kontakt kommt, eine elastische Beschichtung aufgebracht ist. Die Auskleidung kann auch als Einlegeteil vorliegen, also in einer solchen Art und Weise, dass die elastische Auskleidung als separates Bauteil, nämlich eben das Einlegeteil, vorliegt und in die randoffene Ausnehmung in einer geeigneten Weise eingebracht wird. Im ersten Fall wird eine im Wesentlichen zunächst amorphe, die elastische Auskleidung ausbildende Beschichtung auf die Oberfläche der randoffenen Ausnehmung aufgebracht, wohingegen im zweiten Fall ein vorgefertigtes Bauteil, das Einlegeteil nämlich, in die randoffene Ausnehmung in einer solchen Art und Weise eingebracht wird, dass der Innenraum des Einlegeteils die Rolle aufnimmt und das Einlegeteil hierbei die elastische Auskleidung im Kontakt zum Rollenschuh bildet.In an embodiment the lining is a coating or insert. The Lining of the open-edged recess can be designed as a coating, So in such a way that on the surface of the open-edged recess at least in the area in which this the roller comes into contact, applied an elastic coating is. The lining can also be present as an insert, ie in such a way that the elastic lining as a separate Component, namely just the insert, is present and in the open-edged recess is introduced in a suitable manner. In the first case, a essentially first amorphous, the elastic lining forming coating on the surface the open-edged recess applied, whereas in the second case a prefabricated component, namely the insert, in the open-edged recess is introduced in such a way that the interior of the insert receives the role and the insert here forms the elastic lining in contact with the roller shoe.
In einer weiteren Ausführungsform besteht die Auskleidung aus Weichmetall. Als Weichmetall kommen beispielsweise Nickel, Aluminium-Zinn-Legierungen oder ähnliche Metalle in Betracht.In a further embodiment the lining is made of soft metal. Come as soft metal For example, nickel, aluminum-tin alloys or the like Metals into consideration.
In einer anderen Ausführungsform ist die Auskleidung eine Kunststoffauskleidung. Die Auskleidung wird demzufolge aus einem Kunststoff gebildet oder weist einen solchen auf. Hier kommen insbesondere verschleißfeste Kunststoffe in Betracht, die beispielsweise durch Fasern verstärkt sind oder durch ihre Struktur eine hohe Belastungsfähigkeit aufweisen. Solche Kunststoffe können auf unterschiedliche Arten in die randoffene Ausnehmung eingebracht und auf deren innere Oberfläche aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufspritzen als Lack, durch Auflaminieren beispielsweise in Form einer Folie, also ein Aufpressen unter hohem Druck bei hoher Temperatur, oder durch Aufkleben als Folie, oder in anderer geeigneter Weise.In another embodiment the lining is a plastic lining. The lining is therefore formed or has a plastic on. Wear-resistant plastics, in particular, come into consideration here for example, are reinforced by fibers or by their structure have a high load capacity. Such plastics can introduced in different ways in the open-edged recess and on its inner surface be applied, for example, by spraying as a paint through For example, lamination in the form of a film, so a pressing under high pressure at high temperature, or by sticking as Foil, or in another suitable manner.
In einer Ausführungsform ist die Auskleidung eine Polymerauskleidung. Die Auskleidung ist demzufolge aus einem Polymerwerkstoff hergestellt oder weist einen solchen auf, wie diese beispielsweise auch zur Herstellung von Kunststoffverbundgleitlagern Verwendung finden. In Betracht kommen hierbei beispielsweise Polyethylenetherketon (PEEK), Polyaramid, Polyamid, Polyiamid. Auch diese Werkstoffe können beispielsweise durch Fasern wie etwa Kohlenstofffaser oder. Glasfaser, verstärkt werden.In an embodiment The lining is a polymer lining. The lining is Consequently, made of a polymer material or has a such as, for example, for the production of plastic composite plain bearings Find use. For example, polyethylene ether ketone may be used (PEEK), polyaramid, polyamide, polyamide. These materials can, for example by fibers such as carbon fiber or. Fiberglass, to be reinforced.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Auskleidung einen Schmierstoff. Durch die Einbringung von Schmierstoff in die Auskleidung, der bei Kontakt mit der Rolle wirksam ist oder wird, lässt sich die Reibleistung noch einmal deutlich reduzieren.In a preferred embodiment contains the lining is a lubricant. By the introduction of lubricant in the lining, which is effective in contact with the roll or is, can be Reduce the friction once again.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schmierstoff ein Festschmierstoff. Als Festschmierstoffe kommen beispielsweise Molybdändisulfid, Zinksulfid, Grafit, PTFE (Polytetrafluorethylen) und insbesondere Nanopartikel, beispielsweise Titanoxyd, in Betracht. Die Wahl des geeigneten Festschmierstoffes wird hierbei in Abhängigkeit von dem Werkstoff und der Ausgestaltung der Auskleidung erfolgen, beispielsweise bei einer Weichmetall-Auskleidung mit Festschmierstoffen lassen sich insbesondere Nickel mit Polytetrafluorethylen-Beimengung oder Aluminium-Zinn-Legierungen mit Polytetrafluorethylen oder Grafit-Beimengungen realisieren, wobei ebenfalls Molybdändisulfid geeignet ist. Bei der Ausbildung als Kunststoffauskleidung lassen sich als Festschmierstoffe weiterhin vorteilhaft Zinksulfid und Grafit sowie Nanopartikel, etwa Titanoxyd, einbringen. Die Einbringung solcher Festschmierstoffe erfolgt vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung der Auskleidung selbst. Die Festschmierstoffe werden in das Material der Auskleidung eingebettet oder auf ihre Oberfläche aufgebracht, beispielsweise durch Sputtern, chemische oder galvanische Abscheidung, Spritzen oder Strahlen.In a preferred embodiment the lubricant is a solid lubricant. As solid lubricants come, for example, molybdenum disulfide, Zinc sulfide, graphite, PTFE (polytetrafluoroethylene) and in particular Nanoparticles, such as titanium oxide, into consideration. The choice of suitable solid lubricant is here depending be made of the material and the design of the lining, For example, in a soft metal lining with solid lubricants In particular, nickel with polytetrafluoroethylene admixture can be used or aluminum-tin alloys with polytetrafluoroethylene or graphite admixtures realize, where also molybdenum disulfide is suitable. at The training as a plastic lining can be used as solid lubricants furthermore advantageous zinc sulfide and graphite as well as nanoparticles, such as titanium oxide, bring. The introduction of such solid lubricants advantageously takes place already during the production of the lining yourself. The solid lubricants are in the material of the lining embedded or on its surface applied, for example by sputtering, chemical or galvanic Deposition, spraying or blasting.
In der Ausbildung der Auskleidung als Einlegeteil wird diese in der randoffenen Ausnehmung des Rollenschuhs beispielsweise durch Einklinken, Einpressen, Kleben oder auch Verschweißen fest verankert. Das Einlegeteil weist bevorzugt einen festen Rücken, beispielsweise aus Stahl, auf, auf den eine Haftvermittlerschicht, etwa eine Bronze, und die eigentliche Funktionsschicht aufgebracht sind. Die Funktionsschicht kann hierbei beispielsweise Polyethylenetherketon (PEEK), Polyamid, Polyamid oder Polyaramid sein oder dieses aufweisen und insbesondere auch durch Fasern, wie vorstehend beschrieben, verstärkt sein. Auch hier sind die Beimengungen von Festsschmierstoffen, wie vorstehend beschrieben, vorteilhaft. Die Haftvermittlerschicht wird beispielsweise auf ein Stahlband, das als fester Rücken dient, aufgewalzt oder gesintert, wobei sodann die Funktions schicht entweder aufgewalzt oder laminiert wird. Ebenso kann eine weiche metallische Schicht, beispielsweise Bismutbronze oder eine Aluminium-Zinn-Legierung als Funktionsschicht auf dem festen Rücken, also etwa dem genannten Stahlband, aufgebracht werden.In The formation of the lining as an insert, this is in the open-edged recess of the roller shoe, for example by latching, Pressing, gluing or welding firmly anchored. The insert preferably has a fixed back, for example, made of steel, on which a bonding agent layer, about a bronze, and the actual functional layer applied are. The functional layer may in this case be, for example, polyethylene ether ketone (PEEK), polyamide, polyamide or polyaramid or have this and in particular also by fibers, as described above, reinforced be. Again, the admixtures of solid lubricants, such as described above, advantageous. The primer layer becomes, for example on a steel strip, which serves as a solid back, rolled up or sintered, then the functional layer is rolled either or laminated. Likewise, a soft metallic layer, for example, bismuth bronze or an aluminum-tin alloy as Functional layer on the fixed back, so about the said Steel band to be applied.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims and combinations thereof.
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.The Invention will become more apparent below explains but not limited to this to be.
Es zeigenIt demonstrate
Auf
diese Weise lässt
sich ein auf lange Zeit betriebssicherer Antrieb
Claims (7)
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