DE102010011435A1

DE102010011435A1 - Baueinheit mit einem Pumpenkolben und einem Stößel

Info

Publication number: DE102010011435A1
Application number: DE102010011435A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dorn; Norbert Geyer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-15
Also published as: US8627801B2; US20110220070A1

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baueinheit (1) für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, bestehend aus einem mit einem Pumpenkolben (2) verbundenen Stößel (3), wobei an einer Kontaktfläche (7) einer Innenseite (8) des Bodens (5) der Pumpenkolben (2) stirnseitig anliegt, welcher Boden (5) mit einem Führungshemd (10) des Stößels (3) verbunden ist, wobei ein Außenmantel (11) des Pumpenkolbens (2) nahe der Innenseite (8) radialspielbehaftet von einer Bohrung (12) eines Federtellers (13) umfasst ist, an dessen bodenferner Seite (14) eine Schraubendruckfeder (15) zum Rückstellen des Pumpenkolbens (2) anliegt, wobei eine Bodenseite (16) des Federtellers (13) einer Ringfläche (17) eines Mitnehmerbundes (18) am Pumpenkolben (2) gegenüberliegt, wobei der Mitnehmerbund (18) ein separates, scheibenähnliches sowie geringfügig axial beabstandet zum Federteller (13) am Pumpenkolben (2) sitzendes Element ist, wobei der Federteller (13) einen die Bodenseite (16) mit der Bohrung (12) aufweisenden Scheibenabschnitt (19) hat, von dessen Außenrand (20) eine konzentrische, den Mitnehmerbund (18) mit radialem Spiel umfassende Hülse (21) in Bodenrichtung absteht, welche in einen die bodenferne Seite (14) mit der Anlage für die Feder (15) aufweisenden, direkt an der Innenseite (8) des Bodens (5) abgestützten Ringkragenabschnitt (22) übergeht und wobei ein von Radialbünden freier Außenmantel (23) des Pumpenkolbens (2) durch Spitzenlos-Schleifen feinbearbeitet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer qualitäts- oder quantitätsgeregelten Brennkraftmaschine, bestehend aus einem mit einem Pumpenkolben verbundenen Stößel, der an einer Außenseite seines Bodens eine Anlauffläche für einen periodischen Huberzeuger hat, wobei an einer Kontaktfläche einer Innenseite des Bodens der Pumpenkolben stirnseitig anliegt, welcher Boden an seinem Außenrand mit einem Führungshemd des Stößels verbunden ist, wobei ein Außenmantel des Pumpenkolbens nahe der Innenseite radialspielbehaftet von einer Bohrung eines Federtellers umfasst ist, an dessen bodenferner Seite eine Schraubendruckfeder zum Rückstellen des Pumpenkolbens anliegt, wobei eine Bodenseite des Federtellers einer Ringfläche eines Mitnehmerbundes am Pumpenkolben gegenüberliegt.
Hintergrund der Erfindung
2 der DE 103 45 089 A1 offenbart eine gattungsgemäße Baueinheit mit Stößel und Pumpenkolben, wobei Letztgenannter über einen dessen Außenmantel erweiternden Ringbund an einer Innenseite eines Bodens des Stößels anliegt. Eine sich an den Ringbund (in Pumpenkolbenrichtung) anschließende Ringnut ist mit radialem Spiel von einer Bohrung eines am Ringbund anliegenden Federtellers umgriffen. Zu erkennen ist, dass Letztgenannter axial beabstandet zur Innenseite des Bodens des Kolbens verläuft und dass eine einer Rückführung des Pumpenkolbens (Saughub) dienende Schraubendruckfeder gegen eine bodenferne Seite des Federtellers agiert.
Bei der vorgenannten Ausgestaltung erfolgt durch die radialspielbehaftete Anbindung des Federtellers an den Pumpenkolben eine zumindest teilweise Entkopplung von Querkräften auf den Pumpenkolben, welche Querkräfte in dessen Führung Reaktionskräfte hervorrufen und insbesondere bei schlechten Schmierbedingungen (z. B. Kraftstoffschmierung) zu vorzeitigem Verschleiß bzw. höheren Betätigungskräften führen. Die vorgenannten Querkräfte rühren bspw. von der Federbewegung (Torsion) und von Bauteiltoleranzen oder anderen Einbaueinflüssen her.
Es wird festgestellt, dass sich eine Fertigung des Pumpenkolbens mit Ringbund in der Großserienfertigung als zu teuer und aufwändig darstellt. Beispielsweise muss aufwändig gespant und anschließend die Ringnut, noch separat zur Feinbearbeitung des verbleibenden glattzylindrischen Teils des Pumpenkolbens, feinbearbeitet werden. Zudem ist fraglich, ob der lediglich am Pumpenkolben sitzende Federteller in der Lage ist, die im Betrieb auftretenden Rückstellkräfte schadlos aufzunehmen bzw. muss dieser unnötig massiv dimensioniert werden. Außerdem erfährt die Schraubendruckfeder im Anlagebereich nur eine unzureichende Führung. Somit kann diese bei deren Komprimierung (Pumpenhub) unerwünscht das Führungshemd außenseitig kontaktieren. Schließlich besteht aufgrund der relativ geringen, miteinander in Kontakt befindlichen Flächen zwischen Federteller und Bund die Gefahr eines „Eingrabens”, so dass ggf. doch Querkräfte in den Pumpenkolben geleitet werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Baueinheit der vorgenannten Art ohne die aufgeführten Nachteile zu schaffen. Insbesondere soll der Pumpenkolben mit einfachen Mitteln frei von Querkräften gehalten werden und kostengünstig bearbeitbar sein. Des Weiteren soll eine einfache und sichere Federanlage geschaffen werden.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Mitnehmerbund ein separates, scheibenähnliches sowie geringfügig axial beabstandet zum Federteller am Pumpenkolben sitzendes Element ist, wobei der Federteller einen die Bodenseite mit der Bohrung aufweisenden Scheibenabschnitt hat, von dessen Außenrand eine konzentrische, den Mitnehmerbund mit radialem Spiel umfassende Hülse in Bodenrichtung absteht, welche in einen die bodenferne Seite mit der Anlage für die Schraubendruckfeder aufweisenden, direkt an der Innenseite des Bodens abgestützten Ringkragenabschnitt übergeht und wobei ein von Radialbünden freier Außenmantel des Pumpenkolbens durch Spitzenlos-Schleifen oder Spitzenlos-Außenrundhonen feinbearbeitet ist.
Somit liegt eine Baueinheit ohne die vorgenannten Nachteile vor. Ein Einsatz der Baueinheit ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, in einer Hochdruckpumpe für Dieselkraftstoff denkbar. Jedoch kommt auch ein Einsatz in einer Hochdruckpumpe für Ottokraftstoff infrage. Alternativ kann die Baueinheit zur Beaufschlagung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wobei hierbei der Stößel von einem Hubnocken einer Nockenwelle beaufschlagbar und der Pumpenkolben Teil eines Schafts eines Gaswechselventils ist.
Als periodischer Huberzeuger zur Beaufschlagung des Bodens, welcher mit einer Rolle oder Gleitfläche als Kontaktpartner versehen sein kann, kommt ein Nocken oder Exzenter infrage; ggf. auch mit Mehrfacherhebungen.
Das scheibenähnliche Element (Mitnehmerbund), welches in Fortbildung der Erfindung als preiswertes Blechstanzteil vorgeschlagen ist, lässt sich sehr einfach am Außenmantel des Pumpenkolbens nachträglich montieren. Hier sind bspw. zwei sich diametral gegenüberliegende Schlüsselflächen geringer Tiefe vorgesehen, auf die das geschlitzte Element radial geschoben wird. Alternativ bietet sich auch eine Ringnut an.
Aufgrund der separaten Ausbildung des scheibenähnlichen Elements (Mitnehmerbund) kann der nunmehr ohne Durchmesserstufen dargestellte Pumpenkolben im Durchlauf bspw. in einem Spitzenlos-Schleifverfahren oder in einem Spitzenlos-Außenrundhonverfahren relativ preiswert feinbearbeitet werden.
Der Federteller selbst, der in Konkretisierung der Erfindung als tiefgezogenes Blechkäppchen vorliegt, hat nur bei Saughub (Rückführung des Pumpenkolbens über Federkraft) über seinen relativ breit dimensionierten Scheibenabschnitt Kontakt zum Mitnehmerbund und „zieht” somit über Letztgenannten den Pumpenkolben in seine Ausgangsstellung zurück. Aufgrund des vorliegenden flächigen Kontakts (ausreichend große Ringkontaktzone) besteht keine Gefahr eines „Eingrabens” der Kontaktpartner. Bei Pumpenhub hat der Mitnehmerbund einen geringen Abstand zum Scheibenabschnitt, so dass hier keine wechselseitige Beeinflussung vorliegt.
Gleichzeitig führt nach der Erfindung der dreigestufte Federteller hervorragend die Feder, welche am Hülsenabschnitt des Federtellers mit Ihrer Innenfläche anliegt und beim Einfedern ausreichend freien Platz in Radialrichtung nach außen findet. Der Federteller selbst liegt über seinen Ringkragenabschnitt in einer Ringvertiefung des Bodens des Stößels und ist gegenüber dieser drehbar. Querkrafteinflüsse durch die Bewegung der Feder (Torsion) sowie durch Toleranzen werden durch die Erfindung hervorragend vom Pumpenkolben ferngehalten. Gleichzeitig führt das Gehäuse den Federteller, so dass Letztgenannter relativ gering beansprucht ist. Das Gehäuse oder der Federteller können letztlich bei Hubbewegungen gegenüber dem Pumpenkolben geringfügig seitlich „ausweichen”.
Zudem ist vorgeschlagen, den Boden des Stößels mit wenigstens einer Durchgangsöffnung zu versehen, so dass Schmierstoff wie Kraftstoff ungehindert durchtreten kann. Zudem kann diese Maßnahme ein positiver Schritt in Richtung Leichtbau sein.
Zwar ist daran gedacht, den Stößel selbst als Massivteil auszubilden. Vorteilhafter ist es jedoch, diesen entweder aus Stahlblech stanz-biegetechnisch zu generieren oder durch Fließpressen herzustellen.
Die Baueinheit kann, ohne Gefahr deren Auseinanderfallens, komplett vormontiert (ggf. ohne Feder) bereitgehalten/geliefert und anschließend an der Kraftstoffhochdruckpumpe montiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine räumliche Ansicht auf eine erfindungsgemäße Baueinheit;
2 einen Teilbereich der Baueinheit im Längsschnitt und
3 in der linken Bildhälfte einen Querschnitt durch die Baueinheit auf Höhe des Mitnehmerbundes ohne Stößel sowie in der rechten Bildhälfte eine Draufsicht auf die Baueinheit mit Federteller.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 offenbart eine Baueinheit für eine Kraftstoffhochdruckpumpe. Die Baueinheit hat einen Pumpenkolben 2, der mit einem tassenförmigen Stößel 3 verbunden ist. Letztgenannter weist an einer Außenseite 4 seines Bodens 5 eine Anlauffläche 6 (Rolle oder Gleitfläche) für einen Hubnocken oder Exzenter auf.
Von einem Außenrand 9 des Bodens 5 steht ein hohlzylindrisches Führungshemd 10 einteilig ab. Der Boden 5 besitzt an seiner Innenseite 8 eine zentrische Kontaktfläche 7, an welcher der Pumpenkolben 2 einenends anliegt. Radial von der Kontaktfläche 7 nach außen geht der Boden 5 mit einem Innenring 31 in eine Ringvertiefung 27 über, die mit ihrem Außenring 29 an eine Innenfläche 33 des Führungshemdes 10 reicht.
Zu erkennen ist aus den 1, 2, dass ein Außenmantel 11 des Pumpenkolbens 2 nahe der Innenseite 8 mit radialem Spiel von einer Bohrung 12 eines Scheibenabschnitts 19 eines Federtellers 13 umfasst ist. Von einem Außenrand 20 des Scheibenabschnitts 19 steht einteilig eine konzentrische, den Mitnehmerbund 18 mit radialem Spiel umfassende Hülse 21 des Federtellers 13 in Bodenrichtung ab, welche einteilig in einen direkt in der Ringvertiefung 27 des Bodens 5 abgestützten Ringkragenabschnitt 22 des Federtellers 13 übergeht. Der Ringkragenabschnitt 22 verläuft mit seinem äußeren Rand 28 mit radialem Spiel gegenüber dem Außenring 29 der Ringvertiefung 27. Die Hülse 21 des Federtellers 13 ist mit ihrer Innenseite 30 auf dem Innenring 31 der Ringvertiefung 27 in ihrem oberen Bereich geführt.
Am Außenmantel 11 des Pumpenkolbens 2 sind zwei sich diametral gegenüberliegende Schlüsselflächen 24 eingebracht, welche von der Hülse 21 des Federtellers 13 umfasst sind. Der Pumpenkolben 2 ist ansonsten frei von Radialbünden oder Eingriffsausnehmungen, so wie sie aus der eingangs zitierten DE 103 45 089 A1 hervorgehen, und wird vorteilhafterweise in einem Spitzenlos-Schleifverfahren feinbearbeitet. In den Schlüsselflächen 24 sitzt ein als dünnwandiges und geschlitztes Blechstanzteil vorliegender Mitnehmerbund 18 über an seinem Innenmantel 26 dargestellte Flachs 25. Bei Pumpenhub liegt eine Bodenseite 16 des Federtellers 13 einer Ringfläche 17 des Mitnehmerbundes 18 mit geringem Abstand gegenüber.
An einer bodenfernen Seite 14 des Ringkragenabschnitts 22 des Federtellers 13 ist, wie 2 zeigt, einenends eine Schraubendruckfeder 15 zum Rückstellen des Pumpenkolbens 2 abgestützt (Saughub). Die Schraubendruckfeder 15 ist einerseits innenwändig auf einer Außenseite 32 der Hülse 21 direkt geführt und andererseits außenwändig beabstandet zum Außenring 29 der Ringvertiefung 27 ausgeführt, so dass diese bei deren Komprimierung frei radial nach außen ausbeulen kann.
1 offenbart zudem, dass der Boden 5 mit einer Durchgangsöffnung 35 versehen ist. Diese steht hier für mehrere, am Umfang verteilte Durchgangsöffnungen 35, welche einem Durchtritt von Schmierstoff wie Kraftstoff dienen. Auch kann Luft ggf. durch die Durchgangsöffnung 35 treten, so dass ein „Aufpumpen” der Einheit verhindert wird.
Bei dem genannten Aufbau werden Querkräfte wie vorbeschrieben weitestgehend vom Pumpenkolben 2 ferngehalten/entkoppelt, so dass sich dieser ungehindert und verschleißfrei in seiner Führung der Kraftstoffhochdruckpumpe bewegen kann. Es ist eine Relativbewegung zwischen der Schraubendruckfeder 14 und dem Federteller 13 sowie eine weitere Relativbewegung zwischen dem Federteller 13 und der Ringvertiefung 27 des Bodens 5 möglich. Bei Pumpenhub ist zudem, wie aufgeführt, der Mitnehmerbund 18 außer Kontakt von dem Scheibenabschnitt 19 des Federtellers 13. Sollte der Stößel 3 mit einer Verdrehsicherung versehen sein, für welche ein Fenster 36 im Führungshemd 10 in 1 eingezeichnet ist, so wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch eine Rückwirkung auf diese verringert/eliminiert.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit
2: Pumpenkolben
3: Stößel
4: Außenseite Boden
5: Boden
6: Anlauffläche
7: Kontaktfläche
8: Innenseite Boden
9: Außenrand Boden
10: Führungshemd
11: Außenmantel
12: Bohrung
13: Federteller
14: bodenferne Seite Federteller
15: Schraubendruckfeder
16: Bodenseite Federteller
17: Ringfläche
18: Mitnehmerbund
19: Scheibenabschnitt
20: Außenrand
21: Hülse
22: Ringkragenabschnitt
23: nicht vergeben
24: Schlüsselfläche
25: Flach
26: Innenmantel Mitnehmerbund
27: Ringvertiefung
28: äußerer Rand
29: Außenring Ringvertiefung
30: Innenseite
31: Innenring Ringvertiefung
32: Außenseite Hülse
33: Innenfläche
34: zentrischer Bereich
35: Durchgangsöffnung
36: Fenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10345089 A1 [0002, 0023]

Claims

Baueinheit (1), insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer qualitäts- oder quantitätsgeregelten Brennkraftmaschine, bestehend aus einem mit einem Pumpenkolben (2) verbundenen Stößel (3), der an einer Außenseite (4) seines Bodens (5) eine Anlauffläche (6) für einen periodischen Huberzeuger hat, wobei an einer Kontaktfläche (7) einer Innenseite (8) des Bodens (5) der Pumpenkolben (2) stirnseitig anliegt, welcher Boden (5) an seinem Außenrand (9) mit einem Führungshemd (10) des Stößels (3) verbunden ist, wobei ein Außenmantel (11) des Pumpenkolbens (2) nahe der Innenseite (8) radialspielbehaftet von einer Bohrung (12) eines Federtellers (13) umfasst ist, an dessen bodenferner Seite (14) eine Schraubendruckfeder (15) zum Rückstellen des Pumpenkolbens (2) anliegt, wobei eine Bodenseite (16) des Federtellers (13) einer Ringfläche (17) eines Mitnehmerbundes (18) am Pumpenkolben (2) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerbund (18) ein separates, scheibenähnliches sowie geringfügig axial beabstandet zum Federteller (13) am Pumpenkolben (2) sitzendes Element ist, wobei der Federteller (13) einen die Bodenseite (16) mit der Bohrung (12) aufweisenden Scheibenabschnitt (19) hat, von dessen Außenrand (20) eine konzentrische, den Mitnehmerbund (18) mit radialem Spiel umfassende Hülse (21) in Bodenrichtung absteht, welche in einen die bodenferne Seite (14) mit der Anlage für die Schraubendruckfeder (15) aufweisenden, direkt an der Innenseite (8) des Bodens (5) abgestützten Ringkragenabschnitt (22) übergeht und wobei ein von Radialbünden freier Außenmantel (11) des Pumpenkolbens (2) durch Spitzenlos-Schleifen oder Spitzenlos-Außenrundhonen feinbearbeitet ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerbund (18) als dünnwandiges und geschlitztes Blechstanzteil vorliegt.
Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerbund (18) entweder auf zwei im Außenmantel (11) des Pumpenkolbens (2) applizierten, sich diametral gegenüberliegenden Schlüsselflächen (24) mit respektiven Flachs (25) oder in einer Ringnut am Außenmantel (23) des Pumpenkolbens (2) über seinen Innenmantel (26) sitzt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (13) als dünnwandiges sowie tiefgezogenes Blechkäppchen dargestellt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkragenabschnitt (22) des Federtellers (13) in einer Ringvertiefung (27) der Innenseite (8) des Bodens (5) aufgenommen ist, wobei ein äußerer Rand (28) des Ringkragenabschnitts (22) radialspielbehaftet zu einem Außenring (29) der Ringvertiefung (27) verläuft, wobei ein in der Ringvertiefung (27) einsitzender Abschnitt einer Innenseite (30) der Hülse (21) des Federtellers (13) an einem Innenring (31) der Ringvertiefung (27) anliegt und wobei die Schraubendruckfeder (15) einerseits inwändig auf einer Außenseite (32) der Hülse (21) direkt geführt ist und andererseits außenwändig beabstandet zum Außenring (29) der Ringvertiefung (27) verläuft.
Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringvertiefung (27) bis unmittelbar an eine Innenfläche (33) des Führungshemdes (10) reicht, so dass an der Innenseite (8) des Bodens (5) lediglich noch ein erhabener, zentrischer Bereich (34) mit der Kontaktfläche (7) verbleibt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (35) versehen ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (3) entweder als Blechtiefzieh- oder als Fließpressteil vorliegt.