-
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems, mit einer zumindest einen Nocken aufweisenden Pumpennockenwelle, wobei mit dem Nocken eine Laufrolle eines in einer Gehäuseführung beweglichen Rollenstößels zusammenwirkt und eine rotatorische Bewegung der Pumpennockenwelle in eine translatorische Bewegung des Rollenstößels umsetzt.
-
Stand der Technik
-
Eine derartige Pumpe ist aus der
DE 10 2008 001 718 A1 bekannt. Diese Pumpe vermeidet den Nachteil, dass bei einer konventionellen Anordnung von einer Pumpennockenwelle zu einer Laufrolle eines Rollenstößels und zu einem Pumpenkolben alle Toleranzen und Spiele durch den Pumpenkolben ausgeglichen werden müssen. Weiterhin soll diese Pumpe den Nachteil vermeiden, dass die Querkräfte bei einer derartigen Anordnung ungünstig auf die Laufrolle einwirken, so dass die Laufrolle abhängig von den Toleranzlagen immer an einem ihrer beiden Anschläge anliegt und somit einem vermehrten Verschleiß ausgesetzt ist beziehungsweise verursacht. Dies soll dadurch vermieden werden, dass bei dieser Pumpe Mittel vorgesehen sind, um eine Schrägstellung der Oberfläche des Pumpenkolbens zu einer Kontaktfläche der Laufrolle mit der Oberfläche des Nockens zu erreichen. Durch diese Maßnahme können die vorherrschenden Winkelfehler einer Pumpe ausgeglichen werden und zusätzlich kann die Laufrolle gezielt von einem ihrer Anschläge zum anderen bewegt werden. Die dargestellte Ausführung birgt aber die Gefahr in sich, dass die Laufrolle nur in einem sehr engbemessenen Linienkontakt zu den Nocken der Pumpennockenwelle steht, so dass in dieser Kontaktlinie eine sehr hohe Belastung entsteht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe bereitzustellen, bei der ein Verschleiß eines mit der Pumpennockenwelle zusammenwirkenden Rollenstößels gegenüber einer Gehäuseführung zumindest vermindert ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Pumpennockenwelle eine der Pumpennockenwelle bei einem Anlaufen an eine axiale Lagerung eine gegengerichtete Axialbewegung aufzwingende Einrichtung aufweist. Dadurch wird die Pumpennockenwelle immer wieder zwischen den zwei axialen Endlagen hin und her bewegt. Diese Hin- und Herbewegung der Pumpennockenwelle überträgt sich auch auf die Laufrolle des Rollenstößels, so dass die Laufrolle nicht fortlaufend an einer Seite eines Stößelkörpers, in dem die Laufrolle mitsamt eines die Laufrolle aufnehmenden Rollenschuhs eingesetzt ist, anliegen kann. Dadurch kann die Laufrolle aber zumindest keine wesentliche Kraft Fax übertragen. Dies ist nur möglich, wenn der Stößelkörper in der Gehäuseführung anliegt und die Pumpennockenwelle an der axialen Lagerung; die ein Gehäuselager oder ein Flanschlager beziehungsweise das Pumpengehäuse oder ein Flansch selbst sein kann, anliegt. Unterstützt wird die gegenrichtete Axialbewegung der Pumpennockenwelle und der Laufrolle dadurch, dass bei einem Förderhub des Pumpenkolbens hohe Druckkräfte auf den Pumpenkolben durch das zu fördernde Medium einwirken, während bei dem anschließenden Saughub des Pumpenkolbens keine Druckkräfte auf den Pumpenkolben durch das Medium einwirken.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung eine mit einer Erhebung zusammenwirkende wellenringförmige Kontur. Diese wellenringförmige Kontur ist nach Art eines wellenringförmigen Federrings mit zumindest einer Erhöhung und einer Vertiefung auf dem Umfang der Kontur ausgestaltet. Die Erhöhung sowie die Vertiefung wirken bei einer Drehbewegung mit der Erhebung zusammen. Dabei ist es in einer allgemeinen Ausführungsform der Erfindung möglich, dass die wellenringförmige Kontur an der Pumpennockenwelle oder an der Lagerung beziehungsweise dem Pumpengehäuse und/oder dem Flansch angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wellenringförmige Kontur an der Pumpennockenwelle angeordnet, während die Erhebung an der Lagerung beziehungsweise dem Pumpengehäuse und/oder dem Flansch angeordnet ist. Die wellenringförmige Kontor kann ein drehfest auf die Pumpennockenwelle aufgesetzter Ring sein, wobei aber bevorzugt die wellenringförmige Kontur bei der Bearbeitung der Nockenwelle in eine axiale Fläche, insbesondere während eines Drehvorgangs, eingearbeitet wird. Bevorzugt ist die wellenringförmige Kontur auf beiden axialen Enden, beispielsweise anschließend an den oder die Nocken in die Pumpennockenwelle eingearbeitet.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kontur auf ihrem Umfang zwei einander abwechselnde Erhöhungen und Vertiefungen auf. Insbesondere die Erhöhungen sind so im Bezug zu den Nocken angeordnet, dass diese im Bereich der Nockenkuppe, also der Stelle, die dem oberen Totpunkt des Pumpenkolbens entspricht, angeordnet ist, während die Vertiefung im Bereich des Auslaufens des Nockens in den Grundkreis des Nockens angeordnet ist. Diese Stelle entspricht dem unteren Totpunkt des Pumpenkolbens. Bevorzugt entspricht die Anzahl der Erhöhungen der Anzahl der an der Nockenwelle verteilt angeordneten Nocken. Der Übergang zwischen einer Vertiefung und einer Erhöhung erfolgt kontinuierlich, so dass bei einer Anlage der Pumpennockenwelle an eine axiale Lagerung die Pumpennockenwelle mit einer geringen Axialgeschwindigkeit bewegt wird. Da die Lagerung der Pumpennockenwelle ohnehin geschmiert ist, ist die Schmierung der Einrichtung unproblematisch und bedarf keiner zusätzlichen Versorgungseinrichtungen.
-
In Weiterbildung der Erfindung beträgt das Maß zwischen einer Erhöhung und einer Vertiefung zwischen 0,05 mm und 0,25 mm, insbesondere 0,15 mm. Dieser Bereich bzw. dieses konkrete Maß hat sich jeweils als besonders geeignet erwiesen.
-
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Erhebung über einen Umfangswinkel von 5° bis 35°, insbesondere über einen Umfangswinkel von 20°. Eine solcherart ausgebildete Erhebung wirkt mit der erfindungsgemäß ausgestalten wellenringförmigen Kontur vorteilhaft zusammen.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist die Erhebung eine Höhe von 0,01 mm bis 0,09 mm, insbesondere 0,05 mm auf. Damit ergibt sich ein maximales Gesamtmaß bei der bevorzugten Ausführungsform von 0,15 mm + 0,05 mm = 0,2 mm. Ein solches Maß hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei das Gesamtspiel der Axiallagerung etwa 0,45 mm entspricht. Dies bedeutet, dass im Idealfall die Pumpennockenwelle in einen Mittelbereich des Axialspiels läuft und auf die Laufrolle in einem Mittenbereich zwischen dem Stößelkörper bewegt wird. Nur für den Fall, dass die Pumpennockenwelle aus dieser idealen Mittellage heraus bewegt wird, kommt die erfindungsgemäße Einrichtung zum Einsatz.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die Erhebung durch einen mit der Kontur zusammenwirkenden und die Erhebung aufnehmenden Freistich gebildet. Durch diese Ausgestaltung wird kein zusätzlicher Platz für die Aufnahme der erfindungsgemäßen Einrichtung benötigt.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist die Erhebung von einem in das Lager oder die Pumpennockenwelle eingesetzten Einsatz, insbesondere ein Stift gebildet. Dieser Stift wirkt insbesondere dann, wenn das Lager als Aluminium oder Druckgussteil ausgebildet ist, angewendet und der Stift aus einem entsprechend verschleißfesteren Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt werden kann.
-
Bevorzugt ist die Pumpe eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine, mit der Kraftstoff mit einem Druck ab 1.600 bar in einen Hochdruckspeicher gefördert wird.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer Pumpe,
-
2 eine Schnittdarstellung einer Pumpennockenwelle
-
2a eine perspektivische Ansicht einer Pumpennockenwelle gemäß 2,
-
2b einen Schnitt A-A gemäß 2,
-
2c einen Schnitt B-B gemäß 2,
-
3 eine Ansicht einer Lagerung für eine Pumpennockenwelle ,
-
3a eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Lagerung gemäß 3 und
-
3b eine Ausschnittsdarstellung aus einer Draufsicht gemäß 3a mit einer Variante einer Erhöhung, die von einem Stift gebildet ist.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Die perspektivische Schnittdarstellung gemäß 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Pumpe, die insbesondere eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine ist, mit der Kraftstoff mit einem Druck ab 1.600 bar in einen Hochdruckspeicher gefördert wird. Dabei wird der Hochdruckpumpe der zu fördernde Kraftstoff aus einem Tank von einer Niederdruckpumpe zugeführt und von der Hochdruckpumpe wird der in den Hochdruckspeicher nachzufördernde Kraftstoff von einem Pumpenkolben 1, der in einen Pumpenzylinder 2 bewegbar ist, von einem Pumpenarbeitsraum über ein Rückschlageventil und eine Hochdruckleitung in den Hochdruckspeicher gepumpt. Dabei wird der Kraftstoff dem Pumpenarbeitsraum über eine Zumesseinheit und ein Saugventil aus einem Pumpeninnenraum 3 zugeführt. In diesen Pumpeninnenraum 3 wird der Kraftstoff von der Niederdruckpumpe eingebracht. Der Pumpeninnenraum 3 ist in einem Pumpengehäuse 4 gebildet, wobei in dem Pumpengehäuse 4 eine Pumpennockenwelle 5 in einem Gehäuselager 6 und einem Flanschlager 7 gelagert ist. Die Pumpennockenwelle 5 weist zwei gegenüberliegende Nocken 8 auf, die in dem kraftstoffgefüllten Pumpeninnenraum 3 angeordnet sind.
-
Bei einer Drehbewegung der Pumpennockenwelle 5 läuft auf der von den Nocken 8 gebildeten Nockenlaufbahn eine Laufrolle 9 eines Rollenstößels 10 ab. Die Laufrolle 9 ist in einem Rollenschuh 11 drehbar gelagert, wobei der Rollenschuh 11 zusammen mit der Laufrolle 9 in einem Stößelkörper 12 gegen einen Innenringflansch 13 anliegend eingesetzt ist. Der Rollenschuh 11 und die Laufrolle 9 ragen dabei soweit in den Stößelkörper 12 hinein, dass die Laufrolle 9 axial mit der Innenwand des Stößelkörpers 12 zusammenwirken kann. Wird die Laufrolle 9 axial gegen den Stößelkörper 12 bewegt, kann die Laufrolle 9 eine Kraft Fax auf den Stößelkörper 12 ausüben.
-
Der Pumpenkolben 1 weist einen Pumpenkolbenfuss 14 auf, der sich auf dem Rollenschuh 11 abstützt und der von einer Pumpenfeder 15 und einer Federscheibe 16 gegen den Rollenschuh 11 gepresst wird. Die Pumpenfeder 15 stützt sich dementsprechend auf der mit dem Pumpenkolbenfuss 14 und/oder dem Innenringflansch 13 zusammenwirkenden Federscheibe 16 und einem mit dem Pumpenzylinder 2 einstückig ausgebildeten Pumpenzylinderkopf ab.
-
Bei einer Drehbewegung der Pumpennockenwelle 5 wird der Rollenstößel 10, der in einer Gehäuseführung 17 translatorisch auf und ab bewegbar ist, einerseits von der Pumpenfeder 15 gegen die Lauffläche der Nocken 8 der Pumpennockenwelle 5 gedrückt und andererseits von der drehenden Nockenwelle 5 entsprechend der Nockenkontur auf und ab bewegt. Bei einer gegebenen Stößelverdrehung β, beispielsweise hervorgerufen durch eine Pumpengeomatrietoleranz oder eine Nockenwellenverkippung durch Antriebskräfte von außerhalb, läuft die Laufrolle 9 unter Umständen die Nockenbahn der Pumpennockenwelle 5 schräg hinauf und die Laufrolle 9 bewegt sich axial zu ihrer Längsachse. Ein vorgegebenes Axialspiel ist notwendig, so dass in der steigenden Flanke des Nockens 8 bei einer gegebenen Stößelverdrehung β die Laufrolle 9 nicht sofort am Stößelkörper 12 zur Anlage kommt und Verschleiß erzeugen kann. Verschleiß kann nur erzeugt werden, wenn eine Kraft Fax auf den Stößelkörper 12 übertragen werden kann. Dies ist nur möglich, wenn der Stößelkörper 12 in der Gehäuseführung 17 anliegt und die Pumpennockenwelle 5 am Flanschlager 7 bzw. am Gehäuselager 6 anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn auch die Pumpennockenwelle 5 ihr Axialspiel durchlaufen hat. Um dies zu vermeiden, weist die Pumpennockenwelle 5 eine Einrichtung auf, die bei einem Anlaufen der Pumpennockenwelle 5 an das Gehäuselager 6 oder das Flanschlager 7 der Pumpennockenwelle 5 eine gegengerichtete Axialbewegung aufzwingt. Diese Einrichtung ist in den 2 und 3 detailliert beschrieben.
-
2 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpennockenwelle 5, wobei in eine Anlaufschulter 18 der Pumpennockenwelle 5 benachbart bzw. direkt angrenzt an zwei gegenüberliegende Nocken 8 eine wellenringförmige Kontur 19 eingearbeitet ist. Die wellenringförmige Kontur 19 weist zwei gegenüberliegende Erhöhungen 20 auf, die jeweils im Bereich der Nockenkuppe der Nocken 8 angeordnet sind. Weiterhin weist die Kontur 19 zwei mit den Erhöhungen abwechselnde Vertiefungen 21 auf, die im Bereich des jeweiligen Übergangs der Nocken 8 zu dem Grundkreis der Nockenkontur angeordnet sind.
-
2a zeigt eine perspektivische Darstellung der wellenringförmigen Kontur 21 an der Pumpennockenwelle 5.
-
Die 2b und 2c zeigen die in der 2 angegebenen Schnitte A-A und B-B durch die Pumpennockenwelle 5 und kennzeichnen das Maximum des Maßes zwischen einer Erhöhung 20 und einer Vertiefung 21, das durch den Abstand x definiert ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt das Maß x 0,15 mm.
-
3 zeigt einen Flansch 25 mit einem Flanschlager 7, in das die Pumpennockenwelle 5 mit dem zugehörigen Lagerbereich eingesetzt wird. Mit der zuvor beschriebenen wellenringförmigen Kontur 19 der Pumpennockenwelle 5 wirkt eine Erhöhung 22 an dem Flansch 25 zusammen. Die Erhöhung 22 ist dadurch gebildet, dass ein Freistich 23, der sowohl im Bereich des Gehäuselagers 6 als auch des Flanschlagers 7 in das Pumpengehäuse 4 beziehungsweise in den Flansch 25 eingearbeitet ist, über einen Ringumfang von 340° ausgebildet ist. In dem restlichen Bereich von 20° ist kein Freistich 23 vorhanden und die Grundkontur des Flanschs 25 beziehungsweise des Pumpengehäuses 4 bildet die Erhöhung 22. Im zusammengebauten Zustand der Pumpe ragt die wellenringförmige Kontur 19 in den Freistich 23 hinein und nur wenn eine Erhöhung 20 auf die Erhebung 22 trifft, wird die Pumpennockenwelle 5 axial bewegt. Die Erhebung 22 weist ein bevorzugtes Maß von 0,05 mm auf, so dass die Pumpennockenwelle 5 maximal um 0,2 mm axial bewegt wird.
-
3a zeigt eine Draufsicht auf den Flansch 25 mit der Erhebung 22, die durch Abtragen von Material über einen Umfang von 340° an dem Flansch 25 in Form eines Freistichs 23 erzeugt wird.
-
Alternativ ist es gemäß den Ausführungsbeispielen aus 3b möglich, anstelle der Erhebung 22 einen Stift 24 in eine entsprechend abgedrehte Axialfläche des Flanschs 25 beziehungsweise des Pumpengehäuses 4 einzusetzen.
-
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 102008001718 A1 [0002]
