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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Zum Beaufschlagen des Kraftstoffs in einem Kraftstoffeinspritzsystem, wie beispielsweise in einem Common Rail System, werden unter anderem Radialkolben mit einem oder mehreren Pumpenkolben eingesetzt, welche von einer Antriebswelle mittelbar beispielsweise über einen Nocken oder einen Exzenter in eine Hubbewegung versetzt werden, um einen Saughub, während welchem Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe eingesaugt wird, und einen Druckhub auszuführen, in welchem der angesaugte Kraftstoff komprimiert wird und an den Hochdruckspeicher des Common Rail Systems ausgegeben wird.
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Bei den bekannten Hochdruckpumpen wird üblicherweise ein Rollennockenantrieb, bei dem entweder ein Rollenschuh mit einer Rolle oder ein Rollen-Bolzen-Antrieb eingesetzt.
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Beispielsweise ist in
DE 10 2008 043 429 A1 eine Radialkolbenpumpe mit einem Nockenwellenantrieb beschrieben. Hierbei ist in einem Pumpengehäuse eine Antriebswelle drehbar gelagert. Die Antriebswelle weist zwischen zwei Lagerbuchsen eine Nockenbahn auf, die einen Pumpenkolben in einer Hubbewegung antreibt. Der Pumpenkolben ist im Pumpengehäuse in einer radial zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Zylinderbohrung verschiebbar geführt und stützt sich mit einem Kolbenfuß über eine in einem Rollenschuh drehbar gelagerte Laufrolle an der Nockenbahn ab. Der Rollenschuh ist wiederum in einen Stößelkörper eingepresst, der in einer Stößelführungsbohrung des Pumpengehäuses hubbeweglich geführt und um seine Längsachse frei drehbar gelagert ist. Eine Druckfeder drückt über den Stößelkörper sowie den Rollenschuh die Laufrolle gegen die Antriebswelle, wodurch die Laufrolle in Anlage an der Nockenbahn gehalten ist.
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Weiterhin ist in
EP 2 079 923 B1 eine Kolbenpumpe mit einem Rollenstößel beschrieben. Bei der Kolbenpumpe handelt es sich hier um eine 1-Zylinder-Radialkolbenpumpe, die einen Kolben aufweist, der von einem Nockenabschnitt einer Antriebswelle mittelbar angetrieben wird. Zwischen dem Kolben und dem Nockenabschnitt ist ein Rollenstößel angeordnet, welcher einen Stößelkörper und eine Laufrolle umfasst. Der Stößelkörper umfasst wiederum einen quaderförmigen Rollenschuh mit einer zylindrischen Ausnehmung, deren Längsahse in Einbaulage parallel zur Längsachse der Antriebswelle verläuft. Die Ausnehmung ist zum Nockenabschnitt hin offen und erstreckt sich über die gesamte Breite des Stößelkörpers. Ihre maximale Tiefe entspricht ungefähr dem Radius der zylindrischen Laufrolle, so dass diese ungefähr mit einem halben Durchmesser über den Rand der Ausnehmung übersteht. Die Laufrolle ist in die Ausnehmung eingesetzt und stützt sich mit ihrer Laufrollenmantelfläche an der Wand der Ausnehmung ab. Laufrolle und Ausnehmung bilden ein Gleitlager.
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Eine derartige Konfiguration ist jedoch hohem Verschleiß ausgesetzt. Daher ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, bei welcher die Robustheit des Rollennockenantrieb gesteigert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, welche zumindest einen Pumpenkolben aufweist, welcher durch die Drehung einer Antriebswelle um eine Drehachse herum über zumindest einen an der Antriebswelle angeordneten Nocken und eine an dem Pumpenkolben angeordnete Stößelbaugruppe in einer Hubbewegung in im Wesentlichen radialer Richtung zu einer Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird, wobei die Stößelbaugruppe einen Rollenschuh und eine Laufrolle mit einer Laufrollenmantelfläche aufweist, welche in Kontakt mit dem Nocken steht, wobei die Laufrollenmantelfläche, welche in Kontakt mit dem Nocken steht, von dem Rollenschuh beabstandet ist. Durch die Beabstandung der Laufrollenmantelfläche von dem Rollenschuh wird ein Kontakt und somit eine Beanspruchung wie beispielsweise in dem Fall eines Gleitlagers in diesem Bereich vermieden und die Robustheit des Rollennockenantriebs wird auf einfache und effektive Weise gesteigert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Laufrolle zumindest teilweise in dem Rollenschuh, insbesondere in einer entsprechenden Ausnehmung des Rollenschuhs, angeordnet.
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Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform weist die Laufrolle zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitt und zwei zweite zylindrische Abschnitte auf, wobei der Durchmesser des zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitts unterschiedlich zu dem Durchmesser der zwei zweiten zylindrischen Abschnitte ist.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser des zumindest einen ersten Durchmessers größer als der Durchmesser der zwei zweiten zylindrischen Abschnitte.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser des zumindest einen ersten Durchmessers kleiner als der Durchmesser der zwei zweiten zylindrischen Abschnitte.
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Vorzugsweise weist der erste zylindrische Abschnitt die Laufrollenmantelfläche auf.
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Noch bevorzugter ist es, wenn die zwei zweiten zylindrischen Abschnitte als Lager zur axialen Lagerung der Laufrolle an einem Stößelkörper der Stößelbaugruppe ausgebildet sind. Durch die axiale Lagerung der Laufrolle kann das Vorsehen eines Gleitlagers vorteilhaft vermieden werden.
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Alternativ können die zwei zweiten zylindrischen Abschnitte auf vorteilhafte Weise als Lager zur radialen Lagerung der Laufrolle an dem Rollenschuh ausgebildet sein. Auch durch die radiale Lagerung der Laufrolle kann auf einfache Weise das Vorsehen eines ansonsten notwendigen Gleitlagers vermieden werden.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der zumindest eine erste zylindrische Abschnitt der Laufrolle und die zwei zweiten zylindrischen Abschnitte der Laufrolle integral, insbesondere einstückig, miteinander ausgebildet sind.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der zumindest eine erste zylindrische Abschnitt der Laufrolle und die zwei zweiten zylindrischen Abschnitte der Laufrolle mehrteilig ausgebildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Schnitt durch eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik;
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2 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform;
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3 einen Schnitt durch einen Rollenschuh mit Laufrolle gemäß einer Ausführungsform; und
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4 einen Schnitt durch eine Laufrolle gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein Schnitt durch eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die hier dargestellte Hochdruckpumpe 1 ist eine Radialkolbenpumpe und wird in einem Common Rail System verwendet.
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Die Hochdruckpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet ist, die als Nockenwelle ausgebildet ist. Die Hochdruckpumpe 1 weist wenigstens ein oder mehrere in jeweils einem Zylinderkopf 8 angeordnete Pumpenelemente 4 mit jeweils einem Pumpenkolben 5 auf, der durch einen Nocken 6 der Antriebswelle 3 mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zu einer Drehachse 7 der Antriebswelle 3 angetrieben wird. Der Pumpenkolben 5 ist in einer Zylinderbohrung 9 in einem Schaftabschnitt 10 des Zylinderkopfs 8 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 9 einen Pumpenarbeitsraum 11. Um den Schaftabschnitt 10 herum ist eine Feder 12 angeordnet.
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Der Pumpenarbeitsraum 11 weist über einen im Gehäuse 2 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal (nicht dargestellt) eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals in den Pumpenarbeitsraum 11 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Einlassventil 13 angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum 11 weist außerdem über einen im Zylinderkopf 8 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 14 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 15 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher 15 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 16 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 14 in den Pumpenarbeitsraum 11 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Auslassventil 17 angeordnet.
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Dem Pumpenelement 4 ist eine Stößelbaugruppe zugeordnet, über die sich der Pumpenkolben 5 am Nocken 6 der Antriebswelle 3 abstützt. Die Stößelbaugruppe umfasst einen hohlzylindrischen Stößelkörper 18, der in einer Bohrung 19 verschiebbar geführt ist. An seinem dem Pumpenarbeitsraum 11 abgewandten Ende weist der Pumpenkolben 5 einen Kolbenfuß 20 auf.
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Die Stößelbaugruppe und der Pumpenkolben 5 werden durch die vorgespannte Feder 12 zum Nocken 6 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die Feder 12 ist als den Pumpenkolben 5 umgebende und in den Stößelkörper 18 hineinragende Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Feder 12 stützt sich einerseits am Zylinderkopf 8 und andererseits an einem Federteller 21 ab. Der Federteller 21 ist mit dem Pumpenkolben 5 verbunden und liegt auf einer einem Rollenschuh 22 abgewandten Seite eines Ringstegs (hier nicht im Detail dargestellt) an. Die Feder 12 wirkt somit über den Federteller 21 sowohl auf den Pumpenkolben 5 als auch auf den Stößelkörper 18, um diese wie oben beschrieben, gegen den Nocken 6 der Antriebswelle 3 zu drücken. In den Stößelkörper 18 ist von dessen der Antriebswelle 3 zugewandter Seite her der Rollenschuh 22 eingefügt. Im Rollenschuh 22 ist in einer zylinderabschnittförmigen Aufnahme auf der dem Nocken 6 der Antriebswelle 3 zugewandten Seite des Rollenschuhs 22 eine. zylindrische Laufrolle 23 drehbar gelagert.
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Bei Drehung der Antriebswelle 3 um die Drehachse 7 her die Drehbewegung somit über den Nocken 6 und die Stößelbaugruppe auf den Pumpenkolben 5 übertragen, um diesen auf und ab zu bewegen, wodurch entsprechend ein Saughub zum Fördern des Kraftstoffs in das Pumpenelement und ein Druckhub zum Verdichten des in das Pumpenelement geförderten Kraftstoffs ausgeführt wird. Der verdichtete bzw. mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird dann über das Auslassventil 17 dem Hochdruckspeicher 15 zugeführt.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Abschnitt einer Hochdruckpumpe 1 gemäß einer Ausführungsform. Hier wird ebenfalls ein Pumpenkolben 5 durch einen Nocken 6 einer Antriebswelle 3 mittelbar in einer Hubbewegung in radialer Richtung zu einer Drehachse 7 der Antriebswelle 3 angetrieben. Ebenfalls analog zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich der Pumpenkolben 5 an einer Stößelbaugruppe ab, welche einen hohlzylindrischen Stößelkörper 18, einen Rollenschuh 22 bzw. einen sogenannten Hybridrollenschuh und eine Laufrolle 23 umfasst. Die Laufrolle ist in einer Ausnehmung 24 des Rollenschuhs 22 angeordnet, wobei zwischen der Laufrollenmanteifläche 25 und der Ausnehmung 24 ein Spalt 26 vorhanden ist, so dass die Laufrollenmantelfläche 25 lediglich den Nocken 6 kontaktiert und nicht den Rollenschuh 22. Die Laufrolle 23 umfasst einen ersten zylindrischen Abschnitt 27 eines ersten Durchmessers und zwei zweite zylindrische Abschnitte 28, 28' eines zweiten Durchmessers. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser. Die beiden zweiten zylindrischen Abschnitte 28, 28' des zweiten Durchmessers dienen als Lager zur axialen Lagerung der Laufrolle 23 an dem Stößelkörper 18. Alternativ kann die Laufrolle 23 auch radial gelagert werden. Durch den Unterschied in den beiden Durchmessern, d. h. der Durchmesser der Lagerstelle und der Durchmesser an der Wälzkontaktstelle, wird die Reibungskraft durch die so entstehende Hebelarmwirkung vergrößert. Die Lagerstellen der Laufrolle 23 sind hierbei mit einer Beschichtung, welche als Verschleißschutzschicht dient, versehen. Zusätzlich kann auch der Rollenschuh 22 mit einer Beschichtung versehen sein.
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3 ist ein Schnitt durch einen Rollenschuh 22 mit Laufrolle 23 gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei hier im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der erste zylindrische Abschnitt 27 eines ersten Durchmesser einen kleineren Durchmesser aufweist als die beiden zweiten zylindrischen Abschnitte 28, 28' des zweiten Durchmessers, welche zur axialen Lagerung der Laufrolle 23 in dem Rollenschuh 22 dienen.
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4 ist ein Schnitt durch eine Laufrolle 23 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in der Figur erkannt werden kann, ist die Laufrolle 23 zweiteilig ausgebildet. Dabei bildet der erste zylindrische Abschnitt 27 des ersten Durchmessers einen ersten Teil und die beiden zweiten zylindrischen Abschnitte 28, 28' des zweiten Durchmessers den anderen Teil der zweiteiligen Laufrolle 23.
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Mittels der erfindungsgemäßen Konfiguration kann effektiv ein Rollennockenantrieb mit erhöhter Robustheit geschaffen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043429 A1 [0004]
- EP 2079923 B1 [0005]