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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, aufweisend zumindest ein Pumpenelement mit einem von einem Pumpenzylinderkopf unter Einschluss eines Pumpenarbeitsraums abgedeckten Pumpenzylinder, in dem ein Pumpenkolben translatorisch auf und ab bewegbar ist, und wobei der Pumpenkolben über einen Rollenstößel mit einer Antriebswelle zusammenwirkt.
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Stand der Technik
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Eine derartige Hochdruckpumpe ist aus der
DE 10 2010 063 363 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist ein Pumpenelement mit einem einstückig ausgebildeten Pumpenzylinder und Pumpenzylinderkopf auf. In dem Pumpenzylinder ist ein Pumpenkolben translatorisch auf und ab bewegbar und wirkt mit einem in dem Pumpenzylinderkopf angeordneten Pumpenarbeitsraum zusammen. Der Pumpenarbeitsraum wirkt seinerseits mit einem Einlassventil und einem Auslassventil zusammen. Das so ausgebildete Pumpenelement ist als Steckpumpe ausgebildet und der Pumpenkolben wirkt mit einem Rollenstößel zusammen, der seinerseits mit einer Laufrolle auf einem Nocken einer Antriebswelle abrollt. Die Hochdruckpumpe ist ohne ein eigenes Gehäuse ausgebildet und wird beispielsweise in ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingebaut.
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Eine weitere Hochdruckpumpe ist aus der
DE 10 2011 082 704 A1 bekannt. Diese Hochdruckpumpe weist zwei V-förmig zueinander angeordnete Pumpenelemente auf, die über jeweils einen Rollenstößel mit einem Doppelnocken einer Nockenwelle zusammenwirken. Besonderheit dieser Hochdruckpumpe ist es, dass Stößelfederräume der beiden Pumpenelemente über einen Ausgleichskanal miteinander verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, die hinsichtlich der Belastung ihrer Bauteile verbessert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest zwei Pumpenelemente in Reihenschaltung nebeneinander angeordnet in einem Pumpengehäuse eingesetzt sind und dass die Antriebswelle in dem Pumpengehäuse angeordnet ist. Bei dieser Hochdruckpumpe ist die zu erbringende Förderleistung auf zwei Pumpenelemente aufgeteilt, die nebeneinanderliegend mit eigenen Nocken der Antriebswelle zusammenwirken. Dadurch werden die beiden Pumpenelemente beziehungsweise deren Pumpenkolben getrennt voneinander von der Antriebswelle angetrieben, so dass die diesbezügliche Belastung sowohl der Antriebswelle als auch möglicher Übertragungselemente auf insbesondere die Pumpenkolben reduziert ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Pumpenelement eine Steckpumpe. Steckpumpen stehen entweder in verschiedenen Bauausführungen und Baugrößen zur Verfügung beziehungsweise können aufgrund ihrer geometrischen Ähnlichkeit leicht in verschiedenen Größen hergestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebswelle eine Nockenwelle, die für jedes Pumpenelement zumindest einen mit dem Rollenstößel zusammenwirkenden Nocken aufweist. Die so ausgebildete Antriebswelle ist die bevorzugte Ausführungsform, wobei durch die Verwendung von zwei Pumpenelementen, die über Rollenstößel von nebeneinanderliegenden Nocken einer Nockenwelle angetrieben werden, die Belastung der Pumpenelemente, der Rollenstößel und der Nocken durch eine Halbierung der notwendigen Überrollungen gegenüber einem einzigen Pumpenelement erreicht ist. Dadurch kann jedes Pumpenelement deutlich kleiner ausgebildet und der Durchmesser des Pumpenkolbens und des Pumpenzylinders reduziert werden. Entsprechend kann auch der Pumpenzylinderkopf mit seinen Anbauteilen entsprechend kleiner ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird auch die Hertzsche-Pressung der Rolle des Rollenstößels auf den Nocken deutlich reduziert.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die den Pumpenelementen zugeordneten Nocken verdreht zueinander auf der Nockenwelle angeordnet. Diese Ausgestaltung bewirkt eine Vergleichmäßigung der Belastung der Hochdruckpumpe insgesamt, so dass auch durch diese Ausgestaltung die Belastung der Bauteile der Hochdruckpumpe reduziert wird.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Nocken als Doppelnocken ausgebildet, die um 90° verdreht zueinander auf der Nockenwelle angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird die Belastung der Bauteile nochmals weiter reduziert und eine weitere Vergleichmäßigung der Belastungen erreicht, da dadurch mit jedem Pumpenkolbenhub eine nur geringe Fluidmenge gefördert werden muss.
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In weiterer Ausgestaltung sind alternativ die Nocken als Dreifachnocken ausgebildet, die um 60° verdreht zueinander angeordnet sind. Auch diese Ausgestaltung bewirkt eine nochmalige Verringerung und Vergleichmäßigung der Belastungen der Hochdruckpumpe.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse eine Fluidzuführung auf, die direkt oder indirekt mit den Pumpenarbeitsräumen verbunden ist. Dadurch brauchen keine externen Leitungen an dem Pumpengehäuse angebracht werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Kraftstoffhochdruckpumpe. Wenn auch in allgemeiner Ausgestaltung mit der Hochdruckpumpe beliebige Fluide gefördert werden können, ist die Ausgestaltung als Kraftstoffhochdruckpumpe die bevorzugte Ausführungsform, wobei dann von der Kraftstoffhochdruckpumpe Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, gefördert wird. Entsprechend ist in Weiterbildung der Erfindung die Fluidzuführleitung eine Kraftstoffniederdruckleitung, mit der der Kraftstoffhochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstoffniederdrucksystem zugeführt wird. Von der Kraftstoffhochdruckpumpe wird der zugeführte Kraftstoff dann in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume einer Brennkraftmaschine entnommen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe ölgeschmiert. Dadurch kann die Hochdruckpumpe ohne irgendwelche Änderungen wahlweise zur Förderung von Benzin, Diesel oder anderen Kraftstoffen oder Kraftstoffgemischen genutzt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Hochdruckpumpe mit zwei in Reihenschaltung in einem Pumpengehäuse angeordneten Pumpenelementen, wobei in dem Pumpengehäuse eine Antriebswelle für die Pumpenelemente gelagert ist und
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2a, 2b einen Querschnitt durch eine Nockenwelle der Hochdruckpumpe in zwei Ausbildungsvarianten
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein teilweise dargestelltes Gehäuse, beispielsweise ein Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftmaschine, die als selbstzündende oder fremdgezündete Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann und folglich beispielsweise entweder mit Dieselkraftstoff oder Benzin betrieben wird. Das Kurbelgehäuse 1 weist eine vorzugsweise zylinderförmig ausgebildete Öffnung 2 auf, die als Schnittstelle zum Anbau eines Pumpengehäuses 3 ausgelegt ist. Dabei ist in Verlängerung der Öffnung 2 in dem Kurbelgehäuse 1 eine Antriebsmöglichkeit für eine in dem Pumpengehäuse 3 gelagerte Antriebswelle 4 vorgesehen. Die Antriebsmöglichkeit kann als Zahnrad ausgebildet sein, das mit einem auf der in das Kurbelgehäuse 1 hineinragenden Antriebswelle 4 angeordneten Antriebszahnrad kämmt, oder aber beispielsweise in Form einer Keilwellenverbindung, die direkt mit der Welle 4 zusammenwirkt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 4 auf der in das Kurbelgehäuse 1 hineinragenden Seite mit einem Konus 7 versehen, wobei auf den Konus 7 das Antriebszahnrad aufsetzbar und in einer definierten Drehlage festlegbar ist.
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Die Antriebswelle 4 ist in dem Pumpengehäuse 3 in geeigneter Weise, beispielsweise mittels Lagern 5a, 5b, beispielsweise Kugellagern, Rollenlagern oder Gleitlagern, gelagert. Zwischen den Kugellagern 5a, 5b sind auf der Antriebswelle 4 zwei Nocken 6a, 6b angeordnet, der vorzugsweise einstückig mit der Antriebswelle 4 in Form einer Nockenwelle gefertigt sind. Die Nocken 6a, 6b können grundsätzlich jeweils als Einfachnocken oder aber bevorzugt, wie in den 2a, 2b gezeigt ist, als Mehrfachnocken ausgebildet sein.
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Das Pumpengehäuse 3 ragt mit einem Flansch 8, der zusammen mit der Öffnung 2 die Schnittstelle darstellt, in die Öffnung 2 hinein und das Kurbelgehäuse 1 (oder aber auch das Pumpengehäuse 3) weist eine Ringnut 9 auf, in die ein Runddichtring 10 zur Abdichtung des Pumpengehäuses 3 gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 eingesetzt ist. Im Übrigen ist da Pumpengehäuse 3 in geeigneter Weise an dem Kurbelgehäuse 1 befestigt.
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Das Pumpengehäuse 3 weist zwei Montageöffnungen 11a, 11b auf, in die jeweils ein Rollenstößel 12 und ein Pumpenzylinder 14 eines Pumpenelements 13a, 13b eingesetzt sind. Die Pumpenelemente 13a, 13b bilden zusammen mit dem Pumpengehäuse 3 eine Hochdruckpumpe, die beispielsweise Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems ist. Jeder der beiden Rollenstößel 12 weist einen Stößelkörper 15 auf, der eine Laufrolle 16 trägt. Die Laufrollen 16 rollen auf den Nocken 6a, 6b ab und setzen bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 4 deren Rotationsbewegung in eine translatorische auf- und ab- Bewegung der Rollenstößel 12 um. Mit den Stößelkörpern 15 ist jeweils ein Pumpenkolben 17 der Pumpenelemente 13a, 13b verbunden, die jeweils in Pumpenzylindern 14 auf und ab bewegbar ist. Die Pumpenkolben 17 fördern bei einer Aufwärtsbewegung Fluid in Form von Kraftstoff, der sich in jeweils einem in einem Pumpenzylinderkopf 18 angeordneten Pumpenarbeitsraum 19 befindet, über nicht dargestellte beispielsweise seitlich angeordnete Hochdruckauslasse und eine Hochdruckleitung beispielsweise in einen Hochdruckspeicher. Zugeführt wird der Kraftstoff in die Pumpenarbeitsräume 19 über eine in das Pumpengehäuse 3 eingelassene Fluidzuführung 20, die einerseits mit einem Kraftstoffniederdrucksystem und andererseits mit je einer Fluidleitung 21 in den Pumpenzylinderköpfen 18 verbunden ist. Die Fluidleitungen 21 sind dann über beispielsweise als Saugventile ausgebildete Einlassventile mit den Pumpenarbeitsräumen 19 verbunden. Bei dem Pumpenelement 13b ist die Anbindung der Fluidleitung 21 an die Fluidzuführung 20 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
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Jeder Stößelkörper 15 wird von einer Feder 21, die sich auf der gegenüberliegenden Seite an dem Pumpenzylinderkopf 18 abstützt, gegen den entsprechenden Nocken 6a, 6b der Antriebswelle 4 gedrückt. Um zu verhindern, dass aus dem Pumpenarbeitsraum 19 Kraftstoff entlang des Pumpenkolbens 17 zu den ölgeschmierten Teilen des Rollenstößels 12 beziehungsweise zu den Lagern 5a, 5b gelangt, ist jeder Pumpenkolben 17 mittels eines Dichtelementes gegenüber dem Pumpenzylinder 14 abgedichtet.
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Die Lager 5a, 5b und der Rollenstößel 12 werden beispielsweise von Schmieröl, das aus dem Kurbelgehäuse 1 durch einen Kanal 22 in dem Pumpengehäuse 3 in einen Nockenraum 23 gelangt, geschmiert. Der Kanal 22 ist mit einem kurbelgehäuseseitigen Druckölkanal 24 verbunden. Der Druckölkanal 24 ist im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Kanal 22 abgedichtet. Von dem Nockenraum 23 gelangt das Schmieröl zu den Schmierstellen, insbesondere den Lagern 5a, 5b und den Rollenstößeln 12 und wird beispielsweise durch die Öffnung 2 in den Ölsumpf der Brennkraftmaschine zurückgeleitet. Das Pumpengehäuse 3 weist auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Flansch 8 einen das Lager 5b tragenden Einpassring 25 auf, wobei eine Einpassöffnung für den Einpassring 25 in dem Pumpengehäuse 3 von einem Deckel 26 dicht verschlossen ist.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2a zeigt eine als Nockenwelle ausgebildete Antriebswelle 4, deren Nocken 6a, 6b als jeweils Doppelnocken ausgebildet sind, die um 90° verdreht zueinander angeordnet sind. Dagegen zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 2b eine als Nockenwelle ausgebildete Antriebswelle 4, deren Nocken 6a, 6b jeweils als Dreifachnocken ausgebildet sind, die um 90° verdreht zueinander angeordnet sind. Diese erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Antriebswelle 4 ermöglichen es, die Überrollungen der Laufrollen 16 auf den Nocken 6a, 6b zu reduzieren. Damit wird die Hertzsche Pressung der Laufrollen 16 auf den Nocken 6a, 6b reduziert. Auch kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Durchmesser der Pumpenkolben 17 und damit der Pumpenzylinder 14 und demzufolge der Pumpenelemente 13a, 13b gegenüber einer herkömmlichen Hochdruckpumpe verringert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010063363 A1 [0002]
- DE 102011082704 A1 [0003]