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DE10326863A1 - Radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines - Google Patents

Radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines Download PDF

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Publication number
DE10326863A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
roller
piston pump
microns
radial piston
pump according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10326863A
Other languages
German (de)
Inventor
Gerhard Breuer
Claudia Kohler
Franz Dr. Rückert
Karl-Heinz Dipl.-Ing. Thiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10326863A priority Critical patent/DE10326863A1/en
Priority to PCT/EP2004/006338 priority patent/WO2004111450A1/en
Priority to US10/560,461 priority patent/US20060216157A1/en
Priority to JP2006515910A priority patent/JP2006527330A/en
Priority to EP04739827A priority patent/EP1633978A1/en
Priority to KR1020057023817A priority patent/KR20060021369A/en
Publication of DE10326863A1 publication Critical patent/DE10326863A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe (1) zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4) mit einem exzentrischen Wellenabschnitt (6), auf welchem eine Laufrolle (8) gelagert ist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle (4) radial in einem jeweiligen Zylinder (14) angeordneten Kolben (16), an deren der Laufrolle (8) zugewandten Enden jeweils eine Kolbenfußplatte (18) angeordnet ist, welche die Umfangsfläche (10, 12) der Laufrolle (8) kontaktiert. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, dass zumindest die die Umfangsfläche (10, 12) der Laufrolle (8) kontaktierende Fläche (28) der Kolbenfußplatte (18) aus einem verschleißfesten Material, nämlich aus Hartmetall, aus einem keramischen Werkstoff, aus einem gegossen karbidischen Werkstoff oder aus Cermet besteht.The invention relates to a radial piston pump (1) for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, with a drive shaft (4) mounted in a pump housing (2) with an eccentric shaft section (6) on which a roller ( 8) is mounted, and preferably with a plurality of relative to the drive shaft (4) radially in a respective cylinder (14) arranged piston (16), at whose the roller (8) facing ends in each case a Kolbenfußplatte (18) is arranged, which surrounds the peripheral surface (10, 12) of the roller (8) contacted. DOLLAR A The invention provides that at least the peripheral surface (10, 12) of the roller (8) contacting surface (28) of the Kolbenfußplatte (18) made of a wear-resistant material, namely hard metal, made of a ceramic material, from a cast carbide Material or made of cermet.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Antriebswelle mit einem exzentrischen Wellenabschnitt, auf welchem eine Laufrolle gelagert ist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen Zylinder angeordneten Kolben, an deren der Laufrolle zugewandten Enden jeweils eine Kolbenfußplatte angeordnet ist, welche die Umfangsfläche der Laufrolle kontaktiert, gemäß der Gattung von Anspruch 1.The Invention is based on a radial piston pump for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, with one in a pump housing mounted drive shaft with an eccentric shaft section, on which a roller is mounted, and preferably with several in terms of the drive shaft arranged radially in a respective cylinder Piston, at whose ends facing the roller respectively a Kolbenfußplatte is arranged, which contacts the peripheral surface of the roller, according to the genus of claim 1.

Eine solche Radialkolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 198 09 315 A1 bekannt. Die Kolbenfußplatte und die Laufrolle der bekannten Radialkolbenpumpe bestehen in der Regel aus Einsatzstahl oder auch aus Vergütungsstahl. Mit der Zeit kann es jedoch an diesen Bauteilen zu Gleitverschleiß aufgrund von Adhäsion, Abrasion oder Oberflächenzerrüttung kommen. Dieser unerwünschte Verschleiß kann zu einem Ausfall der Radialkolbenpumpe und damit auch zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen.Such a radial piston pump is for example from the DE 198 09 315 A1 known. The Kolbenfußplatte and the roller of the known radial piston pump are usually made of case-hardened steel or made of tempered steel. Over time, however, these components may experience sliding wear due to adhesion, abrasion, or surface disruption. This undesirable wear can lead to a failure of the radial piston pump and thus also to a failure of the internal combustion engine.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass ihre Zuverlässigkeit erhöht wird.Of the The present invention is based on the object, a Radial piston pump of the type mentioned above so on develop that their reliability elevated becomes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.According to the invention this Problem solved by the characterizing features of claim 1.

Indem erstmalig zumindest zumindest die die Umfangsfläche der Laufrolle kontaktierende Fläche der Kolbenfußplatte aus einem verschleißfesten Material, nämlich aus Hartmetall, aus einem keramischen Werkstoff, aus einem gegossen karbidischen Werkstoff oder aus Cermet besteht, wird die Verschleißneigung der Kolbenfußplatten-Laufrollen-Paarung entscheidend reduziert. Die genannten Werkstoffe weisen gegenüber den bisher verwendeten Stahlwerkstoffen einen signifikant höheren E-Modul auf, was in geringeren Verformungen bei Belastung und folglich auch in einer gleichmäßigeren Flächenpressung ohne nennenswerte Spannungsspitzen resultiert. Beim Einsatz von keramischen Werkstoffen spielt vor allem deren geringeres Gewicht eine vorteilhafte Rolle, da die Kolbenfußplatte zusammen mit dem Kolben in hoher Frequenz beschleunigt und verzögert wird und folglich die Massenträgheit wesentlich herabgesetzt wird.while For the first time at least at least contacting the peripheral surface of the roller surface the piston foot plate made of a wear-resistant Material, namely made of tungsten carbide, of a ceramic material, of a cast carbide material or consists of cermet, the tendency to wear the piston footplate roller mating decisively reduced. The materials mentioned have the opposite previously used steel materials a significantly higher modulus of elasticity on, resulting in less deformation under load and consequently also in a more even surface pressure without significant voltage spikes results. When using Above all, their lower weight plays a role in ceramic materials advantageous role, since the Kolbenfußplatte together with the piston accelerated and decelerated in high frequency and consequently the inertia is significantly reduced.

Dabei kann die Kolbenfußplatte vollständig aus dem verschleißfesten Material hergestellt sein oder sie besteht wie bisher aus Einsatzstahl oder Vergütungsstahl und trägt auf ihrer zur Laufrolle weisenden Fläche wenigstens einen Einsatz aus dem verschleißfesten Material. Die Verwendung von Einsätzen bringt den Vorteil eines modularen Aufbaus, d.h. dass eine standardisierte Kolbenfußplatte mit Einsätzen aus verschiedenem Material versehen werden kann und somit eine Vielzahl von Varianten erzeugbar ist.there can the piston foot plate Completed from the wear-resistant Be made of material or it is still made of case-hardened steel or tempered steel and carries at least one insert on its surface facing the roller from the wear-resistant Material. The use of inserts brings the advantage of a Modular construction, i. that a standardized piston footplate with inserts can be provided from different material and thus a variety of variants can be generated.

Bei Verwendung eines keramischen Werkstoffs enthält dieser vorzugsweise Siliziumnitrit Si3N4 und weist eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,15 μm und 0,5 μm auf. Hartmetalle können beispielsweise aus G20, GC37 oder GC20 bestehen und eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,3 μm und 1,0 μm aufweisen, während der gegossen karbidische Werkstoff durch ein Schalenhartgussmaterial, insbesondere durch GGH oder SoGGH gebildet wird, welches eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,5 μm und 2,0 μm aufweist.When using a ceramic material, this preferably contains silicon nitrite Si 3 N 4 and has a surface roughness R z of between 0.15 μm and 0.5 μm. Hard metals may for example consist of G20, GC37 or GC20 and have a roughness R z between 0.3 microns and 1.0 microns, while the cast carbide material is formed by a shell hard casting material, in particular by GGH or SoGGH, which has a roughness R z between 0.5 μm and 2.0 μm.

Besonders bevorzugt weist die Kolbenfußplatte auf ihrer der Laufrolle zugewandten Fläche wenigstens zwei sich kreuzende Nuten auf. Dadurch wird der Überdeckungsbereich von Kolbenfußscheibe und Laufrolle ohne Schmierstoffzuführung eliminiert. In den als Stauspalten wirkenden Nuten kann sich Kraftstoff ansammeln, welcher aufgrund der Gleitgeschwindigkeit zwischen der Laufrolle und der Kolbenfußplatte die Ausbildung eines hydrodynamischen Gleitfilms fördert, wodurch der Verschleiß an den Gleitflächen weiter reduziert wird.Especially Preferably, the Kolbenfußplatte on its surface facing the roller at least two intersecting Grooves on. This will make the coverage area of piston foot disc and eliminates roller without lubricant supply. In the as Stauspalten acting grooves can accumulate fuel, which due to the sliding speed between the roller and the piston footplate promotes the formation of a hydrodynamic sliding film, thereby the wear on the sliding surfaces is further reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained. In the drawings shows:

1 eine Querschnittsdarstellung einer Radialkolbenpumpe mit einer Kolbenfußplatte und einer Antriebswelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a cross-sectional view of a radial piston pump with a Kolbenfußplatte and a drive shaft according to a first embodiment of the invention;

2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Kolbens und einer Kolbenfußplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform; 2 an enlarged cross-sectional view of a piston and a Kolbenfußplatte according to another embodiment;

2a einen vergrößerten Ausschnitt von 2; 2a an enlarged section of 2 ;

2b einen weiteren vergrößerten Ausschnitt von 2; 2 B another enlarged section of 2 ;

3 eine Ansicht von unten auf die Kolbenfußplatte von 2; 3 a bottom view of the piston foot plate of 2 ;

4 eine Querschnittsdarstellung eines Kolbens mit Kolbenfußplatte und einer Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform; 4 a cross-sectional view of a piston with Kolbenfußplatte and a drive shaft according to another embodiment;

5 eine Querschnittsdarstellung einer Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform; 5 a cross-sectional view of a drive shaft according to another embodiment;

6 eine Ansicht entlang der Linie VI-VI von 5; 6 a view along the line VI-VI of 5 ;

7 eine Ansicht entlang der Linie VII-VII von 6. 7 a view along the line VII-VII of 6 ,

Die in 1 gezeigte Radialkolbenpumpe 1 dient bevorzugt zur Erzeugung des Systemdrucks für den Hochdruckspeicher (Rail) eines Common-Rail-Einspritzsystems einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Sie umfasst eine in einem Pumpengehäuse 2 gelagerte Antriebswelle 4 mit einem exzentrischen Wellenabschnitt 6, auf welchem eine polygonförmige, gegenüber dem Wellenabschnitt 6 drehbare Laufrolle 8 aufgenommen ist. Die polygonförmige Laufrolle 8 weist entlang ihrer Umfangsfläche 10 mit Umfangsabstand zueinander angeordnete, ebene Flachabschnitte 12 auf.In the 1 shown radial piston pump 1 is preferably used to generate the system pressure for the high-pressure accumulator (rail) of a common-rail injection system of a self-igniting internal combustion engine. It includes one in a pump housing 2 mounted drive shaft 4 with an eccentric shaft section 6 on which a polygonal, opposite the shaft portion 6 rotatable roller 8th is included. The polygonal roller 8th points along its peripheral surface 10 circumferentially spaced from each other, flat flat sections 12 on.

An den Flachabschnitten 12 der Laufrolle 8 stützt sich jeweils ein in einem Zylinder 14 zur Antriebswelle 4 radial geführter Kolben 16 mit seiner Kolbenfußplatte 18 ab. Die Kolbenfußplatte 18 ist vorzugsweise mittels eines sphärischen Lagers 20 mit dem zur Antriebswelle 4 weisenden Ende des Kolbens 16 schwenkbar verbunden. Das sphärische Lager 20 ist beispielsweise dadurch realisiert, dass das Kolbenende als Teilkugel 22 ausgebildet ist, welche in eine komplementär ausgebildete sphärische Ausnehmung 24 in der Kolbenfußplatte 18 eingreift. Darüber hinaus wird die Kolbenfußplatte 18 zusammen mit dem Kolben 16 durch eine Feder 26 gegen den zugeordneten Flachabschnitt 12 der Laufrolle 8 vorgespannt. Die Funktionsweise einer solchen Radialkolbenpumpe 1 ist beispielsweise in der DE 198 02 475 A1 beschrieben, deshalb soll hier nicht weiter darauf eingegangen werden.At the flat sections 12 the roller 8th each one supports itself in a cylinder 14 to the drive shaft 4 radially guided piston 16 with his piston foot plate 18 from. The piston foot plate 18 is preferably by means of a spherical bearing 20 with the to the drive shaft 4 pointing end of the piston 16 pivotally connected. The spherical bearing 20 is realized, for example, in that the piston end as a partial ball 22 is formed, which in a complementary formed spherical recess 24 in the piston foot plate 18 intervenes. In addition, the piston foot plate 18 together with the piston 16 by a spring 26 against the associated flat section 12 the roller 8th biased. The operation of such a radial piston pump 1 is for example in the DE 198 02 475 A1 described, therefore, should not be discussed further here.

Zumindest die die Umfangsfläche 10 der Laufrolle 8 kontaktierende Fläche 28 der Kolbenfußplatte 18 besteht aus einem verschleißfesten Material, nämlich aus Hartmetall, aus einem keramischen Werkstoff, aus einem gegossen karbidischen Werkstoff oder aus Cermet. Dies ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass die Kolbenfußplatte 18 auf ihrer zur Laufrolle 8 weisenden Fläche 28 wenigstens einen beispielsweise scheibenförmigen Einsatz 30 aus dem verschleißfesten Material aufweist. Der Einsatz 30 kann mit der restlichen Kolbenfußplatte 18 form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise durch Kleben oder durch Löten. Der Einsatz 30 kann sich, wie in 1 gezeigt ist, über die gesamte Kontaktfläche 28 der Kolbenfußplatte 18 mit der Laufrolle 8 oder auch nur über einen Teil von ihr erstrecken. Alternativ kann auch die gesamte Kolbenfußplatte 18 aus dem verschleißfesten Material hergestellt sein, so dass kein zusätzlicher Einsatz 30 nötig ist.At least the peripheral surface 10 the roller 8th contacting surface 28 the piston foot plate 18 consists of a wear-resistant material, namely tungsten carbide, a ceramic material, a cast carbide material or cermet. This is preferably realized in that the Kolbenfußplatte 18 on her to the caster 8th pointing surface 28 at least one example disc-shaped insert 30 made of the wear-resistant material. The use 30 Can with the remaining piston foot plate 18 be positively and / or cohesively connected, for example by gluing or by soldering. The use 30 can, as in 1 is shown over the entire contact surface 28 the piston foot plate 18 with the roller 8th or even just over part of it. Alternatively, the entire Kolbenfußplatte 18 be made of the wear-resistant material, so no additional use 30 is necessary.

Bei Verwendung eines keramischen Werkstoffs für die Kolbenfußplatte 18 enthält dieser vorzugsweise Siliziumnitrit Si3N4. Hartmetalle können beispielsweise aus G20, GC37 oder GC20 bestehen, während der gegossen karbidische Werkstoff ein Schalenhartgussmaterial, insbesondere GGH oder SoGGH beinhalten kann.When using a ceramic material for the Kolbenfußplatte 18 this preferably contains silicon nitrite Si 3 N 4 . For example, cemented carbides may consist of G20, GC37 or GC20, while the cast carbide material may include a shell casting material, particularly GGH or SoGGH.

Ferner kann der Kolben 16 selbst aus verschleißfestem Material gefertigt sein, beispielsweise aus einer Si3N4- oder einer ZrO2-Keramik. Der Kolben 16 kann durch Strangpressen hergestellt sein und eine Porosität kleiner als 5% aufweisen, wobei die Oberfläche mit MoS2 infiltriert ist. Alternativ kann der Kolben 16 auch isostatisch gepresst und gesintert sein.Furthermore, the piston 16 itself be made of wear-resistant material, for example, a Si 3 N 4 - or a ZrO 2 ceramic. The piston 16 can be made by extrusion and have a porosity of less than 5%, the surface being infiltrated with MoS 2 . Alternatively, the piston 16 also isostatically pressed and sintered.

Nicht zuletzt besteht auch zumindest ein Teil der Laufrolle 8, insbesondere die Flachabschnitte 12 aus einem verschleißfesten Material, nämlich aus Hartmetall, aus einem Feingussmaterial, aus einem gegossen karbidischen Werkstoff, aus einem gesinterten Werkzeugstahl oder aus einem legierten Nitrierstahl.Last but not least, there is at least a part of the roller 8th , in particular the flat sections 12 of a wear-resistant material, namely of hard metal, of a precision casting material, of a cast carbide material, of a sintered tool steel or of an alloyed nitriding steel.

Analog wie bei der Kolbenfußplatte 18 ist dies vorzugsweise dadurch realisiert, dass die Flachabschnitte 12 mit je einem Einsatz 32 aus dem verschleißfesten Material versehen sind, wieAnalogous to the piston foot plate 18 this is preferably realized by the fact that the flat sections 12 with one use each 32 are provided from the wear-resistant material, such as

1 zeigt. Ein solcher Einsatz 32 ist jeweils in einer komplementär geformten Ausnehmung 34 in dem Flachabschnitt 12 form- und/oder stoffschlüssig aufgenommen, beispielsweise durch Kleben oder durch Löten. Alternativ kann die gesamte Laufrolle 8 aus dem verschleißfesten Material bestehen. 1 shows. Such an assignment 32 is in each case in a complementary shaped recess 34 in the flat section 12 positively and / or cohesively received, for example by gluing or by soldering. Alternatively, the entire roller 8th consist of the wear-resistant material.

Bei Verwendung von Hartmetall für die Einsätze 32 bzw. für die Laufrolle 8 selbst kommt beispielsweise G20, GC37 oder GC20 in Frage. Einen geeigneten Feingusswerkstoff bildet beispielsweise GX-210WCr13 H, für den gegossen karbidischen Werkstoff kommt lokal umgeschmolzenes, karbidisches SoGGH (Gradientenwerkstoff) in Frage. Bei dem gesinterten Werkzeugstahl eignet sich ASP23. Ein speziell durch Nitrieren oder Gasnitrieren mit Cr und/oder Mo und/oder V und/oder C legierter Nitrierstahl wird für eine Variante mit Gradientenwerkstoff eingesetzt. Die Basiselemente und die Prozessparameter beim Nitrieren führen zu einer tiefen Diffusion mit Härten von HV 750 bis 850 bei gleichzeitiger höherer Festigkeit des Basiswerkstoffs. Die sich dabei ausbildende Verbindungsschicht wird aus Funktionsgründen durch Schleifen entfernt.When using carbide for the inserts 32 or for the roller 8th itself is for example G20, GC37 or GC20 in question. For example, GX-210WCr13 H forms a suitable investment casting material. For the cast carbide material, locally remelted carbide SoGGH (gradient material) may be considered. The sintered tool steel is ASP23. A nitriding steel alloyed specifically by nitriding or gas nitriding with Cr and / or Mo and / or V and / or C is used for a variant with gradient material. The basic elements and the process parameters during nitriding lead to a deep diffusion with hardnesses of HV 750 to 850 with simultaneously higher strength of the base material. The connecting layer forming in this process is removed by grinding for functional reasons.

Die Oberflächen der Kolbenfußplatte 18 und der Laufrolle 8 weisen auf den Gleitflächen vorzugsweise eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,15 μm und 2 μm auf, abhängig von den verwendeten Materialien. Dabei gilt die untere Grenze für Keramik, insbesondere ein Bereich von 0,15 μm bis 0,5 μm, die obere Grenze für Metalle wie SoGGH oder ASP23. Für Hartmetall ist eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,3 μm und 1 μm vorgesehen.The surfaces of the piston foot plate 18 and the roller 8th have on the sliding surfaces preferably a roughness R z between 0.15 microns and 2 microns, depending on the materials used. The lower limit for ceramics, in particular a range from 0.15 μm to 0.5 μm, is the upper limit for metals such as SoGGH or ASP23. For carbide, a roughness R z of between 0.3 μm and 1 μm is provided.

In nachfolgenden Tabelle sind zu bevorzugende Material-Paarungen der Kolbenfußplatte 18 einerseits und der Laufrolle 8 andererseits aufgeführt. Falls sowohl in der Laufrolle 8 als auch in der Kolbenfußplatte 18 Einsätze verwendet werden, sind beliebige Kombinationen von Materialpaarungen bei jeweils unveränderten Trägerkörpern möglich. Insbesondere können bei den Paarungen in der Tabelle, in welchen die Laufrolle 8 vorzugsweise insgesamt aus dem verschleißfesten Material besteht („Vollmaterial") alternativ auch Einsätze 32 aus dem entsprechenden Material im Bereich der Flachabschnitte 12 verwendet werden, wie es bereits in 1 gezeigt ist. Die Laufrolle 8 als Trägerkörper für die Einsätze 32 kann dann aus einem anderen Material bestehen, beispielsweise aus 50Cr4, aus 42CrV4 oder aus 16MnCr5.In the table below, preferable material pairings are the piston foot plate 18 on the one hand and the roller 8th on the other hand. If both in the caster 8th as well as in the piston foot plate 18 Inserts are used, any combinations of material pairings with each unchanged support bodies are possible. In particular, in the pairings in the table, in which the roller 8th preferably a total of the wear-resistant material ("solid material") alternatively also inserts 32 from the corresponding material in the area of the flat sections 12 used as it is already in 1 is shown. The roller 8th as carrier body for the inserts 32 can then be made of a different material, for example 50Cr4, 42CrV4 or 16MnCr5.

Eine besondere Rolle kommt dem Ausführungsbeispiel in der 3.Zeile in der Tabelle zu. In diesem Fall wird im Bereich der Flachabschnitte 12 der aus einem Stahlgusswerkstoff bestehenden und in 5 separat dargestellten Laufrolle 8 jeweils eine karbidische Zone ausgebildet. Diese karbidische Zone wird entweder durch eine gezielte Erstarrungsgeschwindigkeit beim Gießen der Laufrolle 8 oder durch Umschmelzen erzeugt und bildet dann vorzugsweise den Gradientenwerkstoff SoGGH aus. Ergebnis ist folglich eine Laufrolle 8, bei welcher im Bereich der Flachabschnitte 12 eine karbidische Zone 33 ausgebildet ist, während die restlichen Zonen und Bereiche der Laufrolle 8 aus Stahlguss mit unveränderten Eigenschaften bestehen.A special role comes to the embodiment in the 3rd line in the table. In this case, in the area of the flat sections 12 consisting of a cast steel material and in 5 separately shown roller 8th each formed a carbide zone. This carbide zone is either by a targeted solidification rate when casting the roller 8th or generated by remelting and then preferably forms the gradient material SoGGH. Result is therefore a roller 8th in which in the area of the flat sections 12 a carbidic zone 33 is formed while the remaining zones and areas of the roller 8th Made of cast steel with unchanged properties.

Figure 00080001
Tabelle: Bevorzugte Materialpaarungen
Figure 00080001
Table: Preferred material pairings

Im Bereich der Flachabschnitte 12 der Laufrolle 8 können jeweils eine oder mehrere Quernuten 36 ausgebildet sein, wie am besten anhand von 6 zu sehen ist. Wie aus 7 hervorgeht, ist die Quernut 36 im Zentrum einer einen Nutauslauf bildenden Senke 29 des Flachabschnitts 12 angeordnet. Die Senke 29 wird durch zwei in Bezug zum Flachabschnitt 12 winkelig angeordnete Ebenen gebildet, in deren Schnittlinie die Quernut 36 liegt. Der Senkenwinkel γ der Senke 29 ist beispielsweise kleiner als 15 Grad. Der Übergang von der Senke 29 und dem Flachabschnitt 12 ist mit einem Radius R4 von vorzugsweise kleiner gleich 1 mm verrundet. Der Radius R4 wird beispielsweise durch Gleitschleifen erzeugt. In dieser als Stauspalt wirkenden Quernut 36 bzw. Senke 29 kann sich Kraftstoff ansammeln, welcher aufgrund der Gleitgeschwindigkeit zwischen den Flachabschnitten 12 der Laufrolle 8 und der Kolbenfußplatte 18 die Ausbildung eines hydrodynamischen Gleitfilms fördert, wodurch der Verschleiß an den Gleitflächen reduziert wird.In the area of the flat sections 12 the roller 8th can each have one or more transverse grooves 36 be trained as best by 6 you can see. How out 7 is apparent, is the transverse groove 36 in the center of a valley forming a groove outlet 29 of the flat section 12 arranged. The valley 29 is by two in relation to the flat section 12 formed angularly arranged planes, in the section line, the transverse groove 36 lies. The sink angle γ of the sink 29 For example, it is less than 15 degrees. The transition from the valley 29 and the flat section 12 is rounded with a radius R 4 of preferably less than or equal to 1 mm. The radius R 4 is generated, for example, by vibratory grinding. In this transverse groove acting as a stowage gap 36 or sink 29 can accumulate fuel, which due to the sliding speed between the flat sections 12 the roller 8th and the piston foot plate 18 promotes the formation of a hydrodynamic sliding film, whereby the wear on the sliding surfaces is reduced.

Bei den in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen sind die gegenüber dem Beispiel von 1 gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zu diesem wird beim Beispiel gemäß 2 die Kolbenfußplatte 18 von einem Plattenhalter 38 an dem zugehörigen Kolben 16 gehalten. Die Kolbenfußplatte 18 weist an ihrer dem Kolben 16 zugewandten Fläche eine kreisförmige Ausnehmung 40 auf, in welche das ballig geformte Ende 42 des Kolbens 16 eingreift und den Boden der Ausnehmung 40 kontaktiert. Der Plattenhalter 38 wird am Kolben 16 mittels eines in eine Nut 44 des Kolbens 16 eingreifenden Sprengrings 46 gekontert. In einer kreisförmigen Ausnehmung 48 in der Kolbenfußplatte 18 ist ein komplementär geformter Einsatz 30 aus einem der oben beschriebenen verschleißfesten Materialien gehalten, beispielsweise durch Stoffschluss, insbesondere durch Löten. Wie aus 2a hervorgeht, ist der Einsatz 30 auf seiner zur Laufrolle 8 weisenden Fläche 31 randseitig mit einem winkeligen Auslauf 35 versehen, wobei der Auslaufwinkel α ca. 15 Grad beträgt. Weiterhin ist der Übergang zwischen dieser Fläche 31 und dem Auslauf 35 mit einem Radius R2 von ca. 2 mm verrundet. Mittels eines Radius R1 von kleiner gleich 1 mm ist auch der Übergang zwischen dem Auslauf 35 und der Randfläche 37 des Einsatzes 30 verrundet.In the in the 2 to 4 Embodiments shown are those compared to the example of 1 constant and equivalent parts characterized by the same reference numerals. In contrast to this is the example according to 2 the piston foot plate 18 from a plate holder 38 on the associated piston 16 held. The piston foot plate 18 indicates at her the piston 16 facing surface a circular recess 40 into which the crowned end 42 of the piston 16 engages and the bottom of the recess 40 contacted. The plate holder 38 gets on the piston 16 by means of a groove 44 of the piston 16 engaging snap rings 46 countered. In a circular recess 48 in the piston foot plate 18 is a complementarily shaped insert 30 held from one of the wear-resistant materials described above, for example by material bond, in particular by soldering. How out 2a shows, is the use 30 on his to the caster 8th pointing surface 31 on the edge with an angular outlet 35 provided, wherein the outlet angle α is about 15 degrees. Furthermore, the transition between this area 31 and the spout 35 rounded with a radius R 2 of about 2 mm. By means of a radius R 1 of less than or equal to 1 mm is also the transition between the outlet 35 and the edge surface 37 of the insert 30 rounded.

Analog zu den Flachabschnitten 12 der Laufrolle 8 weisen die Einsätze 30 der Kolbenfußplatte 18 vorzugsweise wenigstens zwei sich kreuzende Nuten 50 auf, wie am besten 3 zeigt. Aufgrund der sich kreuzenden Anordnung der Nuten 50 ist die Wahrscheinlichkeit hoch dafür, dass im Hinblick auf die in Bezug zum Plattenhalter 38 drehbare Kolbenfußplatte 18 eine der Nuten 50 quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, um die Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierfilms zu fördern. Die Nuten 50 werden vorzugsweise durch Einpressen erzeugt. Dadurch ergibt sich eine geringere Kerbwirkung verglichen mit spanabhebenden Verfahren, da die Werkstofffasern nicht durchtrennt werden. Wie aus 2b hervorgeht, sind die Nuten 50 jeweils im Zentrum einer einen Nutauslauf bildenden Senke 39 der Fläche 31 angeordnet. Die Senke wird durch zwei in Bezug zur Fläche 31 winkelig angeordnete Ebenen gebildet, in deren Schnittlinie die jeweilige Nut 50 liegt. Der Senkenwinkel β der Senke 39 beträgt beispielsweise 5 Grad. Der Übergang von der Senke 39 und der Fläche 31 ist mit einem Radius R3 von vorzugsweise kleiner gleich 1 mm verrundet.Analogous to the flat sections 12 the roller 8th assign the stakes 30 the piston foot plate 18 in front preferably at least two intersecting grooves 50 on how best 3 shows. Due to the intersecting arrangement of the grooves 50 the likelihood is high that in terms of in relation to the plate holder 38 rotatable piston foot plate 18 one of the grooves 50 Aligned transversely to the direction of movement to promote the formation of a hydrodynamic lubricant film. The grooves 50 are preferably produced by pressing. This results in a lower notch effect compared to cutting processes, since the material fibers are not severed. How out 2 B shows are the grooves 50 each in the center of a groove forming a drain 39 the area 31 arranged. The valley is divided by two in relation to the area 31 angularly arranged planes formed in the section line, the respective groove 50 lies. The sink angle β of the sink 39 is for example 5 degrees. The transition from the valley 39 and the area 31 is rounded with a radius R 3 of preferably less than or equal to 1 mm.

Beim Ausführungsbeispiel von 4 besteht die Kolbenfußplatte 18 vollständig aus einem der oben erwähnten, verschleißfesten Materialien und ist in das Durchgangsloch 52 einer Ringbüchse 54 eingesetzt, welche aus Stahl besteht. Die Verbindung zwischen der Ringbüchse 54 und der Kolbenfußplatte 18 ist vorzugsweise durch Löten hergestellt. Selbstverständlich sind darüber hinaus weitere Möglichkeiten denkbar, um verschleißfestes Material an den einander zugeordneten Gleitflächen 12, 28 der Laufrolle 8 und Kolbenfußplatte 18 anzubringen.In the embodiment of 4 consists of the piston foot plate 18 completely made of one of the above-mentioned, wear-resistant materials and is in the through hole 52 a ring box 54 used, which consists of steel. The connection between the ring bush 54 and the piston foot plate 18 is preferably made by soldering. Of course, further possibilities are conceivable to wear-resistant material to the mutually associated sliding surfaces 12 . 28 the roller 8th and piston foot plate 18 to install.

Claims (8)

Radialkolbenpumpe (1) zur Kraftstoffhochdruckerzeugung bei Kraftstoffeinspritzsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4) mit einem exzentrischen Wellenabschnitt (6), auf welchem eine Laufrolle (8) gelagert ist, und mit vorzugsweise mehreren bezüglich der Antriebswelle (4) radial in einem jeweiligen Zylinder (14) angeordneten Kolben (16), an deren der Laufrolle (8) zugewandten Enden jeweils eine Kolbenfußplatte (18) angeordnet ist, welche die Umfangsfläche (10, 12) der Laufrolle (8) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die die Umfangsfläche (10, 12) der Laufrolle (8) kontaktierende Fläche (28, 31) der Kolbenfußplatte (18) aus einem verschleißfesten Material, nämlich aus Hartmetall, aus einem keramischen Werkstoff, aus einem gegossen karbidischen Werkstoff oder aus Cermet besteht.Radial piston pump ( 1 ) for fuel high pressure generation in fuel injection systems of internal combustion engines, in particular in a common rail injection system, with a in a pump housing ( 2 ) mounted drive shaft ( 4 ) with an eccentric shaft section ( 6 ) on which a roller ( 8th ) is mounted, and with preferably several with respect to the drive shaft ( 4 ) radially in a respective cylinder ( 14 ) arranged piston ( 16 ), at which the roller ( 8th ) facing ends in each case a piston foot plate ( 18 ) is arranged, which the peripheral surface ( 10 . 12 ) of the roller ( 8th ), characterized in that at least the peripheral surface ( 10 . 12 ) of the roller ( 8th ) contacting surface ( 28 . 31 ) of the piston foot plate ( 18 ) consists of a wear-resistant material, namely of hard metal, of a ceramic material, of a cast carbide material or of cermet. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfußplatte (18) auf ihrer der Laufrolle (8) zugewandten Fläche (31) wenigstens einen Einsatz (30) aus dem verschleißfesten Material trägt.Radial piston pump according to claim 1, characterized in that the Kolbenfußplatte ( 18 ) on its roller ( 8th ) facing surface ( 31 ) at least one use ( 30 ) carries the wear-resistant material. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Werkstoff Siliziumnitrit (Si3N4) beinhaltet und eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,15 μm und 0,5 μm aufweist.Radial piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the ceramic material contains silicon nitrite (Si 3 N 4 ) and has a roughness R z between 0.15 microns and 0.5 microns. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartmetall G20, GC37 oder GC20 beinhaltet und eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,3 μm und 1,0 μm aufweist.Radial piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the hard metal G20, GC37 or GC20 includes and has a roughness R z between 0.3 microns and 1.0 microns. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gegossen karbidische Werkstoff ein Schalenhartgussmaterial, insbesondere GGH oder SoGGH beinhaltet und eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,5 μm und 2,0 μm aufweist.Radial piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the cast carbide material comprises a shell hard casting material, in particular GGH or SoGGH and has a roughness R z between 0.5 microns and 2.0 microns. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfußplatte (18) auf ihrer der Laufrolle (8) zugewandten Fläche (31) wenigstens zwei sich kreuzende Nuten (50) aufweist.Radial piston pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston foot plate ( 18 ) on its roller ( 8th ) facing surface ( 31 ) at least two intersecting grooves ( 50 ) having. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Nut (50) jeweils im Zentrum einer einen Nutauslauf bildenden Senke (39) der Fläche (31) angeordnet ist.Radial piston pump according to claim 6, characterized in that such a groove ( 50 ) each in the center of a groove forming a drain ( 39 ) the area ( 31 ) is arranged. Radialkolbenpumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Kolbenfußplatte (18) und/oder der Laufrolle (8) eine Rauhtiefe Rz zwischen 0,15 μm und 2 μm aufweist.Radial piston pump according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface of the piston foot plate ( 18 ) and / or the roller ( 8th ) has a roughness R z between 0.15 microns and 2 microns.
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