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Patent Searching and Data


Title:
HIGH-PRESSURE FUEL PUMP AND DRIVE SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/055203
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to high-pressure fuel pump (10) comprising a drive shaft (12) that can be rotated about an axis of rotation (32) in order to drive a pump piston (22), which drive shaft (12) has a shaft section (28) comprising a shaft section surface (29) extending away from the axis of rotation (32), and an eccentric section (30) which extends away from the axis of rotation (32) in the radial direction (50) and protrudes over the shaft section surface (29), wherein the eccentric section (30) comprises a contact area (34) for at least indirectly contacting the pump piston (22) and a connection area (38) connecting the contact area (34) to the shaft section (28), wherein the contact area (34) to deflect forces acting along the axis of rotation (32) of the drive shaft (12) during operation is configured longer than the connection area (38).

Inventors:
NIGRIN, Uwe (Bussardweg 28, Ilmenau, 98693, DE)
SCHMIDBAUER, Thomas (Litzelsdorf 1, Falkenstein, 93167, DE)
VU, Ngoc-Tam (Flattichstr. 55, Ludwigsburg, 71642, DE)
Application Number:
EP2015/068824
Publication Date:
April 14, 2016
Filing Date:
August 17, 2015
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F02M59/10; F02M61/16; F04B9/04
Domestic Patent References:
WO2012080340A12012-06-21
WO2013035137A12013-03-14
Foreign References:
DE102009002434A12010-10-21
EP2662564A12013-11-13
JP2010209802A2010-09-24
JP2005133618A2005-05-26
EP2557306A12013-02-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) mit einer um eine Drehachse (32) drehbaren Antriebswelle (12) zum Antreiben eines Pum- penkolbens (22), aufweisend:

einen Wellenabschnitt (28) mit einer von der Drehachse (32) weggerichteten Wellenabschnittsoberfläche (29),

einen Exzenterabschnitt (30) , der sich in radialer Richtung (50) von der Drehachse (32) weg erstreckt und über die Wel- lenabschnittsoberfläche (29) hervorsteht, wobei der Exzen¬ terabschnitt (30) aufweist:

einen Kontaktbereich (34) zum zumindest indirekten Kontaktieren des Pumpenkolbens (22),

einen den Kontaktbereich (34) mit dem Wellenabschnitt (28) verbindenden Verbindungsbereich (38),

wobei der Kontaktbereich (34) zum Ableiten von auf den Kontaktbereich (34) im Betrieb wirkenden Kräften entlang der Drehachse (32) der Antriebwelle (12) länger ausgebildet ist als der Verbindungsbereich (38).

2. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (38) eine den Verbindungsbereich (38) entlang der Drehachse (32) begrenzende erste Kante (44) und eine den Verbindungsbereich (38) entlang der Drehachse (32) begrenzende zweite Kante (46) aufweist, wobei der Kontaktbereich (34) entlang der Drehachse (32) zum freien Hervorstehen über die erste und die zweite Kante (44, 46) ausgebildet ist. 3. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (38) integral mit dem Wellenabschnitt (28) gebildet ist, wobei der Kontaktbereich (34) durch ein getrennt von Verbindungsbereich (38) und Wellenabschnitt (28) ausgebildetes, mit dem Verbin¬ dungsbereich (38) verbundenes Kontaktelement (43) gebildet ist.

4. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (38) und das Kontaktelement (43) durch einen Kraftschluss , insbesondere einen Pressverband, und/oder durch einen Formschluss miteinander verbunden sind. 5. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt (28) und der Verbindungsbereich (38) aus einem ersten Werkstoff (40) und der Kontaktbereich (34) aus einem zu dem ersten Werkstoff (40) unterschiedlichen zweiten Werkstoff (42) gebildet ist.

6. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff (42) eine größere Widerstandsfähigkeit gegen eine Reibbelastung als der erste Werkstoff (40) aufweist, wobei der zweite Werkstoff (42) insbesondere eine Keramik oder eine Legierung ist.

7. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff (40) eine größere Widerstandsfähigkeit gegen eine Biege- und/oder Tor¬ sionsbelastung als der zweite Werkstoff (42) aufweist, wobei der erste Werkstoff (40) insbesondere ein Standardstahl ist. 8. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (34) umlaufend um eine Antriebswellenoberfläche (13) im Bereich des Exzen¬ terabschnitts (30) gebildet ist.

9. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (34) einen ersten Oberflächenabschnitt (64) und einen zweiten Oberflä¬ chenabschnitt (66) aufweist, die unterschiedlich weit von der Drehachse (32) beabstandet sind, wobei eine radiale Wandstärke (70) des Kontaktbereichs (34) von dem ersten Oberflächenab¬ schnitt (64) zu dem zweiten Oberflächenabschnitt (66) hin kontinuierlich abnimmt.

10. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (34) einen ersten Oberflächenabschnitt (64) und einen zweiten Oberflä¬ chenabschnitt (66) aufweist, die unterschiedlich weit von der Drehachse (32) beabstandet sind, wobei eine radiale Wandstärke (70) des Kontaktbereichs (34) über eine gesamte Kontaktbe¬ reichsoberfläche gleich ist.

11. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (38) im Querschnitt eine von einer halbelliptischen Geometrie abwei¬ chende Form aufweist und insbesondere im Querschnitt einen polygonförmigen Bereich (74) aufweist.

12. Kraftstoffhochdruckpumpe (10) nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (38) im Querschnitt mit mehreren polygonförmigen Bereichen (74) ausgebildet ist, die spiegelsymmetrisch zu einer radialen die Drehachse (32) schneidenden Spiegelebene (78) angeordnet sind.

13. Antriebswelle (12) zum Antreiben eines Pumpenkolbens (22) einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10), aufweisend:

einen Wellenabschnitt (28) mit einer von der Drehachse (32) weggerichteten Wellenabschnittsoberfläche (29),

einen Exzenterabschnitt (30) , der sich in radialer Richtung (50) von der Drehachse (32) weg erstreckt und über die Wel¬ lenabschnittsoberfläche (29) hervorsteht, wobei der Exzen¬ terabschnitt (30) aufweist:

einen Kontaktbereich (34) zum zumindest indirekten Kontaktieren des Pumpenkolbens (22),

einen den Kontaktbereich (34) mit dem Wellenabschnitt (28) verbindenden Verbindungsbereich (38),

wobei der Kontaktbereich (34) zum Ableiten von auf den Kontaktbereich (34) im Betrieb wirkenden Kräften entlang der Drehachse (32) der Antriebwelle (12) länger ausgebildet ist als der Verbindungsbereich (38).

Description:
Beschreibung

Kraftstoffhochdruckpumpe und Antriebswelle Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffhochdruckpumpe sowie eine Antriebswelle, die in einer solchen Kraftstoffhochdruckpumpe verwendet werden kann.

Kraftstoffe werden heutzutage mit einem sehr hohen Druck be- aufschlagt, um eine möglichst saubere Verbrennung des Kraft ¬ stoffes in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zu er ¬ möglichen. Dabei bewegt sich der Druckbereich bei einer Verwendung von Benzin als Kraftstoff in einem Bereich von 200 bar - 250 bar, während Dieselkraftstoff zumeist mit einem Druck von 2000 bar - 2500 bar beaufschlagt wird.

Zur Erzeugung der sehr hohen Drücke werden Kraftstoffhochdruckpumpen verwendet, die zumeist als Radialkolbenpumpen ausgebildet sind, wobei ein Pumpenkolben von einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

Aufgrund der hohen Drücke sind die Elemente, die zur Erzeugung der Drücke verwendet werden, einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Gleichzeitig besteht jedoch der Wunsch nach einer möglichst hohen Kostenreduktion. Deshalb wurde im Stand der Technik beispielsweise vorgeschlagen, die beanspruchten Elemente nur in den Bereichen, in denen sie tatsächlich einer hohen Reibbelastung ausgesetzt sind, mit widerstandsfähigeren, aber für gewöhnlich eher teureren Materialien auszustatten, während die Elemente in den Bereichen, in denen eine geringere Reibbelastung vorherrscht, mit Standardwerkstoffen gebildet werden, wie dies beispielsweise in EP 0 170 378 Bl beschrieben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffhochdruckpumpe vorzuschlagen, die eine gute Widerstandsfähigkeit hat und dennoch kostengünstig in der Herstellung ist. Diese Aufgabe wird mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Eine Antriebswelle, die zum Antrieb eines Pumpenkolbens in einer solchen Kraftstoffhochdruckpumpe verwendet werden kann, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine Kraftstoffhochdruckpumpe weist eine um eine Drehachse drehbare Antriebswelle zum Antreiben eines Pumpenkolbens auf. Die Antriebswelle weist einen Wellenabschnitt mit einer von der Drehachse weggerichteten Wellenabschnittsoberfläche und einen Exzenterabschnitt, der sich in radialer Richtung von der

Drehachse weg erstreckt und über die Wellenabschnittsoberfläche hervorsteht, auf. Der Exzenterabschnitt umfasst einen Kon ¬ taktbereich zum zumindest indirekten Kontaktieren des Pumpenkolbens und einen den Kontaktbereich mit dem Wellenabschnitt verbindenden Verbindungsbereich. Der Kontaktbereich ist zum

Ableiten von auf den Kontaktbereich im Betrieb wirkenden Kräften entlang der Drehachse der Antriebwelle länger ausgebildet als der Verbindungsbereich . Der Kontaktbereich des Exzenterabschnitts bildet im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe mit seiner Oberfläche den Bereich, der entweder direkt oder indirekt beispielsweise über einen Rol ¬ lenstößel mit einem Pumpenkolben in Kontakt steht und den Pumpenkolben zu einer translatorischen Bewegung antreibt. Das bedeutet, im Bereich der Oberfläche des Kontaktbereiches wirkt die größte Belastung auf die Antriebsvorrichtung. Ist der Kontaktbereich nun länger als der Verbindungsvorsprung ausgebildet, kann eine elastische Außenkontur eines aus dem Kontaktbereich und dem Verbindungsbereich gebildeten Exzen- terabschnitts erzielt werden, über die auf den Kontaktbereich eingeleitete Kräfte abgeleitet werden können. Insgesamt kann daher eine widerstandsfähigere Antriebswelle zum Antreiben des Pumpenkolbens und damit auch eine längerlebige Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt werden. Vorzugsweise weist der Verbindungsbereich entlang der Drehachse der Antriebswelle eine den Verbindungsbereich begrenzende erste und zweite Kante auf. Der Kontaktbereich ist vorteilhaft entlang der Drehachse zum freien Hervorstehen über die erste und die zweite Kante ausgebildet.

Steht der Kontaktbereich vorteilhaft über beide Kanten des Verbindungsbereichs hervor, läuft beispielsweise eine Rolle eines Rollenstößels mittig zwischen beiden hervorstehenden Bereichen. Dadurch ist eine Rollenlaufbahn auf dem Kontakt- bereich zu den Kanten hin elastisch nachgiebig ausgeführt, so dass auf den Kontaktbereich durch die Rolle wirkende Kräfte vorteilhaft nach außen abgeführt und sogar gedämpft werden können . Vorzugsweise ist der Verbindungsbereich integral mit dem

Wellenabschnitt gebildet ist, wobei der Kontaktbereich durch ein getrennt von Verbindungsbereich und Wellenabschnitt ausge ¬ bildetes, mit dem Verbindungsbereich verbundenes Kontaktelement gebildet ist.

Werden Verbindungsbereich mit Wellenabschnitt und das Kontaktelement zum Bilden des Kontaktbereichs getrennt voneinander gebildet und dann miteinander verbunden, kann die Antriebswelle vorzugsweise mit einem geringeren Aufwand gefertigt werden als wenn eine komplizierte Struktur mit einem überstehenden Kontaktbereich in einem Stück gefertigt werden muss.

Vorzugsweise sind der Verbindungsbereich und das Kontaktelement durch einen Kraftschluss , insbesondere einen Pressverband, miteinander verbunden. Kraftschlüssige Verbindungen wie bei- spielsweise Pressverbände haben den Vorteil, dass sie besonders einfach hergestellt werden können.

Alternativ oder zusätzlich können der Verbindungsbereich und das Kontaktelement aber auch durch einen Formschluss miteinander verbunden sein, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass eine besonders sichere Verbindung erzielt werden kann.

Vorteilhaft sind der Wellenabschnitt und der Verbindungsbereich aus einem ersten Werkstoff und der Kontaktbereich aus einem zu dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet .

Vorzugsweise weist der zweite Werkstoff eine größere Wider- Standsfähigkeit gegen eine Reibbelastung als der erste Werkstoff auf. Dies führt vorteilhaft zu einer geringeren Verschleiß ¬ anfälligkeit und somit zu einer längeren Lebensdauer der Antriebswelle . Weiter ist es von Vorteil, wenn der erste Werkstoff eine größere Widerstandsfähigkeit gegen eine Biege- und/oder Torsionsbe ¬ lastung als der zweite Werkstoff aufweist. Dadurch kann der erste Werkstoff beispielsweise Biege- bzw. Torsionskräfte aufnehmen und vorteilhaft ableiten. Auch dadurch kann vorteilhaft eine geringere Verschleißanfälligkeit und damit eine längere Le ¬ bensdauer der Antriebswelle erzielt werden.

Beispielsweise ist der erste Werkstoff ein Standardstahl und der zweite Werkstoff eine Keramik oder eine Legierung. Standardstahl ist vorteilhaft kostengünstig erhältlich und kann aufgrund der geringeren Reibbelastung, die an der Antriebswelle und dem Verbindungsbereich wirken, bevorzugt zur Herstellung der Antriebswelle mit dem Verbindungsbereich herangezogen werden, um Kosten einzusparen. Keramik bzw. Legierungsmaterialien sind widerstandsfähiger gegen Reibbelastungen und können daher bevorzugt für den Kontaktbereich verwendet werden, der größeren Reibbelastungen ausgesetzt ist. n

5

Vorteilhaft ist der Kontaktbereich umlaufend um eine An ¬ triebswellenoberfläche im Bereich des Exzenterabschnitts ge ¬ bildet . Somit können bevorzugt auf den Kontaktbereich einwirkende Kräfte während des gesamten Umlaufs der Antriebswelle um ihre Drehachse an die über den Verbindungsbereich überstehenden Bereiche des Kontaktbereiches abgeleitet werden. Alternativ kann der Kontaktbereich aber auch nur in dem Bereich länger ausgebildet sein, wo der Verbindungsbereich radial über die Wellenabschnittsoberfläche übersteht, um so vorteilhaft eine einfachere Herstellung der Antriebswelle zu ermöglichen. Vorzugsweise weist der Kontaktbereich einen ersten Oberflächenabschnitt und einen zweiten Oberflächenabschnitt auf, die unterschiedlich weit von der Drehachse beabstandet sind, wobei eine radiale Wandstärke des Kontaktbereichs von dem ersten Oberflächenabschnitt zu dem zweiten Oberflächenabschnitt hin kontinuierlich abnimmt.

Dies hat den Vorteil, dass über einen Umfang des Kontaktbereiches ein gleichbleibender Fugendruck im Bereich der Fuge, d. h. dort wo Kontaktbereich und Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, erzielt werden kann.

Alternativ weist der Kontaktbereich einen ersten Oberflächenabschnitt und einen zweiten Oberflächenabschnitt auf, die unterschiedlich weit von der Drehachse beabstandet sind, wobei eine radiale Wandstärke des Kontaktbereichs über eine gesamte Kontaktbereichsoberfläche gleich ist. Diese Ausbildung der Wandstärke des Kontaktbereiches hat den Vorteil, dass damit ein gleichförmiger Tangentialspannungs- verlauf an einem Umfang des Kontaktbereiches erzielt werden kann. Vorzugsweise weist der Verbindungsbereich im Querschnitt eine Form auf, die von einer halbelliptischen Geometrie abweicht. Das heißt, eine um einen Umfang des Verbindungsbereiches verlaufende Kurve soll keinen stetigen Verlauf aufweisen, sondern Kurven und/oder Kanten aufweisen. Vorteilhaft weist der Verbin- dungsbereich im Querschnitt beispielsweise einen polygonför- migen Bereich auf. Durch kurvige bzw. polygonförmige Ausbildung kann vorteilhaft eine Geometrie erzeugt werden, die einen einfachen Formschluss von Kontaktbereich und Verbindungsbereich miteinander ermöglicht.

Unter „polygonförmig" sollen sämtliche dreidimensionale

Formgebungen verstanden werden, die von einer Halbkugelform bzw . einer Zylinderform abweichen. Der polygonförmige Bereich hat dabei bevorzugt eine Form, die symmetrisch ist zu einer den Exzenterbereich hälftig teilenden Spiegelsymmetrieebene .

Weist die Antriebsvorrichtung mehrere Kontaktbereiche auf, ist es bevorzugt, wenn sie im Querschnitt mit mehreren polygon- förmigen Bereichen ausgebildet ist, die spiegelsymmetrisch zu einer radialen Achse der Antriebswelle angeordnet sind. Dabei bildet die radiale Achse vorteilhaft eine Spiegelachse mehrerer an der Antriebswelle angeordneter Verbindungsbereiche.

Hat die Antriebswelle beispielsweise einen „Doppelnocken", d. h. zwei Kontaktbereiche, die sich in radialer Richtung exakt gegenüberliegen, sind vorteilhaft zwei polygonförmige Bereiche an der Antriebswelle ausgebildet, die sich ebenfalls radial exakt gegenüberliegen und in ihrer Geometrie so ausgebildet sind, dass sie spiegelsymmetrisch zueinander sind. Weist die Antriebsvorrichtung beispielsweise drei Kontaktbe ¬ reiche auf, sind diese ebenfalls symmetrisch um die Antriebswelle herum angeordnet und weisen eine gleiche polygonförmige Geo ¬ metrie auf, so dass eine Achse, die eines der drei polygonförmigen Bereiche mittig schneidet, eine Spiegelachse bildet.

Analog gelten diese Überlegungen auch für Antriebsvorrichtungen mit vier Kontaktbereichen. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffhochdruckpumpe wird zunächst eine Antriebswelle mit einem Ver ¬ bindungsbereich bereitgestellt, der in radialer Richtung über eine Wellenabschnittsoberfläche eines Wellenbereiches der Antriebswelle hervorsteht. Es wird ein Kontaktelement be- reitgestellt und dann das Kontaktelement mit dem Verbin ¬ dungsbereich derart verbunden, dass ein somit gebildeter Kontaktbereich entlang einer Drehachse der Antriebswelle über mindestens eine Kante des Verbindungsbereichs frei hervorsteht. Beispielsweise kann das Verbinden durch einen Pressverband erfolgen, es ist jedoch auch möglich, die Antriebswelle und den Verbindungsbereich mit einem Werkstoff zu beschichten bzw. anzusintern, der den Kontaktbereich ausbilden soll. Eine Antriebswelle zum Antreiben eines Pumpenkolbens einer

Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen Wellenabschnitt mit einer von der Drehachse weggerichteten Wellenabschnittsoberfläche und einen Exzenterabschnitt auf, der sich in radialer Richtung von der Drehachse weg erstreckt und über die Wellenabschnitts- Oberfläche hervorsteht. Der Exzenterabschnitt umfasst einen Kontaktbereich zum zumindest indirekten Kontaktieren des Pumpenkolbens und einen den Kontaktbereich mit dem Wellenab ¬ schnitt verbindenden Verbindungsbereich. Der Kontaktbereich ist zum Ableiten von auf den Kontaktbereich im Betrieb wirkenden Kräften entlang der Drehachse der Antriebwelle länger ausge ¬ bildet als der Verbindungsbereich. Sämtliche mit Bezug auf die Kraftstoffhochdruckpumpe be ¬ schriebenen Merkmale sind entsprechend auf die Antriebswelle anwendbar und weisen hier auch die gleichen Vorteile auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht auf eine Kraftstoffhoch ¬ druckpumpe mit einer Antriebswelle aus dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Detailansicht im Schnitt auf die Antriebswelle aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Schnittansicht auf einen Teilbereich einer

erfindungsgemäßen Antriebswelle in einer Ausführungsform;

Fig. 4 eine Schnittansicht auf einen Teilbereich einer

erfindungsgemäßen Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 5 eine Querschnittansicht auf die Antriebswelle aus Fig.

3 in einer Ausführungsform;

Fig. 6 eine Querschnittansicht auf die Antriebswelle aus Fig.

3 in einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 7 eine Teilquerschnittansicht auf eine Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 8 eine vollständige Querschnittansicht auf die An ¬ triebswelle aus Fig. 7.

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht auf eine Kraftstoff ¬ hochdruckpumpe 10 mit einer Antriebswelle 12 gemäß dem Stand der Technik. Obwohl die Antriebswelle 12 nicht erfindungsgemäß ausgestaltet ist, wirkt die Antriebswelle 12 gemäß Fig. 1 dennoch gleich einer erfindungsgemäßen Antriebswelle 12, weshalb Fig. 1 zur Beschreibung der prinzipiellen Funktionsweise der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 herangezogen werden kann. _

y

Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Zylinderkopf 14 und ein Gehäuse 16 mit einer Ausnehmung 18 auf, in der der Zylinderkopf 14 befestigt ist. In dem Zylinderkopf 14 sind ein Druckraum 20 sowie ein Pumpenkolben 22 angeordnet. In der Ausnehmung 18 des Gehäuses 16 ist weiter ein Rollenstößel 24 mit einer Rolle 26 eingebracht. Seitlich ragt die Antriebswelle 12 in das Gehäuse 16 und ist mit einer Antriebswellenoberfläche 13 in Kontakt mit der Rolle 26. Die Antriebswelle 12 weist einen Wellenabschnitt 28 mit einer Wellenabschnittsoberfläche 29 und einen Exzenterabschnitt 30 auf, der in radialer Richtung über die Wellenabschnittsoberfläche 29 hervorsteht. Der Exzenterabschnitt 30 ist mit einem Kontaktbereich 34 in Kontakt mit der Rolle 26 des Rollenstößels 24. Kontaktbereich 34 und Wellenabschnitt 28 sind über einen Verbindungsbereich 38 miteinander verbunden.

Im Betrieb dreht sich die Antriebswelle 12 um eine Drehachse 32, wobei die Rolle 26 auf dem Kontaktbereich 34 der Antriebswelle 12 abrollt. Da die Antriebswelle 12 im vorliegenden Fall zwei Exzenterabschnitte 30 aufweist, wird die Rolle 26 während ihres Laufs bei einer Umdrehung der Antriebswelle 12 zweimal von der Drehachse 32 weggedrückt und führt somit eine translatorische Bewegung aus. Diese Bewegung überträgt die Rolle 26 bzw. der Rollenstößel 24 auf den Pumpenkolben 22, der dadurch das Volumen des Druckraumes 20 abwechselnd verkleinert und vergrößert und somit einen in dem Druckraum 20 angeordneten Kraftstoff 36 mit Druck beaufschlagt. Insbesondere im Kontaktbereich 34 von Rolle 26 und Antriebswelle 12 wirken auf die beiden Elemente große Druck- und Reibbe ¬ lastungen, wodurch sich insbesondere bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle 12 höchste Anforderungen an die Kraftstoff ¬ hochdruckpumpe 10 ergeben. Die Antriebswelle 12 benötigt dazu eine hohe Belastbarkeit, wobei dies insbesondere für den Ex ¬ zenterabschnitt 30 bzw. den Kontaktbereich 34 gilt. In diesen Bereichen ist eine hohe Festigkeit von Vorteil, um einen Verschleiß gering zu halten. Die in Fig. 1 gezeigte Antriebswelle 12 gemäß dem Stand der Technik ist mit dem Kontaktbereich 34 einteilig ausgebildet.

Dies ist auch insbesondere in der Längsschnittansicht in Fig. 2 zu sehen, wo Antriebswelle 12 und Kontaktbereich 34 einheitlich aus einem Material gebildet sind.

Daher wird vorgeschlagen, die Antriebswelle 12 aus zwei Kom ¬ ponenten aufzubauen, nämlich dem Wellenabschnitt 28 mit einem Verbindungsbereich 38 und einem Kontaktelement 43, das den

Kontaktbereich 34 als Nockenteil bildet. Die beiden Komponenten können als separate Teile gebildet sein und dann durch eine kraft- bzw. formschlüssige Verbindung miteinander verbunden werden. Es ist aber auch möglich, sie gleich integral in einem Stück zu bilden.

Um einen Kontaktbereich 34 für höchste Anforderungen zu schaffen, kann in diesem Bereich ein hochwertiger Werkstoff eingesetzt werden, während für Wellenabschnitt 28 und Verbindungsbereich 38 ein Standardwerkstoff verwendet werden kann. Dadurch können

Kosten bei der Herstellung der Antriebswelle 12 begrenzt werden, und trotzdem eine längerlebige Antriebswelle 12 bereitgestellt werden . Als erster Werkstoff 40 wird vorteilhaft ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Biege- und/oder Torsionsbelastungswiderstands- kraft hat, beispielsweise ein Standardstahl. Als zweiter Werkstoff 42 wird dagegen vorteilhaft ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Widerstandskraft gegen eine Reibbelastung auf- weist, beispielsweise eine Keramik oder eine Legierung.

Fig. 3 bis Fig. 8 zeigen solche mit zwei Komponenten ausgebildete Antriebswellen 12 im Längsschnitt bzw. im Querschnitt. Die Merkmale sämtlicher Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben werden, sind untereinander kombinierbar. Fig. 3 zeigt eine Antriebswelle 12, bei der der Wellenabschnitt 28 und der Verbindungsbereich 38 aus einem ersten Werkstoff 40 gebildet sind, wobei der Kontaktbereich 34 aus einem zweiten Werkstoff 42 gebildet ist. Der Verbindungsbereich 38 ist parallel zu der Drehachse 32 von einer ersten Kante 44 und einer zweiten Kante 46 begrenzt. In Fig. 3 ist zu sehen, dass der Kontaktbereich 34 in Richtung der Drehachse 32 über die erste und die zweite Kante 44, 46 hervorsteht, d. h. der Verbindungsbereich 38 ist entlang der Drehachse 32 kürzer ausgebildet als der Kontaktbereich 34. Dadurch kann an einer Außenkontur 48, d. h. den Bereichen, in denen der Kontaktbereich 34 über die Kanten 44, 46 hervorsteht, eine Elastizität des Kontaktbereiches 34 erzielt werden, wodurch Kräfte, die auf den Kontaktbereich 34 einwirken, abgeleitet und gedämpft werden können.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebswelle 12 mit aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen 40, 42 gebildeten Elementen Wellenabschnitt 28, Verbindungsbereich 38 und Kontaktbereich 34. Der Unterschied zwischen der ersten Ausfüh- rungsform in Fig. 3 und der zweiten Ausführungsform in Fig. 4 besteht darin, dass das Bedeckungsverhältnis - mit dem Kon ¬ taktelement 43 bedeckter Verbindungsbereich 38 zu unbedecktem Verbindungsbereich 38 - entlang einer radialen Richtung 50 der Antriebswelle 12 unterschiedlich ist.

Die Ausführungsform in Fig. 3 zeigt einen Verbindungsbereich 38, der bis zu einem Grenzbereich 60 mit dem Wellenabschnitt 28 von dem zweiten Werkstoff 42 umschlossen ist. Im Gegensatz dazu ist der Verbindungsbereich 38 in der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 4 nur in einem oberen Bereich von dem zweiten Werkstoff 42 umschlossen .

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Querschnittsansichten von Antriebswellen 12 gemäß weiteren Ausführungsformen.

Wie in Fig. 5 und Fig. 6 zu sehen ist, weist der Kontaktbereich 34 einen ersten Oberflächenabschnitt 64 und einen zweiten Oberflächenabschnitt 66 auf, die in einer radialen Richtung 50 unterschiedlich weit von der Drehachse 32 der Antriebswelle 12 beabstandet sind, um so an der Antriebswelle 12 einen Nocken 68 zu bilden. Die Oberflächenabschnitte 64, 66 gehen dabei kon ¬ tinuierlich ineinander über.

In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist der Kontaktbereich 34 eine sich verändernde Wandstärke 70 des zweiten Werkstoffes 42 auf. Die Wandstärke 70 nimmt dabei von dem ersten Oberflächenabschnitt 64 zu dem zweiten Oberflächenabschnitt 66 hin kontinuierlich ab.

In der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 6 dagegen bleibt die Wandstärke 70 über eine gesamte Grenzfläche 72 zwischen Kontaktbereich 34 und Verbindungsbereich 38 hinweg konstant.

Eine sich verändernde Wandstärke 70 hat den Vorteil, dass damit ein an der Grenzfläche 72 homogener Fugendruck erzielt werden kann, während eine einheitliche Wandstärke 70 den Vorteil hat, dass ein gleichförmiger Tangentialspannungsverlauf erzielt werden kann.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen weitere Ausführungsformen der Antriebswelle 12 im Querschnitt. Im Querschnitt weist die An ¬ triebswelle 12 hier einen von einer halbelliptischen Geometrie abweichenden Bereich, beispielsweise einen polygonförmigen

Bereich 74 auf. Das Polygon 76 ist dabei spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene 78 gebildet, die den Nocken 68, der durch den Exzenterabschnitt 30 gebildet ist, hälftig teilt und senkrecht auf der Drehachse 32 steht.

Weist die Antriebswelle 12 mehrere Nocken 68 auf, entspricht die Teilung der Formgebung der Nockenkontur, wie in Fig. 8 gezeigt. Das bedeutet, weist die Antriebswelle 12 zwei Nocken 68 auf, sind zwei beispielsweise polygonförmige Bereiche 74 vorgesehen, die spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei eine

Spiegelachse eine radiale Achse 82 ist, die, wie in Fig. 8 gezeigt ist, senkrecht auf der Spiegelebene 78 steht. Im Falle, dass die Antriebswelle 12 drei Nocken 68 aufweist, verläuft die Spiegelachse 80 zu der Spiegelebene 78 in einem Winkel von 120°. Es ist auch möglich, dass die Antriebswelle 12 vier Nocken 68 aufweist. In diesem Falle verläuft die Spie- gelachse 80 auf der Spiegelebene 78.

Durch die in Fig. 3 - Fig. 8 beschriebenen Ausführungsformen der Antriebswelle 12 kann diese gegenüber von dem Pumpenkolben 22 ausgeübten Kräften widerstandsfähiger gemacht werden unter gleichzeitiger Kosteneffizienz, indem der Kontaktbereich 34 über wenigstens eine Kante 44, 46 des Verbindungsbereichs 38 her ¬ vorsteht. Dadurch kann ein an der Außenkontur 48 elastischer Kontaktbereich 34 erzielt werden, was zu einer verbesserten Aufnahme von Kräften und deren Dämpfung führt. Eine weitere Verbesserung in der Widerstandskraft besteht darin, dass der Kontaktbereich 34 und der Wellenabschnitt 28 mit Verbindungsbereich 38 mit unterschiedlichen Werkstoffen 40, 42 ausgebildet werden können. Weitere Verbesserungen bei der Verteilung von Kräften über den Kontaktbereich 34 und die Antriebswelle 12 können erzielt werden durch die Wandstärke 70 bzw. die Formgebung des Verbindungs ¬ bereichs 38 innerhalb des Exzenterabschnittes 30.

Bezugs zeichenliste

10 Kraftstoffhochdruckpumpe

12 Antriebswelle

13 Antriebswellenoberfläche

14 Zylinderkopf

16 Gehäuse

18 Ausnehmung

20 Druckraum

22 PumpenkoIben

24 Rollenstößel

26 Rolle

28 Wellenabschnitt

29 Wellenabschnittsoberfläche

30 Exzenterabschnitt

32 Drehachse

34 Kontaktbereich

36 Kraftstoff

38 Verbindungsbereich

40 erster Werkstoff

42 zweiter Werkstoff

43 Kontaktelernent

44 erste Kante

46 zweite Kante

48 Außenkontur

50 radiale Richtung

60 Grenzbereich

64 erster Oberflächenabschnitt

66 zweiter Oberflächenabschnitt

68 Nocken

70 Wandstärke

72 Grenzfläche

74 polygonförmiger Bereich

76 Polygon

78 Spiegelebene

80 Spiegelachse

82 radiale Achse