Titel

Hochdruckpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoff ein spritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Stand der Technik

Zum Beaufschlagen des Kraftstoffs mit Hochdruck in einem Kraftstoffeinspritzsystem, wie beispielsweise in einem Common-Rail-System, werden unter anderem Hochdruckpumpen mit einem oder mehreren Pumpenkolben eingesetzt, welche von einer Antriebswelle mittelbar beispielsweise über einen Nocken oder einen Exzenter, welcher mit einer Laufrolle einer Stößelbaugruppe in Kontakt steht, in eine Hubbewegung versetzt werden, um einen Saughub und einen Druckhub auszuführen. Während des Saughubs wird Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe eingesaugt, und während des Druckhubs wird der angesaugte Kraftstoff komprimiert und an den Hochdruckspeicher des Common-Rail-Systems ausgegeben. Derartige Hochdruckpumpen können dabei als Steckpumpe ausgebildet sein.

Beispielsweise ist in DE 10 2008 041 383 A1 eine Steckpumpe zum Einspeisen von hochverdichtetem Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher zur Versorgung eines Brennraums einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei die Steckpumpe ein Gehäuse mit einem Pumpenraum umfasst, der durch eine Saugleitung mit einem Saugventil und durch eine Hochdruckleitung mit einem Hochdruckventil verbunden ist. Eine weitere als Steckpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe ist in DE 10 2008 001 018 A1 beschrieben. Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse und einen Pumpenkolben auf, welcher in einem Pumpenzylinderkopf verschiebbar geführt ist und über eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine zum Ansaugen 5 und Verdichten von Kraftstoff bewegbar ist. Der Pumpenkolben ist über einen am

Pumpengehäuse geführten Stößelkörper mittels eines Rollenschuhs mit Laufrolle, welche mit der Nockenwelle in Kontakt steht, hin und her bewegbar. Um eine sichere Abdichtung des Innenraums der Hochdruckpumpe zu gewährleisten, ist zwischen dem Stößelkörper und dem Pumpengehäuse eine Stangendichtung 10 angeordnet und zwischen Stößelkörper und Rollenschuh ein O-Ring platziert.

Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik die Lagerung der Laufrolle in dem Stößelkörper über einen Bolzen mit darauf angeordneter Buchse bekannt. Bei einer derartigen Konfiguration ergibt sich jedoch konstruktiv ein ungünstiges Verl s hältnis von dem Durchmesser d der Laufrolle zu der tragenden Länge / der Laufrolle. Für eine stabile Ausrichtung der Laufrolle auf der Antriebswelle gilt erfahrungsgemäß das Verhältnis dll > 1 ,5. Dies kann in Abhängigkeit des Führungsdurchmessers des Stößelkörpers jedoch nicht immer sichergestellt werden.

20 Daher ist es wünschenswert, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, bei welcher eine stabile Ausrichtung der Laufrolle auf der Antriebswelle sichergestellt wird.

Offenbarung der Erfindung

25 Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei die Hochdruckpumpe zumindest einen Pumpenkolben aufweist, welcher durch die Drehung einer Antriebswelle

30 um eine Drehachse herum über zumindest einen an der Antriebswelle angeordneten Nocken oder Exzenter und eine an dem Pumpenkolben angeordnete Stößelbaugruppe in einer Hubbewegung in im Wesentlichen radialer Richtung zu der Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird, wobei die Stößelbaugruppe einen Stößelkörper und eine Laufrolle aufweist, wobei zum stabilen Ausrichten

35 der Laufrolle auf der Antriebswelle eine Verdrehsicherung vorgesehen ist. Die

Verdrehsicherung unterbindet effektiv eine Verdrehneigung des Stößelkörpers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verdrehsicherung durch einen an dem Stößelkörper vorgesehenen Vorsprung, welcher an einer in dem auf der Antriebswelle angeordneten Nocken oder Exzenter ausgebildete Aussparung formschlüssig anliegt, gebildet. Diese Konfiguration der Verdrehsicherung ist konstruktiv einfach realisierbar. Eine aufwändige Bearbeitung der Stößelbohrung im Motorblock oder im Pumpengehäuse ist nicht notwendig. Auch wird der Führungsdurchmesser des Stößelkörpers hierdurch nicht reduziert bzw. geschwächt. Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vorsprung als Führungszunge an dem Stößelkörper ausgebildet. Die Führungszunge kann darüber hinaus je nach Bauweise und Fertigungsgegebenheiten des Stößelkörpers mehrteilig ausgeführt sein. Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung als Laufnut ausgebildet. Die Ausbildung der Laufnut in dem Nocken oder Exzenter ist eine besonders kostengünstige Lösung, da die Laufnut in der Antriebswelle bei der Drehbearbeitung kostenneutral hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist die Führungszunge integral mit dem Stößelkörper ausgebildet.

Hierdurch wird eine einfache und somit kostengünstige Fertigung der Verdrehsicherung ermöglicht.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn die Führungszunge über die Laufbahn der Antriebswelle übersteht.

Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Laufbahn der Antriebswelle und der Führungszunge ein Spiel bzw. ein Mindestspiel vorgesehen.

Besonders bevorzugt ist es auch, wenn die Führungszunge eine Kontaktfläche aufweist, welche der Laufnut gegenüberliegt, wobei die Kontaktfläche ballig bzw. gewölbt, insbesondere im Wesentlichen konvex, ausgebildet ist. Die Gefahr von Kantenträger, welche bei gerader Ausführung der Kontaktfläche auftreten würde, wird hierdurch vermieden, Verschleiß wird reduziert und die Robustheit der Baugruppe wird gesteigert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Laufrolle über einen Bolzen und eine auf dem Bolzen angeordnete Buchse drehbar gelagert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Führungszunge durch den

Bolzen zentriert und fixiert.

Vorzugsweise sind Teile der Hochdruckpumpe, insbesondere ein Zylinderkopf und/oder ein Antrieb, als Steckpumpeneinheit ausgebildet. Die Steckpumpen- heinheit beispielsweise der Stößelbaugruppe ermöglicht eine einfache Montage in den Motorblock oder in das Pumpengehäuse.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Nachfolgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Stößelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform; Fig. 3 eine Schnittansicht einer Stößelbaugruppe und einer Antriebswelle gemäß einer Ausführungsform; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Berechnung des Spiels. Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine als Steckpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe 1 für ein K raf tstoff e inspritzsystem gezeigt. Die hier dargestellte Hochdruckpumpe 1 wird in einem Common- ail-System verwendet. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem Zylinderkopf 3 auf, in welchem ein Pumpenelement mit einem Pumpenkolben 4 auf, der durch eine hier nicht dargestellte rotierend angetriebene Antriebswelle (siehe Fig. 3) mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zu einer Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird. Der Pumpenkolben 4 ist in einer Zylinderbohrung 5 in einem Schaftabschnitt 6 des Zylinderkopfs 3 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 5 einen Pumpenarbeitsraum 7. Um den Schaftabschnitt 6 herum ist eine Feder 8 angeordnet.

Der Pumpenarbeitsraum 7 wird über einen Kraftstoffzulauf 9 aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank des Hochdruckeinspritzsystems Kraftstoff zugeführt. An der Mündung des Kraftstoffzulaufs 9 in den Pumpenarbeitsraum 7 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 7 öffnendes Einlassventil 10 angeordnet. Der Pumpenarbeitsraum 7 weist außerdem über einen im Zylinderkopf 3 verlaufenden Kraft- stoffauslass 1 1 , in welchem ein Auslassventil 12 angeordnet ist, eine Verbindung mit dem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) des Kraftstoffeinspritzsystems auf. Dem Pumpenelement ist eine Stößelbaugruppe 13 zugeordnet, über die sich der Pumpenkolben 4 an dem hier nicht dargestellten Nocken der Antriebswelle abstützt. Die Stößelbaugruppe 13 umfasst einen Stößelkörper 14 mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Abschnitt 15 und einem Laufrollenaufnahmeabschnitt 16, in welchem eine Laufrolle 17 auf einem Bolzen 18 und darauf angeordneter Buchse 19 drehbar gelagert ist. Der Stößelkörper ist mit einer Verdrehsicherung versehen, welche im Detail im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben werden wird. Der Stößelkörper 14 ist ein außen, im Motorblock oder im Pumpengehäuse geführter Stößelkörper. Am Außendurchmesser sind Durchtrittsbohrungen vorgesehen, die mit weiteren Bohrungen in der Innenseite eine Schmierung der Antriebswelle sicherstellen. Der Pumpenkolben 4 wird über ein Halteblech 21 während der Abwärtsbewegung mitgenommen. Das Halteblech wird über die Feder 8 niedergehalten.

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Stößelbaugruppe 13 gemäß einer Ausführungsform. In dem Stößelkörper 14 ist in dem Laufrollenaufnahmeabschnitt 15 die Laufrolle 17 angeordnet, welche auf dem Bolzen 18, der die Buchse 19 aufweist, drehbar gelagert ist. Ein Sicherungsring 20 stellt die axiale Fixierung der Laufrolle 17 sicher. Die Verdrehsicherung wird stößelbaugruppen- seitig durch einen an dem Stößelkörper 14 vorgesehenen Vorsprung 22, der als Führungszunge 23 ausgebildet ist, realisiert. Die Führungszunge 23 ist direkt an den Stößelkörper 14 integriert und ragt von diesem nach unten ab.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Stößelbaugruppe 13 gemäß einer Ausfüh- rungsform, deren Laufrolle 17 an einer Antriebswelle 24 bzw. an einem auf der

Antriebswelle 24 angeordneten Nocken 25, anliegt. Bei Drehung der Antriebswelle 24 um ihre Drehachse wird die Drehbewegung über den Nocken 25 und die Stößelbaugruppe 13 auf den Pumpenkolben 4 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.

Die Verdrehsicherung, welche stößelbaugruppenseitig durch die Führungszunge 23 realisiert wird, wird Antriebswellenseitig durch eine an dem Nocken ausgebildete Aussparung 26 in Form einer Laufnut 27 dargestellt. Die Führungszunge 23 steht dabei etwas über die Laufbahn der Antriebswelle 24 über. Im Falle einer Verdrehneigung des Stößelkkörpers 14 wird über einen Formschluss der Führungszunge 23 zu der Laufnut 27 die Verdrehung effektiv unterbunden. Um Verschleiß während des Betriebs zu vermeiden, darf die Führungszunge 23 jedoch nicht anlaufen. Hierzu ist ein Spiel 28 zwischen der Führungszunge 23 und der Laufnut 27 vorgesehen, welches so gewählt werden muss, dass die Axialspiel- und Führungstoleranzen des Antriebsverbandes berücksichtigt sind. Des weiteren wird hierdurch das mögliche freie Verdrehspiel des Stößelkörpers 14 eingestellt, wie im Zusammenhang mit Fig. 4 weiter erläutert wird.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Bestimmung des minimalen Spiels 28 zwischen der Führungszunge 23 und der Laufnut 27 Das freie Winkelspiel ß ergibt sich anhand trigonometrischer Funktionen in Abhängigkeit des Führungszungenspiels s, der Führungszungenbreite l _b sowie des Mittenabstandes /„. Bei Anlaufen, d. h. bei Inkrafttreten der Verdrehsicherung, liegt der Punkt P2 an P2' an der Schulter der Laufnut 27 an der Antriebswelle 24 (siehe Fig. 3) infolge der Drehung des Stößelkörpers 14 um einen Winkel ß im Führungsdurchmesser 29 an. Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Winkelspielberechnung angegeben. Zungenspiel s 0,250

Abstand /„ 10,750

Zungenbreite l _b 8,0

Winkelspiel P2 -> P2'

Winkel α 19,9831

1 1 ,7047

Winkel a' 23,3017

Winkelspiel ß 3,31862

Das Anlaufen kann wie in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einseitig oder auch zweiseitig ausgeführt werden. Darüber hinaus ist erkennbar, dass eine Kontaktfläche 31 , welche der Laufnut 27 gegenüberliegt, ballig bzw. konvex ausgeführt ist, um den Verschleiß zu reduzieren und die Robustheit zu steigern.

Mittels der erfindungsgemäßen Konfiguration kann somit auf konstruktiv einfache Weise ohne aufwändige Bearbeitung der Stößelbohrung im Motorblock oder im Pumpengehäuse eine effektive Verdrehsicherung geschaffen werden.