DE102009001631A1

DE102009001631A1 - Hochdruckpumpe und Stößelbaugruppe

Info

Publication number: DE102009001631A1
Application number: DE102009001631A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Meier; Namik Karaosmanoglu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-23
Also published as: JP5497883B2; EP2409014A1; CN102356228A; RU2524476C2; WO2010105863A1; PL2409014T3; JP2012520423A; BRPI1013884A2; US20120080013A1; ES2407864T3; EP2409014B1; CN102356228B; KR20110132567A; KR101673636B1; BRPI1013884B1; RU2011141885A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche mindestens ein Pumpenelement mit einem einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben aufweist, wobei zwischen dem Pumpenkolben und einer rotierend angetriebenen Antriebswelle der Hochdruckpumpe eine Stößelbaugruppe mit einem Stößelkörper und einem in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten Rollenschuh vorgesehen ist, wobei der Stößelkörper eine Zentrierführung zum Einpressen des Rollenschuhs aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Stößelbaugruppe für eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Stößelkörper und einem in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten Rollenschuh, wobei der Stößelkörper eine Zentrierführung zum Einpressen des Rollenschuhs aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Stößelbaugruppe für eine Hochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Stand der Technik
Hochdruckpumpen für Kraftstoffeinspritzeinrichtungen von Brennkraftmaschinen sind im Stand der Technik bekannt, die eine Stößelbaugruppe mit in einen Stößelkörper eingepressten Rollenschuh aufweisen. Dabei wird die Stößelbaugruppe durch eine rotierend angetriebene Antriebswelle der Hochdruckpumpe beispielsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einer Hubbewegung angetrieben.
In DE 103 45 061 A1 ist eine Hochdruckpumpe mit wenigstens einer Stößelbaugruppe beschrieben, die wiederum einen hohlzylindrischen Stößelkörper und einen in diesen in Richtung der Längsachse des Stößelkörpers eingesetzten Rollenschuh aufweist, in dem eine Rolle drehbar gelagert ist. Die Hochdruckpumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen Pumpenkolben aufweist, durch den ein Pumpenarbeitsraum begrenzt wird. Die Stößelbaugruppe ist zwischen dem Pumpenkolben und einer rotierend angetriebenen Antriebswelle der Hochdruckpumpe angeordnet, wobei die Antriebswelle wenigstens einen Nocken oder Exzenter aufweist, auf dem die Rolle abläuft. Der Stößelkörper ist in einer Bohrung eines Gehäuseteils der Hochdruckpumpe verschiebbar geführt. Die Stößelbaugruppe dient dazu die Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hubbewegung des Pumpenkolbens umzuwandeln. Bei der oben beschriebenen Stößelbaugruppe ist der Rollenschuh in den Stößelkörper eingepresst.
Da die Stößelgruppe vor allem senkrecht zur Drehachse der Rolle und der Antriebswelle wirkende seitliche Kräfte sicher aufnehmen muss, müssen sämtliche Bauteile mit sehr geringen Fertigungstoleranzen ausgeführt werden.
Aufgrund der erforderlichen Toleranzen der Stößelbaugruppe kommt es jedoch bei der Einpressung des Rollenschuhs in den Stößelkörper oft zu einer Schrägeinpressung. Dies führt wiederum zu nachteiligen bzw. falschen Einpress- bzw. Haltekräften des Pressverbandes bestehend aus Rollenschuh und Stößelkörper.
Daher ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe mit einer Stößelbaugruppe vorzusehen, welche einen robusten Stößelbaugruppen-Pressverband aufweist, bei welchem eine exakte und verbesserte Einpressung des Rollenschuhs in den Stößelkörper gewährleistet ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen, welche mindestens ein Pumpenelement mit einem einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben aufweist, wobei zwischen dem Pumpenkolben und einer rotierend angetriebenen Antriebswelle der Hochdruckpumpe eine Stößelbaugruppe mit einem Stößelkörper und einem in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten Rollenschuh vorgesehen ist, wobei der Stößelkörper eine Zentrierführung zum Einpressen des Rollenschuhs aufweist. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen der Zentrierführung wird eine verbesserte Einpressung des Rollenschuhs in den Stößelkörper ermöglicht. Eine Schrägeinpressung wird vermieden, durch die Zentrierführung wird eine automatische Zentrierung erreicht, und dadurch wird ein robuster Stößelbaugruppen-Pressverband geschaffen. Darüber hinaus werden die Einpresskräfte, wenn der Stößelkörper mit einer Zentrierführung versehen wird, nicht verfälscht.
Vorzugsweise ist die Zentrierführung in dem Bereich der Aufnahme vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme zylinderabschnittsförmig, wobei die Aufnahme einen inneren Umfang aufweist, an welchem die Zentrierführung vorgesehen ist.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Zentrierführung eine Fase auf.
Vorzugsweise weist die Aufnahme einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf, wobei an dem zweiten Endabschnitt ein radial von dem inneren Umfang nach innen abragender Anschlag bzw. Vorsprung vorgesehen ist, und wobei der erste Endabschnitt einem Element der Antriebswelle, insbesondere einem Nocken oder einem Exzenter, gegenüberliegt.
Noch bevorzugter ist die Zentrierführung an dem ersten Endabschnitt vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zentrierführung über eine Höhe des ersten Endabschnitts in einem Bereich von 2 bis 10 mm, insbesondere von 4 mm vorgesehen.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, wenn die Fase eine Tiefe a in dem Bereich von 0,1 bis 0,01 mm, insbesondere von 0,05 mm aufweist, und in einem Winkelbereich von 30 bis 60°, insbesondere mit einem Winkel von 45° ausgebildet ist. Eine Schwächung des Stößelkörpers durch eine Zentrierführung mit den obigen Maßen bzw. in den obigen Abmessungsbereichen hat keine nachteiligen Auswirkungen auf den Stößelbaugruppen-Pressverband. Weder der axiale Abstand zwischen dem Stößelkörper und dem Rollenschuh wird bei der Stößelbaugruppe beim Einpressen bzw. bei einer Druckentlastung nach dem Einpressen im Vergleich zu einer Stößelbaugruppe ohne Zentrierführung negativ beeinflusst, noch wirkt sich eine Zentrierführung mit den oben angegebenen Abmessungen auf die radiale Verformung des Stößelkörpers während des Einpressens und bei anschließender Druckentlastung negativ aus. Vielmehr ergibt sich hinsichtlich des Stößelkörpers mit Zentrierführung eine günstigere Verformung des Stößelkörpers.
Vorzugsweise ist der Rollenschuh mit einem zylindrischen Pressübermaß ausgebildet, welches insbesondere einen Wert P_ü,nenn von 9 μm aufweist.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus eine Stößelbaugruppe für eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stößelkörper und einem in eine Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten Rollenschuh vorgesehen, wobei der Stößelkörper eine Zentrierführung zum Einpressen des Rollenschuhs aufweist. Die Stößelbaugruppe ist durch Vorsehen der Zentrierführung robust und weist die oben bereits beschriebenen Vorteile auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik;
2 einen Ausschnitt II der Stößelbaugruppe der Hochdruckpumpe von 1;
3A, 3B, 3C jeweils einen Ausschnitt einer Stößelbaugruppe gemäß dem Stand der Technik vor, beim und nach dem Einpressvorgang;
4A, 4B, 4C jeweils einen Ausschnitt einer Stößelbaugruppe gemäß einer Ausführungsform vor, beim und nach dem Einpressvorgang;
5A eine Detailansicht des in 3A gezeigten Einbauzustands;
5B eine Detailansicht des in 4A gezeigten Einbauzustands; und
6 eine weitere Detailansicht des in 5B gezeigten Einbauzustands.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mehrteilig ausgebildet ist und in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet ist. Die Antriebswelle 3 ist im Gehäuse 2 über zwei in Richtung der Drehachse 4 der Antriebswelle 3 voneinander beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Die Lagerstellen können in verschiedenen Gehäuseteilen 5, 6 des Gehäuses 2 angeordnet sein.
In einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die Antriebswelle 3 wenigstens einen Nocken 7 oder Exzenter auf, wobei der Nocken 7 auch als Mehrfachnocken ausgebildet sein kann. Die Hochdruckpumpe 1 weist wenigstens ein oder mehrere in jeweils einem Gehäuseteil 8 angeordnete Pumpenelemente 9 mit jeweils einem Pumpenkolben 10 auf, der durch den Nocken 7 der Antriebswelle 3 mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 4 der Antriebswelle 3 angetrieben wird. Der Pumpenkolben 10 ist in einer Zylinderbohrung 11 im Gehäuseteil 8 dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten Stirnseite in der Zylinderbohrung 11 einen Pumpenarbeitsraum 12.
Der Pumpenarbeitsraum 12 weist über einen im Gehäuse 2 verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal 13 eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf beispielsweise einer Förderpumpe auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals 13 in den Pumpenarbeitsraum 12 ist ein in den Pumpenarbeitsraum 12 öffnendes Einlassventil 14 angeordnet, das ein federbelastetes Ventilglied 15 aufweist. Der Pumpenarbeitsraum 12 weist außerdem über einen im Gehäuseteil 8 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 16 eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Hochdruckspeicher 17 verbunden ist. Mit dem Hochdruckspeicher 17 sind ein oder vorzugsweise mehrere an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren 18 verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. An der Mündung des Kraftstoffablaufkanals 16 in den Pumpenarbeitsraum 12 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 12 öffnendes Auslassventil 19 angeordnet, das ebenfalls ein federbelastetes Ventilglied 20 aufweist.
Dem Pumpenelement 9 ist eine Stößelbaugruppe 21 zugeordnet, über die sich der Pumpenkolben 10 am Nocken 7 der Antriebswelle 3 abstützt. Die Stößelbaugruppe 21 umfasst einen hohlzylindrischen Stößelkörper 22, der in einer Bohrung 23 eines Teils 5 des Gehäuses 2 der Hochdruckpumpe 1 verschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben 10 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Stößelkörper 22 und ragt mit seinem dem Pumpenarbeitsraum 12 abgewandten Endbereich aus der Zylinderbohrung 11 heraus und in den Stößelkörper 22 hinein. An seinem dem Pumpenarbeitsraum 12 abgewandten Ende kann der Pumpenkolben 10 einen im Durchmesser gegenüber seinem übrigen Bereich vergrösserten Kolbenfuß 24 aufweisen.
Die Stößelbaugruppe 21 und der Pumpenkolben 10 werden durch eine vorgespannte Feder 27 zum Nocken 7 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die Feder 27 ist als den Pumpenkolben 10 umgebende und in den Stößelkörper 22 hineinragende Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Feder 27 stützt sich einerseits am Pumpengehäuseteil 8 und andererseits an einem Federteller 28 ab.
2 zeigt einen in 1 mit II gekennzeichneten Ausschnitt aus der Stößelbaugruppe 21 der Hochdruckpumpe 1 von 1 gemäß dem Stand der Technik. Wie in der Figur erkannt werden kann, ist der Federteller 28 mit dem Pumpenkolben 10 verbunden und liegt auf der dem Rollenschuh 26 abgewandten Seite des Ringstegs 29 an. Die Feder 27 wirkt somit über den Federteller 28 sowohl auf den Pumpenkolben 10 als auch auf den Stößelkörper 22.
In den Stößelkörper 22 ist von dessen der Antriebswelle 3 zugewandter Seite her in Richtung der Längsachse 25 des Stößelkörpers 22 ein Rollenschuh 26 eingefügt. Im Rollenschuh 26 ist in einer zylinderabschnittförmigen Aufnahme 30 auf der dem Nocken 7 der Antriebswelle 3 zugewandten Seite des Rollenschuhs 26 eine zylindrische Rolle 31 drehbar gelagert. Der Rollenschuh 26 kommt im Stößelkörper 22 in Richtung der Längsachse 25 an einem Anschlag 32 zur Anlage, der beispielsweise durch einen vom Stößelkörper 22 radial nach innen hervorstehenden Ringsteg gebildet ist.
3A, 3B, 3C zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Stößelbaugruppe 21 gemäß dem Stand der Technik vor, beim und nach dem Einpressvorgang. 4A, 4B, 4C zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Stößelbaugruppe 21 gemäß einer Ausführungsform vor, beim und nach dem Einpressvorgang, wobei die Aufnahme 30 des Stößelkörpers 22 mit einer später noch beschriebenen Zentrierführung versehen ist.
3A zeigt ein Anfangsstadium vor dem eigentlichen Einpressvorgang, bei welchem eine geringe Kraft K senkrecht von oben bzw. in Y-Richtung auf den Stößelkörper 22 aufgebracht wird, um diesen in Anlage mit dem Rollenschuh 26 zu bringen. Wie im Vergleich mit dem entsprechendem Anfangsstadium, welches in 4A bezüglich eines mit einer Zentrierführung, welche weiter unten im Zusammenhang mit 6 beschrieben werden wird, versehenen Stößelkörpers 22 gesehen werden kann, ist bei einer gleichen in Y-Richtung auf den Stößelkörper 22 aufgebrachten geringen Kraft K der Rollenschuh 26 bereits in einen ersten Endabschnitt 33 der Aufnahme 30 des Stößelkörpers 22 eingeführt. Bereits in diesem Anfangsstadium ist zwischen dem Stößelkörper 22 und dem Rollenschuh 26 gemäß der Ausführungsform eine deutlich höhere Einpresskraft bzw. Haltekraft vorhanden als in dem entsprechenden Anfangsstadium bezüglich des Stößelkörpers 22 ohne Zentrierführung und des Rollenschuhs 26 gemäß dem Stand der Technik.
3B und 4B zeigen jeweils dagegen einen Zustand beim eigentlichen Einpressvorgang, in welchem eine deutlich höhere Kraft K von 6 kN in Y-Richtung auf den Stößelkörper 22 aufgebracht wird. Durch Aufbringen der Kraft K beispielsweise in Höhe von 6 kN wird der Rollenschuh 26 entlang eines inneren Umfangs 34 der Aufnahme 30 des Stößelkörpers 22 in diesen eingeführt bzw. eingepresst, bis der Rollenschuh 26 an den Anschlag 32, welcher an einem zweiten Endabschnitt 35 der Aufnahme 30 vorgesehen ist, anschlägt. Schließlich ist in 3C und 4C ein Zustand gezeigt, in welchem der Rollenschuh 26 in die Aufnahme 30 des Stößelkörpers 22 eingepresst worden ist und keine weitere Krafteinwirkung in der Y-Richtung auf den Stößelkörper 22 ausgeübt wird.
5A zeigt nochmals eine Detailansicht des in 3A dargestellten Anfangsstadiums, in welchem der Stößelkörper 22 mit dem Rollenschuh 26 durch gerin ge Krafteinwirkung in Anlage gebracht wird. Ein Abstand d zwischen dem Anschlag 32 an dem zweiten Endabschnitt 35 der Aufnahme 30 und dem ersten Endabschnitt 33 beträgt dabei 11,8 mm. Wie in 5B gezeigt ist, ist im entsprechenden Anfangsstadium des Einpressvorgangs eines Rollenschuhs 26 in einen mit einer Zentrierführung versehenen Stößelkörper 22 gemäß der Ausführungsform (siehe 4A) dagegen der Abstand d bereits auf 7,8 mm verringert worden, wobei die gleiche Kraft K auf den Stößelkörper 22 aufgebracht wird, wie in dem in 5A gezeigten Einbauzustand.
6 zeigt eine weitere Detailansicht des in 5B dargestellten Einbauzustands. An dem unteren Endabschnitt 33 der Aufnahme 30 des Stößelkörpers 22 ist an dem inneren Umfang 34 eine Zentrierführung 37 über eine Höhe h der Aufnahme 30 von 4 mm ausgebildet. Die an dem inneren Umfang 34 vorgesehene Zentrierführung weist eine Fase a von 0,05 mm und einem Winkel von 45° auf, wodurch es dem Rollenschuh 26 ermöglicht wird, bereits während des Anfangsstadiums über die Höhe h der Zentrierführung 37 in die Aufnahme 30 eingeführt zu werden (siehe 4A, 5B).
Insgesamt betrachtet kann durch Vorsehen der Zentrierführung 37 eine robuste Stößelbaugruppe 21 bzw. eine robuste Hochdruckpumpe 1 geschaffen werden. Durch die Abmessungen der Zentrierführung 37 keine nachteilige Schwächung des Stößelkörpers verursacht. Auch das Verhalten zwischen dem Stößelkörper und dem Rollenschuh bezüglich des axialen Abstands dazwischen oder bezüglich der radialen Verformung des Stößelkörpers in einem Anfangsstadium, beim Einpressvorgang selbst oder bei der anschließenden Entlastung wird nicht negativ beeinflusst im Vergleich zu einem Stößelkörper-Rollenschuh-Pressverbund ohne Zentrierführung gemäß dem Stand der Technik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10345061 A1 [0003]

Claims

Hochdruckpumpe (1) für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche mindestens ein Pumpenelement (9) mit einem einen Pumpenarbeitsraum (12) begrenzenden Pumpenkolben (10) aufweist, wobei zwischen dem Pumpenkolben (10) und einer rotierend angetriebenen Antriebswelle (3) der Hochdruckpumpe (1) eine Stößelbaugruppe (21) mit einem Stößelkörper (22) und einem in eine Aufnahme (30) des Stößelkörpers (22) eingepressten Rollenschuh (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelkörper (22) eine Zentrierführung (37) zum Einpressen des Rollenschuhs (26) aufweist.
Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierführung (37) in dem Bereich der Aufnahme (30) vorgesehen ist.
Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (30) zylinderabschnittsförmig ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (30) einen inneren Umfang (34) aufweist, an welchem die Zentrierführung (37) vorgesehen ist.
Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierführung (37) eine Fase aufweist.
Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (30) einen ersten Endabschnitt (33) und einen zweiten Endabschnitt (35) aufweist, wobei an dem zweiten Endabschnitt (35) ein radial von dem inneren Umfang (34) nach innen abragender Anschlag (32) vorgesehen ist, und wobei der erste Endabschnitt (33) einem Element der Antriebswelle (3), insbesondere einem Nocken (7) oder einem Exzenter, gegenüberliegt.
Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierführung (37) an dem ersten Endabschnitt (33) vorgesehen ist.
Hochdruckpumpe (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierführung (37) über eine Höhe h des ersten Endabschnitts (33) in einem Bereich von 2 bis 10 mm, insbesondere von 4 mm, vorgesehen ist.
Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase eine Tiefe a in einem Bereich von 0,1 bis 0,01 mm, insbesondere eine Tiefe a von 0,05 mm aufweist, und in einem Winkelbereich von 30 bis 60°, insbesondere mit einem Winkel von 45° ausgebildet ist.
Hochdruckpumpe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (26) mit einem zylindrischen Pressübermaß P_ü,nenn, insbesondere mit einem zylindrischen Pressübermaß P_ü,nenn von 9 μm ausgebildet ist.
Stößelbaugruppe (21) für eine Hochdruckpumpe (1) für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stößelkörper (22) und einem in eine Aufnahme (30) des Stößelkörpers (22) eingepressten Rollenschuh (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelkörper (22) eine Zentrierführung (37) zum Einpressen des Rollenschuhs (26) aufweist.