DE102006031032A1

DE102006031032A1 - Pumpenstößel

Info

Publication number: DE102006031032A1
Application number: DE102006031032A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing.(FH) Dorn; Norbert Geyer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-01-10

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Pumpenstößel (1a, 1b) mit einem Stößelgehäuse (2), das ein in einer Führung (4) längsbeweglich gelagertes Stößelhemd (3) und einen Rollenraum (5) aufweist, und mit einer im Rollenraum angeordneten Rolle (6), deren Außenmantelfläche (13) von einem Pumpennocken (12) antreibbar ist und deren Innenmantelfläche (7) gemeinsam mit einem am Stößelgehäuse befestigten Bolzen (8) eine Lagerstelle (9) in Form eines Gleit- oder Nadellagers bildet. Zur Schmiermittelzufuhr an die Außenmantelfläche der Rolle und/oder an die Lagerstelle sind durch das Stößelhemd verlaufende Querbohrungen (15, 20, 21) vorgesehen, über die der Rollenraum an einen in der Führung mündenden Schmiermittelzuführkanal (19) angeschlossen ist. Dabei soll das Stößelhemd eine die Querbohrungen mit dem Schmiermittelzuführkanal verbindende Außenringnut (14) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Pumpenstößel, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Stößelgehäuse, das ein in einer hohlzylindrischen Führung längsbeweglich gelagertes Stößelhemd und einen Rollenraum aufweist, und mit einer im Rollenraum angeordneten Rolle, deren Außenmantelfläche von einem Pumpennocken einer Nockenwelle antreibbar ist und deren Innenmantelfläche gemeinsam mit einem am Stößelgehäuse befestigten Bolzen eine Lagerstelle in Form eines Gleit- oder Nadellagers bildet. Dabei sind zur Schmiermittelzufuhr an die Außenmantelfläche der Rolle und/oder an die Lagerstelle eine oder mehrere, durch das Stößelhemd verlaufende Querbohrungen vorgesehen, über die der Rollenraum an einen in der Führung mündenden Schmiermittelzuführkanal angeschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Pumpenstößel geht aus der als gattungsbildend betrachteten EP 0 925 443 B1 hervor und ist dort in einer Kraftstoffhochdruckpumpe eines Com mon-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine zwischen einer Antriebswelle mit Mehrfachnocken und dem druckerzeugenden Pumpenplunger angeordnet. Die Schmiermittelversorgung der als Gleitlager ausgebildeten Lagerstelle zwischen dem Bolzen und der Rolle erfolgt in einem der Ausführungsbeispiele dieser Druckschrift über im Rollenraum mündende Querbohrungen, die jeweils von einer sich in Hubrichtung des Pumpenstößels erstreckenden Außenlängsnut am Stößelhemd ausgehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel steht die Außenlängsnut mit dem in der Führung mündenden Schmiermittelzuführkanal in Verbindung, indem die Außenlängsnut und der Schmiermittelzuführkanal radial zueinander so ausgerichtet sind, dass sie sich überdecken.
Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch zum einen, dass die Verwendung des Pumpenstößels nach dem Gleichteileprinzip, wonach baugleiche Pumpenstößel in mehreren Pumpen mit radial voneinander verschiedenen Ausrichtungen des Schmiermittelzuführkanals gegenüber den stets gleich ausgerichteten Querbohrungen im Stößelhemd einsetzbar sein sollen, aufgrund der dann unterbrochenen Schmiermittelversorgung nicht möglich ist. Zum anderen sind die in der genannten Druckschrift vorgeschlagenen Anordnungen der Schmiermittelkanäle auch dahingehend nachteilig, dass der Führungsspalt zwischen dem Stößelhemd und seiner Führung lediglich in einem lokal begrenzten Bereich um die Mündung des Schmiermittelzuführkanals ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird. Folglich besteht in den übrigen Bereichen des Führungsspaltes die Gefahr von Schmiermittelmangel, der insbesondere in den hoch belasteten Anlagezonen des durch den Nockenantrieb zyklisch hin- und herkippenden Pumpenstößels zu einem erhöhten Verschleiß des Stößelhemds und dessen Führung führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pumpenstößel der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die aufgezeigten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll der Pumpenstößel als Gleichteil unabhängig von der radialen Ausrichtung des jeweiligen Schmiermittelzuführ kanals in Führungen mehrerer, konstruktiv unterschiedlich ausgebildeter Pumpen einsetzbar sein. Außerdem sollen nicht nur eine ausreichende Schmiermittelzufuhr in den Rollenraum, sondern auch ein möglichst homogenes Schmiermittelangebot im Führungsspalt zwischen dem Stößelhemd und dessen Führung sichergestellt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stößelhemd eine die Querbohrungen mit dem Schmiermittelzuführkanal verbindende Außenringnut aufweist. Zwar ist eine solche Außenringnut aufgrund der üblicherweise vorgesehenen Verdrehsicherung des Pumpenstößels in seiner Führung zur radialen Ausrichtung der Rolle gegenüber dem Pumpennocken an sich nicht erforderlich, führt jedoch zur Unabhängigkeit des Pumpenstößels von der jeweiligen radialen Ausrichtung des Schmiermittelzuführkanals und folglich zu einer flexiblen Verwendbarkeit des Pumpenstößels in konstruktiv unterschiedlich ausgebildeten Pumpen. Gleichzeitig können die Querbohrung oder die Querbohrungen stets an der gleichen Umfangsposition des Stößelgehäuses und für ihren Einsatzzweck optimal, d.h. entweder für eine gezielte Außenanspritzung der Rolle oder für einen wirksamen Schmiermitteleintrag in die Lagerstelle oder beides angeordnet werden.
Während die Außenringnut auch für einen gleichmäßigen Schmiermitteleintrag in den Führungsspalt zwischen dem Stößelhemd und dessen Führung sorgt, ist ein weiterer vorteilhafter Aspekt in der Schleifbearbeitung des Stößelhemds zu sehen. Dies liegt darin begründet, dass die Außenschleifbearbeitung eines zylindrischen Bauteils mit umlaufender Ringnut aufgrund der dann gleichmäßigen Schleifscheibendruckverteilung der Außenschleifbearbeitung eines zylindrischen Bauteils mit Außenlängsnut stets vorzuziehen ist.
Als Alternative zu der Außenringnut im Stößelhemd ist auch eine gleichwirkende Innenringnut in der Führung denkbar, welche jedoch bekanntlich mit einem deutlich höheren Herstellaufwand verbunden ist.
In Weiterbildung der Erfindung sollen zwei der Querbohrungen diametral gegenüberliegend angeordnet sein und im Rollenraum an axialen Anlaufflächen für die Rolle und gegebenenfalls für die Nadeln münden. Durch eine derartige Anordnung dieser Querbohrungen werden insbesondere bei einer als Gleitlager ausgebildeten Lagerstelle die Schmierbedingungen deutlich verbessert, da im Falle der Abdichtung einer Querbohrung infolge axialen Anlaufs der Rolle an die zugehörige Anlauffläche dennoch eine ausreichende Schmiermittelversorgung der Lagerstelle über die andere Querbohrung sichergestellt ist.
Während die beiden diametral gegenüberliegenden Querbohrungen in Bezug auf den Bolzen radial so angeordnet sein können, dass sie sowohl auf die Lagerstelle als auch auf die Außenmantelfläche der Rolle gerichtet sind, sollen sie in weiterer Konkretisierung der Erfindung in einer durch die Längsachse des Bolzens und die Längsachse des Pumpenstößels aufgespannten Ebene verlaufen. Folglich liegt bei dieser Konfiguration der Auslegungsschwerpunkt auf einer direkt auf die Lagerstelle gerichteten Schmiermittelversorgung.
Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest eine der Querbohrungen lediglich auf die Außenmantelfläche der Rolle gerichtet ist. Dabei kann eine exakt mittige Anspritzung der Rolle mit weitgehend gleichmäßiger Schmiermittelverteilung auf deren Außenmantelfläche dadurch erzielt werden, dass diese Querbohrung in einer Ebene verläuft, die durch die Längsachse des Pumpenstößels und durch eine sowohl zur Längsachse des Pumpenstößels als auch zur Längsachse des Bolzens orthogonale Querachse aufgespannt ist.
Ferner sollen die Querbohrungen im Hinblick auf eine kostengünstige und prozesssichere Herstellbarkeit gestuft mit jeweils einem die Außenringnut schneidenden, großen Öffnungsquerschnitt und einem im Rollenraum mündenden kleinen Öffnungsquerschnitt ausgebildet sein.
Ein guter Kompromiss zwischen einer ausreichenden Schmiermittelversorgung und einem möglichst geringen Schmiermittelvolumenstrom in den Rollenraum ergibt sich, wenn der kleine Öffnungsquerschnitt einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 0,8 mm aufweist. Ein möglichst geringer Schmiermittelvolumenstrom ist insbesondere im Anwendungsfall des Pumpenstößels in einer Brennkraftmaschine von Bedeutung, da hiervon die Belastung der den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine mitbeeinflussenden Schmiermittelpumpe abhängt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Pumpenstößels vereinfacht dargestellt sind. Soweit nicht anders bezeichnet, sind dabei funktionsgleiche Merkmale oder Komponenten mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des Pumpenstößels in Einbausituation und
2 einen gegenüber 1 um 90° gedrehten Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels des Pumpenstößels in dessen Führung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Pumpenstößel 1a in Einbausituation im Längsschnitt offenbart. Der Pumpenstößel 1a umfasst ein Stößelgehäuse 2 mit einem Stößelhemd 3, das in einer hohlzylindrischen Führung 4 einer hier nicht näher dargestellten Pumpe längsbeweglich gelagert ist, und mit einem Rollenraum 5, in dem eine Rolle 6 angeordnet ist. Das Stößelgehäuse 2 ist durch ein nicht näher dargestelltes Verdrehsicherungsmittel auf bekannte Art gegenüber der Führung 4 verdrehgesichert. Eine Innenmantelfläche 7 der Rolle 6 bildet gemeinsam mit einem am Stößelgehäuse 2 befestigten Bolzen 8 eine hier als Nadellager ausgebildete Lagerstelle 9. Die Betätigung des Pumpenstößels 1a in Richtung eines federbelasteten Pumpenplungers 10 erfolgt über eine Nockenwelle 11 mit einem als Mehrfachnocken ausgebildeten Pumpennocken 12, der die Außenmantelfläche 13 der Rolle 6 antreibt.
Eine von einer Außenringnut 14 im Stößelhemd 3 ausgehende und im Rollenraum 5 mündende Querbohrung 15 dient zur Schmiermittelanspritzung der Außenmantelfläche 13 der Rolle 6, wodurch nicht nur ein ausreichender Schmierfilm im Nocken-Rollen-Kontakt sondern auch eine ausreichende Kühlung dieser Kontaktpartner sichergestellt ist. Die Querbohrung 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel – bezogen auf die Breite der Rolle 6 – zentral auf deren Außenmantelfläche 13 gerichtet, indem die Querbohrung 15 in einer Ebene 16 verläuft, die durch die Längsachse 17 des Pumpenstößels 1a und durch eine sowohl zu dieser als auch zur Längsachse des Bolzens 8 orthogonale Querachse 18 aufgespannt ist.
Zur Schmiermittelversorgung des Pumpenstößels 1a dient ein aus 2 ersichtlicher Schmiermittelzuführkanal 19, der gemäß der in 1 gestrichelt dargestellten Ellipse etwa auf Höhe der Außenringnut 14 in der Führung 4 mündet. In Bezug auf den Hub des Pumpenstößels 1a können die Länge und der Zeitpunkt der Überdeckung zwischen dem Schmiermittelzuführkanal 19 und der Außenringnut 14 selbstverständlich so gewählt werden, dass die Schmiermittelzufuhr in den Rollenraum 5 entweder während der gesamten Hubphase des Pumpenstößels 1a oder intermittierend während einer frei wählbaren Teilhubphase erfolgt. Aus 1 wird deutlich, dass die Querbohrung 15 und der Schmiermittelzuführkanal 19, unabhängig von dessen radialer Ausrichtung in der Führung 4, während einer dieser Hubphasen stets über die Außenringnut 14 miteinander verbunden sind.
Aus 2 geht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pumpenstößels 1b in einem gegenüber 1 um 90° gedrehten Längsschnitt hervor. In diesem Fall sind zwei diametral gegenüberliegende Querbohrungen 20 und 21 vorgesehen, die im Rollenraum 5 an axialen Anlaufflächen 22 für die Rolle 6 und die Nadeln 23 der ebenfalls als Nadellager ausgebildeten Lagerstelle 9 münden. In diesem Fall dienen die Querbohrungen 20, 21 zur unmittelbaren Schmiermittelversorgung der Lagerstelle 9 und verlaufen zu diesem Zweck in einer Ebene 24, die durch die Längsachse 25 des Bolzens 8 und die Längsachse 17 des Pumpenstößels 1b aufgespannt ist. Unabhängig von der axialen Position der mit Axialspiel zwischen den Anlaufflächen 22 gelagerten Rolle 6 ist eine ausreichende Schmiermittelversorgung der Lagerstelle 9 auch dann sichergestellt, wenn eine der Querbohrungen 20, 21 durch stirnseitige Anlage der Rolle 6 oder der Nadeln 23 an der entsprechenden Anlauffläche 22 verschlossen ist, da der Schmiermittelaustritt in die Lagerstelle 9 dann über die andere Querbohrung 21, 20 erfolgt.
Um den zur Schmierung der Pumpenstößel 1a und 1b einschließlich des Führungsspaltes zwischen dem Stößelhemd 3 und der Führung 4 erforderlichen und eine hier nicht dargestellte Schmiermittelpumpe zusätzlich belastenden Schmiermittelvolumenstrom zu begrenzen, weisen die in den 1 und 2 dargestellten Querbohrungen 15, 20, 21 einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 0,8 mm auf. Wie aus 2 ersichtlich, ist es zur prozesssicheren Herstellung der kleinen und gleichzeitig langen Querbohrungen 20, 21 vorgesehen, diese gestuft mit jeweils einem die Außenringnut 14 schneidenden, großen Öffnungsquerschnitt 26 und einem im Rollenraum 5 mündenden, kleinen Öffnungsquerschnitt 27 auszubilden. Die Herstellung des kleinen Öffnungsquerschnitts 27 kann dann beispielsweise mittels Laserstrahlbohren erfolgen.
Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Anzahl, die radiale Position und die Neigung der mit der Außenringnut 14 verbundenen Querbohrungen frei wählbar ist. Darüber hinaus besteht auch hinsichtlich des Rollenraums 5 weitgehende Gestaltungsfreiheit, welcher gegenüber dem Ausführungsbeispiel in 1 bekanntermaßen auch radial offen mit lediglich zwei Längsstreben zur Aufnahme des die Rolle 6 lagernden Bolzens 8 ausgeführt sein kann.

1a, b: Pumpenstößel
2: Stößelgehäuse
3: Stößelhemd
4: Führung
5: Rollenraum
6: Rolle
7: Innenmantelfläche der Rolle
8: Bolzen
9: Lagerstelle
10: Pumpenplunger
11: Nockenwelle
12: Pumpennocken
13: Außenmantelfläche der Rolle
14: Außenringnut
15: Querbohrung
16: Ebene
17: Längsachse des Pumpenstößels
18: Querachse
19: Schmiermittelzuführkanal
20: Querbohrung
21: Querbohrung
22: axiale Anlauffläche
23: Nadel
24: Ebene
25: Längsachse des Bolzens
26: großer Öffnungsquerschnitt
27: kleiner Öffnungsquerschnitt

Claims

Pumpenstößel (1a, 1b), insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Stößelgehäuse (2), das ein in einer hohlzylindrischen Führung (4) längsbeweglich gelagertes Stößelhemd (3) und einen Rollenraum (5) aufweist, und mit einer im Rollenraum (5) angeordneten Rolle (6), deren Außenmantelfläche (13) von einem Pumpennocken (12) einer Nockenwelle (11) antreibbar ist und deren Innenmantelfläche (7) gemeinsam mit einem am Stößelgehäuse (2) befestigten Bolzen (8) eine Lagerstelle (9) in Form eines Gleit- oder Nadellagers bildet, wobei zur Schmiermittelzufuhr an die Außenmantelfläche (13) der Rolle (6) und/oder an die Lagerstelle (9) eine oder mehrere, durch das Stößelhemd (3) verlaufende Querbohrungen (15, 20, 21) vorgesehen sind, über die der Rollenraum (5) an einen in der Führung (4) mündenden Schmiermittelzuführkanal (19) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelhemd (3) eine die Querbohrungen (15, 20, 21) mit dem Schmiermittelzuführkanal (19) verbindende Außenringnut (14) aufweist.
Pumpenstößel (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Querbohrungen (20, 21) diametral gegenüberliegend angeordnet sind und im Rollenraum (5) an axialen Anlaufflächen (22) für die Rolle (6) und gegebenenfalls für die Nadeln (23) münden.
Pumpenstößel (1b) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Querbohrungen (20, 21) in einer durch die Längsachse (25) des Bol zens (8) und die Längsachse (17) des Pumpenstößels (1b) aufgespannten Ebene (24) verlaufen.
Pumpenstößel (1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Querbohrungen (15) lediglich auf die Außenmantelfläche (13) der Rolle (6) gerichtet ist.
Pumpenstößel (1a) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Querbohrung (15) in einer durch die Längsachse (17) des Pumpenstößels (1a) und durch eine sowohl zur Längsachse (17) des Pumpenstößels (1a) als auch zur Längsachse (25) des Bolzens (8) orthogonale Querachse (18) aufgespannten Ebene (16) verläuft.
Pumpenstößel (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrungen (20, 21) gestuft mit jeweils einem die Außenringnut (14) schneidenden großen Öffnungsquerschnitt (26) und einem im Rollenraum (5) mündenden kleinen Öffnungsquerschnitt (27) ausgebildet sind.
Pumpenstößel (1b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kleine Öffnungsquerschnitt (27) einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 0,8 mm aufweist.