DE102006057246A1

DE102006057246A1 - Mechanischer Stößel insbesondere für eine Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006057246A1
Application number: DE102006057246A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Dorn (FH); Norbert Geyer; Manfred Dipl.-Ing. Jansen; Karsten Dipl.-Ing. Kucht (FH); Norbert Radinger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: DE102006057246B4

Abstract

Vorgeschlagen ist ein mechanischer Stößel (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901, 1001) insbesondere zur Hubbetätigung eines Pumpenkolbens (39) einer Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenförmigen, als Blechumformteil ausgebildeten Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902, 1002) und mit einer drehbar gelagerten Antriebsrolle (6). Dabei soll ein die Antriebsrolle zentrisch lagernder Bolzen (4) vorgesehen sein, wobei aus der Antriebsrolle herausragende Endabschnitte (7) des Bolzens in Bolzenaugen (8) des Stößelgehäuses abgestützt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen mechanischen Stößel insbesondere zur Hubbetätigung eines Pumpenkolbens einer Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine. Der Stößel weist ein hülsenförmiges Stößelgehäuse, das als Blechumformteil ausgebildet und mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenmantelfläche in einer Stößelführung längsbeweglich gelagert ist, und eine drehbar gelagerte Antriebsrolle sowie ein Hubübertragungsbauteil auf, das separat zum Stößelgehäuse hergestellt und in das Stößelgehäuse eingesetzt ist und eine abtriebseitige Kontaktfläche für den Pumpenkolben aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Stößel geht aus der gattungsgemäßen DE 103 45 089 A1 hervor. Der dort vorgeschlagene Stößel dient als Betätigungselement einer an sich bekannten Kraftstoffhochdruckpumpe zur querkraftfreien Übertragung eines Nockenhubs auf den Pumpenkolben und weist ein als Blechumformteil ausgebilde tes hülsenförmiges Stößelgehäuse auf. Dieses besitzt gegenüber den zumeist fließgepressten Stößelgehäusen derartiger Rollenstößel sowohl ein hohes Leichtbau- als auch ein beträchtliches Kosteneinsparpotenzial. Der Fachmann kann sich diese vorteilhaften Eigenschaften durch einen Vergleich des in der zitierten Druckschrift vorgeschlagenen Stößels mit einem Stößel, wie er mit einem fließgepressten und folglich vergleichsweise dickwandigen Stößelgehäuse aus der DE 197 29 793 A1 hervorgeht, unmittelbar verdeutlichen.
Der in der erstgenannten Druckschrift vorgeschlagene Stößel weist im Zusammenhang mit der Antriebsrolle dennoch einige gravierende Nachteile auf. Hierzu zählt im wesentlichen, dass die Antriebsrolle zentrumslos in dem im Stößelgehäuse eingesetzten Hubübertragungsbauteil gelagert ist und dementsprechend mit ihrer Umfangsfläche in einer dazu entsprechenden Ausnehmung des Hubübertragungsbauteils gleitet. Eine derartige Lagerung der Antriebsrolle ist bekanntermaßen jedoch außerordentlich schwierig abzustimmen, da eine bestimmungsgemäße Rotation der Antriebsrolle nur dann gewährleistet werden kann, wenn die Kontaktreibung zwischen dem Nocken und der Antriebsrolle unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bzw. der Kraftstoffpumpe stets größer als die Kontaktreibung zwischen der Antriebsrolle und dem Hubübertragungsbauteil ist. Gelingt eine entsprechende Abstimmung der Kontaktpartner nicht, so ist mit einem zumindest zeitweisen und dem eigentlichen Ziel der Reibungsreduzierung entgegenwirkenden Stillstand der Antriebsrolle bei entsprechend hohem Risiko des Kontaktverschleißes gegenüber dem Nocken und/oder dem Hubübertragungsbauteil zu rechnen. Darüber hinaus sind bei einer derartigen zentrumslosen Lagerung der Antriebsrolle im Hubübertragungsbauteil entsprechende Vorkehrungen für eine verliersichere Befestigung der Antriebsrolle am Stößel zu treffen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Demnach soll der Stößel nicht nur ein hohes Leichtbau- und Kosteneinsparpotenzial aufweisen, sondern bezüglich der Antriebsrolle auch eine möglichst geringe Antriebsleistung bei gleichzeitig bestmöglicher Betriebssicherheit erfordern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll ein die Antriebsrolle zentrisch und wahlweise mittels Wälzkörpern lagernder Bolzen vorgesehen sein, wobei aus der Antriebsrolle herausragende Endabschnitte des Bolzens in Bolzenaugen des Stößelgehäuses abgestützt sind.
Dadurch, dass ein leichtbauendes und als Blechumformteil kostengünstig herstellbares Stößelgehäuse zum Einsatz kommt und gleichzeitig die Antriebsrolle, entgegen dem zitierten Stand der Technik, nicht mehr exzentrisch an ihrem Umfang im Hubübertragungsbauteil, sondern zentrisch von dem im Stößelgehäuse abgestützten Bolzen aufgenommen ist, ist der Stößel sowohl besonders leichtbauend als auch kostengünstig herstellbar und weist darüber hinaus einen die erforderliche Antriebsleistung erheblich reduzierenden und betriebssicheren Wälzkontakt gegenüber dem antreibenden Nocken auf. Der die Rolle lagernde und seinerseits in den Bolzenaugen abgestützte Bolzen dient gleichzeitig als aufwandsneutrale Verliersicherung für die Antriebsrolle am Stößel.
Im Hinblick auf den Begriff „Blechumformteil" sei es an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass das Stößelgehäuse nicht nur aus einer Blechplatine, sondern auch aus blechähnlichen Halbzeugen, wie beispielsweise dünnwandigen Rohren – unabhängig, ob mit oder ohne Längsnaht – umgeformt sein kann.
In Weiterbildung der Erfindung soll das Hubübertragungsbauteil als Stanzteil oder als Stanzbiegeteil aus Blechwerkstoff hergestellt sein. Das aus Blechwerkstoff hergestellte Hubübertragungsbauteil ist nicht nur Basis für eine weitergehende Reduzierung der Herstellkosten des Stößels, sondern kann sich hinsicht lich der Werkstoffwahl auch dahingehend von dem Stößelgehäuse unterscheiden, dass die für diese beiden Bauteile verwendeten Blechwerkstoffe optimal auf deren unterschiedliche Funktionsanforderungen, optional auch mit dafür geeigneten Oberflächenbeschichtungen, abgestimmt sind. Alternativ ist jedoch auch ein durch andere bekannte Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Fließpressen, Gießen, Sintern oder Kunststoffspritzgießen mit an die Funktionsanforderungen abgestimmter Werkstoffauswahl, Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung hergestelltes Hubübertragungsbauteil möglich.
Außerdem ist es vorgesehen, dass das Stößelgehäuse im Bereich der Bolzenaugen doppelwandig ausgebildet ist, wobei die Bolzenaugen in Laschen des Stößelgehäuses angeordnet sind, welche parallel zur Außenmantelfläche des Stößelgehäuses verlaufend in dieses umgebogen sind. Ein derartig ausgebildetes Stößelgehäuse ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dieses eine vollständig zylindrische Außenmantelfläche aufweist und der Bolzen durch Verstemmen seiner stirnseitigen Enden formschlüssig in den Bolzenaugen fixiert ist. Denn in diesem Fall hat eine durch den Verstemmprozess verursachte Deformation der Laschen keinen oder einen allenfalls nur geringen Einfluss auf die zur Führung in der Stößelführung erforderliche Zylinderform des Stößelgehäuses.
Weiterhin soll das Stößelgehäuse eine Aussparung aufweisen, in die ein die Außenmantelfläche des Stößelgehäuses radial überragender Verdrehsicherungskörper zur Ausrichtung der Antriebsrolle in der Stößelführung und folglich zur parallelen Ausrichtung der Antriebsrolle zum Nocken eingesetzt ist.
Als Alternative zu einem vollständig zylinderförmigen Stößelgehäuse kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass das Stößelgehäuse im Bereich der Bolzenaugen gegenüber der Zylinderform radial zurückspringende, ebene Abschnitte aufweist. Dabei kann es aus umformtechnischen Gründen zweckmäßig sein, die ebenen Abschnitte gegenüber der zylindrischen Außenmantelfläche lokal abzuschneiden, so dass die ebenen Abschnitte jeweils einen im wesentlichen sichelförmigen Spalt im Stößelgehäuse bildend zurückspringen.
Überdies soll das Hubübertragungsbauteil als an Axialschultern des Stößelgehäuses in Richtung der Antriebsrolle abgestützte Einlegeplatte ausgebildet sein, wobei die Axialschultern an einer Innenmantelfläche des Stößelgehäuses durch die ebenen Abschnitte gebildet sind. Ein so ausgebildetes Hubübertragungsbauteil ist insbesondere als Stanzteil aus Blechwerkstoff mit entsprechender Randschichtverfestigung durch das Stanzen kostengünstig herstellbar.
Weiterhin eignet sich insbesondere eine als Feinstanzteil hergestellte Einlegeplatte zur Kosten einsparenden Funktionserweiterung dahingehend, dass der den Stößel in dessen Stößelführung ausrichtende Verdrehsicherungskörper durch einen an der Einlegeplatte einteilig angeformten und durch die Aussparung des Stößelgehäuses geführten Vorsprung gebildet ist.
Auch ist es vorgesehen, dass die Einlegeplatte eben ausgebildet und mit zwei gegenüberliegenden kreissegmentförmigen Stützabschnitten an den Axialschultern abgestützt ist. Während die kreissegmentförmigen Stützabschnitte zur sicheren Abstützung der Einlegeplatte an den Axialschultern dienen, werden durch dazwischen liegende, von der Kreissegmentform abweichende Abschnitte Freistellungen gegenüber der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses zwecks Entlüftung und Ölrücklauf im Betrieb des Stößels gebildet.
Alternativ kann die Einlegeplatte kastenförmig ausgebildet sein derart, dass die Einlegeplatte mit auf zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten erhaben verlaufenden Rippen an den Axialschultern abgestützt ist und zwei gegenüberliegende, zwischen den Stützabschnitten verlaufende Versteifungswinkel aufweist.
Ein hierdurch erzielter Steifigkeitsgewinn gegenüber der eben ausgebildeten Einlegeplatte kann alternativ auch dadurch erzeugt werden, dass die Einlegeplatte wannenförmig ausgebildet ist und einen von einem ebenen Rahmenabschnitt umschlossenen Innenabschnitt mit U-förmigem Querschnitt aufweist. Dabei ist der Rahmenabschnitt mit zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten an den Axialschultern, die jeweils als geradkantige und zum Spalt angrenzend verlaufende Stirnfläche ausgebildet sind, abgestützt.
Eine ebenfalls wannenförmige Einlegeplatte hoher Formsteifigkeit, welche gleichzeitig mit geringen Kontaktpressungen an den Axialschultern abgestützt ist, kann auch dadurch gegeben sein, dass die Einlegeplatte mit zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten mit U-förmigem Querschnitt an den Axialschultern, die jeweils als zum U-förmigem Querschnitt im wesentlichen komplementär bogenkantige und zum Spalt angrenzend verlaufende Stirnfläche ausgebildet sind, abgestützt ist. Insbesondere durch diese, einem Drehgelenk entsprechende Abstützung können durch Bauteiltoleranzen verursachte und zu pressungsreichen Kantenträgern führende Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen der an der Einlegeplatte verlaufenden Kontaktfläche und des Pumpenkolbens zueinander auf einfache Art und Weise zumindest in Drehrichtung der Einlegeplatte ausgeglichen werden.
Ferner soll die Einlegeplatte mittels einer an der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses verlaufenden Verliersicherungsvorrichtung formschlüssig im Stößelgehäuse eingesetzt sein. Bei einer ersten Variante der Verliersicherungsvorrichtung ist es vorgesehen, dass diese einen die Einlegeplatte abstützenden Sicherungsring sowie auf der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses verlaufende und vorzugsweise durch Anprägen hergestellte, noppenartige Vorsprünge umfasst, auf denen der Sicherungsring abgestützt ist. Diese Variante stellt durch den äußerst kostengünstigen Sicherungsring nicht nur ein weiteres Herstellkosteneinsparpotenzial für den Stößel dar, sondern bietet aufgrund der Fertigungs- und Montagereihenfolge des Stößels, wonach erst in einem späten Fertigungsschritt die fertig bearbeitete Einlegeplatte in das ebenfalls fertig bearbeitete Stößelgehäuse montiert wird, erheblichen Spielraum bei der voneinander weitgehend unabhängigen Werkstoffwahl bei der Einlegeplatte und beim Stößelgehäuse. Darüber hinaus ermöglicht die formschlüssig wirkende Verliersicherungsvorrichtung auch ein geringfügiges Verkippspiel der Einlegeplatte im Stößelgehäuse, so dass hierdurch ebenfalls durch Bauteiltoleranzen verursachte Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen der Kontaktfläche und des Pumpenkolbens zueinander ausgeglichen werden können.
Eine hierzu alternative Verliersicherungsvorrichtung soll auf der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses verlaufende und vorzugsweise durch Verstemmen hergestellte Vorsprünge sowie in der Einlegeplatte ausgebildete Aussparungen umfassen, in welche die Vorsprünge eingreifen. Bezüglich der Fertigungs- und Montagereihenfolge des Stößels findet das Verstemmen der Vorsprünge zweckmäßigerweise im weichen Zustand des Stößelgehäuses bei darin montierter Einlegeplatte statt. Alternativ hierzu ist jedoch auch ein Verstemmen der Vorsprünge im harten Zustand des Stößelgehäuses vorstellbar, wobei aufgrund der dann späten Montage der Einlegeplatte in das Stößelgehäuse erneut weitgehender Spielraum bei der Werkstoffwahl für die Einlegeplatte und das Stößelgehäuse besteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Erfindung kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass das Hubübertragungsbauteil als am Bolzen abgestützter Rollenträger ausgebildet ist, welcher mit einem die Kontaktfläche aufweisenden Bodenteil und mit von diesem in Richtung des Bolzens abgewinkelten Seitenteilen einen in Richtung des Bolzens U-förmigen Querschnitt bildet. Dabei sind die Endabschnitte des Bolzens sowohl in den Bolzenaugen des Stößelgehäuses als auch in Bolzenaugen der Seitenteile abgestützt. Diesbezüglich kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Bolzenaugen des Stößelgehäuses und/oder die Bolzenaugen der Seitenteile in Relation zum Bolzen derart bemessen sind, dass der Rollenträger schwenkbeweglich um den oder mit dem Bolzen im Stößelgehäuse eingesetzt ist. Zum einen wird durch diese Anordnung die auf die Antriebsrolle wirkende Kraft in eine Längskraftkomponente, die über den Bolzen auf den Rollenträger und dessen Kontaktfläche auf den Pumpenkolben übertragen wird, und in eine Querkraftkomponente, die über den Bolzen auf das Stößelgehäuse und von diesem auf die Stößelführung übertragen wird, aufgeteilt. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, das Stößelgehäuse lediglich unter Berücksichtigung der zu übertragenden Querkraftkomponente besonders dünnwandig und somit besonders leichtbauend zu gestalten. Zum anderen er möglicht auch die schwenkbewegliche Aufhängung des Rollenträgers am Bolzen einen zumindest teilweisen Ausgleich von Schiefstellungen oder Fluchtungsfehlern der Kontaktfläche und des Pumpenkolbens zueinander.
Bei einer ersten Variante des am Bolzen angelenkten Rollenträgers kann es vorgesehen sein, dass das Bodenteil im wesentlichen eben ausgebildet ist, wobei der Rollenträger vom Bodenteil quer zu den Seitenteilen ausgehende Versteifungswinkel aufweist. Eine ebenfalls hohe Formsteifigkeit des Rollenträgers kann alternativ auch dadurch erzeugt werden, dass das Bodenteil wannenförmig mit einem quer zur Richtung des Bolzens U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Ferner sollen zugunsten einer großen Breite der Antriebsrolle mit entsprechend hoher Tragzahl bzw. Lebensdauer die Seitenteile durch Fenster im Stößelgehäuse hindurchgeführt sein und Außenseiten der ebenen Abschnitte umgreifen, wobei die Fenster jeweils in einem Übergangsabschnitt zwischen der Zylinderform und den ebenen Abschnitten ausgebildet sind.
Außerdem soll die Einsetzbarkeit des Stößels nicht nur auf ein Betätigungselement einer Kraftstoffpumpe beschränkt sein, sondern sich auch auf Elemente mit hierzu verwandter Funktion erstrecken, wie es beispielsweise bei mechanischen Stößeln zur Betätigung von Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine der Fall ist. Diesbezüglich kann es vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche als kalottenförmige Ausnehmung im Bodenteil ausgebildet ist und beispielsweise zur Aufnahme einer mit dem Gaswechselventil mitbewegten Stößelstange mit sphärischem Endabschnitt dient.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass der Bolzen mit stirnseitig radial aufgeweiteten Endabschnitten axial formschlüssig in den Bolzenaugen festgelegt ist, wobei der Bolzen über seine gesamte Längserstreckung mit einer Kernhärte von mindestens 58 HRC durchgehärtet ist und die Endabschnitte mittels Radialpunktnieten aufgeweitet sind. Trotz der hohen Sprödigkeit des auch im Bereich seiner Endab schnitte durchgehärteten Bolzens ist dieser mittels Radialpunktnieten – ein an sich bekanntes Verfahren, das im Rahmen der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert ist – im Hinblick auf die axial formschlüssige Festlegung des Bolzens in den Bolzenaugen ausreichend umformbar. Der vollständig durchgehärtete Bolzen erfordert einerseits einen nur geringen Aufwand für die Wärmebehandlung und kann beispielsweise der extrem kostengünstigen Massenproduktion von Wälzkörpern entnommen werden. Andererseits kann ein solcher Bolzen lediglich oder vorwiegend formschlüssig wirkend, d.h. ohne oder ohne wesentliche Unterstützung durch einen Pressverband in den Bolzenaugen festgelegt werden, ohne dass dessen radial aufgeweitete Endabschnitte einem Abrieb infolge Rotation des Bolzens ausgesetzt sind, wie es bei verstemmten Bolzen mit stirnseitig ungehärteten Endabschnitten der Fall sein kann.
Außerdem soll der radialpunktgenietete Bolzen lediglich formschlüssig mit Axialspiel und/oder Radialspiel behaftet in den Bolzenaugen festgelegt sein. Aufgrund mangelnder, axial auf die Bolzenaugen wirkender Einspannkräfte zwischen den Endabschnitten des Bolzens einerseits und/oder aufgrund mangelnder Radialkrafteinwirkung eines Pressverbands auf die Bolzenaugen andererseits kann nicht nur eine hohe Formstabilität des gegenüber einem Fließpressteil vergleichsweise dünnwandigen Stößelgehäuses gewährleistet werden, sondern es kann zugunsten niedriger Herstellkosten auch auf eine besondere Pass- oder Oberflächenqualität der Bolzenaugen verzichtet werden. Darüber hinaus erlaubt das Radialspiel eine Eigenrotation des Bolzens in den Bolzenaugen zugunsten seiner gleichmäßigeren Oberflächenbeanspruchung im Bereich der Antriebsrolle, so dass hierdurch die Sicherheit gegen Oberflächenverschleiß im Kontaktbereich zwischen Bolzen und Antriebsrolle einschließlich gegebenenfalls vorgesehener Wälzkörper weiterhin erhöht ist.
Überdies kann es vorgesehen sein, dass das Stößelgehäuse zumindest eine von einer sickenartigen Einformung an der Außenmantelfläche des Stößelgehäuses ausgehende, quer zum Bolzen verlaufende und auf die Antriebsrolle gerichtete Anspritzbohrung zur Schmierung und Kühlung der Antriebsrolle aufweist.
Schließlich sei erwähnt, dass die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung beliebig miteinander oder auch mit anderen bekannten Merkmalen kombiniert werden können, sofern dies möglich und zweckmäßig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Sofern es nicht anders angegeben ist, beziehen sich führende Ziffern der Bezugszahlen auf die entsprechenden Figuren und sind in der Liste der Bezugszahlen nicht aufgeführt. Außerdem sind gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen, sofern auch dies nicht anders angegeben ist. Es zeigen:
1A ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Einlegeplatte in explodierter perspektivischer Darstellung;
1B den zusammengebauten Stößel gemäß 1A in perspektivischer Schnittdarstellung;
1C den Stößel gemäß 1B in perspektivisch schräger Untersicht auf die Kontaktfläche;
2A ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Einlegeplatte in explodierter perspektivischer Darstellung;
2B den zusammengebauten Stößel gemäß 2A in perspektivischer Schnittdarstellung;
2C den Stößel gemäß 2B in perspektivisch schräger Untersicht;
2D den Stößel gemäß 2B im Längsschnitt;
3A ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Einlegeplatte in explodierter perspektivischer Darstellung;
3B den zusammengebauten Stößel gemäß 3A in perspektivischer Schnittdarstellung;
3C den Stößel gemäß 3B in perspektivisch schräger Untersicht;
4A ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Einlegeplatte in explodierter perspektivischer Darstellung;
4B den zusammengebauten Stößel gemäß 4A in perspektivischer Schnittdarstellung;
5A ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Rollenträger in explodierter perspektivischer Darstellung;
5B den zusammengebauten Stößel gemäß 5A in perspektivischer Schnittdarstellung;
6A ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Rollenträger in explodierter perspektivischer Darstellung;
6B den zusammengebauten Stößel gemäß 6A in perspektivisch schräger Untersicht;
6C einen Längsschnitt des Stößels gemäß 6B in Einbaudarstellung;
7 ein siebentes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit modifiziertem Einbaumaß im Längsschnitt;
8 ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit kalottenförmiger Kontaktfläche im Längsschnitt;
9A ein neuntes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Rollenträger in explodierter perspektivischer Darstellung;
9B den zusammengebauten Stößel gemäß 9A in perspektivischer Schnittdarstellung;
10A ein zehntes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels mit Rollenträger in explodierter perspektivischer Darstellung;
10B den zusammengebauten Stößel gemäß 10A in perspektivischer Schnittdarstellung und
11 den charakteristischen Bewegungsablauf eines Radialpunktnietwerkzeugs in schematischer Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den 1A bis 1C ist ein mechanischer Stößel 101 zur Hubbetätigung eines hier nicht dargestellten Pumpenkolbens einer Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine offenbart. Der Stößel 101 weist ein als tiefgezogenes Blechumformteil hülsenförmig und dünnwandig ausgebildetes Stößelgehäuse 102 auf, das mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenmantelfläche 3 in einer Stößelführung der Kraftstoffpumpe längsbeweglich gelagert ist. Als reibungsarme Gegenfläche für einen ebenfalls nicht dargestellten Nocken einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine dient eine auf einem Bolzen 4 mittels hier als Nadeln ausgebildeten Wälzkörpern 5 gelagerte Antriebsrolle 6, wobei aus der Antriebsrolle 6 herausragende Endabschnitte 7 des Bolzens 4 in Bolzenaugen 8 des Stößelgehäuses 102 abgestützt sind. Zur axial formschlüssigen Festlegung des Bolzens 4 in den Bolzenaugen 8 sind dessen Endabschnitte 7 stirnseitig entweder durch Verstemmen oder durch das später erläuterte Verfahren des Radialpunktnietens radial aufgeweitet.
Der Stößel 101 weist weiterhin ein als Einlegeplatte 109 ausgebildetes und eine abtriebseitige Kontaktfläche 10 für den Pumpenkolben aufweisendes Hubübertragungsbauteil 11 sowie einen als Sprengring ausgebildeten Sicherungsring 112 als Teil einer an der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 102 verlaufenden Verliersicherungsvorrichtung 114 auf, mittels welcher die Einlegeplatte 109 formschlüssig wirkend im Stößelgehäuse 102 fixiert ist. Zu diesem Zweck umfasst die Verliersicherungsvorrichtung 114 neben dem Sicherungsring 112 an der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 102 verlaufende noppenartige Vorsprünge 115, deren Anzahl hier vier beträgt und die durch Anprägen an der Außenmantelfläche 3 des Stößelgehäuses 102 hergestellt sind und auf denen sich die Einlegeplatte 109 über den diese untergreifenden Sicherungsring 112 abstützt.
Die hier als ebenes Feinstanzteil hergestellte Einlegeplatte 109 ist in Richtung der Antriebsrolle 6 mit zwei gegenüberliegenden kreissegmentförmigen Stützabschnitten 116 an Axialschultern 117 abgestützt, die an der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 102 durch im Bereich der Bolzenaugen 8 gegenüber der Zylinderform radial zurückspringende ebene Abschnitte 118 gebildet sind. Am Umfang der Einlegeplatte 109 sind ferner vier Ausnehmungen 19 erkennbar, die für das gegenüber den Vorsprüngen 115 freigängige Einsetzen der Einlegeplatte 109 in das Stößelgehäuse 102 erforderlich sind. Ein an der Einlegeplatte 109 einteilig angeformter Vorsprung 20, der durch eine Aussparung 121 des Stößelgehäuses 102 geführt ist und dessen Außenmantelfläche 3 radial überragt, dient als von einer dazu komplementären Längsnut der Stößelführung aufgenommener Verdrehsicherungskörper 122 zur radialen Ausrichtung des Stößels 101 in der Stößelführung zwecks paralleler Ausrichtung der Antriebsrolle 6 zum Nocken. Gleichzeitig wird durch den Vorsprung 20 auch die Einlegeplatte 109 innerhalb des Stößelgehäuses 102 gegen Verdrehen gesichert.
Überdies ist die Einlegeplatte 109 mit geraden Kanten 23 so geformt, dass ein im Betrieb des Stößels 101 für Entlüftung und Ölrücklauf oder -zirkulation stets ausreichender Übertritt zwischen der Einlegeplatte 109 und der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 102 gebildet ist – wie es im übrigen auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung stets der Fall ist.
In den 2A bis 2D ist ein mit 201 bezeichneter Stößel mit Einlegeplatte 209 als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart. Dieser unterscheidet sich gegenüber dem zuvor beschriebenen Stößel 101 im wesentlichen durch die Gestaltung der Einlegeplatte 209, die hier kastenförmig ausgebildet ist und mit auf ihren Stützabschnitten 216 erhaben verlaufenden Rippen 24 an Axialschultern 217 eines Stößelgehäuses 202 abgestützt ist. Der sich zwischen den Rippen 24 und den Axialschultern 217 ausbildende Kontakt wirkt einerseits als Verdrehsicherung der Einlegeplatte 209 im Stößelgehäuse 202. Andererseits weist die Einlegeplatte 209 etwas Radialspiel gegenüber der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 202 auf, so dass eine radiale Verlagerung der Einlegeplatte 209 in Richtung des Bolzens 4 aufgrund des angewinkelten Kontakts zwischen den Rippen 24 und den Axialschultern 217 zu einer geringfügigen Verschwenkung der Kontaktfläche 10 führt. Folglich kann sich diese am Pumpenkolben so ausrichten, dass bauteiltoleranzbedingte Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen zwischen dem Pumpenkolben und der Kontaktfläche 10 in Schwenkebene kompensiert werden. Eine weitgehend vollständige Kompensation dieser Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen ist darüber hinaus dadurch möglich, dass die Kontaktfläche 10 zumindest abschnittsweise konvex zylindrisch in Richtung einer Verbindungslinie zwischen den Rippen 24 ausgebildet ist, um auch einen kantenträgerfreien und pressungsarmen Kontakt zum Pumpenkolben quer zur Verschwenkrichtung der Einlegeplatte 209 zu gewährleisten.
Ferner ist eine hohe Formsteifigkeit der Einlegeplatte 209 durch zwei gegenüberliegende, zwischen den Stützabschnitten 216 verlaufende Versteifungswin kel 225 gegeben, wobei zusätzlich auch eine in Richtung des Pumpenkolbens erhaben ausgeformte Kontaktfläche 10 der hier als Stanzbiegeteil hergestellten Einlegeplatte 209 zu deren Formsteifigkeit beiträgt.
Der Stößel 201 unterscheidet sich von dem Stößel 101 weiterhin dadurch, dass hier ein als separates Bauteil ausgebildeter Verdrehsicherungskörper 222 in einer Aussparung 221 des Stößelgehäuses 202 befestigt ist. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal, das jedoch auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen optional vorgesehen sein kann, besteht in einer Anspritzbohrung 26 zur Schmierung und Kühlung der Antriebsrolle 6. Die Anspritzbohrung 26 geht von einer sickenartigen Einformung 27 aus, die mit einem Schmiermittelzuführkanal in der Stößelführung kommuniziert und an der Außenmantelfläche 3 des Stößelgehäuses 202 – hier – mittig zwischen ebenen Abschnitten 218 angeprägt ist, so dass die Anspritzbohrung 26 quer zum Bolzen 4 verläuft und auf die Antriebsrolle 6 gerichtet ist.
Das Hubübertragungsbauteil 11 eines in den 3A bis 3C dargestellten Stößels 301 ist ebenfalls als Einlegeplatte 309 ausgebildet. Diese ist gegenüber der Einlegeplatte 209 wannenförmig ausgebildet und weist einen von einem ebenen Rahmenabschnitt 28 umschlossenen Innenabschnitt 29 mit U-förmigem Querschnitt und mit hier ebenfalls in Richtung des Pumpenkolbens erhaben ausgeformter Kontaktfläche 10 auf. Im Bereich der Bolzenaugen 8 ebene Abschnitte 318 eines Stößelgehäuses 302 springen in diesem Fall gegenüber der Zylinderform radial soweit zurück, dass jeweils ein im wesentlichen sichelförmiger Spalt 30 im Stößelgehäuse 302 gebildet ist. Diese Formgebung erfolgt zweckmäßigerweise durch örtliches Schneiden des Stößelgehäuses 302 während des Blechumformprozesses, wodurch Axialschultern 317 in Form von hier jeweils geradkantigen und am Spalt 30 angrenzend verlaufenden Stirnflächen 331 entstehen. An diesen ist die Einlegeplatte 309 mit gegenüberliegenden Stützabschnitten 316 des Rahmenabschnitts 28 in Richtung der Antriebsrolle 6 abgestützt. Um unter Berücksichtigung einer belastungsbedingten Durchbiegung der Einlegeplatte 309 deren dennoch von Kantenträgern freie Abstützung an den Stirnflächen 331 zu gewährleisten, sind diese in radial einwärtiger Richtung leicht ballig ausgeführt.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal des Stößels 301 betrifft dessen Verliersicherungsvorrichtung 314 für die Einlegeplatte 309, welche hier durch lokales Verstemmen erzeugte Vorsprünge 315 an der im Durchmesser gestuften Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 302 sowie am Umfang der Einlegeplatte 309 ausgebildete Aussparungen 32 entsprechender Anzahl umfasst, in welche die Vorsprünge 315 sowohl axial als auch radial formschlüssig eingreifen. Der Verstemmprozess zur Erzeugung der Vorsprünge 315 erfolgt zweckmäßigerweise im weichen Zustand des Stößelgehäuses 302, so dass für diese Art der Verliersicherungsvorrichtung 314 eine gegenüber den Stößeln 101 und 201 modifizierte Fertigungs- und Montagereihenfolge des Stößels 301 erforderlich ist. Dabei ist die Einlegeplatte 309 vor der Wärmebehandlung des Stößelgehäuses 302 in dieses zu montieren und gemeinsam mit dem Stößelgehäuse 302 sowohl zu härten als auch anschließend zu schleifen.
Ein in den 4A und 4B dargestellter Stößel 401 unterscheidet sich von dem zuvor erläuterten Stößel 301 dadurch, dass eine Einlegeplatte 409 hier durchgehend wannenförmig ausgebildet ist, so dass deren gegenüberliegende Stützabschnitte 416 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und an hierzu im wesentlichen komplementär bogenkantig ausgebildeten Axialschultern 417 eines Stößelgehäuses 402 in Form von kreisbogenförmigen Stirnflächen 431 abgestützt sind. Eine gutes Anschmiegen der Stützabschnitte 416 an die Stirnflächen 431 wird dadurch erreicht, dass die Stirnflächen 431 geringfügig stärker als die Stützabschnitte 416 gekrümmt sind. Anstelle jeweils kreisbogenförmiger Kontaktpartner 416 und 431 kann es auch vorgesehen sein, dass der U-förmige Querschnitt der Stützabschnitte 416 ein sogenanntes gotisches Profil mit zwei am Mittelpunkt versetzten Kreisbögen aufweist. Um auch hier unter Berücksichtigung einer belastungsbedingten Durchbiegung der Einlegeplatte 409 deren von Kantenträgern freie Abstützung an den Stirnflächen 431 zu gewährleisten, sind auch diese in radial einwärtiger Richtung leicht ballig ausgeführt. Auch durch diese, einem Drehgelenk entsprechende Abstützung der Einlegeplatte 409 können bauteiltoleranzbedingte Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen zwischen dem Pumpenkolben und der Kontaktfläche 10 in der Drehebene kompensiert werden, indem sich die Einlegeplatte 409 geringfügig auf den Stirnflächen 431 verdreht. Wie vorhergehend erläutert, ist eine weitgehend vollständige Kompensation dieser Fluchtungsfehler oder Schiefstellungen auch hier dadurch möglich, dass die Kontaktfläche 10 konvex zylindrisch ausgebildet ist. Aufgrund der in diesem Fall quer zum Bolzen 4 verlaufenden Drehebene der Einlegeplatte 409 ist jedoch die Zylinderform der Kontaktfläche 10 orthogonal zu der gedachten Verbindungslinie zwischen den Stützabschnitten 416 zu orientieren.
In den 5A und 5B ist ein weiterer erfindungsgemäßer Stößel 501 offenbart. Anstelle eines als Einlegeplatte ausgebildeten Hubübertragungsbauteils 11 ist dieses hier als Rollenträger 533 ausgebildet, der mit einem die Kontaktfläche 10 aufweisenden, hier ebenen Bodenteil 534 und mit von diesem in Richtung des Bolzens 4 abgewinkelten Seitenteilen 535 einen in Richtung des Bolzens 4 U-förmigen Querschnitt bildet. Der Rollenträger 533 ist mittels in den Seitenteilen 535 verlaufender Bolzenaugen 36 am Bolzen 4 angelenkt, so dass die Endabschnitte 7 des Bolzens 4 sowohl in den Bolzenaugen 8 eines Stößelgehäuses 502 als auch in den Bolzenaugen 36 der Seitenteile 535 abgestützt sind.
Die Bolzenaugen 8 des Stößelgehäuses 502 und/oder die Bolzenaugen 36 der Seitenteile 535 sind gegenüber dem Bolzen 4 so dimensioniert, dass der Rollenträger 533 schwenkbeweglich um den oder mit dem Bolzen 4 im Stößelgehäuse 502 eingesetzt ist. Durch diese Anordnung wird die auf die Antriebsrolle 6 wirkende Kraft des Nockens in eine Längskraftkomponente, die über den Bolzen 4 auf den Rollenträger 533 und dessen Kontaktfläche 10 auf den Pumpenkolben übertragen wird, und in eine Querkraftkomponente, die über den Bolzen 4 auf das Stößelgehäuse 502 und von diesem auf die Stößelführung übertragen wird, aufgeteilt. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, das Stößelgehäuse 502 lediglich unter Berücksichtigung der zu übertragenden Querkraftkomponente besonders dünnwandig und somit besonders leichtbauend zu gestalten. Die zur Übertragung der Längskraftkomponente erforderliche Formsteifigkeit des als Stanzbiegeteil aus Blechwerkstoff hergestellten und folglich ebenfalls mas searmen Rollenträgers 533 kann in diesem Ausführungsbeispiel dadurch erzeugt werden, dass dieser vom ebenen Bodenteil 534 quer zu den Seitenteilen 535 ausgehende Versteifungswinkel 525 aufweist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stößels 601 mit Rollenträger 633 geht aus den 6A und 6B hervor. In diesem Fall weist der Rollenträger 633 ein wannenförmiges Bodenteil 634 mit einem quer zur Richtung des Bolzens 4 U-förmigen Querschnitt auf. Die hierdurch erzeugte Formsteifigkeit des Rollenträgers 633 wird weiterhin durch Versteifungswinkel 625 sowie durch Rippen 37 erhöht, die parallel zur U-Form und beidseitig der am Bodenteil 634 in Richtung des Pumpenkolbens erhaben ausgeformten Kontaktfläche 10 verlaufen. Ferner unterscheiden sich die Stößel 501 und 601 in der Ausbildung ihrer Stößelgehäuse 502 bzw. 602 in der bereits zuvor erläuterten Weise, wonach ebene Abschnitte 618 des Stößelgehäuses 602 jeweils unter Bildung des sichelförmigen Spalts 30 gegenüber der Zylinderform radial zurückspringen, während die ebenen Abschnitte 518 des Stößelgehäuses 502 mit einem geschlossenen Übergang zur Zylinderform angeformt sind.
Die bereits eingangs erwähnte Stößelführung sowie der Pumpenkolben sind aus der Längsschnittdarstellung des Stößels 601 gemäß 6C erkennbar und mit 38 bzw. 39 bezeichnet. Unter Einbeziehung der 7 und 8 mit Stößeln 701 und 801 wird deutlich, dass die Stößel mit Rollenträger eine hohe Flexibilität im Hinblick auf ein Baukastensystem aufweisen, wie es nachfolgend veranschaulicht ist. Sofern die Stößelführungen 38 die Verwendung identischer Stößelgehäuse 602 und 702 erlauben, genügt es zur Erzeugung eines unterschiedlichen Einbaumaßes 40, d.h. des Abstands zwischen der Antriebsrolle 6 und der Kontaktfläche 10, sich um ein Differenzeinbaumaß 41 unterscheidende Rollenträger 633 und 733 einzusetzen. Umgekehrt ermöglicht das Baukastensystem im Falle sich beispielsweise im Durchmesser unterscheidender Stößelführungen 38, jedoch identischer Einbaumaße 40 die Verwendung identischer Rollenträger 633 und 733 in dann voneinander verschiedenen Stößelgehäusen 602 und 702.
Eine weitere, sich aus dem Baukastensystem eröffnende Möglichkeit geht aus einem in 8 dargestellten Stößel 801 hervor. Dieser weist einen Rollenträger 833 auf, dessen Kontaktfläche 10 hier als kalottenförmige Ausnehmung 42 in einem Bodenteil 834 ausgebildet ist. Eine solche Ausnehmung 42 ist beispielsweise zur Aufnahme eines endseitig sphärisch ausgebildeten Pumpenkolbens oder aber auch einer endseitig sphärisch ausgebildeten Stößelstange eines Gaswechselventiltriebs geeignet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 9A und 9B mit einem Stößel 901 offenbart. Der Stößel 901 weist ein Stößelgehäuse 902 mit Fenstern 43 auf, welche jeweils in einem Übergangsabschnitt 44 zwischen der Zylinderform und ebenen Abschnitten 918 ausgebildet und durch welche Seitenteile 935 eines Rollenträgers 933 hindurchgeführt sind, so dass die Seitenteile 935 die ebenen Abschnitte 918 außenseitig umgreifen. Gegenüber den vorgenannten Ausführungsbeispielen besteht ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung in einem erhöhten Bauraumangebot für die Breite der Antriebsrolle 6, deren Tragzahl- bzw. Lebensdauer mit der Breite zunimmt. Insbesondere gegenüber den Stößelgehäusen 202 bis 602 ist ein weiterer Vorteil auch in den vergleichsweise großflächig ausgebildeten, ebenen Abschnitten 918 zu sehen, die als axiale Anlauffläche für die Antriebsrolle 6 ausreichend verschleißfest sein müssen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Stößel 1001 mit Rollenträger 1033 ist in den 10A und 10B offenbart. Der Stößel 1001 weist ein Stößelgehäuse 1002 auf, das im Bereich der Bolzenaugen 8 doppelwandig ausgebildet ist. Hierzu sind die Bolzenaugen 8 in einteilig am Stößelgehäuse 1002 angeformten Laschen 45 angeordnet, die nach dem einwärtigen Umbiegen parallel zur Außenmantelfläche 3 des Stößelgehäuses 1002 verlaufen. Seitenteile 1035 des Rollenträgers 1033 umgreifen die Laschen 45 außenseitig und verlaufen demnach zwischen der Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 1002 und den Laschen 45. Alternativ können auch zur Innenmantelfläche 13 des Stößelgehäuses 1002 eng beabstandet verlaufende Laschen vorgesehen sein, so dass dann die Seitenteile eines modifizierten Rollenträgers innenseitig der Laschen verlaufen würden. Öffnungen 46, die die Außenmantelfläche 3 des Stößelgehäuses 1002 fluchtend zu den Bolzenaugen 8 durchsetzen, dienen lediglich als Montageöffnungen zum Einführen des Bolzens 4 und zum Ausschieben eines nicht dargestellten Stopfens zum Halten der Wälzkörper 5 in der noch nicht montierten Antriebsrolle 6 sowie als Zugang für ein Umformwerkzeug, mit dem die Endabschnitte 7 des montierten Bolzens 4 stirnseitig radial aufgeweitet werden, um den Bolzen 4 in den Bolzenaugen 8 axial formschlüssig festzulegen. Dies kann bei allen hier erläuterten Ausführungsbeispielen sowohl mittels bekannter Verstemmprozesse als auch mittels des als Radialpunktnieten an sich bekannten und nachfolgend kurz beschriebenen Verfahrens erfolgen.
Der aus einem Wälzlagerstahl wie 100Cr6 gefertigte Bolzen 4 ist über seine gesamte Längserstreckung durchgehärtet und weist eine Rockwellhärte HRC von mindestens 58 entsprechend einer Vickershärte HV von mindestens 650 auf. Trotz der vollständigen Durchhärtung und der damit einhergehenden Sprödigkeit des Bolzens 4 sind dessen Endabschnitte 7 im wesentlichen frei von Materialabplatzern oder -rissen mittels des Radialpunktnietens in die für dieses Nietverfahren charakteristische Linsenform mit konvex sphärischer Kontur gebracht. Diese Linsenform ist in den Längsschnittdarstellungen der Stößel 701 oder 801 gut erkennbar.
Wie es unter Einbezug der 11 deutlich wird, resultiert die Linsenform aus dem räumlichen Bewegungsablauf eines hier aus Hartmetall bestehenden Nietstempels 47 einer nicht näher dargestellten Radialpunktnietmaschine. Bei diesem Bewegungsverlauf folgt die Längsachse 48 des Nietstempels 47 einer zyklischen Schleifenbahn 49, deren Umhüllende einen sich zum Werkstück, d.h. zum Bolzen 4 hin verjüngenden Kreiskegel bildet. Dabei durchläuft die Längsachse 48 des Nietstempels 47 immer wieder die Mittelachse 50 des Kreiskegels. Durch den hochbelasteten Kontakt zwischen dem stirnseitig flachen Nietstempel 47 und den Endabschnitten 7 des Bolzens 4 werden diese stirnseitig sukzessive radial verformt.
Von der Anmelderin durchgeführte Versuche bestätigten die grundsätzliche Eignung dieser Bolzenfestlegung an einem Stößel entsprechend dem in den 6A und 6B dargestellten Stößel 601. Der einen Durchmesser von etwa 7,6 mm aufweisende Bolzen 4 wurde aus einem Wälzlagerstahl der Sorte 100Cr6 gefertigt und auf eine Kernhärte von etwa 60 HRC durchgehärtet. Die stirnseitige Verformung des montierten Bolzens 4 erfolgte auf einer hydraulischen Radialpunktmaschine mit flachem Nietstempel 12 (11) bei einer Nietkraft von etwa 25 kN und einer Nietzeit von etwa 2 sek., jeweils an beiden Endabschnitten 7. Eine anschließende Vermessung des so verformten Bolzens 4 ergab eine auf den Durchmesser bezogene Aufweitung der Endabschnitte 7 von lediglich etwa 0,1 mm. Das Passungsspiel des Bolzens 4 in den Bolzenaugen 8 wurde so groß gewählt, dass der Bolzen 4 nach dem Radialpunktnieten sowohl mit spürbarem Axialspiel als auch mit leichtem Radialspiel behaftet in den Bolzenaugen 8 festgelegt war. Eine die erforderliche Zylinderform beeinträchtigende Deformation des dünnwandigen Stößelgehäuses 602 infolge axial oder radial auf die Bolzenaugen 8 wirkender Fügespannungen konnte hierdurch vollständig ausgeschlossen werden. Darüber hinaus lag auch die zum Auspressen des Bolzens 4 aus den Bolzenaugen 8 erforderliche Axialkraft -trotz der vergleichsweise geringen Aufweitung der Endabschnitte 7 des Bolzens 4 – mit durchschnittlich 2700 N auf dem Niveau von Referenzbauteilen mit stirnseitig verstemmten Bolzen.

1: Stößel
2: Stößelgehäuse
3: Außenmantelfläche des Stößelgehäuses
4: Bolzen
5: Wälzkörper
6: Antriebsrolle
7: Endabschnitt des Bolzens
8: Bolzenauge
9: Einlegeplatte
10: Kontaktfläche
11: Hubübertragungsbauteil
12: Sicherungsring
13: Innenmantelfläche des Stößelgehäuses
14: Verliersicherungsvorrichtung
15: Vorsprung an der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses
16: Stützabschnitt der Einlegeplatte
17: Axialschulter
18: ebener Abschnitt des Stößelgehäuses
19: Ausnehmung der Einlegeplatte
20: Vorsprung der Einlegeplatte
21: Aussparung im Stößelgehäuse
22: Verdrehsicherungskörper
23: Kante der Einlegeplatte
24: Rippe des Stützabschnitts
25: Versteifungswinkel
26: Anspritzbohrung
27: sickenartige Einformung
28: Rahmenabschnitt der Einlegeplatte
29: Innenabschnitt der Einlegeplatte
30: sichelförmiger Spalt
31: Stirnfläche
32: Aussparung der Einlegeplatte
33: Rollenträger
34: Bodenteil des Rollenträgers
35: Seitenteil des Rollenträgers
36: Bolzenauge des Seitenteils
37: Rippe des Rollenträgers
38: Stößelführung
39: Pumpenkolben
40: Einbaumaß des Stößels
41: Differenzeinbaumaß
42: kalottenförmige Ausnehmung
43: Fenster im Stößelgehäuse
44: Übergangsabschnitt im Stößelgehäuse
45: Lasche des Stößelgehäuses
46: Öffnung des Stößelgehäuses
47: Nietstempel
48: Längsachse des Nietstempels
49: Schleifenbahn
50: Mittelachse

Claims

Mechanischer Stößel (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901, 1001) insbesondere zur Hubbetätigung eines Pumpenkolbens (39) einer Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenförmigen Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902, 1002), das als Blechumformteil ausgebildet und mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenmantelfläche (3) in einer Stößelführung (38) längsbeweglich gelagert ist, und mit einer drehbar gelagerten Antriebsrolle (6) sowie mit einem Hubübertragungsbauteil (11), das separat zum Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902, 1002) hergestellt und in das Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902, 1002) eingesetzt ist und eine abtriebseitige Kontaktfläche (10) für den Pumpenkolben (39) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Antriebsrolle (6) zentrisch und wahlweise mittels Wälzkörpern (5) lagernder Bolzen (4) vorgesehen ist, wobei aus der Antriebsrolle (6) herausragende Endabschnitte (7) des Bolzens (4) in Bolzenaugen (8) des Stößelgehäuses (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902, 1002) abgestützt sind.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubübertragungsbauteil (11) als Stanzteil oder als Stanzbiegeteil aus Blechwerkstoff hergestellt ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (1002) im Bereich der Bolzenaugen (8) doppelwandig ausgebildet ist, wobei die Bolzenaugen (8) in Laschen (45) des Stößelgehäuses (1002) angeordnet sind, welche Laschen (45) parallel zur Außenmantelfläche (3) des Stößelgehäuses (1002) verlaufend in dieses umgebogen sind.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 902, 1002) eine Aussparung (121, 221) aufweist, in die ein die Außenmantelfläche (3) des Stößelgehäuses (102, 202, 302, 402, 502, 602, 902, 1002) radial überragender Verdrehsicherungskörper (122, 222) zur Ausrichtung der Antriebsrolle (6) in der Stößelführung (38) eingesetzt ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 902) im Bereich der Bolzenaugen (8) gegenüber der Zylinderform radial zurückspringende, ebene Abschnitte (118, 218, 318, 518, 618, 918) aufweist.
Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Abschnitte (318, 618) jeweils einen im wesentlichen sichelförmigen Spalt (30) im Stößelgehäuse (302, 602) bildend zurückspringen.
Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubübertragungsbauteil (11) als an Axialschultern (117, 217, 317, 417) des Stößelgehäuses (102, 202, 302, 402) in Richtung der Antriebsrolle (6) abgestützte Einlegeplatte (109, 209, 309, 409) ausgebildet ist, welche Axialschultern (117, 217, 317, 417) an einer Innenmantelfläche (13) des Stößelgehäuses (102, 202, 302, 402) durch die ebenen Abschnitte (118, 218, 318) gebildet sind.
Stößel nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehsicherungskörper (122) durch einen an der Einlegeplatte (109) einteilig angeformten und durch die Aussparung (121) des Stößelgehäuses (102) geführten Vorsprung (20) gebildet ist.
Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeplatte (109) eben ausgebildet und mit zwei gegenüberliegenden kreissegmentförmigen Stützabschnitten (116) an den Axialschultern (117) abgestützt ist.
Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeplatte (209) kastenförmig ausgebildet und mit auf zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten (216) erhaben verlaufenden Rippen (24) an den Axialschultern (217) abgestützt ist und zwei gegenüberliegende, zwischen den Stützabschnitten (216) verlaufende Versteifungswinkel (225) aufweist.
Stößel nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeplatte (309) wannenförmig ausgebildet ist und einen von einem ebenen Rahmenabschnitt (28) umschlossenen Innenabschnitt (29) mit U-förmigem Querschnitt aufweist, wobei der Rahmenabschnitt (28) mit zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten (316) an den Axialschultern (317), die jeweils als geradkantige und zum Spalt (30) angrenzend verlaufende Stirnfläche (331) ausgebildet sind, abgestützt ist.
Stößel nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeplatte (409) wannenförmig ausgebildet ist und mit zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten (416) mit jeweils U-förmigem Querschnitt an den Axialschultern (417), die jeweils als zum U-förmigem Querschnitt im wesentlichen komplementär bogenkantige und zum Spalt (30) angrenzend verlaufende Stirnfläche (431) ausgebildet sind, abgestützt ist.
Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeplatte (109, 209, 309, 409) mittels einer an der Innenmantelfläche (13) des Stößelgehäuses (102, 202, 302, 402) verlaufenden Verliersicherungsvorrichtung (114, 314) formschlüssig im Stößelgehäuse (102, 202, 302, 402) eingesetzt ist.
Stößel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherungsvorrichtung (114) einen die Einlegeplatte (109, 209) abstützenden Sicherungsring (112) sowie auf der Innenmantelfläche (13) des Stößelgehäuses (102, 202) verlaufende, vorzugsweise durch Anprägen hergestellte noppenartige Vorsprünge (115) umfasst, auf welchen Vorsprüngen (115) der Sicherungsring (112) abgestützt ist.
Stößel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherungsvorrichtung (314) auf der Innenmantelfläche (13) des Stößelgehäuses (302, 402) verlaufende, vorzugsweise durch Verstemmen hergestellte Vorsprünge (315) und in der Einlegeplatte (309, 409) ausgebildete Aussparungen (32) umfasst, in welche Aussparungen (32) die Vorsprünge (315) eingreifen.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubübertragungsbauteil (11) als am Bolzen (4) abgestützter Rollenträger (533, 633, 733, 833, 933, 1033) ausgebildet ist, welcher Rollenträger (533, 633, 733, 833, 933, 1033) mit einem die Kontaktfläche (10) aufweisenden Bodenteil (534, 634, 834) und mit vom Bodenteil (534, 634, 834) in Richtung des Bolzens (4) abgewinkelten Seitenteilen (535, 935, 1035) einen in Richtung des Bolzens (4) U-förmigen Querschnitt bildet, wobei die Endabschnitte (7) des Bolzens (4) sowohl in den Bolzenaugen (8) des Stößelgehäuses (502, 602, 702, 902, 1002) als auch in Bolzenaugen (36) der Seitenteile (535, 935, 1035) abgestützt sind.
Stößel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenaugen (8) des Stößelgehäuses (502, 602, 702, 902, 1002) und/oder die Bolzenaugen (36) der Seitenteile (535, 935, 1035) in Relation zum Bolzen (4) derart bemessen sind, dass der Rollenträger (533, 633, 733, 833, 933, 1033) schwenkbeweglich um den oder mit dem Bolzen (4) im Stößelgehäuse (502, 602, 702, 902, 1002) eingesetzt ist.
Stößel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenteil (534) im wesentlichen eben ausgebildet ist, wobei der Rollenträger (533, 933, 1033) vom Bodenteil (534) quer zu den Seitenteilen (535, 935, 1035) ausgehende Versteifungswinkel (525) aufweist.
Stößel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenteil (634, 834) wannenförmig mit einem quer zur Richtung des Bolzens (4) U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Stößel nach den Ansprüchen 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (935) durch Fenster (43) im Stößelgehäuse (902) hindurchgeführt sind und Außenseiten der ebenen Abschnitte (918) umgreifen, welche Fenster (43) jeweils in einem Übergangsabschnitt (44) zwischen der Zylinderform und den ebenen Abschnitten (918) ausgebildet sind.
Stößel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (10) als kalottenförmige Ausnehmung (42) im Bodenteil (834) ausgebildet ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) mit stirnseitig radial aufgeweiteten Endabschnitten (7) axial formschlüssig in den Bolzenaugen (8) festgelegt ist, wobei der Bolzen (4) über seine gesamte Längserstreckung mit einer Kernhärte von mindestens 58 HRC durchgehärtet ist und die Endabschnitte (7) mittels Radialpunktnieten aufgeweitet sind.
Stößel nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) mit Axialspiel und/oder mit Radialspiel behaftet in den Bolzenaugen (8) festgelegt ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (202, 502) zumindest eine von einer sickenartigen Einformung (27) an der Außenmantelfläche (3) des Stößelgehäuses (202, 502) ausgehende, quer zum Bolzen (4) verlaufende und auf die Antriebsrolle (6) gerichtete Anspritzbohrung (26) aufweist.