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Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel für z.B. eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem bevorzugt zylindrischen Stößelgehäuse und einer Rolle, die z.B. mit einem Nocken einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors oder einem anderen Antriebsaggregat zusammenwirken kann. Das Stößelgehäuse weist ein erstes stirnseitiges Ende mit einer Öffnung zur Aufnahme der Kolbenfeder und ein zweites dem ersten Ende gegenüberliegendes stirnseitiges Ende zur Aufnahme der Rolle. Dabei ist das Stößelgehäuse bevorzugt einteilig gebildet und die Rolle wird von wenigstens einem Sicherungsring in dem zweiten stirnseitigen Ende gehalten.
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Rollenstößel sind allgemein bekannt. Zum Beispiel beschreibt die
WO 2006037676 einen Rollenstößel, der zwischen der Nockenwelle und einem Pumpenkolben angeordnet ist, mit einem Stößelgehäuse und einer Rolle, wobei die Rolle unmittelbar im Stößelgehäuse gelagert ist. Die Außenumfangsfläche der Rolle rollt dabei im Betrieb des Verbrennungsmotors auf der Außenumfangsfläche des Nockens der Nockenwelle ab, wodurch die Reibung zwischen dem Stößel und der Nockenwelle verringert wird. Die Rolle wird über eine Zuleitung mit einem Schmiermittel versorgt um Reibung zwischen dem Stößelgehäuse und der Rolle zu vermindern. Die Rolle ist verliersicher in dem Stößelgehäuse in einer Rundnut gehalten, kann bei auftretenden Kräften in Richtung der Rotationsachse der Rolle sich aber innerhalb der Rundnut entlang der Rotationsachse bewegen, was zu Beschädigungen an den Stirnseiten der Rolle oder eines den Rollenstößel ausnehmenden Bauteils des Verbrennungsmotors führen kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen Rollenstößel zur Verfügung zu stellen, bei dem die Rolle dahin gehindert wird, sich innerhalb des Stößelgehäuses in eine Richtung entlang der Rotationsachse der Rolle zu bewegen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel z.B. für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem beispielsweise eines Verbrennungsmotors, umfassend ein bevorzugt im Wesentlichen zylindrisches Stößelgehäuse und eine Rolle. Das Stößelgehäuse weist ein erstes stirnseitiges Ende zur Aufnahme einer Kolbenfeder und ein zweites stirnseitiges Ende, das dem ersten stirnseitigen Ende gegenüberliegt, auf, wobei das zweite stirnseitige Ende die Rolle aufnimmt. Das Stößelgehäuse ist bevorzugt einteilig gebildet und die Rolle wird von wenigstens einem Sicherungsring in dem zweiten stirnseitigen Ende gehalten.
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Das erste stirnseitige Ende ist als Hohlzylinder ausgebildet, mit einem zentralen bevorzugt planen Boden der einen Anschlag für einen Kopf eines pilzförmigen Kolbens bildet. Oberhalb des zentralen Bodens, in einem Abstand der im Wesentlichen der Dicke des Kopfs des pilzförmigen Kolbens entspricht, kann in dem Hohlzylinder umlaufend eine Schulter gebildet sein, die als Anschlag oder Auflagefläche für eine mit dem Kolben verbundene Rückzugsplatte dient. Zumindest ein Bereich der Innenwand des ersten stirnseitigen Endes kann eine Führung für die Rückzugsplatte bilden. Das heißt, das erste stirnseitige Ende des Stößelgehäuses bzw. der Innenraum des Hohlzylinders bildet zusammen mit der Rückzugsplatte eine Rückzugsvorrichtung für den Kolben, wobei die Kolbenfeder die Rückzugsplatte und damit den Kolben in Richtung auf das zweite stirnseitige Ende des Rollenstößelgehäuses zu spannt.
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In der Rückzugsplatte und dem zentralen Boden können Durchgangsbohrungen gebildet sein, um zu verhindern, dass bei einer Bewegung des Rollenstößels Luft im inneren des ersten stirnseitigen Endes komprimiert wird, was zu einer ungewollten Verzögerung der Hubbewegung des Kolbens führen könnte. Dabei reichen die Durchgangsbohrungen in dem zentralen Boden durch das Stößelgehäuse hindurch und enden in Öffnungen in dem zweiten stirnseitigen Ende, sodass Luft aus dem Hohlzylinder durch das Stößelgehäuse hindurch aus dem zweiten stirnseitigen Ende ausströmen kann.
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Das zweite stirnseitige Ende des Stößelgehäuses weist eine Rundnut auf, die quer zur Bewegungsrichtung des Rollenstößels in das Stößelgehäuse eingebracht ist, mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Rolle entspricht. Der Mittelpunkt der Rundnut weist dabei einen Abstand zu der äußeren Oberfläche des zweiten stirnseitigen Endes auf, der kleiner ist, als ein Radius der Rolle. Dadurch durchbricht die Rundnut das zweite stirnseitige Ende, das heißt, durch die Rundnut wird das zweite stirnseitige Ende geöffnet, wobei die Öffnung im Wesentlichen schlitzförmig ist.
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In die Rundnut kann die Rolle von der Seite eingegeben werden und wird dann in der Rundnut wenigstens in Längsrichtung des Stößelgehäuses verliersicher gehalten. Die Rolle kann sich in der Rundnut um ihre Rotationsachse drehen. Um die Reibungskräfte bei der Drehung zu reduzieren, kann die Ringnut mit einer Zuführungsleitung für eine Schmiermittel verbunden sein, über die Schmiermittel in den Spalt zwischen der Innenfläche der Rundnut und der Oberfläche der Rolle gelangen kann.
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Um eine Bewegung der Rolle in der Rundnut entlang deren Rotationsachse oder Mittelachse zu begrenzen oder zu verhindern, weist der Rollenstößel wenigstens einen Sicherungsring auf, der z.B. an einem seitlichen Rand der Rundnut eingebrachten umlaufenden Nut sitzt. Der Sicherungsring kann sich in der Nut in Umfangsrichtung der Rundnut bevorzugt nicht verdrehen und relativ zu dem Stößelgehäuse weder in Längsrichtung des Stößelgehäuses noch in einer Richtung senkrecht dazu bewegen.
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Die Rolle kann wenigstens eine planflächige kreisförmige Stirnflächen aufweisen, mit einem zweiten Durchmesser der kleiner ist, als ein erster Durchmesser eines Rollenabschnitts, der mit einem Antriebsaggregat, z.B. mit einem Nocken einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, zusammenwirkt. Dabei kann der Übergang vom ersten zum zweiten Durchmesser kontinuierlich oder treppenförmig oder abrupt gebildet sein, bevorzugt ist er kontinuierlich ausgebildet, um eine große Festigkeit und einen guten Kräfteübergang zu gewährleisten. Das stirnseitige Ende kann als z.B. zylinderförmiger Zapfen ausgebildet sein. Bevorzugt sind beide Stirnseiten der Rolle wie beschrieben ausgebildet.
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Der Sicherungsring kann einen teilkreisförmigen Außenring aufweisen und einen Verbindungsbereich, der bevorzugt einteilig mit dem Außenring gebildet ist und in Richtung der Ringmitte des Sicherungsrings vorsteht. Dabei steht der Verbindungsbereich bevorzugt bis über die Mitte des von dem Außenumfang des Außenrings definierten Kreises vor und kann eine Form aufweisen, die der Form der planen Stirnseite der Rolle entspricht oder dieser Stirnseite in Form und/oder Größe ähnlich ist. Zumindest die dem stirnseitigen Ende der Rolle zugewandte Seite des Verbindungsbereichs ist bevorzugt plan.
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Der Sicherungsring bzw. der Verbindungsabschnitt des Sicherungsringes liegen im eingebauten Zustand unmittelbar neben einem stirnseitigen Ende der Rolle. Bevorzugt weist der Rollenstößel zwei entsprechende Sicherungsringe auf, je einen für je ein stirnseitiges Ende der Rolle. Die Kombination des planen stirnseitigen Endes der Rolle und der planen Fläche des Verbindungsabschnitts können dabei ein Liquid-Leichtlauflager bilden.
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Der Sicherungsring ist aus einem harten aber elastisch verformbaren Material gefertigt, sodass beim Auftreten von Kräften an der Rolle in Richtung der Rollenmittelachse diese Kräfte von dem Sicherungsring aufgenommen und zumindest gedämpft werden können. Ein geeigneter Werkstoff ist z.B. ein Federstahl.
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Der Verbindungbereich des Sicherungsrings kann auf der der Rolle zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweisen, die eine Aufnahme für das stirnseitige Ende der Rolle bildet. Diese z.B. topf- oder tellerförmige Aufnahme kann direkt oder indirekt mit einer Schmiermittelzufuhr verbunden sein. Direkt soll dabei bedeuten, dass die Schmiermittelzufuhr in die Ausnehmung ausschließlich direkt oder zusätzlich zu der Schmiermittelzufuhr für die Rolle besteht, indirekt, dass die Schmiermittelzufuhr für die Rolle auch das Schmiermittel für die Ausnehmung zuführt. Das heißt, die Rolle bzw. das stirnseitige Ende der Rolle wird mit ihrer planen Stirnseite in der Ausnehmung gehalten und drehbar gelagert.
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Bei der Rolle kann es sich um einen Vollkörper handeln, der keinerlei Bohrungen oder andere Materialschwächungen aufweist. Das Stößelgehäuse ist im Wesentlichen zylinderförmig, wobei ein Bereich des Stößels, der in dem ersten stirnförmigen Ende endet, als Hohlzylinder ausgebildet ist und ein daran anschließender Bereich als Vollzylinder, in den die Rundnut, die Lüftungsbohrungen und die Zuführungsbohrung oder Zuführungsbohrungen für das Schmiermittel eingebracht sind. Die Rolle bzw. die umlaufende Oberfläche der Rolle ist über den größeren Teil ihrer axialen Länge nur durch einen Spalt oder Ringspalt von der Innenwand der Rundnut getrennt, sodass die Rolle in der Rundnut nicht verkippen oder sich verkanten kann. Das Resultat ist ein Rollstößel bzw. eine Baugruppe mit einer hohen Festigkeit, der bzw. die aus einer geringen Anzahl von Einzelteilen besteht und dadurch wenige interne Schnittstellen aufweist, einfach zu montieren ist und relativ preisgünstig herzustellen ist.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rollenstößels anhand von Figuren näher erläutert. Erfindungswesentliche Merkmale oder Merkmalskombinationen, die nur den Figuren entnommen werden können zählen zum Umfang der Erfindung und können diese vorteilhaft weiterbilden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1 Rollenstößel in einer Schnittdarstellung von vorne
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2 Rollenstößel der 1 in einer perspektivischen Sicht
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3 Detailansicht eines Sicherungsrings
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4 Detailansicht eines alternativen Sicherungsrings in einem Querschnitt von der Seite
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Die 1 zeigt einen Rollenstößel 1. Der Rollenstößel 1 weist einen Stößelgehäuse 2 und eine Rolle 3 auf. Das Stößelgehäuse 2 weist ein erstes stirnseitiges Ende 9 und ein zweites stirnseitiges Ende 10 auf.
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Das erste stirnseitige Ende 9 weist eine Öffnung auf und einen daran anschließenden Hohlzylinderabschnitt zur Aufnahme einer Kolbenfeder 5 und einer Rückzugsplatte 11 für einen pilzförmigen Kolben 13. Der Hohlzylinderabschnitt weist einen Boden 14 auf, der eine Auflagefläche oder einen Anschlag für den Kopf 13a des Kolbens 13 bildet. Im Hohlzylinderabschnitt ist weiterhin oberhalb des Bodens 14 eine umlaufende Schulter 15 gebildet, die eine Auflage für die Rückzugsplatte 11 bildet. Dabei entspricht der senkrechte Abstand zwischen dem Boden 14 und der Auflagefläche der Schulter 15 im Wesentlichen der Höhe des Kopfes 13a des Kolbens 13.
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Die Rückzugsplatte 11 weist eine zentrale Öffnung auf mit einem Durchmesser der kleiner ist als der Durchmesser des Kopfs 13a des Kolbens 13. Der Kolben 13 durchgreift die zentrale Öffnung in der Rückzugsplatte 11, sodass bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung des ersten stirnseitigen Endes 9 des Stößelgehäuses der Kolben 13 die Rückzugsplatte 11 mittnimmt und dabei die Kolbenfeder 5, die sich auf der Rückzugsplatte 11 abstützt, komprimiert. Im Ausführungsbeispiel bildet die Innenwand des Hohlzylinderabschnitts zumindest in einem Bereich oberhalb der Schulter 15 eine Führung für die Rückzugsplatte 11 und verhindert so ein Verkippen der Rückzugsplatte 11 im Bereich der Führung.
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Die Rückzugsplatte 11 weist weiterhin Entlüftungsöffnungen 11a, 11b auf, die verhindern, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Boden 14 und der Rückzugsplatte 11 in Längsrichtung des Rollenstößels 1 zwischen der Rückzugsplatte 11 und dem Stößelgehäuse 2 gefangene Luft komprimiert wird.
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Im Boden 14 ist eine ringförmige Entlüftungsöffnung 12 gezeigt, die der Ein- oder Auslass von Entlüftungsbohrungen ist, die vom Grund der Entlüftungsöffnung 12 durch das Stößelgehäuse 2 bis zur stirnseitigen Außenseite des zweiten stirnseitigen Endes verlaufen und dort in Entlüftungsöffnungen 8 enden, die in der 2 gezeigt sind.
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Die Rolle 3 ist in eine Rundnut am zweiten stirnseitigen Ende 10 des Stößelgehäuses 2 in bekannter Weise von der Seite eingebracht. Die Rundnut kann durch eine Durchgangsbohrung oder eine Sackbohrung in das Stößelgehäuse 2 eingebracht sein, im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einer Durchgangsbohrung bzw. eine durchgehende Rundnut. Dabei weist die Längsmittelachse L der Rundnut einen Abstand zu der stirnseitigen Außenseite des zweiten stirnseitigen Endes 10 auf, der kleiner ist, als der Radius der Rundnut, der im Wesentlichen dem Radius der Rolle 3 entspricht. Dadurch steht die Rolle 3 um ein Maß, das kleiner als der Radius der Rolle 3 ist, über das zweite stirnseitige Ende 10 in einer schlitzförmigen Öffnung vor.
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Die Rolle 3 weist zwei Stirnseiten 3a, 3b auf, wobei der Durchmesser der Stirnseiten 3a, 3b kleiner ist als der Durchmesser der Rolle 3 in einem Mittelbereich, in dem sie z.B. mit einem Nocken einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors zusammenwirkt. Die Stirnseiten 3a, 3b sind kreisförmig und plan.
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Jeweils unmittelbar neben den Stirnseiten der Rolle 3 ist ein Sicherungsring 4 zu sehen. Die Sicherungsringe 4, die in der 3 im Detail gezeigt sind, begrenzen eine Bewegung der Rolle 3 entlang der Längsmittelachse L der Rundnut und bilden gemeinsam mit den stirnseitigen Seiten 3a, 3b der Rolle 3 Liquid-Leichtlaufflager für die Rolle 3.
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Die Sicherungsringe 4 sind in eine Ringnut in der Innenwand der Rundnut eingesetzt und relativ zum Stößelgehäuse 2 weder in eine Längsrichtung des Stößelgehäuses 2 noch in eine Richtung quer dazu bewegbar.
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Die 2 zeigt den Rollenstößel 1 der 1 in einer perspektivischen Ansicht vom zweiten stirnseitigen Ende 10. Zu sehen sind die Entlüftungsöffnungen 8 und der Schlitz im zweiten stirnseitigen Ende 10 des Stößelgehäuses 2, durch den die Rolle 3 vorsteht. Zu erkennen ist ebenfalls die Form der Sicherungsringe 4, sowie der Position in der Rundnut.
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Die 3 zeigt den in die Ringnut eingebauten Sicherungsring 4 in einer Seitenansicht. Der Sicherungsring 4 weist einen Außenring 6 auf, der im Wesentlichen der Form des im Stößelgehäuse 2 gebildeten Teils der Ringnut entspricht, mit je einer Nase 6a an den beiden Enden des Außenrings 6, die die Kanten des Schlitzes umgreifen, sodass sich der Sicherungsring 4 in der Ringnut im Inneren der Rundnut nicht verdrehen kann. Von dem Außenring 6 ragt ein Verbindungsbereich 7 in Richtung des Mittelpunkts des durch den Außenring 6 definierten Kreises ab, der sich bis über den virtuellen Kreismittelpunkt erstreckt und eine Größe aufweist, die wenigstens der Größe des stirnseitigen Endes 3a, 3b der Rolle 3 entspricht.
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Die der Rolle 3 zugewandte Seite des Verbindungsbereichs 7 kann als plane Fläche ausgebildet sein, die mit dem planen stirnseitigen Ende der Rolle 3 ein Liquid-Leichtlauflager bildet.
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In der 4 ist eine alternative Ausführung eines Sicherungsrings 4 mit einem Außenring 6 und einem Verbindungsbereich 7 zu sehen. Im Verbindungsbereich 7, auf der dem stirnseitigen Ende der Rolle 3 zugewandten Seite, ist eine Ausnehmung 16 gebildet, in der ein zylindrischer Zapfen, der das stirnseitige Ende der Rolle 3 umfasst, hineinreicht. Die Ausnehmung 16 kann eine eigene Schmiermittelzuleitung aufweisen, sodass das Schmiermittel im Bereich der Ausnehmung zugeführt wird und sich dann entlang der Oberfläche der Rolle 3 in Richtung Rollenmitte verteilt. Vorteil der Ausführung des Verbindungbereichs 7 mit einer Ausnehmung 16 kann beispielweise eine bessere Dämpfung einer erzwungenen Rollenbewegung entlang der Rollenrotationsachse sein. Die Ausnehmung 16 kann auch wenigstens eine z.B. zentrale Durchgangsbohrung aufweisen, durch die z.B. Luft oder Öl, die/das in dem Spalt zwischen dem stirnseitigen Ende der Rolle 3 und der Bodenfläche der Ausnehmung 16 eingeschlossen ist, austreten kann, wenn sich die Rolle 3 in Richtung des Sicherungsrings 4 bewegt.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Rollenstößel lediglich um ein Ausführungsbeispiel handelt, welches vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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