DE102014112074A1

DE102014112074A1 - Übertragungselement

Info

Publication number: DE102014112074A1
Application number: DE102014112074.4A
Authority: DE
Inventors: Benoît Hauvespre; Charles Chambonneau
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-03-05
Also published as: US20150059520A1; US9267586B2; CN104421376B; CN104421376A; FR3010167A1; FR3010167B1

Abstract

Dieses Übertragungselement (1) für ein in einen Verbrennungsmotor integriertes Betätigungssystem umfasst einen Nockenfolger (2), der eine Rolle (8) einschließt, die auf einer Welle (10) angelenkt ist, die auf einem Kolben (4) montiert ist, der ausgebildet ist, um in einer im Körper (5) des Übertragungselements (1) ausgebildeten Bohrung (6) zu gleiten. Die Welle (10) umfasst einen Körper (12), der sich um eine Längsachse (Y10) erstreckt und mindestens eine Opferspitze (14, 15) umfasst, die auf einem der Enden (121, 122) des Körpers (12) der Welle (10) angebracht ist. Die Opferspitze (14, 15) ist aus einem Material hergestellt, dessen Härte geringer als die Härte des Materials des Körpers (5) ist, das die Bohrung (6) definiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein in eine Pumpe eines Verbrennungsmotors integriertes Übertragungselement.
Auf dem Gebiet der hydraulischen, Öl- oder Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren werden Kolben im Allgemeinen durch rotierende Nockenwellen angetrieben, deren Nocken mit Nockenfolgern zusammenarbeiten. Die Nockenfolger umfassen im Allgemeinen eine Rolle, die auf einer Welle angelenkt ist, die auf einem Kolben montiert ist, der ausgebildet ist, um in einer Bohrung zu gleiten, mit der der Nockenfolger ein Übertragungselement bildet. Die Bohrung kann eine Kammer eines Pumpenkörpers sein. Die Welle, auf der die Rolle angelenkt ist, ist gemäß ihrer Längsachse frei verschiebbar und kann mit einer Wand der Bohrung, in der der Kolben montiert ist, in Kontakt treten oder auch nicht.
Um die Beschädigung der Enden der Welle oder der Oberfläche der Bohrung zu vermeiden, ist von US-B-7 793 583 bekannt, die Enden der Welle mit gewölbten Flächen auszustatten, die ausgebildet sind, um mit der Bohrung in Kontakt zu treten. Eine derartige Lösung führt zu einer erhöhten Reibung und zu einem schnellen Verschleiß der Bohrung.
Es ist bekannt, die Welle im Verhältnis zum Kolben axial zu stoppen, beispielsweise mit elastischen Ringen. Es ist ebenfalls bekannt, die Enden der Welle zu beschichten, um unerwartete Stöße zwischen den Enden der Welle und der Bohrung zu dämpfen. Die Herstellung einer Beschichtung oder die Montage elastischer Ringe verlangen zusätzliche Produktionsschritte und führen zu erheblichen Mehrkosten.
Diesen Nachteilen möchte die Erfindung abhelfen und schlägt dafür ein neues Übertragungselement vor, bei dem der Nockenfolger eine Struktur aufweist, die die Dämpfung eventueller Stöße zwischen den Enden der Welle und der Bohrung zuverlässiger und wirtschaftlicher als nach dem Stand der Technik ermöglicht.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Übertragungselement für ein in einen Verbrennungsmotor integriertes Betätigungssystem, das einen Nockenfolger umfasst, der eine Rolle einschließt, die auf einer Welle angelenkt ist, die auf einem Kolben montiert ist, der ausgebildet ist, um in einer Bohrung zu gleiten, die in einen Körper des Übertragungselements ausgebildet ist, wobei die Welle einen Körper umfasst, der sich um eine Längsachse erstreckt. Dieses Übertragungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mindestens eine Opferspitze umfasst, die auf einem der Enden des Körpers der Welle angebracht ist und dass die Opferspitze aus einem Material hergestellt ist, dessen Härte geringer ist als die Härte des Materials des Köpers, der die Bohrung definiert.
Dank der Erfindung werden eventuelle Reibungen zwischen den Enden der Welle und der Bohrung von den Opferspitzen gedämpft, die sich im Kontakt mit der Bohrung zerstören können, ohne dass das zu einem Ausfall des Nockenfolgers führt. Ferner werden dadurch, dass ihre Härte geringer ist als die des Körpers, der die Bohrung definiert, Beschädigungen auf der Oberfläche der Bohrung vermieden.
Gemäß vorteilhaften, aber nicht obligatorischen Aspekten der Erfindung kann ein derartiges Übertragungselement eines oder mehrere der folgenden Merkmale integrieren, die in allen zulässigen technischen Kombinationen herangezogen werden:

– Die Opferspitze ist aus metallischem Material.
– Die Opferspitze ist aus synthetischem Material und wird durch Spritzgießen hergestellt.
– Die Opferspitze wird mit dem Körper der Welle kraftschlüssig oder durch Kleben verbunden.
– Die Opferspitze ist im Verhältnis zum Körper lösbar verbunden.
– Mindestens eine der Opferspitzen kann im Verhältnis zum Körper der Welle gemäß der Längsachse der Welle frei rotieren.
– Auf jedem der Enden des Körpers der Welle ist eine Opferspitze angebracht, wobei die zwei Opferspitzen aus zwei unterschiedlichen Teilen hergestellt sind.
– Auf jedem der Enden des Körpers der Welle ist eine Opferspitze angebracht, wobei die zwei Opferspitzen aus einem einzigen Teil hergestellt sind, das sich im Körper der Welle erstreckt.
– Die Opferspitze hat eine äußere konvexe, vorzugsweise kugelige Form.
– Der Körper der Welle ist hohl, wobei die Opferspitze eine zentrale Stange umfasst, die sich in dem hohlen Abschnitt des Körpers der Welle erstreckt.

Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Vorteile werden durch die folgende Beschreibung von zwei Ausführungsformen eines erfindungskonformen Übertragungselements klarer, die beispielhaft gegeben wird, sich auf die Zeichnungen in der Anlage bezieht und von denen:

– die 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Übertragungselements ist, wobei ein Nockenfolger und ein Pumpenkörper zu dem Übertragungselement gehören, das in demontierter Konfiguration ist,
– die 2 eine Längsschnittansicht des Übertragungselements der 1 in Funktionskonfiguration ist,
– die 3 eine zur 2 ähnliche Ansicht eines Übertragungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.

Der auf den 1 bis 3 dargestellte Nockenfolger 2 umfasst einen Kolben 4, der ausgebildet ist, um gemäß einer Achse X-X’ in einer Bohrung 6 zu gleiten, die in einem Pumpenkörper 5 ausgebildet ist. Die Bohrung 6 erstreckt sich gemäß einer Längsachse X6. Der Pumpenkörper 5 kann Teil eines in einen Verbrennungsmotor integrierten Betätigungssystems wie einer Hydraulik-, Öl- oder Kraftstoffpumpe sein.
Der Nockenfolger umfasst eine Rolle 8, die auf einer Welle 10 angelenkt ist. Die Rolle 8 wird von einer in einer Bohrung 6 montierten Feder 7, die sich auf einer axialen Fläche 45 des Kolbens 4 abstützt, mit einem Nocken 18 im Kontakt gehalten, was nur auf der 2 zu sehen ist. Der Nockenfolger 2 und der Pumpenkörpers 5 bilden gemeinsam ein Übertragungselement 1 einer Bewegung zwischen dem Nocken 18 und dem Kolben 4. Die axiale Fläche 45 ist lotrecht zu einer Längsachse X4 des Kolbens 4. Wenn der Kolben 4 in der Bohrung 6 montiert ist, fallen die Achsen X4, X6 und X-X’ zusammen.
Der Kolben 4 weist zwei zur Achse X4 etwa parallele Ohren 40 und 42 auf. Die Ohren 40 und 42 weisen jeweils ein rundes Loch 41 und 43 auf, wobei die Welle 10 durch die Löcher 41 und 43 montiert ist. Die Ohren 40 und 42 erstrecken sich auf der einen und der anderen Seite der Achse X4.
Die Welle 10 umfasst einen Körper 12, der sich um eine Längsachse Y10 erstreckt, die ebenfalls die Rotationsachse der Rolle 8 um die Welle 10 bildet. Die Achse Y10 ist lotrecht zur Achse X-X’. Die Welle 10 ist gemäß der Achse Y10 in den Löchern 41 und 43 montiert, in denen sie frei verschiebbar ist und rotieren kann.
Der Körper 12 weist zwei entlang der Achse Y10 gegenüberliegende Enden 121 und 122 auf, die sich gegenüber der Bohrung 6 befinden. Damit, wenn der Nockenfolger 2 arbeitet, bei einer Verschiebung der Welle 10 gemäß der Achse Y10 die Welle 10 und die Bohrung 6 nicht durch Reibungen oder Stöße beschädigt werden, umfasst die Welle 10 an jedem ihrer Enden 121 und 122 des Körper 12 eine Opferspitze 14 und 15, die auf dem Körper 12 angebracht und aus einem Material hergestellt ist, dessen Härte geringer ist als die des Materials des Körpers 5 in seinem Teil, der die Bohrung 6 definiert. Der Begriff „Opfer“ bedeutet, dass die Spitzen für die Funktion des Nockenfolgers 2 technisch nicht notwendig sind, dass ihre eventuelle Beschädigung zu keinen Nachteilen führt und dadurch andere Elemente des Nockenfolgers 2 geschützt werden. Die Spitzen 14 und 15 sind vorzugsweise aus einem synthetischen Material und werden durch Spritzgießen hergestellt. Vorzugsweise ist das synthetische Material aus der Familie der PEAK und eventuell mit Glasfasern verstärkt oder nicht.
Alternativ können die Spitzen 14 und 15 auch aus einem metallischen Material sein, wie aus einer Kupferlegierung, beispielsweise Bronze, oder einer Aluminiumlegierung.
Der Pumpenkörpers 5 ist vorzugsweise aus metallischem Material, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung (AlSi₁₂CuNiMgT₆ oder einer anderen) oder aus Guss (GGG-40 lt. DIN oder einem anderen).
Wenn die Oberflächen der Spitzen 14 und 15 und die des Pumpenkörpers 5, die dazu bestimmt sind, miteinander in Kontakt zu sein, gleichartig sind, das heißt, wenn sie alle entweder aus synthetischem Material oder aus metallischem Material sind, bedeutet der Begriff „geringere Härte“, dass die Härte des Materials der Spitzen 14 und 15 einen Wert zwischen 20 % und 60 % inklusive, vorzugsweise von gleich 40 %, des Werts der Härte des Materials des Körpers 5 hat. Bei synthetischen Materialien ist die Maßeinheit der Härte Shore, wogegen bei metallischen Materialien die Maßeinheit der Härte Vickers oder Rockwell ist.
Der Körper 12 ist hohl und weist einen inneren Kanal 124 auf, der an jedem der Enden 121 und 122 ausmündet. Die Spitzen 14 und 15 weisen jeweils einen zentralen Stab 141 und 151 auf, der sich gemäß der Achse Y10 im inneren Kanal 124 erstreckt.
Die Spitzen 14 und 15 sind vorzugsweise lösbar im Körper 12 montiert. Damit können die Spitzen 14 und 15, wenn sie nach einem bestimmten Nutzungszeitraum des Nockenfolgers 2 durch Reibungen an der Bohrung 6 verschlissen sind, durch neue Spitzen 14 und 15 ersetzt werden, um die Lebensdauer der Welle 10 zu verlängern.
In einer Variante können die Spitzen 14 und 15 unlösbar mit dem Körper 12 verbunden sein, beispielsweise durch kraftschlüssige Montage, durch Kleben oder mit Hilfe jeder anderen geeigneten Technik.
Die Spitzen 14 und 15 weisen vorzugsweise eine äußere konvexe Form auf, beispielsweise eine kugelige Form. Die Spitzen 14 und 15 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Fläche der Enden 121 und 122 des Körpers 12 derart, dass sich die Spitzen 14 und 15 radial bis zu einer externen Umfangsfläche 10A der Welle 10 erstrecken.
Die Spitzen 14 und 15 können im Verhältnis zum Körper 12 gemäß der Achse Y10 frei drehend montiert sein. In einer Variante kann nur eine der Spitzen 14 und 15 im Verhältnis zum Körper 12 frei drehend montiert sein.
Die Spitzen 14 und 15 sind aus zwei unterschiedlichen Teilen hergestellt, die jeweils auf einem der Enden 121 und 122 des Körpers 12 montiert sind. Die Stäbe 141 und 151 sind durch einen Hohlraum V getrennt, der sich in der Mitte des inneren Kanals 124 befindet. Dadurch kann beispielsweise eine einzige der Spitzen 14 und 15 ersetzt werden, wenn sie verschlissen ist, und die andere Spitze kann an ihrem Platz belassen werden, wenn ihr Zustand korrekt ist.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist auf der 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform tragen die Elemente, die bereits bei der ersten Ausführungsform vorhanden sind, dieselben Bezugszeichen und funktionieren auf dieselbe Art und Weise. Nachfolgend werden nur die Unterschiede im Vergleich zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform sind die Spitzen 14 und 15 aus einem einzigen Teil 16 hergestellt, dass sich in dem inneren Kanal 124 erstreckt. In diesem Fall hat das Teil 16 eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt und ist auf der Achse Y10 zentriert. Die Spitzen 14 und 15 erstrecken sich nicht bis zur Umfangsfläche 10A.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform umfasst nur ein einziges der Enden 121 und 122 der Welle 12 eine aufgesetzte Spitze aus einem Material, dessen Härte geringer ist als die Härte des Materials des Körpers 5.
Die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können im Rahmen dieser Erfindung miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7793583 B [0003]

Claims

Übertragungselement (1) für ein in einen Verbrennungsmotor integriertes Betätigungssystem, das einen Nockenfolger (2) umfasst, der eine Rolle (8) aufweist, die auf einer Welle (10) angelenkt ist, die auf einem Kolben (4) montiert ist, der ausgebildet ist, um in einer Bohrung (6) zu gleiten, die in einem Körper (5) des Übertragungselement (1) ausgebildet ist, wobei die Welle (10) einen Körper (12) umfasst, der sich um eine Längsachse (Y10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) mindestens eine Opferspitze (14, 15) umfasst, die auf einem der Enden (121, 122) des Körpers (12) der Welle (10) angebracht ist und dass die Opferspitze (14, 15) aus einem Material hergestellt ist, dessen Härte geringer ist als die Härte des Materials des Körpers (5), der die Bohrung (6) definiert.
Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferspitze (14, 15) aus metallischem Material ist.
Übertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferspitze (14, 15) aus synthetischem Material ist, das durch Spritzgießen hergestellt wird.
Übertragungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferspitze (14, 15) mit dem Körper (12) der Welle (10) kraftschlüssig oder durch Kleben verbunden ist.
Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferspitze (14, 15) im Verhältnis zum Körper (12) lösbar montiert ist.
Übertragungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Opferspitzen (14, 15) im Verhältnis zum Körper (12) der Welle (10) gemäß der Längsachse der Welle (Y10) frei rotierend ist.
Übertragungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Opferspitze (14, 15) auf jedem der Enden (121, 122) des Körpers (12) der Welle (10) angebracht ist und dass die zwei Opferspitzen (14, 15) aus zwei unterschiedlichen Teilen hergestellt sind.
Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Opferspitze (14, 15) auf jedem der Enden (121, 122) des Körpers (12) der Welle (10) angebracht ist und dass die zwei Opferspitzen (14, 15) aus einem einzigen Teil (16) hergestellt sind, das sich im Innern (124) des Körpers (12) der Welle (10) erstreckt.
Übertragungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferspitze (14, 15) eine äußere konvexe, vorzugsweise kugelige Form hat.
Übertragungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (12) der Welle (10) hohl (124) ist und dass die Opferspitze (14, 15) eine zentrale Stange (141, 151) umfasst, die sich in dem hohlen Abschnitt (124) des Körpers (12) der Welle (10) erstreckt.